LED เป็นปัจจัยกำหนดในนวัตกรรมทางเทคโนโลยีมากมาย และการบำบัดน้ำก็ไม่มีข้อยกเว้น แม้ว่าหลอดปรอทจะเกิดอุบัติเหตุได้ยากเมื่อติดตั้งหลอดไฟอย่างถูกต้อง แต่ประโยชน์ของ LED UV-C เริ่มมีมากกว่าความจำเป็นในการรักษาสภาพที่เป็นอยู่
แสงอัลตราไวโอเลต (UV) ได้ทำให้น้ำบริสุทธิ์ตามธรรมชาติมานานหลายศตวรรษ ด้วยท้องฟ้าแจ่มใส ดวงอาทิตย์ของเราสามารถยับยั้งเชื้อโรคที่เป็นน้ำได้ภายในเวลาอย่างน้อยหกชั่วโมง ท้องฟ้ามีเมฆมากหรือน้ำไม่ชัดเจนทำให้เกิดสภาพที่ไม่สมบูรณ์ เงื่อนไขเหล่านี้ทำให้แบคทีเรียเติบโตและทำให้แหล่งน้ำธรรมชาติไม่ปลอดภัยในการใช้ โชคดีที่เราได้พัฒนาวิธีการฆ่าเชื้อในน้ำหลายประเภท ตั้งแต่สารเคมีไปจนถึงหลอด UV แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่บางชนิดก็มีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าอย่างอื่น
ความจำเป็นในการเปลี่ยนแปลง
ความก้าวหน้าทางเคมีและเทคโนโลยีส่งผลให้เกิดวิธีการทำน้ำให้บริสุทธิ์หลายวิธี สารเคมี เช่น คลอรีน เป็นวิธีการฆ่าเชื้อครั้งแรกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย และในหลายกรณียังคงเป็นวิธีการหลักในการทำให้บริสุทธิ์ การบำบัดด้วยสารเคมีจะละลายเซลล์ก่อโรคทั้งหมด และจนกระทั่งการบำบัดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียในการใช้สารเคมีในน้ำดื่ม พวกมันสามารถเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ สร้างผลพลอยได้ที่เป็นอันตราย และไม่มีผลกับเชื้อโรคทั้งหมด (เช่น Cryptosporidium) สารเคมีที่ใช้ในการฆ่าเชื้อยังมีการกัดกร่อนสูง และอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงด้านความปลอดภัยและสิ่งแวดล้อมในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษา (NSFC, National Small Flows Clearinghouse)
แม้ว่าการฆ่าเชื้อด้วยแสงยูวีจะถือว่าปลอดภัยกว่าการใช้สารเคมี แต่โดยทั่วไปแล้วหลอด UV ทั่วไปทั้งหมดมีปรอท 20-200 มิลลิกรัม และอาจแตกหักได้ง่ายระหว่างการขนส่ง การจัดการ และการใช้งาน หลอด UV ทั่วไปจะเก็บปรอทไว้ในรูปของเหลว (พบได้บ่อยในหลอดไฟแรงดันปานกลาง) หรืออมัลกัม (พบได้บ่อยในหลอดแรงดันต่ำและหลอดที่ให้กำลังสูง) อุบัติเหตุและขั้นตอนที่ไม่เหมาะสมเพิ่มความเสี่ยงของการสัมผัส
โครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ (UNEP) ได้ริเริ่มอนุสัญญามินามาตะว่าด้วยปรอทเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมจากการปล่อยมลพิษและการปล่อยสารปรอทจากมนุษย์ UNEP ได้ตั้งเป้าหมายให้เลิกผลิตสารปรอทภายในปี 2563 โดยในปี 2556 องค์กรและรัฐบาลต่างๆ ได้รับการขอร้องให้เลิกใช้สารปรอทโดยทันที และ 127 ประเทศลงนามให้สัตยาบันการขจัดสารปรอททั้งหมดภายในปี 2020 แม้ว่าจะไม่ชัดเจนว่าหลอด UV สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำจะได้รับการยกเว้นจากข้อบังคับนี้หรือไม่ แต่ก็ชัดเจนว่าควรพิจารณาทางเลือกอื่นอย่างจริงจัง
หลอด LED UV-C สำหรับการฆ่าเชื้อในน้ำ
LED อยู่ในระดับแนวหน้าของนวัตกรรมระบบแสงสว่างตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง – สมาร์ทโฟนจะไม่มีอยู่จริงหากไม่มีพวกเขา ช่วยให้มีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น เวลาเปิด/ปิดรวดเร็ว และสิ้นเปลืองพลังงานน้อย LED ได้รับการพัฒนาในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา โดย LED UV เป็นนวัตกรรมล่าสุด ความก้าวหน้าในสเปกตรัมแสงแต่ละครั้งนำเสนอความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับ LED
ต่างจากหลอด UV ทั่วไป ไฟ LED ไม่ใช้สารปรอท หมายความว่าไม่มีความเสี่ยงที่จะปนเปื้อนน้ำหากติดตั้งหลอดอย่างไม่เหมาะสมหรือแตกหัก หลอดไฟทั่วไปยังต้องใช้เวลา 5-10 นาทีในการอุ่นเครื่องจนถึงอุณหภูมิการฆ่าเชื้อสูงสุด ในขณะที่หลอด LED UV-C มีเวลาเริ่มต้นเพียงไม่กี่นาโนวินาทีและไม่มีข้อจำกัดในการเปิด/ปิด ทำให้สามารถฆ่าเชื้อได้ทันทีและมีเวลาทำงานที่ยืดหยุ่น หลอดปรอทมีวงจรชีวิตที่จำกัดประมาณหนึ่งปีและต้องการการกำจัดเป็นพิเศษ ในขณะที่หลอด LED สามารถมีช่วงการเปลี่ยนทดแทนได้นานกว่า 10 ปี
LED ทั้งหมดเป็นที่รู้จักในด้านการใช้พลังงานต่ำ และเช่นเดียวกันกับ LED UV-C เมื่อใช้ในระบบฆ่าเชื้อที่มีคุณภาพ หลอดปรอททั่วไปต้องใช้ไฟระหว่าง 110 ถึง 240 โวลต์ในขณะที่ไฟ LED ต้องการกระแสตรงแรงดันต่ำ ซึ่งหมายความว่าสามารถฆ่าเชื้อด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็กหรือแบตเตอรี่ได้
ความยาวคลื่นในอุดมคติในการยับยั้งแบคทีเรียส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 260-270 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับแบคทีเรียที่เจาะจงเป้าหมาย หลอดปรอทมีสองตัวเลือก: แรงดันต่ำซึ่งปล่อย 254 นาโนเมตร; และแรงดันปานกลางซึ่งปล่อยความยาวคลื่นระหว่าง 200-300 นาโนเมตร ไฟ LED UV-C มีความยาวคลื่นที่เลือกได้ ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดเป้าหมายพลังงานที่ความยาวคลื่นการฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ไม่อยู่ในแนวเดียวกับหลอดแรงดันต่ำหรือสิ้นเปลืองเช่นเดียวกับหลอดแรงดันปานกลาง
อนาคตของการทำน้ำให้บริสุทธิ์
เทคโนโลยี LED ช่วยให้สามารถใช้การบำบัดน้ำด้วยรังสียูวีในการใช้งานที่ไม่เคยมีมาก่อนในหลอดปรอททั่วไป ตัวอย่างเช่น ชุมชนที่อยู่ห่างไกลสามารถทำให้น้ำบริสุทธิ์ได้อย่างง่ายดายด้วยตัวเลือกพลังงานแสงอาทิตย์ และขณะนี้มีการใช้งานแบบเคลื่อนที่ได้เนื่องจากอุปกรณ์ UV-C LED ที่มีความทนทานและมีขนาดเล็ก เมื่อนำไปใช้ ณ จุดใช้งาน สามารถเพิ่มความปลอดภัยให้กับน้ำในโรงพยาบาลและสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการวิจัยโดยไม่ต้องใช้ถังเก็บ เทคโนโลยี UV-C LED ไม่ได้เป็นเพียงทฤษฎีหรือในขั้นตอนแนวคิดเท่านั้น BIOWYSE Projectis กำลังทำงานบนอุปกรณ์ที่จะใช้ LED UV-C เพื่อฆ่าเชื้อน้ำบนสถานีอวกาศนานาชาติ ปัจจุบันอุปกรณ์ UV-C LED มีจำหน่ายและพร้อมที่จะเปลี่ยนตลาดการฆ่าเชื้อ
LED เป็นปัจจัยกำหนดในนวัตกรรมทางเทคโนโลยีมากมาย และการบำบัดน้ำก็ไม่มีข้อยกเว้น แม้ว่าหลอดปรอทจะเกิดอุบัติเหตุได้ยากเมื่อติดตั้งหลอดไฟอย่างถูกต้อง แต่ประโยชน์ของ LED UV-C เริ่มมีมากกว่าความจำเป็นในการรักษาสภาพที่เป็นอยู่ เทคโนโลยีการบำบัดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตแบบเดิมทำให้โลกมีทางเลือกในการบำบัดน้ำด้วยสารเคมี ด้วยความก้าวหน้าใน LED เรามาถึงขั้นต่อไปของการทำน้ำให้บริสุทธิ์
