-iii- LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sỹ này, em xin trân trọng cảm ơn quý thầy,cô đã tận tình giảng dạy, cung cấp kiến thức, tài liệu và hướng dẫn Luận văn. Trước hết, em bày tỏ lòng biết ơn đến GVC. TS. Nguyễn Văn Hiếu, Trưởng Khoa Điện tử Viễn thông, Trưởng bộ môn Vật lý-Điện tử, Trường ĐH Khoa học Tự Nhiên Tp. Hồ Chí Minh. Thầy đã hướng dẫn tận tình, dẫn dắt người nghiên cứu trong suốt đề tài, đã tạo điều kiện về kinh phí mua thiết bị và linh kiện để thực hiện đề tài, tham gia các hội nghị khoa học và hoàn chỉnh nội dung luận văn này. Em xin cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Văn Sức, Trưởng Khoa Công nghệ Hoá và Thực phẩm, Trưởng bộ môn Công nghệ Môi trường, Giám đốc Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ môi trường, Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện về thiết bị, phòng thí nghiệm và tư vấn về phương pháp trong các thí nghiệm nuôi cấy kiểm nghiệm khả năng khử vi khuẩn của thiết bị. Sự hỗ trợ điều kiện khảo sát vi khuẩn và kiến thức chuyên ngành của Cô Nguyễn Phan Thúy Hiền (Trung tâm Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường) đã giúp cho các thí nghiệm nuôi cấy và kiểm tra lượng vi khuẩn trước sau chiếu xạ được tiến hành nhanh chóng va đạt kết quả tốt. Các nội dung học phần cao học đã giúp em có đủ kiến thức và tay nghề hoàn tất luận văn, em cũng xin gửi lời các ơn đến các thầy,cô PGS.TS. Thái Bá Cần, PGS.TS. Đinh Sỹ Hiền, PGS.TS. Quyền Huy Ánh, PGS.TS. Phạm Hồng Liên, PGS.TS. Nguyễn Văn Nhờ, TS. Phan Hồng Phương, TS. Nguyễn Thanh Phương, TS. Trần Thu Hà, TS. Ngô Văn Thuyên, TS. Võ Thị Xuân, GVC. ThS. Nguyễn Việt Hùng, GVC. Ths. Trần Tiến Đức, ThS. Nguyễn Ngô Lâm và các thầy cô khác. Em cũng bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy trong BCN Khoa Điện- Điện tử đã tạo điều kiện, theo dõi và bám sát tiến độ học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Sự động viên, chia sẽ kinh nghiệm của tật thể lớp cao học Kỹ thuật Điện tử khoá 2008-2010 đã giúp tôi vượt qua những tháng ngày vất vả đèn sách. Cuối cùng, con xin cảm ơn ba mẹ và các thành viên trong gia đình đã dành nhiều tình cảm, động viên tinh thần, hỗ trợ tài chính cho quá trình học tập trong suốt 2 năm qua. Trân trọng cảm ơn tất cả từ đáy lòng của em. Vũ Thế Đảng -iv- TÓM TẮT LUẬN VĂN Ngày nay, nhân loại đang phải đương đầu với 3 vấn nạn toàn cầu trong sự phát triển. Thứ nhất, ô nhiễm không khí mà nhiều chất bẩn là hạt rắn, chất lỏng, hay gas trong không khí. Chúng làm hại con người và môi trường sống. Nó là sản phẩm của sự không cân bằng trong phát triển kinh tế nhanh mà không chú trọng môi trường. Vấn đề thứ 2, nguồn nước bị bẩn cùng là vấn nạn cho các quốc gia. Người ta tuyên doán rằng nó dẫn đến nguyên nhân chết và bệnh trên toàn thế giới của hơn 14 ngàn người mỗi ngày. Mặc khác, chúng ta sẽ cạn nguồn nước sạch trong vài thế kỷ tới nếu không có những giải pháp kịp thời. Ngộ đọc thực phẩm được xem là vấn nạn thứ 3. Chúng đến từ 2 nguyên nhân: lây nhiễu hay ngộ độc. Sự tồn tại của khuẩn va vi khuẩn trong thực phẩm hay bao gồm vi khuẩn tạo ra độc tố tất cả đều dẫn đến lây nhiễm. Các công nghệ xử lý nước và khử vi khuẩn trong nước đã có nhiều cải tiến tuy nhiên chúng vẫn có những hạn chế như: dùng hoá chất thì làm thay đổi mùi vị và để lại dư lượng hoá chất; dùng nhiệt thì làm thay đổi tính chất của vật khử; dùng ozone hiệu quả khử không cao, giá thành cao; dùng bức xạ cực tím với đèn thuỷ ngân áp suất thấp thì nguy hại cho người khi bị tia UV chiếu vào và phải xử lý thuỷ ngân khi đèn hỏng, Nhằm góp phần đưa ra những giải pháp kỹ thuật ban đầu, tác giả đã thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG LED CỰC TÍM”. Dựa trên những đặc tính nổi trội của của loại linh kiện UVLED so với đèn thuỷ ngân như: tuổi thọ cao; tiêu thụ công suất thấp, không gây nguy hiểm cho người, không chứa các chất thuỷ ngân, hay chì…. Với thời gian từ tháng 2/2010 đến tháng 8/2010, tác giả đã nghiên cứu mạch điều khiển dòng điện cho UVLED phát xạ tia tử ngoại với cường độ khác nhau. Mạch điều khiển trung tâm với nhiều tính năng nổi bật như: cho phép lựa chọn nhiều chế độ điều khiển: Auto hay Manual, Thiết bị cho phép giao giao tiếp với máy tính, điều khiển trực tiếp từ máy tính, cho phép cập nhật lịch sử chiếu xạ từ thiết bị lên máy tính xuất ra file Excel để người dùng thuận tiện cho việc thống -v- kê. Việc điều khiển dòng qua UVLED được thực hiện bằng phương pháp điều rộng xung PWM. Phương pháp này giúp giảm nhiệt độ cho LED và Mosfet do chúng sẽ có thời gian nghỉ là T off đồng thời khi xét tại một thời điểm tức thì thì cường độ dòng qua UVLED là cao nhất lên cường độ bức xạ cũng là cao nhất lên khả năng đâm xuyên qua môi trường chiếu là tối ưu nhất. Việc bố trí UVLED cũng là một yếu tố khá quan trọng quyết định khả năng khử vi khuẩn của thiết bị. Trong đề tài này, chúng tôi đã nghiên cứu các cơ sở lý thuyết, thông số kỹ thuật của UVLED và một số thực nghiệm của một số tác giả thực hiện trên LED ánh sáng trắng để đưa ra phương pháp tối ưu nhất sắp xếp UVLED để cường độ chiếu xạ đồng đều trên bề mặt phơi nhiễm. Sau cùng để chứng minh những nghiên cứu và các cơ sở lý thuyết đã đưa ra, chúng tôi đã thực hiện kiểm nghiệm khả năng khử vi khuẩn của thiết bị đã chế tạo. Từ các mẫu nước sinh hoạt lấy từ các địa điểm khác nhau, tác giả đã kiểm nghiệm khả năng diệt khuẩn của thiết bị khi thay đổi các thông số như: Thời gian chiếu; công suất chiếu; mật độ vi khuẩn; các nguồn nước khác nhau,… Các thí nghiệm này đã được thực hiện tại phòng thí nghiệm Công nghệ Môi trường,Trung tâm Kỹ thuật và CNMT của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM. Phương pháp thí nghiệm là kiểm tra số khuẩn lạc trước và sau chiếu xạ. Chúng được nuôi cấy trên đĩa petrifilm của hãng 3M và ủ trong điều kiện nhiệt độ 37 0 C trong 18-24 giờ. Các kết quả thống kê được đã chứng minh khả năng khử vi khuẩn của thiết bị ở mức độ khác nhau ứng với thời gian chiếu, cường độ chiếu, mật độ vi khuẩn khác nhau. Với kết quả ban đầu này, nhóm tác giả có thể phát triển tiếp khi tăng số bóng UVLED, thực hiện các mạch công suất lớn để có dòng lớn, cải thiết hình thức khu vực gắn UVLED,… thì sản phẩm sẽ hoàn thiện. Nhóm tác rất mong được sự cộng tác nghiên cứu và bổ sung kinh nghiệm từ các nhà khoa học nhằm sớm đưa sản phẩm ra thị trường. Tp.HCM, tháng 10 năm 2010. Vũ Thế Đảng -vi- SUMMARY OF THESIS Nowadays, human must in the face of three global problems in our developing process. Firstly, an air pollution that many substance are solid particles, liquid droplets, or gases in the air. They can cause harm to humans and the environment life. It is due to the product of the unbalance of quick growth of economic without mentioning environment. Secondly, water pollution is also major problem in the global context. It has been suggested that it is the leading worldwide cause of deaths and diseases and that it accounts for the deaths of more than 14,000 people daily. Moreover, we will be out of source of purity water in few centuries if we have no urgent solution. Food poisoning is seemed to be the third problem. They can come from two types of food poisoning: infectious agent and toxic agent. The presence of bacteria and other microbes in foods or including bacterially produced 1H exotoxins are all caused infection. Anyway, they become the social problem for not only who but also worldwide. Therefore, water treatment technologies in water and antibacterial activity was much improved but they still have limitations such as using chemicals to change the taste and leave residues of chemicals, heat is used to replace reduction in the properties of materials, use of ozone removal efficiency is not high, high cost, using ultraviolet radiation with low-pressure mercury lamps are highly efficient but hazardous for people when UV light shines on and must be treated when broken mercury lamps,…. To contribute some initial technical solution, we selected the title of master thesis with it name of " Survey and make the sterilizing device using Ultraviolet LEDs". Based on the outstanding features of the types of components UVLED than mercury lamps such as long life, low power consumption, no danger to people, do not contain mercury or lead, etc, For the period from February 2010 to August 2010, we studied the current control circuit for UVLED ultraviolet radiation with different intensities. Central controller with many features like to select multiple control modes: Auto or Manual, assigned to communicate with the computer, controlled directly from the computer, allowing irradiation update history from device to computer and output to Excel file -vii- to facilitate the users of statistics.The current through UVLED control is done by method of pulse width (PWM). This method reduces the temperature of the LED and MOSFET because they will have vacation time (T off ). Also, when considered at a time instant, the current intensity is the highest so UVLED radiation intensity is high should best penetration through the radiation environment is optimal. The arrangement of UVLED is a pretty important factor, it determines the ability of equipment to kill bacteria. In this project, we will explore the theoretical basis, technical parameters of UVLED and some of the experimental implementation of some authors on the white LED light to provide the best method to sort UVLED uniform intensity radiation exposure on the surface. Finally, to prove the research and theoretical grounds that the authors have made, we performed experiments to test the ability of bacteria built equipment. In some water samples taken from different sources. We tested the ability to kill bacteria when changing parameters such as irradiation time, irradiation power, bacterial density and different water resources,…. These experiments were conducted in the laboratory of Environmental Technology, the Centre for Technical and Environmental Technology, Hochiminh University Technical of Education. The testing method is to count the number of colonies before and after irradiation. We, were grew on disks petrifilm of 3M Company and fermented in temperature conditions of 37 0 C in 18-24 hours. The results are statistically proven ability to kill bacteria in the device's different levels, corresponding to irradiation time, irradiation intensity and density of different bacteria. With obtained initial results, we can continue to develop this device in the case of the increasing number of UVLED, applied high current with power circuits, upgraded cover box for lamp,… that our produce is perfectly. We would like to get many precious advices from scientists and invest from industrial partner to put our product on the market soon. .Hochiminh City, Oct. 2010. Vu The Dang -viii- MỤC LỤC HÌNH Chương 1 Hình 1. 1: Cuộc cách mạng của hợp chất Nitride với lợi điểm của khe năng lượng rộng. 2 Hình 1. 2: Cấu trúc của UVLED với giếng đa lượng tử của AlGaN-MQW cho phát quang 231-261 nm 276H[22]. 4 Chương 2. Hình 2.1: Lý thuyết vùng năng lượng với 3 vùng năng lượng của điện tử. 12 Hình 2. 2: Các quá trình xảy ra giữa 2 vùng năng lượng. 12 Hình 2. 3: Mô tả cấu trúc LED: (a) tiếp xúc mặt GaAs và (b) cơ chế phát sáng. 13 Hình 2. 4: Mô tả nguyên lý phát xạ bước sóng cực tím của UV LED 14 Hình 2. 5: Mô tả cấu trúc UVLED của 1 LED thương mại và phóng lớn phần cấu trúc MQWs cho bức xạ cực tím 292H[30]. 15 Hình 2. 6: Phân loại sóng các điện từ theo khả xuyên sâu qua khí quyển, tên gọi, bước sóng kích thước tần số và nhiệt độ phát ra của sóng. 17 Hình 2. 7: Ảnh chụp bề mặt của UVLED ký hiệu SB1100 với bước sóng 365nm, dòng tối đa là 700mA, sử dụng điện thế 5V. 19 Hình 2. 8: Mô tả cơ chế sinh sản của vi khuẩn. 19 Hình 2. 9: Mô tả cơ chế tạo ra dimer làm thay đổi cấu trúc ADN của vi khuẩn chống lại sự sinh sản do phân bào: (a,b) một số liên kết T=T hình thành khi bị UV tác dụng và (c) liên kết mới T^T được tạo nên. 20 Hình 2. 10: Hình dạng một số vi khuẩn trong nước:(a) Salmonella hình ống dài, (b) E.coli hình trái chôm chôm và (c) Cholerae hình con giun 297H[01]. 21 Hình 2. 11: Ảnh chụp hiển vi và tên gọi khoa học của loài E.coli 298H[37]. 21 Hình 2. 12: Vi khuẩn E.coli: (a) cấu trúc cơ thể 299H[38] và (b) qui trình phân bào sinh sản 300H[39]. 22 Hình 2. 13: Mô tả quá trình phân chia của vi khuẩn. 23 Hình 2. 14: Mô tả phương pháp pha loãng thập phân. 25 -ix- Hình 2. 15: Mô tả qui trình đếm vi khuẩn trên mẫu: (a) môi trường MC (Mac Conkey agar) tạo khuẩn lạc màu đỏ hay hồng sáng, (b) môi trường BGA (Brillant Green Agar) có màu vàng xung quanh khuẩn lạc và (c) môi trường Indol tạo khuẩn lạc màu đỏ 301H[12]. 25 Hình 2. 16. Phương pháp đếm khuẩn lạc xác định số lượng vi khuẩn E.coli 302H[12]. 25 Hình 2. 17. Nuôi cấy vi khuẩn để xác định tỉ lệ diệt khuẩn 304H[14]. 28 Hình 2. 18: Các dụng cụ bằng thuỷ tinh được sử dụng trong xét nghiệm vi khuẩn. 29 Hình 2. 19: Các loại cân tiểu li đơn vị đến một phần chục ngàn gram. 30 Chương 3. Hình 3. 1: Dòng UVLED phụ thuộc vào (a) đặc tuyến quan hệ giữa công suất chiếu xạ và (b) độ lệch bước sóng trung tâm 307H[15]. 33 Hình 3. 2: Quan hệ giữa điện áp AK và dòng điện phân cực thuận 308H[15]. 33 Hình 3. 3: Quan hệ giữa cường độ bức xạ và góc phát của UVLED. 34 Hình 3. 4: Bước sóng phát xạ của một số UVLED. 34 Hình 3. 5: Sơ đồ mạch điều khiển điện áp UAK của UVLED bằng LM317. 35 Hình 3. 6: Mạch điện công suất cho UVLED: (a) dùng PWM điều khiển công suất của UVLED và (b) các dạng xung của tín hiệu V, I và thời gian kích xung. 36 Hình 3. 7: Các mạch bố trí hình dạng các LED khác nhau sẽ cho độ rọi khác nhau: (a) hình vuông lớn, (b) hình thoi nhỏ và dầy, (c) hình thoi nhỏ và thưa, (d) hình Ovan nhỏ, (e) theo hình Ovan lớn, (f) hình tròn và (g) hình chữ nhật lớn- nhỏ lồng nhau. 37 Hình 3. 8: Đồ thị cường độ ánh sáng theo khoảng cách của các loại đèn 309H[02]. 37 Hình 3. 9: Đồ thị cường độ sáng theo góc chiếu. 38 Hình 3. 10: Đồ thị mô tả độ rọi theo công suất từ 100% giảm còn 10%. 38 Hình 3. 11: Phân bố cường độ chiếu xạ của UVLED theo góc phát. 39 Hình 3. 12: Phương pháp bố trí LED để cường độ chiếu xạ trên bề mặt phơi nhiễm gần như bằng nhau. 39 Hình 3. 13: Sơ đồ khối thiết bị diệt khuẩn dùng tia tử ngoại. 40 -x- Hình 3. 14: Tổng thể thiết bị diệt khuẩn sử dụng UVLED. 42 Chương 4. Hình 4. 1: Qui trình thí nghiệm khử khuẩn dùng thiết bị chế tạo phát ra bước sóng cực tím. 51 Hình 4. 2. Thiết bị đang chiếu tia UV vào mẫu nước : (a) Ống nghiệm thực hiện pha loãng vi khuẩn ; (b) Các khay chứa mẫu đem đi chiếu ; (c) (d)(e) Thiết bị đang thực hiện chiếu xạ. 52 Hình 4. 3. Thiết bị xét nghiệm:(a) Máy ủ khống chế nhiệt độ để nuôi cấy vi khuẩn; (b) máy tạo nước cất dùng trong pha loãng mẫu chiếu; (c) Máy đếm khuẩn lạc. 53 Hình 4.4: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu với thời gian chiếu là 60 phút. 56 Hình 4. 5: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu với thời gian chiếu là 180 phút. 56 Hình 4. 6: Quan hệ tỉ lệ diệt khuẩn và thời gian chiếu. 57 Hình 4. 7: Đĩa Petrifilm mẫu vi khuẩn chiếu với thời gian 180 phút với mật độ pha loãng khác nhau (a) Mẫu ban đầu chưa chiếu (b) mẫu sau chiếu xạ với độ pha loãng 1/5 ban đầu; (c) Mẫu sau chiếu xạ với độ pha loãng 1/10 ban đầu. 58 Hình 4. 8: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu xạ với mật độ vi khuẩn ban đầu khác nhau. (a) Mẫu ban dầu không chiếu UV; (b) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/10 ban đầu (c) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/100 ban đầu; (d) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/1000 ban đầu 58 Hình 4. 9. So sánh tỉ lệ diệt khuẩn coliform với mật độ vi khuẫn với công suất chiếu 0.8w và thời gian chiếu là 180phút mẫu nước từ nguồn nước tù đọng sau mưa. 59 Hình 4. 10: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu xạ với mật độ vi khuẩn ban đầu khác nhau. (a) Mẫu ban dầu không chiếu UV; (b) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/10 ban đầu; (c) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/100 ban đầu; (d) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/1000 ban đầu. 60 -xi- Hình 4. 11: So sánh tỉ lệ diệt khuẩn coliform và E.Coli với mật độ vi khuẩn với công suất chiếu 0.8w và thời gian chiếu là 180 phút mẫu nước từ nguồn nước thải sinh hoạt, nước chứa phân động vật. 60 Hình 4. 12: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu xạ với mật độ vi khuẩn ban đầu khác nhau. (a) Mẫu ban dầu không chiếu UV; (b) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/100 ban đầu. 61 Hình 4. 13: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu xạ với mật độ vi khuẩn ban đầu khác nhau. (a) Mẫu ban dầu không chiếu UV; (b) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/10 ban đầu (c) Mẫu chiếu UV với độ pha loãng 1/100 ban đầu. 62 Hình 4. 14: So sánh tỉ lệ diệt khuẩn coliform và E.Coli với mật độ vi khuẩn với công suất chiếu 0.72w và thời gian chiếu là 180 phút mẫu nước từ nguồn nước thải sinh hoạt, nước chức phân động vật. 62 Hình 4. 15: Đĩa Petrifilm trước sau chiếu xạ với mật độ pha loãng khác nhau công suất chiếu là 0.64W. 63 Hình 4. 16: So sánh tỉ lệ diệt khuẩn coliform và E.Coli với mật độ vi khuẩn với công suất chiếu 0.64w và thời gian chiếu là 180 phút mẫu nước từ nguồn nước thải sinh hoạt, nước chức phân động vật. 64 Hình 4. 17. Quan hệ tỉ lệ diệt khuẩn và công suất chiếu với mật độ vi khuẩn hàng chục ngàn CFU/ml. 64 Hình 4. 18: Quan hệ tỉ lệ diệt khuẩn và công suất chiếu với mật độ vi khuẩn hàng ngàn CFU/ml 65 Hình 4. 19: Quan hệ tỉ lệ diệt khuẩn và công suất chiếu với mật độ vi khuẩn hàng trăm CFU/ml. 65 Hình 4. 20. So sánh sự khác biệt về khả năng diệt khuẩn giữa các nguồn nước khác nhau. 66 -xii- MỤC LỤC BẢNG Chương 1. Bảng 1. 1: So sánh các phương pháp diệt khuẩn khác nhau. 7 Bảng 1. 2: So sánh UVLED và đèn thuỷ ngân áp suất thấp. 8 Chương 2 Bảng 2. 1: Phân loại tia cực tím theo tiêu chuẩn ISO-DIS-21348 294H[36] .17 Bảng 2. 2: Phần trăm năng lượng khử trùng của tia UV bị hấp thụ với những độ sâu khác nhau 303H[13]. 26 Chương 3. Bảng 3. 1: Tham số quang và điện của UVLED SB1100UV-365 305H[15]. 32 Bảng 3. 2: Các tham số nhiệt độ của UVLED khi hoạt động ứng với dòng cực đại cho phép 306H[15]. 32 Chương 4. Bảng 4. 1: Kết quả xét nghiệm mẫu nước sinh hoạt ký hiệu N1 và N2 được liệt kê các nội dung chính. 55 Bảng 4. 2: Bảng thống kê kết quả các mẫu thể hiện quan hệ lượng vi khuẩn trước sau chiếu với mật độ vi khuẩn khác nhau thực hiện ngày 2/10/2010 công suất chiếu 0,8W. 57 Bảng 4. 3: Bảng thống kê kết quả các mẫu thể hiện quan hệ lượng vi khuẩn trước sau chiếu với mật độ vi khuẩn khác nhau thực hiện ngày 6/10/2010 công suất chiếu 0,8W. 58 Bảng 4. 4. Tổng hợp tỉ lệ diệt khuẩn các kết quả chiếu xạ với mật độ ban đầu khác nhau: 59 Bảng 4. 5: Bảng thống kê kết quả các mẫu thể hiện quan hệ lượng vi khuẩn trước sau chiếu với mật độ vi khuẩn khác nhau thực hiện ngày 11/10/2010 công suất chiếu 0,8W. 59 Bảng 4. 6: Tổng hợp tỉ lệ diệt khuẩn các kết quả chiếu xạ với mật độ ban đầu khác nhau: 60 [...]... trung nghiên cứu và chế tại thiết bị khử vi khuẩn dùng UVLED cho nước sinh hoạt thông thường với những nội dung chính như: 1 Nghiên cứu các đặc tính cơ bản của vi khuẩn E.Coli và Coliform, cơ chế dệt khuẩn của tia UV 2 Nghiên cứu phương pháp điều khiển công suất bức xạ tối ưu cho UVLED 3 Nghiên cứu phương pháp bố trí UVLED để đạt được hiệu quả diệt khuẩn tốt nhất 4 Thiết kế một thiết bị khử vi khuẩn. .. của đề tài tác giả sẽ nghiên cứu tổng quan về tính chất quang, điện và bức xạ cực tím của UVLED bước sóng 365nm, khả năng diệt, thuộc tính của 2 loại vi khuẩn cơ bản là E.Coli và Coliform Từ đó, thiết kế và chế tạo thiết bị điều khiển cường độ phát xạ, thời gian chiếu, lịch trình, điều khiển PC,… cho thiết bị diệt khuẩn Để thu được hiệu quả diệt khuẩn tối ưu, tác giả sẽ nghiên cứu phương pháp điều khiển... công nghệ chế tạo tốn kém LED tử ngoại (UVLED) Các nhà khoa học đã thành công trong vi c tạo ra các lớp màng mỏng cấu trúc AlGaN và AlGaInN và phát hiện bước sóng phát xạ ngắn trong dải cực tím Các LED cực tím này đang được thị trường ứng dụng chờ đợi với các ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực y-sinh, công nghệ sinh học, khử trùng, truyền dẫn quang, Nếu các LED phát sáng bước sóng gần cực tím như 375-395... khả năng diệt vi khuẩn bằng các thí nghiệm thực tế 1.4 Phương pháp nghiên cứu: 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu tổng quan về tia UV như: bước sóng, tính chất các tia UV, các thiết bị có thể phát ra tia UV Nghiên cứu cơ chế diệt khuẩn của tia UV Tìm hiểu tổng quan về LED và các ứng dụng của LED, những đặc điểm cơ bản của tia UVLED Tìm hiểu các loại vi sinh vật trong nước và một số tiêu... 27 Tỉ lệ diệt khuẩn 27 2.4.3 Dụng cụ thiết bị và hóa chất 29 2.4.4 An toàn trong xét nghiệm vi sinh 30 Chương 3 THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG UVLED 32 3.1 Thông số kỹ thuật của UVLED SB1100UV-365nm 32 3.1.1 Tính chất quang 32 3.1.2 Các thông số cực đại khi hoạt động 32 3.1.3 Các biểu đồ thuộc tính của UVLED 33 3.1.4... khối hệ thống 40 3.4.2 Mô tả chức năng và thiết kế các khối 40 3.5 Chương trình điều khiển 44 3.5.1 Điều khiển qua phím chức năng 45 3.5.2 Giao tiếp và điều khiển qua PC 46 -xvi- Chương 4 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHỬ VI KHUẨN CỦA THIẾT BỊ CHẾ TẠO 51 4.1 Khử vi khuẩn trong nước sinh hoạt bằng thiết bị chế tạo: 51 4.1.1 Qui trình 51 4.1.2... cho thiết bị diệt khuẩn và nghiên cứu các giải thuật về giao diện người dùng, phương pháp điều khiển bức xạ UV cho thiết bị Thử nghiệm khả năng diệt khuẩn của thiết bị bằng cách chiếu xạ thử vào mẫu nước và so sánh trước, sau khi chiếu xạ 1.4.3 Phương pháp thống kê toán học đơn giản: dựa vào kết quả diệt khuẩn sau nhiều lần chiếu xạ với những cường độ chiếu xạ, thời gian chiếu xạ và các loại vi khuẩn. .. lượng Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng diệt khuẩn của tia tử ngoại nói chung và UVLED nói riêng để có phương án xử lý nước trước khi đưa vào khử vi khuẩn trong các thiết bị lọc nước Đề xuất cường độ, thời gian chiếu xạ tối ưu và công suất UVLED tương ứng với mật độ vi khuẩn khác nhau (ứng với các loại nước: nước sinh hoạt; nước thải vv) Sản phẩm của đề tài sẽ là một thiết bị diệt khuẩn. .. sáng sử dụng LED do ưu điểm tiết kiệm điện Hiện tại ở Vi t Nam chưa có một đơn vị hay công ty nào đầu tư hoàn thiện qui trình từ nghiên cứu, chế tạo LED đến lắp ráp đèn Năm 2004, TS Nguyễn Văn Khải [50] thuộc trung tâm tiết kiệm điện tại Hà Nội đã sản xuất thử nghiệm 28 5H các loại đèn sử dụng LED từ nước ngoài và thử nghiệm sử dụng tại các vùng mà lưới điện quốc gia chưa phủ hết Một số loại đèn sử dụng. .. mW và hiệu suất lượng tử (external quantum efficiency: EQE) là 0.23% cho LED 261 nm Công nghệ chế tạo UVLED này là kỹ thuật tạo AlN đa lớp sử dụng khí NH3 đối với MOCVD Một số cấu trúc khác cho bước sóng phát xạ cao hơn cũng được nghiên cứu: Nhóm Y Aoyagi (Ritsumeikan Univ.) [44], [45] cũng thành công trong vi c 278H 2 79H tạo mầm lớp AlN trên mặt của đế sapphire sử dụng phương pháp FM-MOCVD và sử dụng . thể thiết bị diệt khuẩn sử dụng UVLED. 42 Chương 4. Hình 4. 1: Qui trình thí nghiệm khử khuẩn dùng thiết bị chế tạo phát ra bước sóng cực tím. 51 Hình 4. 2. Thiết bị đang chiếu tia UV vào. đầu, tác giả đã thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG LED CỰC TÍM”. Dựa trên những đặc tính nổi trội của của loại linh kiện UVLED so với đèn thuỷ ngân như: tuổi. xét nghiệm vi sinh 30 Chương 3. THIẾT KẾ THIẾT BỊ KHỬ VI KHUẨN SỬ DỤNG UVLED 32 3.1. Thông số kỹ thuật của UVLED SB1100UV-365nm 32 3.1.1. Tính chất quang 32 3.1.2. Các thông số cực đại khi