استخدام مولد الأوزون في تعقيم الفضاء
الأوزون مطهر واسع الطيف وعالي الكفاءة، يتميز بأكسدة قوية وسرعة تفاعل عالية، مما يُعطي تأثيرات تطهير وإزالة روائح ممتازة. للأوزون تأثير فعال في قتل الكائنات الدقيقة في الهواء. عند استخدام تركيز 20 ملغ/م3 من الأوزون لمدة 30 دقيقة، يصل معدل قتل البكتيريا الطبيعية إلى أكثر من 90%. يُعد التعقيم بالأوزون حاليًا من أهم طرق التعقيم الموصى بها وفقًا لممارسات التصنيع الجيدة (GMP) في الصين.
2.1 مبدأ تعقيم الأوزون
آلية التعقيم وعملية الأوزون تنتميان إلى العمليات الكيميائية الحيوية، التي تؤكسد وتُحلل إنزيم أوكسيديز الجلوكوز الضروري للأكسدة الداخلية للجلوكوز في البكتيريا. كما يمكن للأوزون التفاعل مباشرةً مع البكتيريا والفيروسات، مُتلفًا عضياتها وحمضها النووي الريبي، ومُحللًا البوليمرات الجزيئية الكبيرة مثل الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات والدهون والسكريات المتعددة، ومُعطلًا الإنتاج الأيضي والعمليات التناسلية للبكتيريا. كما يمكنه اختراق أنسجة غشاء الخلية، وغزوه، والتأثير على البروتينات الدهنية للغشاء الخارجي والسكريات الدهنية الداخلية، مُسببًا تشوهًا في نفاذية الخلايا، ومؤديًا إلى تحللها وموتها. وستُذاب الجينات الوراثية، والسلالات الطفيلية، وجسيمات الفيروسات الطفيلية، والعاثيات، والتغصنات، والبيروجينات (المستقلبات البكتيرية والفيروسية، والسموم الداخلية) في البكتيريا الميتة، وتُفسد، وتُدمر.
2.2 مزايا التعقيم بالأوزون
(1) يتمتع بقدرة انتشار عالية: O3 هو غاز يتمتع بأداء انتشار جيد، ولا توجد زوايا ميتة في مساحة التعقيم، وتوزيع تركيز موحد في المساحة، وتأثير تعقيم مستقر.
(2) تعترف "المواصفات الفنية للتطهير" الحالية بأن O3 مبيد فطريات واسع النطاق وفعال للغاية: O3 له تأثير قتل جيد على العديد من الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض مثل الإشريكية القولونية، والسالمونيلا، والمكورات العنقودية الذهبية، وفيروس التهاب الكبد، والفطريات، وما إلى ذلك. وقد أظهرت الأبحاث العلمية أن O3 له تأثير مبيد للجراثيم ومطهر قوي، وليس فقط لديه قدرة قوية على قتل البكتيريا المختلفة (بما في ذلك فيروس التهاب الكبد، الإشريكية القولونية والزائفة الزنجارية وغيرها من البكتيريا المتنوعة)، ولكنها فعالة أيضًا ضد الفطريات. في الوقت الحاضر، لا توجد تقارير عن تطور مقاومة O3 لبعض الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، والتغلب على عيوب المطهرات الكيميائية التقليدية التي تطور المقاومة.
(3) بعد تطهير O3، يتحلل بشكل طبيعي إلى O2، وهو آمن وخالٍ من البقايا، ولا توجد إمكانية للتلوث الثانوي.
(4) كل ما تحتاجه هو مولد أوزون، والمادة الخام هي الهواء. يتطلب تشغيله الكهرباء فقط، وهو سهل الاستخدام.
(5) التعقيم في درجة حرارة الغرفة، مع مجموعة واسعة من التطبيقات.
بالنسبة لمقصورات السيارات الصغيرة، يمكن فصلها أو نقلها ووضعها في مساحات منفصلة. يُنصح عمومًا بوضعها في مكان مرتفع نظرًا لارتفاع كثافة الأوزون في الهواء وميله للانخفاض. والغرض الرئيسي من وضعها في مكان مرتفع هو تسهيل انتشار الأوزون.
باستخدام الهواء المتداول في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء كحامل للأوزون، ينتشر غاز الأوزون الناتج عن مولد الأوزون في جميع أنحاء منطقة التنظيف، ويتحكم فيه مصدر هواء الضغط الناتج عن مروحة التنقية في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، مما يجعل تركيز الأوزون في الهواء موحدًا. دون الحاجة إلى أي معدات تعقيم في بيئة الإنتاج في منطقة التنظيف، يمكن تحقيق هدف التعقيم. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا القضاء على أنواع مختلفة من البكتيريا والعفن في نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. وقد أثبتت التجربة أن طريقة التطهير والتعقيم هذه قادرة على إذابة البكتيريا وتوجيهها في مرشحات عالية الكفاءة، مما يطيل عمرها الافتراضي.
هناك عدة طرق لتثبيت مولد الأوزون:
(1) وضع منفصل أو متحرك في غرفة منفصلة (كما ذكر أعلاه)
(2) يتم تجميعها في وحدة تكييف الهواء (عادةً ما تقوم طريقة الترتيب هذه بتثبيت المضيف بعد مرشح الكفاءة المتوسطة أو قبل مرشح الكفاءة العالية، ولكن بسبب تلوث الهواء من مصدر تكييف الهواء، فإن مولد الأوزون يتعطل بشكل متكرر ولا يمكنه الاستمرار في العمل، لذلك هذه الطريقة غير ضرورية بشكل أساسي)
(3) يتم وضع مولد الأوزون خارج وحدة تكييف الهواء، ويتم توصيل خط أنابيب الأوزون بقناة إمداد الهواء الرئيسية
طريقة الحساب: عند استخدام نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء للتوزيع المركزي، يجب اختيار مُولّد الأوزون وفقًا للطريقة التالية: أولًا، حساب حجم تعقيم الأوزون الفعلي. يُقسّم الحجم الفعلي إلى ثلاثة أجزاء: V = V1 + V2 + V3، حجم مساحة التنظيف V1، حجم نظام تنقية الهواء V2، وحجم فقدان الهواء V3 أثناء الدورة. في عملية الحساب الفعلي، يُعادل V3 1.2% من إجمالي حجم الهواء في نظام الدورة.
W=C*V/D
و: الناتج الفعلي لمولد الأوزون المستخدم هو بالجرام في الساعة؛
V: حجم تطهير الأوزون الفعلي؛
د: معامل استنفاد الأوزون هو 0.4208.
إذا كان تركيز الأوزون المصمم هو 5 جزء في المليون للبكتيريا المحمولة جواً وكان حجم التطهير 10000 متر مكعب
معدل تدفق الهواء 100000 م 3 / ساعة
V1=10000 متر مكعب
V2=تم تجاهله
بيزو = 100000 * 1.2٪ = 1200
حجم تطهير الأوزون الفعلي V=V1+V2+V3=11200 متر مكعب
جرعة الأوزون
W=C*V/D=5*2.14*11200/0.4208=284.79 جم/ساعة، الناتج الموصى به لمولد الأوزون هو 300 جم/ساعة.
(1) تأثير تعقيم الأوزون (K) هو حاصل ضرب التركيز الفعلي للأوزون (C) في زمن التأثير (T)، أي K = C × T. يتطلب تعقيم الأوزون الوصول إلى تركيز حدّي على الأقل. إذا كان التركيز أقل من الحدّ، فلن يتحقق تأثير التعقيم، وإذا كان التركيز مرتفعًا جدًا، فسيؤدي ذلك إلى زيادة تكاليف التشغيل. لذلك، يجب حساب اختيار جهاز توليد الأوزون بنطاق تركيز مناسب.
(2) يكون تأثير الأوزون في التعقيم مثاليًا في ظروف رطوبة تتراوح بين 70% و80%، ويكون تأثيره ضعيفًا عندما تكون الرطوبة أقل من 45%. لذلك، عند الاستخدام العام، يجب الاهتمام بزيادة رطوبة البيئة بشكل مناسب.
(3) قد تؤثر الأنواع الميكروبية ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة في المواد العضوية وعكارة ولون الماء، بالإضافة إلى المواد المختزلة في مساحة التطهير، على التأثير القاتل للبكتيريا للأوزون، ويجب التحكم فيها أثناء الاستخدام.
(4) الأوزون سام للإنسان. عند استخدام الأوزون للتعقيم، يُمنع منعًا باتًا دخول الموظفين.
(5) الأوزون مؤكسد قوي قد يُتلف العديد من العناصر. كلما زاد تركيزه، زادت خطورة الضرر. قد يُسبب بقع صدأ خضراء على صفائح النحاس، وشيخوخة المطاط، وتغير اللون، وانخفاض المرونة، وهشاشته، وكسره، وتبييض الأقمشة وبهتانها. يجب توخي الحذر عند استخدامه.
(6) نظرًا لأن إنتاج الأوزون لا يتم إلا في الموقع، فإن الطريقة الأكثر اقتصادًا وتطورًا من الناحية التكنولوجية لإنتاجه هي التفريغ الإكليلي. يتميز الأوزون الأنبوبي بمزايا البنية البسيطة، والأداء الموثوق، وانخفاض تكاليف التشغيل، ومرونة التنظيم.
الأوزون، كطريقة تطهير وتعقيم جديدة، ظهرت متأخرًا نسبيًا ولم تُستخدم طويلًا في الصين، يتميز بمزايا عدم وجود زوايا ميتة، وعدم وجود مخلفات، وقوة تعقيم عالية، واستخدام الهواء كمادة خام، وسهولة التشغيل، وانخفاض التكلفة. لذلك، من الضروري وفي الوقت المناسب استكشاف تطبيقاته في صناعة تطهير الفضاء. ومع ذلك، نظرًا لبعض الصعوبات في تصميم وتطبيق هذا النظام، هناك حاجة إلى مزيد من البحث والدراسة من قبل الفنيين المعنيين.
