Ультрафиолетовая лампа для дезинфекции

Доброго времени суток. Мне в руки, на обзор, попал интересный девайс — компактная защищенная лампа для дезинфекции и стерилизации.
В обзор вошли: распаковка, внешний вид, разборка, функционал, возможности, применимость, макро фото, тест аккумулятора, тест на качественное определение озона, тест на бактерицидную эффективность, немного фото и текста.

Согласно описанию, устройство представляет из себя компактную, переносную, автономную, защищённую лампу, излучающую в УФ спектре.
Ее назначение, стерилизация — дезинфекция.
Характеристики:
Рабочее напряжение: 5В, (предельное 5,7 В)
Мощность: 2.5 Вт
Емкость аккумулятора: 800mAh
Рабочий разъем: USB
Время работы одного цикла: 15 минут
Количество циклов от одного заряда батареи — 6-9
Срок службы около 8000 часов.
Размеры 72.5 x 62 x 141mm
Вес 118 грамм.
Рабочая зона около 2 м2
Степень стерилизации 92%
Так как девайс имеет хрупкие части, то коробок упакован в гофрированное газонаполненное полотно из несшитого полиэтилена.

На коробке нанесена простая полиграфия. Изображен внешний вид лампы и характеристики, все на китайском.

Внутри стерилизатор в полиэтиленовом пакете, инструкция и гарантийный талон на китайском.


Форма девайса цилиндрическая с закругленными краями (капсула).
Вся поверхность корпуса покрыты материалом типа soft-tuch.
Половина корпуса — это защитная сетка для U образной лампы, на второй расположена кнопка включения/выключения, ножки. Под сеткой лампа, во второй половине электроника с аккумулятором.






Хорошее определение ультрафиолета дано в Википедии. Ультрафиолетовое излучение (ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение) — это электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм. Статья в вики большая и интересная. Применения ультрафиолета много и самого разного, но нас сейчас интересует только обеззараживающие свойства.
Самым ярков выраженным, бактерицидным, действием обладает ультрафиолет в диапазоне длинны волны от 200 до 295 нм. Пик эффективности в котором приходится на 254 нм (по другим данным 205—315 нм и 265 нм соответственно). Уничтожаются большинство бактерий, грибков, водорослей, обитающих в воздухе и воде. Это происходит в основном за счет димеризации тимина в ДНК(РНК), что приводит к сбою биохимических процессов, мутациям, остановке размножения. В то же время есть некоторые виды бактерий, грибов и прионов, которое УФ-С не уничтожает. В отличие от озона, который уничтожает все живое, даже вирусы. Это происходит потому что озон агрессивный окислитель, акцептор электронов, разрушающий химические связи, часто с образованием свободных радикалов. Озон образуется при облучении кислорода ультрафиолетом с длинной волны менее 200 нм, для отсечения которой используют специальные виды стекла, называемого увиолевым или наносятся специальные пленки на обычное стекло.
Поэтому, совмещая действие озона и ультрафиолета, а также оперируя параметрами условий процесса можно добиться стерильности или хорошей степени дезинфекции.
Аппарат включается трехсекундным зажатием утопленной кнопки — меры предосторожности от случайного включения. Выключение однократным нажатием.

К сожалению, нигде не указана рабочая длинна волны лампы. Но судя по всему это ртутная лампа низкого давления, излучающая в «бактерицидном» и «озонообразующем» интервале длин волн. Под это описание, например, подходят некоторые люминесцентные лампы без люминофорного покрытия (два пика 254 нм и 185 нм, 90% и 10% соответственно).
Но более точно, мне сложно сказать.

Ножки имеют ограничения — их нельзя развести более чем на 90 градусов относительно друг друга.

Разборка
Разборка девайса не представляет труда. Вначале снимается защитная сетка.

В корпусе, установлены две пластиковые заглушки, под которыми находятся крепёжные винты.


После выкручивания которых крышка корпуса легко открывается.

В корпусе расположен аккумулятор

дроссель

Видно usb разъем в глубине,

управляющая плата (установлена в пазы на корпусе).

Полевые испытания аккумулятора, показывают емкость, соответствующую заявленной.


Макро



Тестирование
При включении лампы ощущается слабый, но характерный запах озона. Проведем качественный тест на озон. Это классический и широко известный метод. Он основан на двух реакциях — выделение йода при воздействии озоном на иодид калия в водном растворе, и реакция йода с крахмалом.
Вторая реакция — это так же качественная реакция на крахмал. Который недобросовестные производители могут подмешивать в продукты. Например, творог.
На фото капля йода на срезе клубня картофеля и на крахмале домашнего приготовления приобретает характерный синий цвет. Внизу капля раствора йода для сравнения, на лезвии ножа.

Можно использовать, пропитанную раствором этих реагентов, бумагу — ее можно купить или сделать самому (перед использованием смачивается водой) или собрать лабораторную установку и эффектно пропускать газ через раствор.
Но что бы не тратить время и деньги, упростим эксперимент. Так как озон тяжелее воздуха, поместим аппарат в емкость в которой он сможет скапливаться.

Где взять иодид калия? В виде растворов или таблеток он используется в фармакологии. Применяется как антитиреоидное, муколитическое, отхаркивающее, противогрибковое, радиопротективное (предотвращает поглощение щитовидной железой радиоактивного йода) средство.
Йодированная соль, это соль, как правило, с добавлением, в том числе и иодида калия.
Вещество можно купить в магазине химреактивов, даже фармакопейной чистоты.
Готовая смесь.

Сразу возникает вопрос — почему же тогда озон не скапливается у поверхности земли, если он тяжелее воздуха? Расположенный на высоте в несколько десятков километров, неравномерным и очень разбавленным слоем, озон практически полностью разлагается и не успевает достичь обитаемого дна воздушного океана. Этому способствует не высокая стабильность молекулы озона и разложение его под действием средневолнового ультрафиолета.
Как говорится — где родился, там и пригодился.
Но все-таки небольшое количество озона всегда присутствует в нижних слоях атмосферы — это тропосферный и смоговый озон.
Включаем лампу и опускаем ее в емкость.

В верхних слоях атмосферы озон большое благо — уже миллионы лет укрывает хрупкую жизнь от жёсткого ультрафиолета. Контролируемое использование его, приносит много выгод, но в нижних слоях атмосферы это загрязнитель. И если комнату можно проветрить от озона, то улицу нет. Продолжительное дыхание таким воздухом может стать причиной хронических болезней органов дыхания и других органов.
Через некоторое время видим результат — смесь потемнела.

На этой фотографии хорошо видно сразу обе реакции. В верхней части — коричневый элементарный йод, а в нижней синий комплекс — клатрат.

Вывод: при работе лампы действительно выделяется озон.
Следует сказать, что озон относится к I классу опасности. Это токсичное и пожароопасное вещество! Очень жесткий окислитель, хотя и очень нестойкий. Все дело в том, что в домашних условиях, этой лампой, вы не сможете его собрать, сохранить, сконцентрировать так и столько, чтобы использовать как оружие массового поражения. Но это не значит, что не нужно соблюдать правила безопасности.
Какое все-таки время разложения озона? Попадались статьи в интернете, о полураспаде за 3 суток при температуре 20 градусов.
Субъективно, для обозреваемого устройства, сразу после цикла работы в помещении, чувствуется специфический запах озона. Со временем запах значительно ослабевает и часа через 2-3 чувствуются только его следы. Проветривание в разы помогает ускорить этот процесс.
Почему так отличаются данные? Кто-то врет? Не думаю. Возможно различия в методике эксперимента. Скорее всего, в лаборатории, химически стойкую емкость, наполнили озоном, замерили концентрацию и температуру. Через время делая замеры, получая приведенные выше результаты.
В быту лампа контактирует со смесью азота и кислорода ограниченное время. После выключения озон диффундирует в объеме помещения постоянно реагируя с другими молекулами и разлагаясь — поэтому время меньше. Добавьте сюда размешивание и разбавление проветриванием, и концентрация снизится еще сильнее.
Что бы исключить фокус, со спрятанным «разрядным» озонатором в корпусе (мелькнула и такая мысль), был проведен очень простой эксперимент. Отделим мембраной (полиэтиленовый пакет) лампу от корпуса. Результат: после кратковременного включения со стороны лампы чувствуется явный запах озона, со стороны корпуса — нет. Вывод: честная УФ лампа, излучающая в коротковолновом диапазоне.

Жесткий ультрафиолет опасен не только для микроорганизмов. С тем же успехом он поражает и ткани растений и многоклеточных организмов. Но его эффективность зависит от интенсивности излучения и времени выдержки.
Кстати ультрафиолет не видим для человеческого глаза, а за характерное голубое свечение, отвечают пары аргона, присутствующие в трубке.

Далее тест на бактерицидную эффективность.
Это первый опыт создания и засева питательной среды, так что не судите строго. Методика называется «с миру по нитке и на коленке». И хотя были допущены две серьезные ошибки, методика в целом рабочая — результат был получен.
Подготавливаем стеклянные чашки Петри.

Проводим предварительную стерилизацию в кипящей воде.

Параллельно готовим бульон. Берем куриную голень и развариваем до состояния, когда мясо будет отваливаться от кости.
В лабораториях используют специальный агар. Это отличный и… дорогой препарат, поэтому берем кулинарный.

На следующем этапе в кипящий бульон (примерно 360 мл)постепенно, помешивая всыпаем 9 грамм агара.
На этом этапе я допустил первую ошибку — использовал не фильтрованный бульон.

Когда весь агар растворится — разливаем его по чашкам Петри.
Получается натуральная питательная среда неопределенного состава.
Технически, колонию бактерий можно получить и на чистом агаре, но добавление бульона должно ускорить процесс.

Далее чашки Петри с питательной средой следует окончательно стерилизовать.
Из-за отсутствия автоклава, я делал это в кастрюле с небольшим количеством воды и чашками сложёнными на тарелке стопкой. Кипятим около часа.
После завершения процесса на внутренней поверхности крышек чашек образовались капли конденсата, который со временем впитался в слой агара.

Для засева питательной среды берем образцы бактерий с мочалки, смартфона, пальцев.

Всего было подготовлено 6 чашек. Два эталона — чистый и грязный. Два образца были загрязнены сразу. Один обрабатывался 15 минут лампой при открытой крышке

второй обрабатывался лампой через толстую крышку чашки Петри из каленого стекла.

Еще два заражены бактериями изначально, для исследования динамики после обработки.
Далее подписываем все образцы

и упаковываем в пищевую пленку.

В силу обстоятельств, промежуточные этапы провести не удалось.
Через 7 суток смотрим результат. Образцы располагались в темном месте при температуре 20-22 градуса. И это вторая вынужденная ошибка — такая температура не оптимальная для размножения бактерий (желательно 35 градусов). Но в итоге это не повлияло на результат, просто он получился менее зрелищным.
В итоге были получены следующие результаты:
Образец обработанный с закрытой крышкой — колонии бактерий, плохой запах.

Образец обработанный с открытой крышкой — отсутствие следов жизнедеятельности или незначительное их количество, запах бульона.


Чистый контроль — отсутствие следов жизнедеятельности микроорганизмов, приятный бульонный запах.


Грязный контроль — образование колоний бактерий, запах разложения.


Выводы. Лампа эффективно обеззараживает. Но УФ-С эффективен на поверхности, а озон справился даже с вторичным засевом из воздуха.

Описание опыта будет не полным если не сказать, что содержимое чашек Петри следует уничтожить прежде чем выбрасывать. Это важное правило биологической безопасности, предотвращающее отравление продуктами жизнедеятельности бактерий или заражение ими. Обычно рекомендуют использовать хлорную известь, но у меня, из серьезных антисептиков, был только этиловый спирт.

Так же аппарат можно использовать для дезодорации.
Было два случая проверки. Первый — на кухне, после жарки речной рыбы. Навязчивый, всепроникающий запах. Окна не открывались, вытяжка не включалась, дверь была закрыта. После 15 минут работы уровень запаха жареной рыбы значительно уменьшился, хотя полностью и не исчез. После короткого проветривания воздух в помещении нормализовался.
Второй — испытание на образце в чашке Петри. Образец с «грязной» пробой имел явный гнилостный запах. После 15 минутной обработки неприятные запахи полностью исчезли.

Общий вывод.
Это не очень мощная лампа (например, сейчас популярны подобные бактерицидные лампы мощностью не менее 15 Вт), но компактная и автономная.
Озона от излучения образуется меньше, чем от разряда, но он чище — без окислов азота…
Аппарат позволяет, с некоторыми ограничениями, обрабатывать практически любые бытовые цели. Холодильники, шкафы для обуви и одежды, сырые места, пораженные плесенью, салон автомобиля, предметы, вещи и т.д.
Так же лампа должна подойти для стирания памяти EPRO.
Использовать в самоделках? Почему бы и нет. Например, воздушный дезинфектор с принудительной циркуляцией и катализатором разложения озона. Такая конструкция позволит дополнительно, эффективно чистить воздух от монооксида углерода и летучей органики. Из катализаторов читал об активированном угле или можно купить готовые промышленные катализаторы разложения озона.
Аналогично и для воды. Только учитывая, что УФ-С в воде обеззараживает не очень глубоко и не образуется озон.
Некоторые химические реакции проходят только под УФ-С или ускоряются.

Можно использовать эту лампу для дезинфекции обуви?
Можно, но с некоторыми оговорками. Казалось бы, хотя обувь и делается из материалов не прозрачных для УФ-С, но озон проникает вглубь материала и все отлично дезинфицируется. Но в то же время и ультрафиолет и озон ускоряют старение некоторых материалов, используемых при изготовлении обуви. Чувствительны к УФ излучению: полипропилен, полиэтилен, оргстекло, ароматический полиамид. К озону список еще больше, но играет роль температура, концентрация и другие условия. В любом случае признаки старения не будут проявляться моментально. Пластик на солнце выгорает (стареет) месяцами. В нашем случае среда более агрессивная, но и время контакта в разы меньше. Для дезинфекции и дезодорации такого небольшого объема столько времени не нужно.
В любом случае общие рекомендации будут такими:
— Перед дезинфекцией обязательно сушить обувь.
— Но не на радиаторе отопления, а специальными сушилками.
— Включать стерилизатор на короткое время — это можно определить опытным путем.
— После обработки хорошо проветрить обувь — продуть той же сушилкой.
При таких условиях эффект старения будет минимальным.

Внимание! Использование данного устройства требует соблюдения правил безопасности, нарушение которых может причинить вред вашему здоровью.
1. Минимизировать облучение кожи лампой — особенно с близкого расстояния и длительное время
2. Не смотреть на включенную лампу — особенно с близкого расстояния и длительное время.
3. Не вдыхать смесь воздуха с озоном. На время работы лампы закрыть помещение и покинуть его на время необходимое для разложения озона. После — проветрить помещение.
При грамотном использовании аппарата, опасность он представляет не больше чем бытовой газ или электрический ток.
Спасибо за внимание!