Đánh giá khả năng diệt khuẩn của thiết bị làm sạch không khí bằng công nghệ xúc tác quang trong các phòng chuyên môn của bệnh viện

Thứ Sáu, 01/12/2023, 10:22(GMT +7)

1. MỞ ĐẦU
Gần đây các phương pháp xử lý không khí trong phòng bằng khí ozon hoặc tia cực tím không được áp dụng phổ biến vì các phương tiện đó có tác hại tới sức khỏe con người. Các kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp xử lý không khí ô nhiễm bằng công nghệ xúc tác quang (XTQ) vừa không gây ô nhiễm thứ cấp vừa cho hiệu quả xử lý cao [1-4]. Phương pháp XTQ nằm trong số các phương pháp phân hủy nhiều hóa chất ô nhiễm và làm chết vi sinh vật trên lớp phủ đioxit titan dưới tác dụng của tia cực tím có bước sóng λ trong khoảng 315 nm < λ < 400 nm mà không đòi hỏi phải đưa thêm các tác nhân oxy hóa đặc biệt nào vào không khí, chỉ cần sự có mặt của oxy trong không khí. TiO2 phủ lên các chất mang bằng công nghệ sol-gel hay một số công nghệ khác có khả năng tự làm sạch, diệt vi khuẩn, nấm mốc, khử mùi hôi và phân hủy các khí độc hại NOx, SOx,VOCx [5]. Valerie Keller và cộng sự đã thử nghiệm phương pháp XTQ để khử khuẩn không khí và kết quả cho thấy không khí đi ra khỏi ống chỉ còn 1% vi khuẩn E.coli so với ban đầu và loại bỏ các vi khuẩn khác như vi khuẩn gây bệnh L. Pneumophila [6]. Viện Công nghệ môi trường (CNMT) sau khi thực hiện nhiệm vụ hợp tác quốc tế với LB Nga [7], đã nắm bắt được công nghệ LSKK bằng XTQ và trên cơ sở đó đã chế tạo thành công các loại thiết bị có công suất vừa và nhỏ (25 và 100 m3/h) [8], và mới đây là thiết bị có công suất lớn lên đến 250 và 500 m3/h [9].

Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu kết quả đánh giá hiệu quả khử trùng không khí trong một số phòng chuyên môn của bệnh viện khi chạy thử nghiệm các thiết bị làm sạch không khí (LSKK) bằng XTQ của LB Nga và của Viện CNMT.

2. THỰC NGHIỆM

2.1. Thiết bị và đối tượng nghiên cứu

2.1.2. Thiết bị nghiên cứu

a. Thiết bị LSKK TIOKRAFT VR 750

Thiết bị LSKK VR750 được chế tạo tại Nga về cấu tạo bao gồm các bộ phận chính: lọc bụi, lọc tĩnh điện và lọc xúc tác quang,. Thiết bị TIOKRAFT VR 750 có thông số kỹ thuật như sau:

1. Bộ lọc bụi; 2. Bộ lọc tĩnh điện; 3. Bộ lọc xúc tác quang; 4. Quạt; 5. Nguồn điện và điều khiển

b. Thiết bị LSKK công suất 250 m³/h được chế tạo tại Viện CNMT, gồm các bộ phận chính sau:: lọc bụi thô và lọc tinh, lọc tĩnh điện, lọc xúc tác quang và lọc hấp phụ bằng than hoạt tính (hình 2). Thiết bị cấu tạo bởi một bộ lọc sơ cấp đặt ngay ở cửa vào của dòng khí, bộ lọc tĩnh điện, khối lọc XTQ và than hoạt tính. Bộ lọc sơ cấp (1) gồm tầng lọc thô có tác dụng giữ lại các hạt bụi và hạt lơ lửng kích thước trên 3 µm và tầng lọc tinh để loại bỏ các hạt bụi có kích thước lên đến 0,5 µm. Bộ lọc tĩnh điện (2) có tác dụng giữ lại các hạt bụi và hạt lơ lửng nhỏ hơn, kích thước lên đến 0,1 µm. Khối lọc XTQ gồm 4 ống thạch anh xốp được phủ một lớp mỏng nano TiO₂ (3), ở tâm mỗi ống bố trí 1 đèn tử ngoại (4) UV-A (360 nm). Than hoạt tính (6) có tác dụng hấp phụ loại bỏ mùi và một số siêu ôxit sinh ra trong quá trình XTQ. Không khí được quạt (5) hút vào từ bên hông của thiết bị và đi ra ở mặt sau phía trên của thiết bị.

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu

Thiết bị xử lý không khí VR750 được đặt tại phòng hậu phẫu tim mở của Khoa A2-B-Viện Tim mạch-Bệnh viện TƯQĐ 108 có diện tích 40 m² và thể tích là 130 m³. Tại thời điểm tiến hành, phòng bệnh có 4 giường, 2 bệnh nhân và 2 người nhà thường trực. Tiến hành đánh giá số lượng vi sinh vật có trong 1 m³ không khí phòng trong khi mọi hoạt động khám và chữa bệnh trong phòng diễn ra bình thường.

Thiết bị LSKK công suất 250 m³/h của Viện CNMT đặt tại phòng điều trị tích cực của Bệnh viện E Trung Ương với diện tích 40 m² và thể tích là 125 m³. Tại thời điểm tiến hành, phòng bệnh có 4 giường, 4 bệnh nhân và buổi sáng có 2 y tá thường trực chăm sóc bệnh nhân. Tiến hành đánh giá số lượng vi sinh vật có trong 1 m³ không khí phòng trong khi mọi hoạt động khám và chữa bệnh trong phòng diễn ra bình thường.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

Tiến hành lấy mẫu vi sinh không khí trong các phòng chuyên môn bệnh viện tại các thời điểm khác nhau: trước khi chạy máy, sau khi chạy máy 1 giờ, 2 giờ, 8 giờ, 24 giờ…

2.3. Phương pháp lấy mẫu

Sử dụng thiết bị lấy mẫu vi sinh vật không khí Impactor Flora-100 hút lượng không khí như nhau ở mỗi lần lấy (250 lít/phút). Vị trí lấy mẫu tại 5 điểm trong phòng: 4 điểm là 4 góc phòng (Kí hiệu VT1″VT4) và 1 điểm là vị trí giữa phòng (VT5). Kết quả phân tích là số lượng VSV được tính trên 1 m³ không khí. Môi trường Blood Agar (BA) là môi trường đặc hiệu để phân lập tổng số vi khuẩn. Môi trường Sabouraud (SA) để phân lập nấm. Tất cả các mẫu sau khi lấy đều được giữ trong tủ ấm ở 37⁰C và nuôi trong 24 giờ đối với các mẫu chứa môi trường BA; nuôi trong 48 giờ đối với mẫu chứa môi trường SA. Sau đó, đếm số khuẩn lạc và định danh sơ bộ đối với một số loại vi khuẩn và nấm. Định danh bằng kít Staphytec Plus (OXOID), nghiệm pháp tìm men Couagulase đối với tụ cầu vàng.

* Cách tính kết quả:

Sau khi kết thúc các công việc tính đếm trên bề mặt đĩa peptri, chuyển sang tính mật độ vi sinh để xác định số lượng vi khuẩn trong dòng không khí. Nếu số chấm trên đĩa petri nhỏ hơn <35, thì mật độ vi sinh bằng chính số chấm trên đĩa. Nếu số chấm > 35 thì mật độ vi sinh (P) được tính theo công thức:

P= N*(1/N-1+1/N-2+…+1/N-n-1);

trong đó: – N: số lượng lỗ trên lưới sắt; n: số lượng vi sinh (số khuẩn lạc)

Mật độ vi sinh trong mẫu (C) được xác định = số lớn nhất các khuẩn lạc trong mẫu chia cho thể tích trong mẫu đã lựa chọn:

C=P/V;

trong đó: V- thể tích mẫu đã chọn (m³); P- số lượng lớn nhất vi khuẩn trong mẫu (cfu/m³).

3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Thử nghiệm khả năng khử khuẩn của thiết bị TIOKRAFT VR750

Trong quá trình tiến hành lấy mẫu, nhiệt độ trong phòng được duy trì trong khoảng 25-27⁰C, sau khi có người ra vào ra vào cửa phòng đều được đóng kín. Mật độ vi sinh vật trong phòng sau khi thiết bị hoạt động được 1 giờ, 2 giờ, 8 giờ và 24 giờ giảm rất nhiều so với trước khi xử lý trong điều kiện làm việc bình thường của phòng bệnh (Bảng 1).

Kết quả này có ý nghĩa quan trọng đối với phòng bệnh để hướng đến phòng đạt mức độ không khí sạch dành cho phòng khám (Khi so sánh với tiêu chuẩn phòng phẫu thuật của Meck năm 2009 có giới hạn cho phép 10-200 cfu/m³[10]). Tuy nhiên, tại một số ít vị trí và thời điểm lấy mẫu, mật độ vi sinh trong không khí sau khi xử lý vẫn chưa đạt mức độ không khí sạch nhưng hiệu suất diệt khuẩn so với thời điểm trước xử lý là khá cao. Hiệu suất diệt khuẩn trung bình sau khi xử lý đạt từ 76,80 % đến 90,79%.

Kết quả thí nghiệm cho thấy số lượng loài vi khuẩn có trong 1m³ không khí cũng giảm đáng kể ở các thời điểm lấy mẫu (bảng 2).

Đồng thời tiến hành phân lập, định danh sơ bộ các vi sinh vật trong không khí, kết quả cho thấy chủ yếu vi khuẩn trong không khí tại phòng là tụ cầu vàng trên da S. epidermidis, ngoài ra còn có một số vi khuẩn khác như: Steptococcus nhóm A tan máu beta, Enterococcus sp, E.coli, Bacillus sp, nấm Aspegillus sp, tụ cầu vàng và trực khuẩn mủ xanh. Mật độ vi khuẩn trong phòng giảm đáng kể cả về số lượng và loài. Riêng tụ cầu vàng và nấm sau khi xử lý bằng thiết bị TIOKRAFT VR750 giảm nhiều tại các thời điểm lấy mẫu.

Tuy nhiên, tại thời điểm sau xử lý 8 giờ, mật độ và số lượng loài vi khuẩn tại tăng mạnh so với thời điểm sau xử lý 2 giờ, nguyên nhân là do lúc này, cửa hòng hậu phẫu mở, người nhà bệnh nhân ra vào nhiều, làm cho không khí bẩn bên ngoài tràn vào phòng, làm các loại vi khuẩn tăng đột biến. Điều này cũng cho thấy thiết bị LSKK VR 750 sẽ chỉ làm việc hiệu quả nếu hạn chế mở cửa phòng.

3.2. Thử nghiệm khả năng khử khuẩn của thiết bị LSKK công suất 250 m³/h do Viện CNMT chế tạo

Kết quả phân tích hàm lượng vi khuẩn hiếu khí trong phòng điều trị tích cực của bệnh viện E có đặt thiết bị LSKK công suất 250 m³/h do viện CNMT chế tạo tại các thời điểm và vị trí khác nhau được thể hiện trên bảng 5. Kết quả cho thấy mật độ vi khuẩn giảm đáng kể sau khoảng 4 giờ chạy máy, lần lượt xử lý được 57%, 74%, 68% sau 4, 6 và 8 giờ. Tuy nhiên, kết quả sau 8 giờ và đặc biệt sau 24 giờ, mật độ vi khuẩn tại các điểm trong phòng không giảm mà tăng nhẹ, nguyên nhân là do thời điểm này, bác sĩ ra vào phòng nhiều lần để thay rửa vết thương cho bệnh nhân và sau đó người nhà bệnh nhân mở cửa ra vào phòng liên tục, làm cho không khí bên ngoài tràn vào phòng.

Kết quả tương tự cũng quan sát được khi đánh giá hàm lượng nấm trong phòng tại các thời điểm và vị trí khác nhau (bảng 6). Lần lượt 49,8%; 53,75% và 66,36% lượng nấm bị tiêu diệt sau khi chạy máy 4 giờ, 6 giờ và 8 giờ. Sau 24 giờ, lượng nấm lại tăng nhẹ.

So sánh hiệu quả khử trùng của thiết bị do viện CNMT chế tạo với thiết bị VR 750 của Nga có thể thấy rằng với diện tích phòng bệnh tương đương nhau, công suất của thiết bị LSKK do viện CNMT chế tạo chỉ bằng 1/3 công suất của thiết bị VR 750 của Nga thì các kết quả đạt được là khá tốt, cho thấy hiệu năng khử trùng của thiết bị LSKK do viện CNMT chế tạo tương đương với thiết bị LSKK VR 750 của Nga.

4. KẾT LUẬN

Kết quả xử lý không khí ở điều kiện hoạt động bình thường trong phòng hậu phẫu tim mở của Khoa A2 – Viện Tim mạch – Bệnh viện TWQĐ 108 bằng thiết bị LSKK VR-750 của Nga cho thấy mật độ vi sinh vật giảm xuống một cách đáng kể cả về số lượng và loài. Sau 24 giờ xử lý bằng thiết bị này, hiệu suất diệt khuẩn đạt khoảng 82%, riêng tụ cầu vàng và nấm sau khi xử lý giảm nhiều tại các thời điểm lấy mẫu.

Kết quả thử nghiệm hiệu quả khử trùng của thiết bị LSKK bằng XTQ công suất 250 m³/h do Viện CNMT chế tạo có khả năng khử trùng tương đương với thiết bị của Nga đó là xử lý khá tốt vi khuẩn hiếu khí và nấm trong phòng điều trị tích cực của bệnh viện E Trung ương, sau 8 giờ chạy máy có thể tiêu diệt trên 70% vi khuẩn và trên 65% nấm mốc trong không khí.

Các kết quả này đã chứng minh rằng các thiết bị LSKK bằng XTQ có hiệu quả diệt khuẩn khá cao, tiêu diệt được nhiều vi khuẩn gây bệnh có hại đối với sức khỏe con người như tụ cầu vàng, trực khuẩn mủ xanh, nấm,… do đó phù hợp để khử trùng trong các phòng chuyên môn của bệnh viện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

K. G. McGuigan, T. M. Joyce and R.M. Conroy. Solar disinfection: use of sunlight to decontaminate drinking water in developing countries. J. Med. Microbiol, 48,785-787 (1999).
A. Martin-Dominguez, M. T. Alarson-Herrera, I. R. Martin-Dominguez et al. Efficiency in the disinfection of water for human consumption in rural communities using solar radiation. Solar Energy,78,31-40 (2005).
J.-M. Herrmann, C. Guillard, J. Disdier et al. New industrial titania photocatalysts for the solar detoxication of water containing various pollutants. Applied catalysis B: Environmental, 35 (4), 281-294 (2002).
J. I. Gole, J. D. Stout, C. Burda et al. Highly efficient formation of visible light tunable TiO_2-xN_x photocatalysts and their transformation at the nanoscale. J. Phys. Chem. B, 108(4), 1230-1240 (2004)5.
K.P. Yu, G.W. Lee, W.M. Huang, C.C. Wu, C.L. Lou, S. Yang. Effectiveness of photocatalytic filter for removing volatile organic compounds in the heating, ventilation, and air conditioning system. J. Air Waste Manag Assoc, 56 (5), 666-74 (2006).
Valerie Keller et al. Biological agent inactivation in a flowing air stream by photocatalysis. Chem. Commum., 2918-2920, (2005).
Nguyễn Việt Dũng, Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng hệ thống xử lý ô nhiễm không khí TIOKRAFT trên cơ sở vật liệu xúc tác quang TiO₂, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2013.
L.T. Sơn. Nghiên cứu chế tạo thiết bị xử lý ô nhiễm không khí trên cơ sở xúc tác quang hóa. Tạp chí hoạt động khoa học công nghệ, số 4,5&6, 18-23 (2013)
L.T. Sơn. Nghiên cứu và đánh giá khả năng làm việc của thiết bị làm sạch không khí bằng công nghệ xúc tác quang trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của Việt Nam. Tạp chí hoạt động khoa học công nghệ, số 1,2&3, 83-88 (2014)
Merck, “Microorganism titers in different environments” (2009)

TS. Lê Thanh Sơn

Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

(Nguồn tin: Nilp.vn)