blog

Kosteus, kondensaatiopiste ja suurin saavutettava vH2O2

Kosteuden vaikutus kondensaatioon höyrystynyttä vetyperoksidia käyttävässä biodekontaminaatiossa
Joni Partanen
Joni Partanen
Tuotepäällikkö
Published: 26. Loka 2021
Life Science

Tämä blogikirjoitus on ensimmäinen neljän osan sarjassa, jossa kerromme, miten prosessiparametrit vaikuttavat kondensaatioon ja suurimpaan saavutettavissa olevaan vetyperoksidihöyrypitoisuuteen vH2O2-biodekontaminaatiosovelluksissa. 

Tässä sarjassa tuomme esiin neljä prosessiparametrisääntöä.  Mutta ennen kuin siirrymme ensimmäiseen parametriin, joka vaikuttaa kondensaatioon ja suurimpaan saavutettavaan vH2Oppm -lukemaan, kertaamme kaksi tärkeää arvoa: suhteellisen kosteuden ja suhteellisen saturaation.   

Koska vedellä (H2O) ja vetyperoksidilla (H2O2) on samankaltainen molekyylirakenne, ne molemmat vaikuttavat ilman kondensaatiopisteeseen. Suhteellinen kosteus (HR) ilmaisee kuitenkin vain vesihöyryn määrän ilmassa tietyssä lämpötilassa, kun taas suhteellinen saturaatio ilmaisee vesihöyryn ja vetyperoksidihöyryn määrän ilmassa.  Jos ilmassa on paljon vetyperoksidihöyryä, kondensaatio tapahtuu ennen kuin suhteellinen kosteus on 100 %. Siksi suhteellisen saturaation (RS) mittaus antaa luotettavan kuvan kondensaatiopisteestä. 

Kun suhteellinen saturaatio saavuttaa 100 %RS:n lukeman, höyryseos alkaa kondensoitua. Suhteellinen kosteus ja suhteellinen saturaatio poikkeavat, kun vH2O2:ta on läsnä, ja RH:n ja RS:n välinen ero korostuu läsnä olevan vH2O2-määrän mukaan.  Kun kondensaatiota tapahtuu (suhteellinen saturaatio on 100 %RS), ppm vH2O2 ei voi enää kasvaa. Itse asiassa H2O2-höyrypitoisuus usein laskee, sillä osa VH2O2:sta hajoaa vedeksi ja hapeksi kondensaation myötä. Kun tämä tapahtuu, vH2O2:ta on injektoitava muutoksen kompensoimiseksi. 


Jos dekontaminaatiovaiheen loppuessa esiintyy pisaroituvaa kondensaatiota, vH2O2 ppm -lukemat voivat alussa nousta tuuletuksen aikana, sillä pisarat vapauttavat vH2O2:ta takaisin ilmaan.

 Tämä tuo meidät takaisin ensimmäiseen sääntöön:  alkuperäisen kosteusmäärän vähentäminen lisää H2O2-höyryn määrää, jota voidaan käyttää ennen kondensaatiota.  

Alla olevat kuvaajat osoittavat, että suhteellisen kosteuden ollessa suurempi konditiointivaiheessa (koska kosteudenpoistoa ei ole tehty) kondensaatio tapahtuu aiemmin dekontaminaation aikana. Mitä pienempi suhteellinen kosteus on konditioinnin alkaessa, sitä suurempi vH2O2 voidaan saavuttaa ennen kondensaatiota.  

Dekontaminaatiovaiheessa osa vH2O2:sta hajoaa vedeksi ja hapeksi. Hajoavan vH2O2:n määrään vaikuttavat olosuhteet, kuten materiaalit, lämpötila, kosteus ja ilmavirta. Käyttökohteessa odotettu hajoaminen on mitattava.  Seuraavissa kuvaajissa on oletettu, että 10 % vH2O2:sta on hajonnut alkuarvosta ja lisää H2O2:ta höyrystetään sen kompensoimiseksi.        

Image
Relative Humidity in VHP bio-decontamination processes

 

Image
Relative Humidity in VHP bio-decontamination processes Concentration Solution 59%-m

Kuten huomaat, kosteudenpoisto ennen konditiointia vaikuttaa suurimpaan saavutettavaan ppm vH2O2-lukemaan. Kuvissa 1a ja 1b on käytetty 12 %-m:n vetyperoksidiliuosta, ja kuvissa 1c ja 1d käytetyn liuoksen pitoisuus on 59 %-m. Kuvissa 1a ja 1b on kaksi muuten samanlaista biodekontaminaatiosykliä. Oranssit viivat kuvaavat prosesseja, joissa ei ole kosteudenpoistoa ja joiden konditiointivaihe alkaa suhteellisen kosteuden ollessa 50 %RH. Siniset viivat kuvaavat prosesseja, joissa kosteudenpoisto on tehty 10 %RH:n lukemaan ennen konditiointivaihetta.

Kuvat 1a ja 1c osoittavat kosteudenpoiston vaikutuksen kosteusprosenttiin (suhteellisen kosteuden ja suhteellisen saturaation lukemilla) konditiointi- ja paineenpysäytysvaiheiden aikana. Kuvat 1b ja 1d osoittavat kosteudenpoiston vaikutuksen vetyperoksidihöyryn enimmäismäärään konditiointi- ja paineenpysäytysvaiheiden aikana.

Sarjan toisessa blogikirjoituksessa kerromme, kuinka H2O2-liuos vaikuttaa H2O2-höyryn määrään, jota voidaan käyttää ennen kondensaation tapahtumista. 
Koko asiantuntijaselvitys, johon nämä blogikirjoitukset perustuvat, on luettavissa täällä: "Kondensaation huomioiminen: vaikutukset höyrystyneen vetyperoksidin avulla toteutettavaan biodekontaminaatioon"  

Comment

Jaime lopez ochoa

01. Joulu 2021
I need catalog

Vaisala

03. Joulu 2021
Dear Jaime, You will find the Vaisala catalog here: https://www.vaisala.com/en/industrial-product-catalog

Rolando Martell Aedo

08. Joulu 2021
he relative saturation point in a clean room varies from site to site within the premises. In the qualification I must monitor the reach of this saturation point after the nebulization or conditioning stage (time and contact), at each site where I sample with the bioindicator. In other words, I must use several probes in the measurement according to sampling stations with bioindicator. To correlate.

Sanna Lehtinen

21. Joulu 2021
Dear Rolando, Yes, you are absolutely correct that temperature, as well as Relative Saturation and Relative Humidity, may vary within the site. If we want to avoid condensation during vH2O2 bio-decontamination process in an environment with temperature differences, we have to know what is the lowest temperature. If we do not know that, we recommend measuring mixture dewpoint Td with the HPP272 probe and measuring the temperature at different locations with additional temperature sensors. If measured temperature equals to or is lower than mixture dewpoint, then there might be condensation.

Bruno Aze

06. Tammi 2022
Hi ,
do you have any data on measurement acquisition time of your sensor ?

Joni Partanen

19. Tammi 2022
Hi Bruno,
HPP270 products have a response time of the 70s (τ63%), meaning that if there is a step-change in the H2O2 concentration, let’s say from 0 ppm to 500 ppm, the reading will be 63% of the final reading (~315 ppm) after 70 seconds and 90% of the final reading (450 ppm) in 200 seconds.
Best regards, Joni

Naci Sivri

25. Tammi 2022
Dear Joni,
Thanks for your work. We use your HPP270 sensors happily in our production. We have different values for min vppm levels for room biodecontainment. Which ppm level do you advice for BSL-3 Labs?
Regards

Joni Partanen

16. Helmi 2022
Dear Naci,

Our expertise in bio-decontamination is in the measurement of vaporized hydrogen peroxide concentration and relative saturation. These parameters will enable accurate and reproducible process control. However, determination or recommendation of the suitable concentration and exposure time requires microbiological expertise and empirical testing in the actual application. This is unfortunately beyond our competence.

Best regards, Joni

Kirjoita kommentti