Umidità, punto di condensazione e valore massimo raggiungibile di vH2O2

Effetto dell'umidità sulla condensazione nella biodecontaminazione con vapore di perossido di idrogeno
Joni Partanen
Joni Partanen
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Scienze della vita

Questo blog è il primo di una serie di 4 parti in cui descriviamo come i parametri di processo influenzino la condensazione e la concentrazione massima raggiungibile di vapore di perossido di idrogeno durante le applicazioni di biodecontaminazione con vH2O2

In questa serie proponiamo quattro regole fondamentali relative ai parametri di processo.  In attesa di affrontare il primo parametro che influenza la condensazione e il livello ppm massimo raggiungibile di vH2O, esamineremo due valori importanti: l'umidità relativa e la saturazione relativa.   

Dal momento che l'acqua (H2O) e il perossido di idrogeno (H2O2) presentano strutture molecolari simili, entrambi influenzano il punto di condensazione dell'aria. Tuttavia, l'umidità relativa (RH) indica solo il livello di vapore acqueo presente nell'aria a una data temperatura, mentre la saturazione relativa indica il livello di vapore acqueo e di vapore di perossido di idrogeno presente nell'aria.  Nell'aria che contiene vapore di perossido di idrogeno, la condensa si verifica prima del 100% di umidità relativa. Pertanto, il punto di condensazione può essere anticipato in modo affidabile con la misurazione della saturazione relativa (RS). 

Quando la saturazione relativa raggiunge un valore pari al 100%, la miscela di vapore si condensa. L'umidità relativa e la saturazione relativa differiscono ogni volta che è presente vH2O2 e la differenza tra RH e RS viene ulteriormente influenzata dalla quantità di vH2O2 presente.  Una volta avvenuta la condensazione (la saturazione relativa ha raggiunto il 100% RS), il livello ppm di vH2O2 non può più aumentare. In effetti, la concentrazione di vapore di H2O2 tenderà a diminuire quando parte di vH2O2 si decomporrà in acqua e ossigeno per effetto della condensazione. Quando ciò si verifica, è necessario iniettare una maggiore quantità di vH2O2 per compensare. 


Se al termine della fase di decontaminazione è presente condensa che gocciola, le letture del valore ppm di vH2O2 potrebbero inizialmente aumentare durante l'aerazione in quanto le goccioline rilasciano nell'aria vH2O2.

 Questo ci riconduce alla prima regola:  abbassando il livello di umidità iniziale si aumenta la quantità di vapore di H2O2 che può essere utilizzata prima della condensazione.  

I grafici sottostanti illustrano che quando l'umidità relativa è maggiore all'inizio della fase di condizionamento (perché non è stata eseguita la deumidificazione), durante la decontaminazione la condensa si verifica prima. Pertanto, minore è l'umidità relativa all'inizio del condizionamento, maggiore è il livello ppm massimo raggiungibile di vH2O2 prima che si formi la condensa.  

Durante la fase di decontaminazione, parte di vH2O2 si decomporrà in acqua e ossigeno. La quantità di vH2O2 che si decompone dipenderà da condizioni quali: materiali, temperatura, umidità e flusso d'aria. È necessario misurare la decomposizione effettiva prevista in determinate condizioni.  Nei grafici seguenti abbiamo ipotizzato che il 10% di vH2O2 si è decomposto rispetto al suo valore iniziale, mentre una maggiore quantità di H2O2 viene vaporizzata per compensare.        

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Relative Humidity in VHP bio-decontamination processes

 

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

Come mostrato, la deumidificazione prima del condizionamento influenza il livello ppm massimo raggiungibile di vH2O2. Nelle figure 1a e 1b, la soluzione di perossido di idrogeno utilizzata è pari al 12%-m; le figure 1c e 1d utilizzano una soluzione di concentrazione del 59%-m. Le figure 1a e 1b mostrano due cicli di biodecontaminazione altrimenti simili; le linee arancioni indicano processi senza deumidificazione e una fase di condizionamento che inizia con umidità relativa al 50 %UR. Le linee blu mostrano i processi in cui la deumidificazione è stata completata al 10% di umidità relativa prima della fase di condizionamento.

Le figure 1a e 1c mostrano l'effetto della deumidificazione sulla percentuale di umidità, indicata da umidità relativa e saturazione relativa, durante le fasi di condizionamento e pausa. Le figure 1b e 1d mostrano l'effetto della deumidificazione sul livello massimo raggiungibile di vapore di perossido di idrogeno durante le fasi di condizionamento e di pausa.

Nel secondo blog di questa serie, illustreremo come la soluzione di H2O2 influenza la quantità di vapore di H2O2 che può essere utilizzata prima che si formi la condensa. 
Per leggere il documento completo su cui si basano questi blog, visitare la seguente pagina Web: "Considerazioni sulla condensa: influenza nella biodecontaminazione con perossido di idrogeno vaporizzato

Comment

Jaime lopez ochoa

dic. 1, 2021
I need catalog

Vaisala

dic. 3, 2021
Dear Jaime, You will find the Vaisala catalog here: https://www.vaisala.com/en/industrial-product-catalog

Rolando Martell Aedo

dic. 8, 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

dic. 21, 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

genn. 6, 2022
Hi ,
do you have any data on measurement acquisition time of your sensor ?

Joni Partanen

genn. 19, 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

genn. 25, 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

febbr. 16, 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

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