在本文中，我们将讨论气化过氧化氢应用中影响冷凝点和最大 H2O2ppm的关键参数。我们提出了四项规则，可以指导实现可重复、有效的生物净化过程。
气化过氧化氢 (vH2O2) 广泛用于在隔离器、试验箱和中转舱口中进行生物净化。由于其在室温条件下的已知功效、广泛的材料兼容性和无残留，vH2O2 生物净化也经常用于医院、地铁、飞机以及需要可靠净化的应用场合。
控制冷凝是生物净化过程中关键的组成部分。由于过氧化氢浓缩液的累积会对材料、通风时间和均匀净化效能产生负面影响，因此净化过程中应避免出现滴状冷凝。了解工艺参数如何影响冷凝也有助于了解蒸汽状态下可以保持的最大过氧化氢浓度。湿度水平、温度和气化过氧化氢的百万分比 (ppm)浓度对冷凝点（空气饱和点）具有综合影响。一旦达到冷凝点，vH2O2 ppm就无法增加。
相对湿度和相对饱和度
理想情况下，生物净化周期中的每个步骤都受到控制和监测。监测的参数通常包括温度、vH2O2 ppm和湿度（以相对湿度和相对饱和度进行测量）。水 (H2O) 和过氧化氢 (H2O2) 具有相似的分子结构，因此两者都会影响空气的冷凝点。不过，相对湿度(RH) 仅表示给定温度下空气中的水气含量，而相对饱和度表示空气中水气和过氧化氢蒸汽的含量。
在含有过氧化氢蒸汽的空气中，冷凝将发生在 100% 相对湿度之前。因此，可以通过相对饱和度 (RS) 测量可靠地预测冷凝点。当相对饱和度达到 100%RS时，混合蒸汽将会冷凝。每当存在 vH2O2时，相对湿度和相对饱和度就会有所不同，而 RH 和 RS之间的差异进一步受到 vH2O2 存在量的影响。
如前所述，一旦发生冷凝并且相对饱和度达到100 %RS，H2O2蒸汽浓度就不能再增加。事实上，由于冷凝会导致气态 vH2O2减少，因此H2O2 蒸汽浓度通常会降低。如果净化阶段结束时出现滴状冷凝，那么在通风过程中，vH2O2 ppm读数最初可能会增加，因为液滴会将 vH2O2 释放回空气中。
vH2O2 生物净化的各个阶段
气化过氧化氢生物净化周期通常包括四个独立的步骤：
1.除湿：建立初始的温度、湿度、
空气循环物理条件。在调节之前可能需要对净化区域进行除湿以减轻冷凝。在调节前将湿度降低到预定义的百分比将会产生更多可重复的结果。此阶段不会引入H2O2蒸汽。
2.调节：用H2O2和H2O的水溶
液产生过氧化氢蒸汽并注入该区域，直到达到所需的vH2O2ppm浓度。过程浓度范围为140至1400ppm，具体取决于微生物负载。
3.生物净化或保持：设施表面和微生物暴露在致死浓度的过氧化氢蒸汽中并持续足够长的时间。H2O2蒸汽会分解为水和氧气。这可以通过在整个阶段注入气化H2O2来补偿。可以使用vH2O2ppm测量来控制注入速率，从而保持恒定的vH2O2ppm水平。
4.通风：这是最后一个步骤，目的是将残留的H2O2蒸汽降低到安全水平。借助于催化转化器，vH2O2可被催化成水气和氧气。
影响冷凝的工艺参数
在下面的图形中，我们通过湿度水平、H2O2 溶液浓度、温度和 vH2O2ppm的变化来演示这些因素如何影响冷凝点（相对饱和度 =100%RS）和过氧化氢蒸汽在生物净化阶段可达到的最大浓度。这些图形是真实生物净化过程的简化表示，以显示关键工艺参数如何影响结果。
湿度、冷凝点和可达到的最大 vH2O2浓度
1.初始湿度水平降低后，产生冷凝所需的 H2O2 蒸汽量会增加，因此可以使用更多蒸汽。
下面的图形（图 1）显示了除湿如何影响可达到的最大 vH2O2 ppm。在图 1a 和1b中，使用的过氧化氢溶液为 12%-m；
图 1c 和1d 使用的溶液浓度为 59%-m。图 1a 和 1b显示了两个在其他方面相似的生物净化周期；橙色线表示未进行除湿且调节阶段开始时相对湿度为 50 %RH的净化过程。蓝色线显示的是在调节阶段之前已完成了除湿且相对湿度降至 10 %RH的过程。
图 1a 和 1c显示了除湿对调节和保持阶段的湿度百分比（由相对湿度和相对饱和度表示）的影响。图1b和 1d显示了除湿对调节和保持阶段可达到的最大过氧化氢蒸汽浓度的影响。
可达到的最大 vH2O2 ppm。在图 1a 和1b中，使用的过氧化氢溶液为 12%-m；
图 1c 和1d 使用的溶液浓度为 59%-m。图 1a 和 1b显示了两个在其他方面相似的生物净化周期；橙色线表示未进行除湿且调节阶段开始时相对湿度为 50 %RH的净化过程。蓝色线显示的是在调节阶段之前已完成了除湿且相对湿度降至 10 %RH的过程。
图 1a 和 1c显示了除湿对调节和保持阶段的湿度百分比（由相对湿度和相对饱和度表示）的影响。图1b和 1d显示了除湿对调节和保持阶段可达到的最大过氧化氢蒸汽浓度的影响。
气化H2O2 被注入试验箱，直到发生冷凝。我们看到，在调节阶段开始时，相对湿度越高（因为没有进行除湿），发生冷凝就越快。因此，调节开始时的RH%越低，发生冷凝前可达到的最大 vH2O2 ppm 就越高。
在净化阶段，部分 vH2O2 会分解成水和氧气。分解的 vH2O2的量取决于以下条件：材料、温度、湿度和气流。必须测量特定条件下预期的实际分解量。在下面的图形中，我们假设占初始量 10%的 vH2O2已分解，并有更多 H2O2 被气化以进行补偿。
H2O2溶液浓度、冷凝点和可达到的最大 vH2O2浓度
2.H2O2溶液浓度较高时，产生冷凝所需的H2O2蒸汽量会增加，因此可以使用更多的蒸汽。
下面的图形显示了两个使用不同液态 H2O2溶液，但其他方面类似的生物净化周期。黑色线代表使用包含 59%-mH2O2 和 41%H2O的溶液进行生物净化的周期。蓝色线代表使用包含 12%-mH2O2 和 88%H2O的溶液进行生物净化的周期。两种情况下的初始湿度水平均为 50 %RH，并且均在调节前除湿至 10 %RH。
气化H2O2被注入试验箱，直到发生冷凝。由于较低浓度的溶液 (12%-m) 含有 88%的水，因此该试验箱比注入较高浓度 (59%-m)溶液的试验箱更快达到 100% 相对饱和度。一旦发生冷凝，vH2O2的浓度就不能再增加。因此，在冷凝之前，使用 59%-m溶液时可达到的最大 vH2O2 浓度为 1400ppm（黑色线）。使用 12%-m 溶液时可达到的最大 vH2O2 浓度为 700ppm。
温度、冷凝点和可达到的最大 vH2O2浓度
3.升高温度会增加空气中可容纳的水和过氧化氢蒸汽的量，从而增加可达到的最大 vH2O2浓度。
在之前的条件下，生物净化周期温度保持在 23°C。在给定温度下，空气只能容纳一定量的蒸汽，无论是 H2O 还是H2O2。通过改变温度，我们可以改变冷凝点和可达到的最大过氧化氢蒸汽浓度。
图 3a 和 3b显示了两个在其他方面类似的生物净化周期。黑色线代表 40°C的温度，蓝色线代表 23°C的温度。在这两种情况下，在调节之前进行了除湿以将湿度降低到 10%，并且都使用浓度为 59m-%的 H2O2 溶液。图3b中的黑色线表明，在 40°C温度下能够达到的 vH2O2 ppm比 23°C 温度（由蓝色线表示）下更高。
通过查看湿度（无论是相对湿度还是相对饱和度），我们可以进一步检查温度的影响。图4显示了 5°C温度时的 vH2O2ppm。x 轴为相 对饱和度，y轴为相对湿度。x轴和 y 轴内的坐标线代表 0ppm到大约 500ppm的 H2O2 蒸汽浓度。0ppm 线代表仅使用纯水产生的蒸汽。当H2O2 溶液浓度增加时，vH2O2也增加。理论上，沿 X轴的线代表使用 100%H2O2 液体产生的蒸汽。一旦相对饱和度达到 100 %RS，就会发生冷凝，之后无法增加 vH2O2 ppm。因此，当温度为 5°C、初始相对湿度为 0 %RH、H2O2溶液气化量为100m-%时，理论上可达到的最大vH2O2 ppm为 548ppm。
图 5中的所有条件均与图 4 相同（0 %RH、100m-%溶液），仅温度更改为了 50°C。理论上可达到的最大 vH2O2 ppm 现在为 13,019。
图 6显示了在不同温度和使用不同 H2O2 溶液浓度时的最大vH2O2 ppm。我们对两种常用的H2O2 溶液浓度进行了比较：35%和 59%。蓝色趋势线代表 35%H2O2 溶液。在温度为 40°C时，可达到的最大 vH2O2 ppm为4,210。在相同温度 (40°C)下，59%H2O2 溶液可达到的最大 vH2O2 ppm为 5,461。
H2O2 蒸汽浓度和冷凝点
4.增加 H2O2蒸汽浓度会减少空气中可以容纳的水气量，并会更快地发生冷凝。
图 7中的每个点都是一个冷凝点，表示 RS= 100%。x轴为温度，y轴为 vH2O2 ppm。图形中的曲线显示了在给定温度和vH2O2 ppm浓度下的最大相对湿度。
如图所示，在 20°C 和 300ppm过氧化氢条件下，相对湿度为 60%，相对饱和度为 100%。如果我们在 20°C时将 vH2O2增加到 600ppm，则相对湿度为 39%，相对饱和度为 100%。在 vH2O2 浓度保持为 300ppm不变的情况下，将空气温度提高到 40°C时，相对湿度将为 87%，相对饱和度将为 100%。温度越高，空气可以容纳的水气就越多；相对湿度将会增加。
结论
我们已经演示了如何通过深入了解关键工艺参数之间的关系来开发有效、可重复的vH2O2 生物净化周期。单一参数测量通常不足以监测并确保有效的过程控制。我们还演示了为什么相对饱和度是准确预测冷凝的一个重要值。正因如此，维萨拉 PEROXCAP®技术可通过单个检测单元测量多个参数，包括：过氧化氢蒸汽 ppm、温度、露点、蒸汽压力和湿度（相对湿度和相对饱和度）。
