7/30/2019 1970 Braswell Adsorption of Formaldehyde by Various Surfaces

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APPUED M I C R O B I O L O G Y , N o v . 1 9 7 0 , p . 7 6 5 - 7 6 9C o p y r i g h t 1 9 7 0 A m e r i c a n S o c i e t y f o r M i c r o b i o l o g y

A d s o r p t i o n o f F o r m a l d e h y d e b y V a r i o u s S u r f a c e sD u r i n g G a s e o u s D e c o n i t a m i n a t i o n

JAMES R . BRASWELL, DAVID R . S P I N E R , AND ROBERT K . HOFFMAND e p a r t m e n t o f t h e A r m y , F o r t D e t r i c k , F r e d e r i c k , M a r y l a n d 2 1 7 0 1

R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n 1 0 J u l y 1 9 7 0S t u d y o f t h e e f f e c t o f a t m o s p h e r i c r e l a t i v e h u m i t y ( R H ) on t h e a d s o r p t i o n o f para-f o r m a l d e h y d e - g e n e r a t e d f o r m a l d e h y d e ga s on v a r i o u s s u r f a c e s a n d t h e e f f e c t o f t h ea d s o r b e d f o r m a l d e h y d e on t h e d e a t h r a t e o f b a c t e r i a l s p o r e s s h o w e d t h a t i n c r e a s i n gt h e RH c a u s e d a c o r r e s p o n d i n g i n c r e a s e o f f o r m a l d e h y d e l e v e l s on a l l s u r f a c e s . T h eamount p e a k e d a t 83% RH. The l e v e l s o b t a i n e d a t 100% RH w e r e s l i g h t l y b e l o wt h o s e a t 83% RH. C o t t o n c l o t h h a d a much g r e a t e r a f f i n i t y f o r t h e gas a t a l l RHt h a n e i t h e r g l a s s o r s t a i n l e s s s t e e l . The d e a t h r a t e o f b a c t e r i a l s p o r e s on s u r f a c e sc o n t a i n i n g a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e wa s h i g h f o r t h e f i r s t h o u r a f t e r r e m o v a l f r o mt h e f o r m a l d e h y d e a t m o s p h e r e b u t d e c r e a s e d r a p i d l y t h e r e a f t e r . T h i s h e l d t r u e f o rb o t h c o t t o n a n d g l a s s s u r f a c e s . A l s o , f o r m a l d e h y d e l e v e l s o f 1 5 t o 2 7 m g / m l o fn u t r i e n t b r o t h c a u s e d i n h i b i t i o n o f b a c t e r i a l g r o w t h , b u t l e v e l s a b o v e 2 7 g g / m lr e n d e r e d b r o t h s t e r i l e .

F o r m a l d e h y d e h a s b e e n u s e d f o r y e a r s as av a p o r - p h a s e d e c o n t a m i n a n t t o t r e a t b i o l o g i c a l l yc o n t a m i n a t e d e n c l o s u r e s . H o w e v e r , i t h a s r u ni n t o d i s f a v o r f r o m t i m e t o t i m e , p r i m a r i l y b e -c au s e o f i t s ease o f p o l y m e r i z a t i o n a n d t h ed i f f i c u l t y o f p o l y m e r r e m ov a l . I n most o f t h i sw o r k , F o r m a l i n wa s u s e d as t h e source o f f o r -m a l d e h y d e . B o t h t h e i n a d e q u a t e m e t h o d o fd i s p e n s i n g t h e l i q u i d a n d t h e l a c k o f a i r c i r c u l a -t i o n we r e u n d o u b t e d l y t h e main c au s e s o f e x c e s -s i v e p o l y m e r i z a t i o n . B e c a u s e o f i t s l o w vaporp r e s s u r e , f o r m a l d e h y d e must b e m i x e d r a p i d l yw i t h a i r t o p r e v e n t c o n d e n s a t i o n a n d p o l y m e r i -z a t i o n . R e c e n t l y , t h e t h e r m a l d e p o l y m e r i z a t i o no f d r y p a r a f o r m a l d e h y d e i n s m a l l e l e c t r i c s k i l l e t sh a s g a i n e d f a v o r as a m e a n s o f d i s s e m i n a t i n gf o r m a l d e h y d e . T h i s t e c h n i q u e n e c e s s i t a t e s t h e us eo f many s k i l l e t s when t r e a t i n g a l a r g e e n c l o s u r e( 2 ) . A l t h o u g h t h e t e c h n i q u e i s very t i m e - c o n s u m -i n g a n d r e q u i r e s many e l e c t r i c a l c i r c u i t s , i t d o e sh a v e t h e a d v a n t a g e o f d i s s e m i n a t i n g t h e c h e m i c a la t many l o c a t i o n s , g i v i n g a more u n i f o r m d i s t r i -b u t i o n a n d l e s s c o n d e n s a t i o n a n d p o l y m e r i z a t i o ni n t h e e n c l o s u r e . A n unknown q u a n t i t y i n t h eu s e o f f o r m a l d e h y d e f o r e n c l o s u r e d e c o n t a m i n a -t i o n i s t h e e x t e n t o f c h e m i c a l a d s o r p t i o n b y v a r -i o u s s u r f a c e s as a f u n c t i o n o f r e l a t i v e h u m i d i t y( R H ) a n d c h e m i c a l c o n c e n t r a t i o n . T h e amount o ff o r m a l d e h y d e a d s o r b e d b y a s u r f a c e w i l l a f f e c tt h e r a t e a t w h i c h m i c r o o r g a n i s m s a re k i l l e d ont h a t s u r f a c e . F u r t h e r m o r e , t h e amount o f a d s o r p -t i o n w i l l a f f e c t t h e k i l l r a t e o f r e s i d u a l m i c r o -

o r g a n i s m s a f t e r t h e s u r f a c e i s r e m o v e d f r o m t h ef o r m a l d e h y d e a t m o s p h e r e .T h e s t u d y r e p o r t e d h e r e wa s i n i t i a t e d t o ( i )d e t e r m i n e t h e l e v e l s o f a d s o r b e d f o r m a l d e h y d ea c q u i r e d f r o m v a p o r i z e d p a r a f o r m a l d e h y d e a n dF o r m a l i n on s e v e r a l s u r f a c e s as a f u n c t i o n o fRH a n d c h e m i c a l c o n c e n t r a t i o n , ( i i ) d e t e r m i n et h e l e v e l o f f o r m a l d e h y d e r e q u i r e d t o i n h i b i t t h eg r o w t h o f B a c i l l u s s u b t i l i s v a r . n i g e r i n b r o t h , a n d( i i i ) d e t e r m i n e t h e r a t e t h a t m i c r o b i a l s po r e s a r ek i l l e d on v a r i o u s s u r f a c e s b y r e s i d u a l - a d s o r b e df o r m a l d e h y d e .

MAT ERIALS AND METHODSThe c h o i c e o f t e s t s u r f a c e s wa s b a s e d o n t h e ma-

t e r i a l s r o u t i n e l y u s e d b y ou r l a b o r a t o r y f o r b i o i n d i c a -t o r s when d e c o n t a m i n a t i n g b u i l d i n g i n t e r i o r s a n d i ns p a c e c r a f t s t e r i l i z a t i o n s t u d i e s .T e s t A wa s p e r f o r m e d t o d e t e r m i n e f o r m a l d e h y d ea d s o r p t i o n l e v e l s o n c o t t o n - c l o t h p a t c h e s . D e t e r m i n a -t i o n s w er e made a f t e r v a r i o u s f o r m a l d e h y d e c o n c e n -t r a t i o n s , RH l e v e l s , a n d exposure t i m e s . T e s t B wa sp e r f o r m e d t o d e t e r m i n e a d s o r p t i o n l e v e l s o n s t a i n l e s s -s t e e l s u r f a c e s . T e s t C i n v e s t i g a t e d a d s o r p t i o n o f f o r m -a l d e h y d e o n g l a s s s u r f a c e s . T e s t D d e t e r m i n e d t h el e v e l s o f f o r m a l d e h y d e r e q u i r e d t o i n h i b i t b a c t e r i a lg r o w t h . T e s t E d e t e r m i n e d t h e r a t e a t w h i c h b a c t e r i a lspores w e r e k i l l e d on c l o t h a n d g l a s s s u r f a c e s b y r e s i -d u a l - a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e , a n d T e s t F c o m p a r e dt h e a d s o r p t i o n o f p a r a f o r m a l d e h y d e a n d F o r m a l i n -g e n e r a t e d f o r m a l d e h y d e o n c o t t o n - c l o t h p a t c h e s .T e s t A . C o t t o n c l o t h p a t c h e s ( 5 / 8 i n c h d i a m e t e r ,c a . 1 . 5 9 cm, 0 . 0 6 g ) w er e e x p o s e d t o p a r a f o r m a l d e -h y d e v a p o r s ( g a s e o u s f o r m a l d e h y d e ) i n 9 . 4 - l i t e r d e s i c -

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V o l . 2 0 , No. 5P r i n t e d i n U . S . A .

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BRASWELL, S P I N E R , AND HOFFMAN

F I G . 1 . F o r m a l d e h y d e e x p o s u r e c h a m b e r .c a t o r s ( F i g . 1 ) . E a c h d e s i c c a t o r t o p wa s e q u i p p e d w i t ht w o s t o p c o c k - c o n t r o l v e n t i l a t i o n t u b e s f o r p u r g i n g t h ea t m o s p h e r e w i t h a i r o f c o n t r o l l e d RH a n d a g r o u n d -g l a s s s t o p p e r e d s i d e arm t o i n t r o d u c e a n d d e p o l y m -e r i z e t h e p a r a f o r m a l d e h y d e . A l l p a t c h e s w er ec o n d i t i o n e d f o r a minimum o f 4 8 h r a t t h e h u m i d i t yl e v e l a t w h i c h t h e y w er e t o b e t e s t e d . T h e n , t h r e ep a t c h e s per t e s t we r e p l a c e d on t h e e n d s o f p i n s s e t i nm e t a l p l a t e s o n t h e b o t t o m o f t h e d e s i c c a t o r . A i r w i t ht h e p r o p e r RH wa s f l u s h e d t h r o u g h t h e d e s i c c a t o rt h r o u g h t h e v e n t i l a t i o n t u b e s f o r a m i n i m u m o f 1 5m i n b ef o r e e a c h e x p o s u r e . P a r a f o r m a l d e h y d e wa sw e i g h e d i n t o a s m a l l g l a s s b o a t t h a t f i t t e d i n t o t h ed e s i c c a t o r s i d e a r m . Th e s i d e arm wa s t h e n s e a l e dw i t h a g r o u n d - g l a s s s t o p p e r . T o c o m p e n s a t e f o rexcess p r e s s u r e d u r i n g v a p o r i z a t i o n o f t h e p a r a -f o r m a l d e h y d e , a w a t e r - f i l l e d manometer t u b e wa sc o n n e c t e d t o t h e v e n t i l a t i o n o u t l e t ; t h a t s t o p c o c kr e m a i n e d o p e n d u r i n g t h e h e a t i n g p e r i o d . ( T h i sp r o c e d u r e p r e v e n t e d t h e d e s s i c a t o r l i d f r o m b e i n gb l o w n o f f i f t h e f o r m a l d e h y d e wa s a c c i d e n t l y i g n i t e dt h r o u g h t o o v i g o r o u s h e a t i n g o f t h e s i d e a r m . ) T h ep a r a f o r m a l d e h y d e wa s t h e n v a p o r i z e d b y 1 t o 2m i n o f g e n t l e h e a t i n g o f t h e s i d e arm w i t h a b u n s e nb u r n e r . T i m i n g o f t h e exposure b e g a n a f t e r v a p o r i z a -t i o n wa s c o m p l e t e d . RH l e v e l s o f 1 . 5 , 5 0 , 8 3 , a n d100% a n d e x p o s u i e t i m e s o f 3 0 , 6 0 , a n d 1 2 0 m i n w v e r eu s e d f o r e a c h o f t h e f o l l o w i n g p a r a f o r m a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o n s : 1 0 . 6 , 5 . 3 , 2 . 7 , 0 . 5 , a n d 0 . 1 m g / l i t e r .F o r e a c h s e t o f c o n d i t i o n s , t h r e e p a t c h e s were e x p o s e da n d a n a l y z e d f o r f o r m a l d e h y d e .Th e a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e wa s r e m o v e d f r o mt h e p a t c h e s b y v i g o r o u s a g i t a t i o n w i t h 5 t o 1 0 ml o fh o t d i s t i l l e d w a t e r . ( T h e amount o f w a t e r u s e d wa sd e p e n d e n t u p o n e x p e c t e d c o n c e n t r a t i o n o f t h ef o r m a l d e h y d e t o g e t a s a t i s f a c t o r y a d s o r p t i o n r e a d -i n g . ) The f o r m a l d e h y d e c o n t e n t wa s a n a l y z e d b ya b s o r p t i o n s p e c t r o s c o p y w i t h a Coleman U n i v e r s a lS p e c t r o p h o t o m e t e r a n d p h e n y l h y d r a z i n e h y d r o -

c h l o r i d e - p o t a s s i u m f e r r i c y a n i d e c o l o r d e v e l o p m e n t( 1 ) . A b s o r p t i o n w a s r e a d a t a w a v e l e n g t h o f 5 2 0nm .T e s t B . S m a l l s t a i n l e s s - s t e e l p l a t e s ( 1 b y 1 c m ) w e r ee x p o s e d t o v a r i o u s c o n c e n t r a t i o n s o f f o r m a l d e h y d ea t d i f f e r e n t h u m i d i t i e s ( c o r r e s p o n d i n g t o t e s t A ) . T h ee x p o s u r e t i m e w a s h e l d c o n s t a n t a t 6 0 m i n . O n l y o n es i d e o f e a c h p l a t e w a s e x p o s e d ; t h e o t h e r s i d e w a s f l a ta g a i n s t t h e d e s i c c a t o r b o t t o m . F o r m a l d e h y d e w a sr e m o v e d f r o m t h e s u r f a c e a n d a n a l y z e d i n t h e samem a n n e r a s i n t e s t A . When a d e t e r m i n a t i o n s h o w e d n of o r m a l d e h y d e p r e s e n t , n o l o w e r c o n c e n t r a t i o n s o rh u m i d i t i e s w e r e u s e d .T e s t C . T e s t C w a s p e r f o r m e d i n t h e s a m e m a n n e ra s t e s t B , e x c e p t t h a t g l a s s p l a t e s ( 1 . 4 b y 1 . 4 c m ) w e r eu s e d . T h e p l a t e s w e r e c u t f r o m n o n c o r r o s i v e h a r d -g l a s s m i c r o s c o p e s l i d e s .T e s t D . F o r d e t e r m i n i n g t h e l e v e l o f f o r m a l d e h y d ea t w h i c h g r o w t h i n h i b i t i o n o c c u r r e d , c o t t o n p a t c h e sw i t h v a r i o u s l e v e l s o f a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e w e r ep l a c e d i n s t e r i l e 1 0 - m l n u t r i e n t b r o t h b l a n k s . T h eb l a n k s w e r e s e e d e d w i t h 1 0 3 B a c i l l u s s u b t i l i s v a r .n i g e r s p o r e s a n d i n c u b a t e d a t 3 7 C . P e r i o d i c v i s u a lc h e c k s f o r c l o u d i n e s s o f t h e b r o t h c o n f i r m e d g r o w t h .A f t e r i n c u b a t i o n f o r 1 d a y , 1 m l f r o m e a c h b l a n ks h o w i n g n o c l o u d i n e s s w a s a d d e d t o a n o t h e r 1 0 - m ls t e r i l e b r o t h b l a n k . T h e i n i t i a l p o r t i o n o f b r o t h w a si d e n t i f i e d a s "A" b r o t h , t h e d i l u t e d p o r t i o n a s " B "b r o t h . B o t h s a m p l e s w e r e t h e n r e t u r n e d t o t h e i n c u b a -t o r s o t h a t g r o w t h r a t e s c o u l d b e c o m p a r e d .T e s t E . T h e e f f e c t o f a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e o nt h e r a t e o f k i l l o f B . s u b t i l i s v a r . n i g e r s p o r e s w a sd e t e r m i n e d o n c o t t o n p a t c h e s a n d g l a s s s q u a r e s . T h es q u a r e s u r f a c e s ( 0 . 5 b y 0 . 5 i n c h , 1 . 2 7 b y 1 . 2 7 c m ) w e r ec o n t a m i n a t e d , p r e c o n d i t i o n e d t o 53% RH, a n d t h e ne x p o s e d t o a p p r o x i m a t e l y 5 m g o f f o r m a l d e h y d e( f r o m p a r a f o r m a l d e h y d e ) p e r l i t e r a t 53% RH a n d2 5 C f o r 3 0 m i n . T h e s e l e c t i o n o f a s h o r t e x p o s u r e w a sb a s e d o n p r e l i m i n a r y e x p e r i m e n t s , t o g i v e a r e a s o n a b l et i m e f o r f o r m a l d e h y d e a d s o r p t i o n b y t h e s u r f a c e y e tr e s u l t i n o n l y a b o u t 90 % k i l l o f t h e c o n t a m i n a t i n gs p o r e s . A t t h e e n d o f t h e 3 0 - m i n e x p o s u r e , t h e s u r f a c e sw e r e r e m o v e d f r o m t h e f o r m a l d e h y d e a t m o s p h e r e ,p l a c e d i n o p e n p e t r i d i s h e s s u r r o u n d e d b y w e t t o w e l st o r a i s e t h e RH t o 5 0 t o 6 0 % , a n d a l l o w e d t o a e r a t e .A f t e r 0 , 0 . 5 , 1 , 2 , 4 , 6 o r 7 , a n d 2 4 h r o f a e r a t i o n , t h ev a r i o u s m a t e r i a l s w e r e a s s a y e d f o r v i a b l e s p o r e s .C o n c u r r e n t l y , s u r f a c e s w e r e a l s o a s s a y e d f o r a d s o r b e df o r m a l d e h y d e f o r c o m p a r i s o n o f f o r m a l d e h y d e c o n -c e n t r a t i o n w i t h d e a t h r a t e o n e a c h m a t e r i a l .T e s t F . T h e a d s o r p t i o n o f f o r m a l d e h y d e g e n e r a t e df r o m p a r a f o r m a l d e h y d e a n d f r o m F o r m a l i n wa sc o m p a r e d u n d e r l i k e c o n d i t i o n s o f RH a n d v a p o rc o n c e n t r a t i o n . O n l y c l o t h p at ch es w e r e u s e d i n t h i ss t u d y .

R ESUL T SA U c o n c e n t r a t i o n s s h o w n i n t h e t a b l e s a n dg r a p h s r e p r e s e n t a n a v e r a g e o f t h r e e s e p a r a t ed e t e r m i n a t i o n s .T e s t A . As s h o w n i n T a b l e 1 , t h e h i g h e r t h ef o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o n a t a g i v e n RH a n de x p o s u r e t i m e , t h e m o r e f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d

7 6 6 A P P L . M I C R O B I O L .. . . . K I. . :: .

I r l -Ad=&&IF-4I-- - - --. -I L - . AimiiELW1W

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FORMALD EHYDE ADSORPTIONT A B L E 1 . A m o u n t o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d o nc o t t o n p a t c h e s f r o m v a r i o u s a m o u n t s o f v a p o r i z e dp a r a f o r m a l d e h y d e

F o r m a l d e h y d e ( j u g ) a d s o r b e d a f t e rV a p o r R e l a t i v e e x p o s u r e t i m e o fc o n c n h u m i d t( m g / l i t e r ) i d i t y 3 0 m i n 6 0 m i n 1 2 0 m i n0 . 1 2 1 . 5 4 5 65 0 2 5 6 3 7 08 3 7 3 9 4 2 1 50 . 5 3 1 . 5 1 4 1 4 1 65 0 1 1 3 2 0 7 3 1 78 3 2 5 0 4 7 3 5 5 22 . 7 1 . 5 2 7 3 1 4 25 0 5 0 7 5 8 7 6 7 0

8 3 1 , 3 9 4 1 , 7 5 8 1 , 6 5 01 0 0 6 1 2 8 3 0 7 6 35 . 3 1 . 5 2 5 3 6 4 65 0 6 0 7 9 9 3 1 , 1 5 08 3 2 , 5 5 0 2 , 4 8 3 2 , 4 0 01 0 0 1 , 2 5 0

1 0 . 6 1 . 5 7 0 1 2 5 1 5 35 0 1 , 2 6 7 1 , 4 3 0 1 , 7 8 38 3 3 , 2 3 3 3 , 6 0 0 3 , 9 3 81 0 0 7 8 3 2 , 0 9 1 2 , 6 1 6

400038003 6 0 (3 4 0 C3 2 0 C3 0 0 C

0 2 8 0 42 6 0 4

a 2 4 0 4o 2 2 0 4-u 2 0 0 4-C 1 8 0 4-o

1 6 0 4Eo 1 4 0 4

1 2 0 41 0 08 0 1604 0 (2 0 (

00

0

0

I

/100% RH

- I .i .Ia a.

l/ 1 0I1 I n h i b i t i o n o f g r o w t h 1 . 5 % RH

O 1 0 20 30 40 5 0 60 7 0 8 0 90 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0E x p o s u r e T i m e , m i n u t e s

F I G . 2 . Amount o f f o r m a l d e h y d e f r o m p a r a f o r m a l -d e h y d e a d s o r b e d o n c o t t o n p a t c h e s ( 5 / 8 i n c h , c a . 1 . 5 9c m ) . V a p o r c o n c e n t r a t i o n 2 i s 1 0 . 6 m g / l i t e r o f a i r .

T A B L E 2 . A m o u t n t o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d o ns t a i n l e s s - s t e e l p l a t e s i n 6 0 m i n o f e x p o s u r e t ov a r i o u s c o n c e n t r a t i o n s o f v a p o r i z e dp a r a f o r m a l d e h y d e

P a r a f o r m a l d e h y d e F o r m a l d e h y d eR e l a t i v e h u m i d i t y Parfomadeydbed/m2elatveu i d i t y c o n c n ( m g / l i t e r ) ( U g / C M 2 )1 . 5 1 0 . 6 T r a c e5 0 2 . 7 05 0 5 . 3 45 0 1 0 . 6 1 4 08 3 0 . 2 3 08 3 2 . 7 08 3 5 . 3 4 88 3 1 0 . 6 1 8 71 0 0 2 . 7 41 0 0 5 . 3 1 7

T A B L E 3 . A m o u n t o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d o ng l a s s p l a t e s i n 6 0 m i i i o f e x po s u r e t o v a r i o u sc o n c e n t r a t i o n i s o f v a p o r i z e d p a r a f o r m a l d e h y d eR e l a t i v e h u m i d i t y

1.51 . 51 . 5

5 05 05 05 08 38 38 38 31 0 0

1 0 01 0 0

P a r a f o r m a l d e h y d ec o n c n ( m g / l i t e r )

2 . 75 . 31 0 . 60 . 2 32 . 75 . 31 0 . 60 . 2 32 . 75 . 31 0 . 60 . 2 32 . 75 . 3

F o r m a l d e h y d ea d s o r b e d( j i g / c m ' )

00T r a c e023 21 8 2004 52 1 70

2 06 4

on a p a t c h . A l s o , t h e f o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o non a p a t c h i n c r e a s e d w i t h t i m e ( T a b l e 1 , F i g . 2 ) ,b u t t h e r a t e o f a d s o r p t i o n was much h i g h e r t h ef i r s t h o u r o f expos ur e a n d t e n d e d t o d e c l i n er a p i d l y a f t e r t h a t p e r i o d . About 8 0 % , o f t h e 2 - h rt o t a l wa s a d s o r b e d b y t h e e n d o f t h e f i r s t h o u r .Most p r o f o u n d wa s t h e e f f e c t o f RH on t h eamount o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d on a p a t c h( F i g . 2 ) . At RH l e v e l s a s h i g h a s 8 3 % , p a t c ha d s o r p t i o n i n c r e a s e d w i t h i n c r e a s e d h u m i d i t y . Oft h e h u m i d i t i e s t e s t e d , p e a k a d s o r p t i o n wasr e a c h e d a t 8 3%RH. At 100% RH, f o r m a l d e h y d el e v e l s f e l l b e t w e e n t h o s e a t 5 0 and 8 3 % RH,p r o b a b l y b e c a u s e more m o i s t u r e a t 1 0 0 % l RHe n a b l e d t h e d e s i c c a t o r s u r f a c e s t o c o m p e t e w i t ht h e t e s t s u r f a c e s f o r f o r m a l d e h y d e .T e s t B . S t a i n l e s s s t e e l s h o w e d t h e l e a s t f o r -

V O L . 2 0 , 1 9 7 0 7 6 7

-.--0 83% RH

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4/5

BRASWELL, S P I N E R , AND HOFFMANT A B L E 4 . I n h i b i t i o n i n b r o t h b l a n k s

B . s u b t i l i s g r o w t h a t i n i t i a l p a r a f o r m a l d e h y d e c o n c n o f ( u g / m l o f b r o t h )D e t e r n i n a t i o n 1 5 a 2 3 2 7 3 2 3 8

0 4 6 1 2 A B A B A B A B A BG r o w t h 1 d a y + + + + - _G r o w t h 2 d a y s - +,_+.G r o w t h 3 t o 7 d a y s + + + +R e s e e d e d a t 7 d a y s ; g r o w t h ++ -w i t h i n 2 d a y s

e A = i n i t i a l 1 0 m l o f s e e d e d b r o t h ; B = 1 m l o f " A " d i l u t e d w i t h 1 0 m l o f f r e s h b r o t h a f t e r " A " wa si n c u b a t e d f o r 1 d a y .m a l d e h y d e a d s o r p t i o n o f t h e m a t e r i a l s t e s t e d .D e t e c t a b l e a m o u n t s ( a t t h e h u m i d i t i e s t e s t e d )w e r e f o u n d o n l y a t 50% RH a n d a b o v e a n d t h e no n l y a t t h e h i g h e r f o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o n s .A s w i t h t h e c o t t o n p a t c h e s , maximum a d s o r p t i o nw a s a t 8 3 % RH. T a b l e 2 g i v e s t h e v a l u e s o b t a i n e df o r s t a i n l e s s s t e e l s u r f a c e s ( 1 b y 1 c m ) .T e s t C . T h e a m o u n t o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e do n t h e g l a s s s u r f a c e s , a l t h o u g h s l i g h t l y h i g h e rt h a n f o r s t a i n l e s s s t e e l , w a s s t i l l o f t h e s a m e o r d e ro f m a g n i t u d e . H i g h e s t c o n c e n t r a t i o n s w e r e a g a i nf o u n d a t 83% RH. H o w e v e r , t h e f o r m a l d e h y d el e v e l s w e r e s t i l l f a r b e l o w t h o s e f o u n d o n c o t t o np a t c h e s . N o f o r m a l d e h y d e w a s f o u n d b e l o w a nRH o f 5 0 % . U n d e r t h e c o n d i t i o n s o f 8 3 a n d1 0 0 % R H , a t c o n c e n t r a t i o n s o f p a r a f o r m a l d e h y d eo f 5 . 3 m g / l i t e r a n d a b o v e , f o r m a l d e h y d e a p p e a r e dt o b e p r e f e r e n t i a l l y p o l y m e r i z e d on t h e g l a s s t e s ts u r f a c e s . A t h i n w h i t e f i l m a p p e a r e d on t h e t e s ts u r f a c e s t h a t w a s n o t v i s i b l e o n t h e p e t r i d i s hc o v e r h o l d i n g t h e s a m p l e s n o r on t h e i n t e r i o rs u r f a c e s o f t h e d e s i c c a t o r . T h e s a m p l e s u r f a c e sw e r e w a s h e d t h o r o u g h l y w i t h s o a p a n d h o tw a t e r , a n d t h e e x p o s u r e s w e r e r e p e a t e d . T h es a m e r e s u l t s w e r e o b s e r v e d , a l t h o u g h n o t t o t h es a m e e x t e n t a s i n t h e p r e v i o u s e x p o s u r e . T h ef o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o n s r e p o r t e d i n T a b l e 3a r e t h o s e f o u n d o n t h e w a s h e d s u r f a c e s .T e s t D . C o t t o n p a t c h e s w i t h f o r m a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o n s o f l e s s t h a n 1 5 , u g / m l o f b r o t hh a d n o n o t i c e a b l e e f f e c t o n B . s u b t i l i s v a r . n i g e rg r o w t h i n n u t r i e n t b r o t h . G r o w t h , a s e v i d e n c e db y c l o u d i n e s s o f t h e b r o t h , w a s a p p a r e n t a f t e ra n i n c u b a t i o n p e r i o d o f 2 4 h r . P a t c h e s w i t h 1 5t o 2 7 j u g o f f o r m a l d e h y d e p e r m l o f b r o t h r e t a r d e dg r o w t h f o r a s l o n g a s 7 d a y s . H o w e v e r , 1 m lt a k e n f r o m t h e 1 5 - t o 2 7 - , u g g r o u p a n d a d d e d t oa n o t h e r 1 0 - m l b r o t h b l a n k c o n s i s t e n t l y s h o w e dg r o w t h s o o n e r t h a n t h e m o t h e r b r o t h . F o r m -a l d e h y d e l e v e l s a b o v e 2 7 , g / m l r e n d e r e d t h eb r o t h s t e r i l e . T h e s e r e s u l t s a r e s u m m a r i z e d i nT a b l e 4 .

1 0 0

1 0

-2

1 . 0 k

0 1

0 . 0 1

A f l 1

0

0 - 0 C l o t h-.-.- .o G l a s s

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 2 2 2 4 2 6 2 8A e r a t i o n T i m e , ( h o u r s )F I G . 3 . R e s i d u a l a c t i v i t y o f a d s o r b e d f o r m a l d e h y d ea g a i n s t B . s u b t i l i s v a r . n i g e r s p o r e s .

T e s t E . T h e r e s u l t s o f t e s t E a r e s h o w n g r a p h i -c a l l y i n F i g . 3 . A s e x p e c t e d , t h e s p o r e s c o n t i n u e dt o b e k i l l e d f o r a t i m e o n b o t h c l o t h a n d g l a s ss u r f a c e s a f t e r b e i n g r e m o v e d f r o m t h e f o r m a l -d e h y d e a t m o s p h e r e . D u r i n g t h e f i r s t h o u r o fa e r a t i o n , t h e d e a t h r a t e d u e t o t h e a d s o r b e df o r m a l d e h y d e a l m o s t e q u a l e d t h a t f o r s p o r e s i nt h e f o r m a l d e h y d e v a p o r i t s e l f ( w h e r e 8 4 t o 93%w e r e k i U e d i n t h e 3 0 - m i n e x p o s u r e ) . A f t e r 3 h ro f a e r a t i o n , h o w e v e r , t h e d e a t h r a t e d e c r e a s e dr a p i d l y ; o n l y a minimum o f k i l l o c c u r r e d t h e r e -a f t e r . A l t h o u g h t h e d a t a a r e n o t r e p o r t e d h e r e ,a n a d d i t i o n a l t e s t w a s p e r f o r m e d t o a s s u r e o u r -

7 6 8 A PP L . M I CR O BI O L.

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V O L . 2 0 , 1 9 7 0 FORMALDEHYDIT A B L E 5 . A m o u n t o f f o r m a l d e h y d e a d s o r b e d o nc o t t o n c l o t h p a t c h e s e x p o s e d f o r I h r t o v a p o rf r o m p a r a f o r m a l d e h y d e a n d F o r m a l i n a t 2 5 C

A mt Avg a d s o r p t i o n p e r p a t c h ( u g )Reaie o f formal-R e l a d t i v d e h y d eper-____huiiy d e s i c c a t o r P a r a f o r - Frai( m g ) m a l d e h y d e F o r m a l i n1 0 0 5 0 1 , 2 5 0 8 5 28 3 5 0 2 , 4 8 3 1 , 4 5 95 0 5 0 9 9 3 5 3 7

T A B L E 6 . D e s o r p t i o n o f f o r m a l d e h y d e f r o m c l o t hp a t c h e s a n d g l a s s s q u a r e s a t 2 5 CAmt o f H C H O p e r p a t c h ( j u g )

A e r a t i o n t i m e ( h r ) C l o t h G l a s s0 5 5 5 3 60 . 5 4 4 5 2 51 3 9 0 2 12 3 5 0 94 2 5 5 06 1 8 82 4 2 4

s e l v e s t h a t t h e d e a t h o f t h e c e l l s wa s d u e t of o r m a l d e h y d e a d s o r b e d on t h e c l o t h a n d g l a s ss u r f a c e s a n d n o t j u s t a d s o r b e d on t h e b a c t e r i a lspore s u r f a c e . I n t h i s e x p e r i m e n t , t h e c l o t h a n dg l a s s p a t c h e s w e r e f i r s t e x p o s e d t o t h e f o r m a l -d e h y d e a t m o s p h e r e f o r 3 0 m i n a s b e f o r e a n d t h e ne x p o s e d t o a n a e r o s o l o f t h e b a c t e r i a l s p o r e s f o r1 5 m i n . T h e r a t e o f k i l l o f t h e s e s p o r e s on t h ef o r m a l d e h y d e - c o n t a i n i n g c l o t h a n d g l a s s wa s i nt h e s a m e o r d e r o f m a g n i t u d e a s i n t h e a b o v ee x p e r i m e n t . T a b l e 6 s h o w s d e s o r p t i o n d a t ag e n e r a t e d f r o m t e s t E .T e s t F . T a b l e 5 s h o w s t h e c o m p a r i s o n o fa d s o r b e d f o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o n s on c l o t hp a t c h e s w h e n t h e f o r m a l d e h y d e was g e n e r a t e df r o m p a r a f o r m a l d e h y d e or F o r m a l i n . At a l lt h r e e RH l e v e l s , l e s s f o r m a l d e h y d e wa s a d s o r b e df r o m v a p o r i z e d F o r m a l i n . A c t u a l l y , d u r i n g t h ev a p o r i z a t i o n p r o c e s s , some l i q u i d c o n d e n s e d i n t os m a l l d r o p l e t s on d e s i c c a t o r s u r f a c e s t h a t w e r en o t a c c e s s i b l e t o h e a t i n g . I t wa s f o u n d t h a t 12%

E ADSORPTION 7 6 9o f t h e t o t a l f o r m a l d e h y d e v a p o r i z e d w a s p r e s e n ti n t h e c o n d e n s e d a r e a s .

DISCUSSIONT h e r e s u l t s p r e s e n t e d s h o w t h a t s u r f a c e sr e a d i l y a d s o r b f o r m a l d e h y d e , t h e a m o u n t b e i n gd e p e n d e n t o n t h e n a t u r e o f t h e s u r f a c e , t h e RH,a n d t h e e x p o s u r e t i m e . S u c h f a c t o r s s h o u l d b ec o n s i d e r e d w h e n e s t a b l i s h i n g t h e p r o t o c o l f o rd e c o n t a m i n a t i n g a n e n c l o s u r e a n d a s s e s s i n g t h ee f f e c t i v e n e s s o f t h e p r o c e d u r e . I t i s e v i d e n t t h a tc l o t h i s n o t a d e s i r a b l e s u r f a c e f o r a b i o l o g i c a li n d i c a t o r w h e n e v a l u a t i n g t h e e f f e c t i v e n e s s o ff o r m a l d e h y d e g a s .I t i s i n t e r e s t i n g t h a t t h e d e a t h r a t e o f m i c r o -o r g a n i s m s d u e t o a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e i s t h e

s a m e w h e t h e r o n g l a s s o r c l o t h , y e t t h e a m o u n to f a d s o r b e d f o r m a l d e h y d e i s m o r e t h a n a n o r d e ro f m a g n i t u d e d i f f e r e n t o n t h e t w o s u r f a c e s . T h es p o r i c i d a l a c t i v i t y c e a s e d a f t e r t h e c o n c e n t r a t i o nd r o p p e d f r o m a b o u t 5 0 0 t o a b o u t 3 0 0 , u g o n c l o t ha n d a f t e r d r o p p i n g f r o m 3 6 t o l e s s t h a n 2 0 , u g o ng l a s s . T h e v a s t d i f f e r e n c e i n c o n c e n t r a t i o n may b ea s s o c i a t e d w i t h t h e d i f f e r e n c e i n s u r f a c e a r e a o ft h e t w o m a t e r i a l s ; t h e r e f o r e , a t a n y p a r t i c u l a ri s o l a t e d p o i n t t h e f o r m a l d e h y d e c o n c e n t r a t i o nc o u l d b e t h e s a m e r e g a r d l e s s o f s u r f a c e . T h i sw o u l d e x p l a i n t h e s i m i l a r i t y i n d e a t h r a t e s s h o w ni n F i g . 3 f o r g l a s s a n d c l o t h s u r f a c e s .I n g e n e r a l , l e s s f o r m a l d e h y d e w a s a d s o r b e d o nc l o t h w h e n t h e c h e m i c a l w a s g e n e r a t e d f r o mF o r m a l i n t h a n f r o m p a r a f o r m a l d e h y d e . T h ed i f f e r e n c e i s p r o b a b l y e n t i r e l y d u e t o t h e c o n -d e n s a t i o n o f s o m e o f t h e F o r m a l i n a f t e r v a p o r i z a -t i o n .ACKNOWLEDGMENT

T h i s i n v e s t i g a t i o n wa s s u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l A e r o n a u t i c sa n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n t h r o u g h an i n t e r a g e n c y a g r e e m e n t w i t ht h e D e p a r t m e n t o f t h e A r m y .LITERATURE CITED

1 . I n t e r n a t i o n a l U n i o n o f P u r e a n d A p p l i e d C h e m i s t r y . 1 9 6 2 .M e t h o d s f o r t h e d e t e r m i n a t i o n o f t o x i c s u b s t a n c e s i n a i r ;F o r m a l d e h y d e , p . 7 . 2 . B u t t e r w o r t h ' s S c i e n t i f i c P u b l i c a t i o n s ,L o n d o n , E n g l a n d .2 . T a y l o r , L . A . , M. S . B a r b e i t o , a n d G . G . G r e m i l l i o n . 1 9 6 9 .P a r a f o r m a l d e h y d e f o r s u r f a c e s t e r i l i z a t i o n a n d d e t o x i f i c a -t i o n . A p p l . M i c ro b io l . 1 7 : 6 1 4- 6 1 8.