Công nghệ Plasma là gì? Các ứng dụng của công nghệ Plasma

Công nghệ Plasma (Plasmacluster Ion) là công nghệ hiện đại, tiên tiến bậc nhất hiện nay. Đây là công nghệ có khả năng diệt sạch virus, vi khuẩn, nấm mốc, khử mùi hôi… một cách hiệu quả dựa trên nguyên lý hoạt động của các Ion. Trong bài viết ngày hôm nay, Primer sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về công nghệ Plasma là gì và ứng dụng xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma.

Công nghệ Plasma là gì?

Sau rắn, lỏng, khí, Plasma là trạng thái thứ 4 của vật chất, trong đó các chất bị ion hóa mạnh. Trên Trái Đất, Plasma không phổ biến và nó chỉ tồn tại ở những môi trường có nhiệt độ cao với điện từ trường lớn. Trong điều kiện này, các nguyên tử sẽ bị ion hóa thành hạt electron và các ion tự do. Những electron, ion tự do của vật chất này sẽ phản ứng với các ion, electron của vật chất khác.

Mặc dù không phổ biến trên Trái Đất nhưng 99% vật chất được tìm thấy trong vũ trụ tồn tại dưới dạng Plasma. Chính vì vậy, Plasma được xem là trạng thái đầu tiên trong vũ trụ. Công nghệ Plasma là sự ứng dụng của tia Plasma vào việc tiêu diệt sạch các virus, vi khuẩn, nấm mốc, làm lành vết thương, khử mùi dựa vào hoạt động của các ion.

Phân loại công nghệ Plasma

Xét theo tính chất nhiệt động lực học của Plasma, công nghệ plasma được chia ra thành 2 loại, đó là công nghệ Plasma nóng và công nghệ Plasma lạnh.

1. Plasma nóng

Plasma nóng là trạng thái được hình thành ở nhiệt độ, áp suất và năng lượng cao. Khi nhiệt độ tăng dần lên, các electron sẽ bị tách ra khỏi phần nguyên tử. Nếu mức nhiệt độ đủ lớn, toàn bộ các nguyên tử sẽ bị ion hóa. Ở nhiệt độ rất cao, nguyên tử bị ion hóa tột độ và chỉ còn các hạt nhân, electron bị tách rời khỏi hạt nhân.

2. Plasma lạnh

Plasma lạnh là trạng thái ion hóa xảy ra khi vật chất nhận năng lượng từ bên ngoài, ví dụ như các bức xạ điện từ. Dạng này được tạo thành ở mức áp suất chân không hoặc thường và cần ít năng lượng hơn.

Ví dụ như ở hiện tượng phóng điện trong chất khí, các electron sẽ bắn từ catot ra và làm ion hóa một phần phân tử trung hòa. Những electron mới bị tách ra sẽ chuyển động nhanh trong điện trường và tiếp tục ion hóa các phân tử khác.

Do hiện tượng ion hóa có tính dây chuyền nên phần lớn các phân tử trong chất khí sẽ bị ion hóa rồi chuyển sang trạng thái Plasma. Trong thành phần cấu tạo loại plasma nguội này có các các ion âm, ion dương, electron và các phân tử trung hòa..

Hiện nay, các nước tiên tiến trên thế giới đang tập trung nhiều vào việc nghiên cứu ứng dụng Plasma lạnh trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hóa học, y sinh, nông nghiệp…

>> Xem thêm: Cách xử lý nước giếng khoan nuôi cá đơn giản, hiệu quả cao

Các ưu, nhược điểm của công nghệ Plasma

Công nghệ Plasma có khả năng kết hợp với nguyên tử Hydro từ tế bào của vi khuẩn để tạo thành nước. Hiện nay, công nghệ này được sử dụng khá phổ biến và nó có những ưu, nhược điểm như sau:

1. Ưu điểm

– Loại bỏ hoàn toàn các vi khuẩn, nấm mốc, làm tăng độ ẩm trong không khí và khử sạch mọi mùi hôi khó chịu

Sau khi được phóng thích vào không khí, tia Plasma sẽ bám vào bề mặt của vi khuẩn và nấm mốc. Các gốc OH- với tính oxi hóa cao sẽ kết hợp với Hydro của tế bào vi khuẩn, nấm mốc để phá vỡ cấu trúc của chúng và tạo thành nước. Điều này sẽ góp phần làm tăng độ ẩm cho không khí và khử mùi hiệu quả.

– Ức chế quá trình phát triển, biến đổi của virus trong môi trường

Công nghệ Plasma là có khả năng ngăn chặn virus trong không khí biến đổi thành các biến thể nguy hiểm hơn. Từ đó ngăn chặn các tác nhân gây bệnh về đường hô hấp cho con người.

– Công nghệ xanh, an toàn với sức khỏe con người trong quá trình hoạt động

Theo chứng nhận của Hiệp hội Y tế Ishikawa, Đại học Hiroshima và nhiều tổ chức khác thì Plasmacluster Ion đạt tiêu chuẩn “Good Laboratory Practice”, tức là an toàn tuyệt đối với người sử dụng.

2. Nhược điểm

Bên cạnh những ưu điểm vượt trội vừa nêu ở trên thì công nghệ Plasma vẫn còn tồn tại một số hạn chế như sau:

– Chi phí đầu tư để chuyển đổi, vận hành công nghệ Plasma có khá cao. Điều này đã khiến cho nhiều doanh nghiệp gặp khó khăn khi đầu tư và thu hồi vốn.

– Trong quá trình xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma, khí Ozone bị tạo ra nhiều. Đây là khí có khả năng gây ra nhiều bệnh lý đường hô hấp như viêm phế quản, hen suyễn, ho, ngứa họng, …

Ứng dụng của công nghệ Plasma trong thực tiễn

Với những ưu điểm vừa nêu trên cùng tính ứng dụng lớn, công nghệ Plasma được sử dụng trong các lĩnh vực sau:

1. Trong lĩnh vực y tế

Công nghệ Plasma được sử dụng trong việc điều trị các vết thương cấp tính như vết mổ, bỏng, vết thương mới hoặc vết thương mãn tính như loét do tì đè, loét đái tháo đường,… Trong da liễu, công nghệ Plasma còn được dùng để điều trị các vết nấm, chàm, trị mụn trứng cá, thẩm mỹ, làm đẹp,…

Bên cạnh đó, tia plasma còn được ứng dụng để làm lành các vết thương. Tại nhiều nước tiên tiến như Đức, Nhật Bản, Pháp, Mỹ,…, thiết bị plasma lạnh có thể vượt qua các thử nghiệm lâm sàng và được hội đồng đạo đức cho phép được sử dụng trực tiếp lên con người. Cho đến thời điểm hiện tại, có rất nhiều công bố khoa học đã chứng minh được việc tia plasma lạnh có thể làm lành vết thương nhanh chóng mà không gây tác dụng phụ. Chính vì vậy, Plasma lạnh được xem là một kỹ thuật mới trong việc điều trị vết thương.

Tại Việt Nam, nhiều bệnh viện trong nước đã ứng dụng công nghệ Plasma để điều trị vết thương hở như Bệnh viện Đại học Y Hà Nội, Bệnh viện Việt Đức, Bệnh viện Nội tiết Trung ương, Bệnh viện Chấn thương Chỉnh hình TP.Hồ Chí Minh,…

2. Trong lĩnh vực thực phẩm

Để khử trùng bề mặt cho các loại trái cây, gia vị, hạt…. người ta thường dùng nhiệt độ, hóa chất và các loại khí như ethylene oxide hoặc hydrogen peroxide. Mặc dù phương pháp này khá hiệu quả nhưng nó thường ảnh hưởng tiêu cực đến thực phẩm hoặc để lại dư lượng hóa chất sau quá trình xử lý.

Với công nghệ Plasma lạnh, các sản phẩm này sẽ được khử trùng mà không phải chịu những ảnh hưởng xấu đến đặc điểm chính và dinh dưỡng. Các ion trong Plasma lạnh có thể xâm nhập vào các khe hở của những cơ quan có hình dạng phức tạp. Nhờ đó, công nghệ Plasma lạnh có thể xử lý các mối nguy hại của việc hình thành màng sinh học trên bề mặt thực phẩm. Không chỉ vậy, Plasma khí còn có thể được sử dụng để loại bỏ các chất gây dị ứng trên bề mặt của thiết bị chế biến thực phẩm.

3. Trong lĩnh vực sản xuất

Mục đích của bao bì là bảo vệ thực phẩm khỏi các tác động xâm nhiễm gây hư hỏng từ bên ngoài trong quá trình lưu trữ, phân phối. Nếu không được bảo quản trong điều kiện thích hợp, những bao bì này có thể bị nhiễm vi sinh vật.

Để khử trùng bao bì thực phẩm, công nghệ Plasma lạnh đã được ứng dụng. Ở nhiệt độ thấp, Plasma lạnh giúp xử lý nhanh và an toàn các vật liệu như nắp đậy, chai lọ nhựa,… mà không gây ảnh hưởng xấu đến các tính chất vật liệu cũng như không để lại dư lượng.

4. Xử lý nước thải bằng công nghệ plasma

Hiện nay, công nghệ Plasma được ứng dụng khá phổ biến trong quá trình xử lý nước thải. Điện trường Plasma lạnh sẽ tạo ra electron tự do và các ion kết hợp với các tia UV, điện từ ở mức 10 – 40kV/cm sẽ tiêu diệt các vi khuẩn cùng những tác nhân gây ô nhiễm trong nước thải một cách triệt để.

Hiện nay, rất nhiều doanh nghiệp chế biến thực phẩm đã và đang ứng dụng thành công công nghệ Plasma vào trong quy trình xử lý nước thải.

>> Xem thêm: Áp lực là gì? Cách tính áp lực nước trong đường ống

Quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma

Quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma được thực hiện qua các giai đoạn sau:

1. Xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma

Nước thải sau khi được loại bỏ hết rác thải và được làm lắng tại bể lắng cát sẽ chuyển sang bể điều hòa. Tại đây, nước thải sẽ được xử lý bằng khí ozone rồi được bơm lên thiết bị xử lý bằng công Plasma.

Tại khu vực xử lý Plasma, các electron chuyển động với vận tốc cực lớn sẽ va đập vào các phân tử có trong không gian hai điện cực và tạo thành các điện tử, ion, nguyên tử, các gốc tự do. Lúc này, quá trình phân li và tái hợp diễn ra liên tục để tạo thành các gốc oxy hóa mạnh giúp phân hủy toàn bộ các hợp chất hữu cơ. 

Sau khi được xử lý, các chất hữu cơ sẽ bị biến đổi về dạng đơn chất.

2. Xử lý ở bể trung gian

Sau khi được xử lý Plasma, nước thải sẽ được chuyển đến bể trung gian. Từ đây, nước được bơm lên các bể khác để thực hiện quá trình keo tụ nhằm thu gom chất thải đã được xử lý còn trong nước.

Sau quá trình keo tụ, nước thải sẽ được chuyển đến bể tập trung để tiếp tục xử lý bằng ozone. Tiếp đó, nước thải sẽ đi tới bể lọc tinh để loại bỏ hoàn toàn các chất rắn. Sau khi qua bể lọc này, nước thải sẽ không còn chứa các chất độc hại.

3. Xử lý bùn và rác thải keo tụ

Bùn và chất thải keo tụ sau khi được thu gom sẽ được xử lý cơ học. Tùy vào lượng chất ô nhiễm có trong nước mà hàm lượng bùn và chất thải keo tụ sẽ sự khác nhau. Việc xử lý các chất này có thể được doanh nghiệp trực tiếp thực hiện hoặc thuê đơn vị khác.

Vậy là Primer đã giúp các bạn hiểu được công nghệ Plasma là gì qua những thông tin trên. Có thể thấy rằng, công nghệ Plasma ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Đối với y học, công nghệ Plasma lạnh được đánh giá là tác nhân quan trọng để tạo ra những cuộc cách mạng mới trong y sinh của thế kỷ XXI. Còn trong lĩnh vực xử lý nước, công nghệ này cũng có những đóng góp lớn. Hiện nay, các doanh nghiệp đang tìm cách tối ưu chi phí đầu tư hệ thống xử lý nước thải ứng dụng công nghệ Plasma.