Untuk klarifikasi jalur yang memadai yang mendukung proses pembuangan
seperti itu untuk induksi pelepasan korona dalam air, prinsip-prinsip telah
disarankan
1)
Prinsip Elektronik
Mengikuti prinsip-prinsip elektronik, di
bawah medan listrik yang diimplementasikan, elektron bebas mempercepat dan
dapat mengejutkan dengan dan mengionisasi molekul sekitar, sehingga membentuk
lebih banyak elektron bebas (longsoran elektron) dan melakukan kerusakan dalam
air. DBD fundamental sepenuhnya mengikuti medan listrik yang digunakan. Jika
medan listrik yang digunakan ditambah ke tingkat pengapian, kerusakan akan
terjadi dan diakui sebagai debit mikro. Periode pelepasan mikro adalah beberapa
nanodetik dan terdistribusi secara merata di atas permukaan dielektrik. Gambar
2 dapat digunakan untuk menafsirkan perilaku debit umum DBD.
Asalkan tegangan celah Vg lebih kecil
dari tegangan pengapian, maka tidak ada aktivitas pelepasan dan perangkat
berperilaku seperti kombinasi seri dua kapasitansi yaitu kapasitansi celah Cg
dan kapasitansi dielektrik Cd.
Kapanpun tegangan gap Vg melintasi level tegangan
pengapian, maka pelepasan mikro dimulai. Selama setengah siklus, tegangan
keluaran Vd bertahan sekitar konstan (Vd = Vs = Const.) Dan aliran arus melalui
celah pembuangan disimpan oleh sejumlah besar mikro-discharge.
Sebagai aturan, tegangan pelepasan adalah fungsi dari faktor-faktor seperti
komposisi gas, tekanan dan, jarak gas. Jalur pelepasan mikro yang aktif di DBD
bersifat selfterminating dan bertindak atas rentang frekuensi pasokan yang
besar dengan berbagai tegangan atau bentuk arus. Pandangan skematis geometri pelat paralel DBD yang digunakan saat ini di
beberapa laboratorium. Pada tumbukan inelastik, elektron bebas dapat
mengionisasi molekul gas sekitar, sehingga membentuk lebih banyak elektron bebas.
Elektron bebas dapat mengulangi fenomena dan menghasilkan longsoran elektron
(streamer). Ion-ion yang dihasilkan keluar melintasi ruang dan agregat pada
dielektrik, di mana mereka membentuk medan listrik terbalik dan menghentikan
aliran arus dalam beberapa nanodetik. Karena periode pendek dari pelepasan
mikro, hanya elektron, sebagai partikel bermuatan paling ringan, yang dapat
menghasilkan energi tinggi; Namun, sisa muatan yang lebih berat dan netral
tetap dekat dengan suhu kamar. Elektron yang energetik, berturut-turut, memulai
reaksi kimia plasma yang bertanggung jawab atas pembentukan radikal dan ion
bebas, yang pada akhirnya merusak zat kontaminan.
2)
Prinsip
Thermal Breakdown (Bubble)
Mengikuti prinsip pemecahan termal (gelembung), arus di
wilayah medan tinggi memicu pemanasan dan penguapan cairan, menghasilkan
gelembung. Kerusakan gas terjadi di dalam setiap gelembung, membentuk lebih
banyak pemanasan dan pengembangan gelembung sampai kerusakan total terjadi.
Streamer tunggal memiliki sebagian kecil dari diameter milimeter dan dapat
merambat ke jarak lebih dari satu sentimeter dalam air
Pelepasan percikan menghasilkan media yang lebih reaktif daripada
pelepasan korona berkat partikel berenergi tinggi, radiasi UV, gelombang kejut,
dan air superkritis yang memicu transformasi termediasi suhu (yang mungkin
mencapai 14.000 - 50.000 K) dan reaksi radikal bebas di dalam dan sekitar saluran
plasma. Pada saat pulsa tegangan tinggi selesai, saluran plasma mendingin dan
mentransfer energi termal ke air di sekitarnya, melakukan pembangkitan
gelembung uap.
Elektron berenergi tinggi yang terbentuk dalam pelepasan listrik
menyebabkan eksitasi, disosiasi, penangkapan elektron atau ionisasi molekul
target. Radikal bebas semacam itu (● OH dalam contoh air), memiliki kontribusi
penting untuk menghancurkan kontaminan.
3)
Jalur Disinfeksi DBD
Banyak jalur telah disarankan untuk menafsirkan produksi DBD difus.
Mereka terdiri dari pra-ionisasi gas oleh elektron atau yang dapat diukur dari
pelepasan sebelumnya dan interaksi antara plasma dan permukaan dielektrik.
Karena keadaan tekanan atmosfer yang paling sesuai untuk beberapa penggunaan
DBD, studi tentang fitur berbagai mode pelepasan sebagian besar terkonsentrasi
pada keadaan tekanan atmosfer daripada pada rezim tekanan rendah. Agen
bakterisida yang dibentuk melalui plasma DBD dapat melibatkan radiasi UV,
partikel bermuatan, ROS, dll. Kinetika kematian sel sepanjang penundukan plasma
tidak merupakan gejala eksitasi radiasi UV. Baik tanaman dan hewan host
merangkul rencana aksi pertahanan yang menggunakan ROS sebagai lawan mikroba
yang diserang. DBD dapat membentuk ROS seperti itu karena atom oksigen, ozon,
molekul oksigen metastabil, peroksida, superoksida, dan radikal hidroksil, dan
semuanya adalah kuman. ROS ini memiliki kapasitas pengoksidasi yang kuat dan
cenderung untuk mengambil tindakan dengan sel bakteri. ROS dapat mengoksidasi
membran sel dan dapat memicu infiltrasi sitoplasma. Dengan pengobatan plasma,
dalam beberapa detik pertama, karena laserasi membran sel, sitoplasma semakin
bocor, yang mengarah ke konsentrasi K +, protein, dan asam nukleat dalam
suspensi bakteri yang menambah ke tingkat yang lebih tinggi. Selanjutnya, ini
kompatibel dengan malapetaka sel yang cepat selama beberapa detik pertama.
Namun demikian, dengan periode penundukan plasma yang berkepanjangan, protein
yang lolos dan asam nukleat akan semakin teroksidasi oleh ROS, yang menyebabkan
penurunan levelnya; Namun, untuk K +, itu tidak dapat dioksidasi, dan
karenanya, levelnya berubah jenuh. Dengan mengikuti mekanisme ini, sel-sel
bakteri dibunuh. Akibatnya, ROS dapat memiliki kontribusi besar terhadap
fenomena demobilisasi. Daya buangan yang lebih besar berkorelasi dengan lebih
banyak pembentukan ROS dan dampak demobilisasi yang lebih baik.
Sterilisasi plasma dapat dikategorikan ke dalam tiga rute: radikal
hidroksil dapat memperbaiki asam lemak tak jenuh dan memicu peroksidasi lipid,
radikal oksigen dapat menimbulkan oksidasi DNA, dan oksidasi asam amino dapat
terjadi melalui oksidasi protein.
Peroksida asam lemak dapat diproduksi melalui plasma dan dapat
memodifikasi lipid membran. Namun, sterilisasi tidak dilakukan oleh dampak
kimia tunggal. Agregasi muatan pada membran sel menyebabkan tekanan
elektrostatik yang bertanggung jawab atas laserasi sel. Menggunakan plasma,
jalur sterilisasi telah diselidiki secara luas; Namun, itu masih ambigu.
Memang, rute sterilisasi melalui pengaruh DBD masih belum sepenuhnya dipahami.
Medan listrik dan spesies reaktif adalah parameter mendasar untuk demobilisasi
bakteri. Spesies aktif terdiri dari UV atau foton yang terlihat, partikel
bermuatan (seperti elektron, ion, dan radikal bebas), spesies netral sangat
reaktif seperti atom reaktif (oksigen, fluor, ozon, nitrogen oksida, dll.), Atom
keadaan keluar, dan fragmen molekul reaktif. Tabrakan ion berat dengan sel
mikroba dapat merusak membran mereka. Tumbukan elektron energik dengan beberapa
atom dan molekul dapat mematahkan beberapa ikatan molekul dan membentuk
partikel yang tereksitasi dan aktif seperti radikal dan atom yang dapat
bermetastasis.
4)
Pada Waktu COVID-19: Arc Discharge-Mediated Disassembly untuk Membunuh
Virus
Reaktor plasma terendam pelepasan busur (busur bawah air) (Gambar 6)
yang membentuk gelombang kejut, sinar UV, ROS, dan spesies nitrogen reaktif,
Lee et al. [126] mempelajari dampak demobilisasi pada murine norovirus (MNV-1)
dengan / tanpa pemurnian dalam air. Perlakuan busur air bawah tanah 3 dan 6 Hz
pada 12 kV dilakukan untuk pemindahan 2,6 dan 4,2 log pada titer virus yang
tidak dimurnikan. MNV-1 setelah 1 menit perawatan, masing-masing. Penghapusan
MNV-1 yang dimurnikan lebih besar daripada MNV-1 yang tidak dimurnikan setelah
perawatan busur bawah air untuk semua kondisi yang diterapkan (12 atau 15 kV dan
3 atau 6 Hz). Salah satu protein kapsid virus (VP1) tidak dapat diamati setelah
perawatan busur bawah air, ketika integritasnya dinilai dengan analisis western
blot. Lebih lanjut, analisis electron electron microscopy (TEM) menunjukkan
bahwa partikel MNV-1 sepenuhnya tidak terlihat oleh perlakuan (Gambar 7). Ini membuktikan
bahwa perawatan busur bawah air, yang cenderung meluruhkan struktur virion
MNV-1 dan protein kapsid virus, bisa menjadi teknik disinfeksi yang tepat untuk
membunuh norovirus yang terbawa air.
Hasil yang sangat baik ini mendorong penghapusan COVID-19 dari air dan
air limbah. Secara sistematis menguji teknologi luar biasa seperti itu (Gambar
8) dapat mengarah pada penentuan konfigurasi terbaik dan optimisasi untuk
menghilangkan COVID-19 dan patogen lain dari air dan air limbah.
Mengenai desain proses yang sangat efisien ini, fokus akan diberikan
untuk mengintensifkan reaktor dalam hal waktu tinggal dan peluang kontak dekat
antara polutan air dan area elektroda. Selanjutnya, menggabungkan pelepasan
plasma, elektrokoagulasi (EC), dan aplikasi medan magnet sebagai proses hibrida
akan mengarah pada efisiensi yang lebih baik dalam menghilangkan patogen dan
bahan organik (OM). Tahap terakhir dapat mengandung adsorpsi karbon aktif yang
dibantu oleh proses membran untuk menghilangkan OM yang tersisa terutama yang
dilepaskan dari sitoplasma seluler selama proses oksidasi dan desinfeksi.
Di atas permukaan air, yang berada dalam fase gas, pelepasan listrik
membutuhkan lebih sedikit energi untuk pembuangan terjadi; Namun, dalam air,
pelepasan listrik memerlukan pengaturan yang lebih mudah dan membentuk spesies
yang aktif secara kimiawi yang dapat segera membombardir kontaminan berair.
Salah satu jenis pelepasan listrik, debit korona berdenyut tetap yang paling
dicoba dan terlihat paling mendorong untuk mengolah air. Setel dengan tepat
injeksi UV yang diperlukan untuk membunuh mikroorganisme patogen, yang terdiri
dari bakteri, virus, spora, dan kista, tetap harus dikerjakan untuk mendapatkan
kinerja disinfeksi UV yang lebih baik. Melalui penelitian mereka, teknik yang diperiksa,
terutama pelepasan plasma, menunjukkan hasil yang baik dalam menangani
penghapusan virus. Metode seperti itu dapat secara eksperimental bereksperimen
dengan menentukan keadaan optimal untuk membunuh COVID-19 dan berbagai mikroba patogen
dari air. Perhatian dapat didedikasikan untuk meningkatkan perangkat dalam
hitungan periode tinggal dan mendekati kontak antara mikroorganisme dan
permukaan elektroda. Menggabungkan pelepasan plasma, EC, dan implementasi medan
magnet dapat menghasilkan kinerja yang lebih baik dalam menghilangkan virus dan
OM. Sebagai pemisahan fisik yang aman, langkah terakhir harus melibatkan
adsorpsi karbon aktif yang dilakukan oleh proses membran untuk mempertahankan
OM yang dibebaskan dari sitoplasma seluler melalui metode disinfeksi.
