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有問有答:口罩該怎樣安全消毒和再生利用?

時間:2020年02月20日 10:54

來源:未知作者:admin

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  本文來自Expreview超能網

  復工大潮在即,甚至很多單位已經開始復工了,這樣一天大概有10個小時左右需要戴上口罩,原本就一罩難求的口罩更加捉襟見肘。在廣州,購買口罩先要去預約,然后搖號隨機抽取名單,十天才一次機會,能抽中的幾率估計也就百分之幾。而通常建議一個口罩佩戴四小時就需要更換了,按這樣算,一天十多小時怎么也要消耗三個口罩,估計沒幾個人能應付得了,口罩的消毒與重復再生利用已是不可避免之事。

  但是,怎么給口罩消毒,網上說法不一,我們這些經常給別人科普的小編看了也頭暈,決定還是自己寫一篇,查資料看文獻,甚至動手實驗,希望能去偽存真,在這非常時期能給大家一些幫助,但咱也不是專業人士,如果有什么錯誤遺漏,懇請指正。

  口罩的基本結構與過濾機理

  首先還是要對口罩結構有個基本了解,通常它有三層(有些N95是五層),外層用來防水防飛濺防較大的顆粒,中間層是主要的過濾層,里層為吸濕層,防止水汽呼出。

  這幾層的材料一般是由無紡布構成,無妨布不是由一根一根的紗線交織編結在一起的,而是將纖維直接通過物理的方法粘合在一起的,它可以依靠纖維過濾的方式來實現過濾功能,纖維越細,濾材的比表面積越大,吸附效果越好,同時它的網孔也越小,對顆粒的阻隔效果也就越好。

  無紡布的加工方法有很多種,如濕法、化學粘合法、針刺法、紡粘法和熔噴法等,其中以熔噴法的組成纖維最細,大多采用聚丙烯為原料,它在加工過程中利用高速高溫氣流噴吹形成,纖維直徑在0.5-4μm間,因此作為口罩最重要的部分過濾層(中間那一層),通常采用熔噴無紡布制作。不過,目前很多人手頭上的口罩可能中間層和里層都是普通的無紡布,可以觀察觀察,如果這兩層是同樣材質,肯定是普通無紡布無疑,熔噴無紡布更柔軟,有點像餐巾紙。有條件的話,我們還是盡可能選用熔噴無紡布的口罩。

  按照網上的說法,熔噴無紡布的價格是普通無紡布的5倍左右,目前已瘋狂漲價了,從之前的2萬元/噸漲到了8萬元/噸,成本更是要高出好多倍。理論上來說克重越大,過濾效率越高。醫用外科口罩的熔噴布大約20-30克,N95和醫用防護口罩約55-60克。

  說完材料,再看看過濾,纖維有五大過濾機理:直接捕獲、慣性沉積、重力沉積、擴散沉積效應和靜電吸附,前四種與材料的纖維結構和粒子的運動方式有關,咱們也管不了,重點說下第五種,也就是非常重要的靜電吸附,同時也是因為目前有些消毒方法會破壞這個靜電吸附。

  由于單純減小纖維直徑,會遇到技術上的瓶頸,成本和過濾阻力都會增加,解決辦法就是通過靜電吸附效應提高過濾性能,簡單說就是在強外電場作用下讓纖維極化并長時間保持極化狀態,也稱駐極化,經過駐極處理的聚丙烯熔噴無紡布可以帶有較為持久的靜電,當空氣中帶電粒子在經過時,會被強烈吸附在駐極纖維上,另外不帶電的粒子也會在駐極體形成的電場中極化,也會被吸附在纖維上。

  駐極體和非駐極體過濾材料過濾效率的對比

  靜電吸附是口罩中非常重要的過濾方式,不同的駐極方法也會造成單位面積上電荷量及埋藏深度的差異,最終也會影響到過濾性能。杭州電子科技大學駐極體及其應用實驗室曾經做過試驗,同等條件下,駐極體材料比非駐極體材料的過濾效率提高了90%-190%。

  值得我們注意的是,纖維上的這些電荷是有飽和度的,而且隨著使用時間的增加,電荷也會慢慢減少,最終過濾效果大降,通常這時候口罩也該要換了。

  可以通過吸附小紙屑來驗證口罩的靜電吸附能力

  你可以通過吸附小紙屑來驗證口罩的靜電吸附能力,我手頭上的幾款口罩的靜電吸附能力是比較弱的。研究表明,用洗衣粉等清洗劑清潔口罩會大幅降低過濾性能,其原因可能與清洗劑中所含的表面活性劑有關,其所含的疏水基團也聚丙烯分子可以產生較強的相互作用,從而引起駐極體電荷的衰減。

  不要用洗衣粉等清洗劑清潔口罩

  不怎么正確的消毒方式

  所以,回顧到本文的問題,如何給口罩安全消毒并重復利用,需要注意兩個問題:

  一、不破壞口罩各層的結構,過濾效率盡可能下降的少

  二、給過濾層重新“充電”

  可以用酒精給口罩消毒嗎?不能

  表面涂抹、噴灑75%酒精很難起到對醫用口罩內部的消毒作用,另一方面,酒精也會破壞口罩外層防水結構,原因是酒精的表面張力和水有很大不同,用酒精處理過的口罩材料對水(血液、唾液)的吸收會增強,這會加速口罩過濾層失效。

  網上也有很多噴了酒精后口罩漏水的測試。

  可以高溫給口罩消毒嗎?不能

  大家都知道,“56℃ 30分鐘”可有效滅活病毒,那是否可通過烤箱、水煮的方式實現口罩再利用呢?

  根據已有資料,聚丙烯熔噴材料纖維非常細,要比頭發絲細十幾倍,平均只有兩個微米左右,不耐高溫,溫度大于80℃時就會收縮變形,導致結構破壞,防護效果降低。

  可以用紫外燈等給口罩消毒嗎?不能

  聚丙烯熔噴材料是一種熱塑性高分子材料,耐老化性差對紫外線非常敏感。接受紫外線照射后,結構會發生破壞即氧化降解,使過濾性能大幅下降。

  可以用水洗口罩嗎?不能

  雖然有研究說聚丙烯分子與水分分相互作用弱,但更多的專家指出,水洗口罩會引起口罩過濾層駐極體電荷的嚴重衰減,大幅降低過濾效率,咱們本著寧可信其有的原則,不推薦大家水洗口罩了。

  正確的消毒方式

  那口罩還能好好的消毒嗎?如果確實要重復利用,還是有方法可以勉而為之:

  一、自然消毒法,適用于條件有限的情況

  將用過的口罩掛于通風干燥的地方,一般來說這病毒在物體表面的存活期不超過五天,所以安全起見,讓它通風干燥五天以上可以再次利用。

  二、中溫烘干法

  既然高溫會破壞纖維結構,咱們可以中溫來消毒,大于56度就可,這需要相應的設備來支持,有些消毒柜有單獨的烘干功能,比如我們用的這款就可以60度下烘干30-60分鐘,正好用來給口罩消毒:

  再生利用,給口罩重新“充電”

  光顧著消毒并不行,還得盡量保證口罩的過濾性能,最大問題是過濾層的電荷的減少引起過濾性能的下降,那還有可能給過濾層重新“充電”嗎?

  答案是可以的。中國工程院院士陳建峰帶領團隊在“口罩荷電再生技術研究”上取得成效,依靠普通家用電吹風機、電風扇、電子點火器就能讓“失效”的口罩“浴電重生”。該項目負責人王丹教授解釋說:“通俗來說,吹風機吹頭發,頭發會很蓬松就是一種靜電現象。那么吹風機鼓動空氣熱運動,理論上也可以累積靜電到口罩中間層為口罩‘充電’。”

  基于此,研究人員提出應急時期一次性醫用無紡布口罩荷電再生導則,具體步驟如下:

  1、先將用過的口罩消毒,如果沒有足夠時間通風干燥,也沒有中溫烘干設備,那還是直接將口罩置于大于56 ℃熱水中浸泡30分鐘吧(反正是要再充電的)。

  2、將口罩從水中取出瀝去表面水分,平放在干燥的絕緣材質表面(如桌布、床單等),用電吹風機吹烘約10分鐘吹干并荷電,或用普通電風扇吹口罩約15分鐘,或用普通家用電子點火器對口罩進行全面覆蓋的“電擊”,通過口罩內部纖維的摩擦或外部放電等,使口罩材料重新荷電。

  3、通過紙屑驗證“充電”情況,如果口罩對碎紙屑有靜電吸附現象,可認為口罩荷電成功,能再使用;如靜電吸附現象不明顯,則延長電吹風吹烘口罩的時間至荷電成功方可再使用。

  這種簡易的方法至少能解決一部分口罩再生使用的問題,由于它的荷電能力肯定和駐極處理是不可比的,只適用于較低風險暴露人員使用。

  “青山一道同云雨,明月何曾是兩鄉”,作為一個武漢人,祝大家平平安安,中國加油,武漢加油!

  主要參考資料及文獻:?

  《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》- 衛健委

  GB/T 32610-2016 日常防護型口罩技術規范

  《買不到口罩?這樣處理可以重復使用!》- 青春化工

  《防塵口罩結構/材料及其加工技術探討》- 朱華 2013

  《熔噴聚丙烯駐極體過濾材料對醫用消毒劑的耐受性研究》- 陳鋼進 2012

  《拋棄式防塵口罩滅菌再使用之可行性探討》- 臺灣行政院勞工安全衛生研究所 2008

  《水煮、噴酒精、照紫外線…… 防病毒口罩不能用這些方法循環使用》 - 科技日報? 胡定坤 2020

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