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口罩不够用了 该如何二次利用?

http://www.hvacr.hc360.com2020年02月28日10:55 来源:造梦者新风T|T

   【慧聪新风网

    01背景介绍

    复工的企业越来越多,口罩消耗量巨大。而且,疫情出现了在多国蔓延的趋势,"一罩难求"的问题更突出了。

    口罩快用光了,很多人都在关心“口罩如何重复使用”。今天造梦者空气实验室的同学们就和大家聊聊 “用过的口罩应该如何消毒,并重复利用。”

    鉴于网上介绍的消毒方法多是理论分析,实验资料偏少。因此,我们决定用实验法进行论证,验证哪种消毒方法对口罩性能影响最小。同时,考虑到大家“一次性医用口罩”存货最多,因此本次实验选取了“一次性医用口罩”,希望对大家有所帮助。

    02口罩过滤原理

    首先,还是老生常谈的说说口罩的过滤原理。(已经了解口罩过滤原理的同学,建议移步第三章,那有你想要的~)

图1口罩三层结构(图片来源自网络,侵删)

图1口罩三层结构(图片来源自网络,侵删)

    口罩分为三层(如图1所示),上下两层是无纺布,主要起到防水和亲肤的作用;真正起过滤作用的是中间的熔喷层”。

图2.熔喷层的“蜘蛛网”结构(图片来源:飞纳电镜)

图2.熔喷层的“蜘蛛网”结构(图片来源:飞纳电镜)

    熔喷层的结构复杂,它由千千万万根PP纤维叠加在一起,形成一张“蜘蛛网”,能够阻挡大粒径的气溶胶(如图2所示)。但是很显然,网状结构是有缝隙的,无法阻挡小粒径的气溶胶,这时就要依靠PP纤维的“吸附”能力了。实际上,PP纤维是一种特殊的静电驻极材料,在经过特殊工艺处理后,静电驻极材料会带上静电极性。气溶胶在穿过PP纤维时,会受到PP纤维的静电吸引,并被吸附在PP纤维上。

    03被忽视的关键细节

    那是不是所有的气溶胶都能被口罩拦截掉呢?这可不一定。口罩的过滤性能主要受到气溶胶粒径大小、静电驻极场强和空气流速快慢三个影响因素。别误会,这里的空气流速并不是指刮风下雨的刮大风的风速,而是指人在呼吸时,空气途径口罩流入口鼻腔,空气在穿过口罩时的流速。

    造梦者空气实验室的同学们发现,大家的关注点主要在气溶胶粒径大小、静电驻极的场强上,普遍忽视了“空气流速”的影响。实际上,不同的空气流速对过滤性能的影响非常大。基于口罩的静电吸附原理,空气流速越慢,口罩捕获气溶胶的能力越强,越容易获得更“乐观”的测试结果(这有点类似于万有引力,宇宙飞船速度当低于第二宇宙速度时,会由于引力作用而无法挣脱地球的束缚)。

图3空气流速对吸附效果的影响

图3空气流速对吸附效果的影响

    所以,为了实验结果更加真实,小编设计了一个简易的实验装置,用来模拟人正常呼吸时口罩的空气流速。具体来说,就是通过TSI9310从90mm直径的圆管中取风,在不考虑风压损失的前提下,使得被测口罩的空气流速在0.037m/s(约等同于正常人500ml潮汐量,每分钟呼吸16次的情形)。

    虽然此方法与国标方法有所不同,但通过这个实验可以基本还原日常的使用场景。

图4口罩测试原理图

图4口罩测试原理图

    04实验方案

    实验设备准备就绪,我们挑选了网络上8种热门的方法进行实验。

    01中温烘烤法

    使用消毒柜的中温烘烤功能,在60℃下,烘烤30分钟后冷却。

01

    消毒柜的中温烘烤功能,烘烤温度为60°C上下。通常来说,工程塑料的热变形温度均高于80℃。因此,中温烘烤法,对呼吸阀、熔喷层的结构损伤较小,不易发生变形和脆化的现象。

    02微波炉加热

    此方法千万不要用,容易引起火灾。

02

    如图所示,千万不要使用微波炉给口罩消毒!千万不要使用微波炉给口罩消毒!千万不要使用微波炉给口罩消毒

    03蒸

    使用儿童蒸汽消毒器,倒入纯净水进行干蒸杀毒,随后自然风干。

03

    04煮

    放入烧水壶进行煮沸,随后取出,自然风干。

04

    05酒精喷洒

    使用75%酒精,对口罩双面进行喷洒并自然风干。

05

    06酒精浸泡

    将口罩放入盛满75%酒精的容器,浸泡10分钟后取出,随后自然风干。

06

    07UVC紫外照射

    使用254nm波长的紫外灯照射30分钟。

07

    08臭氧杀毒

    将口罩与臭氧发生器放到同一容器中,连续运行30分钟。

08

    为了充分验证实验的稳定性,验证口罩重复利用的价值,上述每组消毒方案均进行3次后,再进行性能衰减测试。

    05实验结果

净化效率测试过程介绍

净化效率测试过程介绍    

    按上图,依次对各口罩在消毒前后的过滤效率进行比较。由于0.3微米是所有气溶胶粒径中,最难被捕获的,因此,我们通过PM0.3的数据指标做比较分析,最能体现消毒前后口罩的性能变化。

    实验发现,臭氧消毒、中温烘烤、UVC紫外照射这三种方法对口罩损伤最小,消毒3次后,口罩的PM0.3过滤效率无明显下降。而经过75%酒精处理的口罩,过滤效率下降明显。

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    我国国家卫健委在《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》明确指出,病毒对紫外线和热敏感,56°C30分钟、乙醚、75%乙醇均可有效灭活病毒。因此,在口罩实在不够用,且未处在高危环境的情况下,“中温烘烤法”是既能起到消毒效果,又对口罩损伤小的较好的口罩消毒方法。

    当然,造梦者空气实验室是建议大家能少出门还是少出门,毕竟居家+勤洗手+多通风才是最安全的防护方式。

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责任编辑:陈振烨推荐

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