（原標題：素湃科技納米微多孔膜防護口罩可重複使用的第三方實驗測評）
1.實驗背景
2020年春節湖北新型肺炎的肆虐,讓人人談病毒色變,口罩作為最重要的防護工具,成為了人人搶購的緊俏防護物資。熔噴布口罩靠靜電吸附原理,無法做到較持久的過濾效率,只能作為一次性口罩用材。大量一次性口罩也對環境造成負擔。隨著材料科技的進步,一種新型納米微多孔膜口罩就此橫空出世,並且登陸人民日報,文匯報,上海電視臺,東方電視臺等各大主流媒體。
目前針對網絡熱門產品素湃科技這款可循環使用的納米微多孔過濾膜防護口罩,分別使用75%酒精,84消毒液,和80度以上開水做了20次消毒後,測得口罩的過濾效率。
2.實驗設計
2.1酒精消毒測試
酒精均勻噴灑口罩正反面,隨後採用燈暖烘乾,整個操作流程為一組。重複二十組,並分別取1、5、10、15、20組樣品測試,測試位置取口罩正中。測試儀器採用LASAIRⅢ-110型過濾效率及阻力測試儀,下同。0.3-0.5um的PMS總量設置為18000。以0.3um-0.5um的過濾效率數值代表口罩的過濾效率(根據GB2626-2006呼吸防護用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器對KN95口罩標準的規定,以空氣動力學粒徑0.3微米的非油性顆粒物來做過濾效率測試)。
2.2 84消毒液消毒測試
將84濃縮液按照常規配比互溶搖勻後,均勻噴灑口罩正反面,隨後採用燈暖烘乾,整個操作流程為一組。重複二十組,並分別取1、5、10、15、20組樣品測試,測試位置取口罩正中。0.3-0.5um的PMS總量設置為18000。以0.3um-0.5um的過濾效率表徵口罩的過濾效率(根據GB2626-2006呼吸防護用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器對KN95口罩標準的規定,以空氣動力學粒徑0.3微米的非油性顆粒物來做過濾效率測試)
2.3沸水煮消毒測試
起鍋燒水,燒開後將口罩置於鍋中央並沒過水,沸水煮2分鐘後撈起,用面巾紙吸乾表面多餘水分後,將口罩置於燈暖下烘乾,整個操作流程為一組。重複二十組,並分別取1、5、10、15、20組樣品測試,測試位置取口罩正中。0.3-0.5um的PMS總量設置為18000。以0.3um-0.5um的過濾效率表徵口罩的過濾效率(根據GB2626-2006呼吸防護用品自吸過濾式防顆粒物呼吸器對KN95口罩標準的規定,以空氣動力學粒徑0.3微米的非油性顆粒物來做過濾效率測試)。
3.數據分析
3.1素湃科技微多孔過濾膜防護口罩酒精消毒20次測試
| 素湃科技微多孔過濾膜防護口罩 | 0.1-0.2um | 0.2-0.3um | 0.3-0.5um |
| 原樣 | 98.7466 | 99.8395 | 99.9625 |
| 酒精處理1次後 | 92.4083 | 98.2379 | 99.5607 |
| 酒精處理5次後 | 87.5476 | 95.6305 | 98.1517 |
| 酒精處理10次後 | 79.3454 | 94.3927 | 98.5696 |
| 酒精處理15次後 | 85.0853 | 94.7010 | 98.1161 |
| 酒精處理20次後 | 51.5374 | 87.9229 | 97.1765 |
實驗用消毒酒精為75%醫用酒精,作為一種可以直接用於人體表面的溫和消毒方式,醫用酒精對素湃微多孔過濾膜防護口罩的損害極低。中科院李蘭娟院士稱:75%酒精能夠有效滅殺新型冠狀病毒。
抽測所有數據均超過95%。第15組數據較第10組數據反而升高,主要原因是機器的合理誤差、人工操作測試位置誤差以及一部分小於0.3um微孔在酒精噴灑的壓力下撐大的緣故。整體過濾效率隨著酒精噴灑消毒逐漸降低並在第20次測試後依然達到97.17%.
整體趨勢線K3=(97.1-99.6)÷20=-0.125
3.2素湃科技微多孔過濾膜防護口罩84消毒20次測試
| 素湃科技微多孔過濾膜防護口罩 | 0.1-0.2um | 0.2-0.3um | 0.3-0.5um |
| 原樣 | 97.6008 | 99.3793 | 99.7000 |
| 84處理1次後 | 87.3791 | 95.5520 | 99.5607 |
| 84處理5次後 | 95.2936 | 98.6909 | 98.6732 |
| 84處理10次後 | 87.6617 | 96.8575 | 99.1857 |
| 84處理15次後 | 94.7649 | 98.7132 | 99.5372 |
| 84處理20次後 | 41.6227 | 86.1332 | 95.5918 |
84消毒液是一種生活中常見的含氯消毒液,李蘭娟院士曾發表聲明:含氯消毒液可以有效殺滅新型冠狀肺炎病毒。常規配比的84消毒液有效氯含量通常為5.5%左右,具有一定的氧化性和酸性。84溶於水後可以生成具有殺微生物活性的次氯酸(HClO) 。 次氯酸分子量小,並且具有強氧化性,在接觸到新冠病毒後首先會氧化包膜蛋白使其變性,同時損害其蛋白質外殼,使其蛋白交聯作用丟失,從而進一步破壞生物酶系統和遺傳基因,使其失去活性。
抽測所有數據均超過95%。前15組數據均在98到100之間浮動,屬於正常的測試誤差波動,前15次84處理對素湃微多孔過濾膜防護口罩的過濾性能幾乎沒有影響。15次後過濾效率大幅降低,考慮到是84消毒液的氧化性和酸性對微多孔過濾膜具有一定的腐蝕破壞作用,前15輪處理使得有效氯含量濃度逐漸增加,達到一定有效氯濃度後,最終逐漸氧化腐蝕破壞了部分孔結構。但最終第20輪處理後的結果仍達到95.5918%,滿足大於95%的標準。
整體趨勢線K2=(97.2-99.9)÷20=-0.135
3.3素湃科技微多孔過濾膜防護口罩沸水煮消毒20次測試
| 素湃科技微多孔過濾膜防護口罩 | 0.1-0.2um | 0.2-0.3um | 0.3-0.5um |
| 原樣 | 96.8684 | 99.0119 | 99.4803 |
| 沸水煮處理1次後 | 91.2677 | 97.6743 | 99.2607 |
| 沸水煮處理5次後 | 85.7550 | 93.8327 | 97.4338 |
| 沸水煮處理10次後 | 78.6339 | 91.8315 | 97.0737 |
| 沸水煮處理15次後 | 46.7805 | 88.8844 | 97.6861 |
| 沸水煮處理20次後 | 75.3274 | 90.0639 | 95.9944 |
沸水煮是一種生活中常用的消毒方式,99.9%以上的細菌和病毒都無法在沸水下生存。李蘭娟院士曾發表聲明:新型冠狀病毒在56℃以上超過30min即會死亡。在沸水中,病毒蛋白質分子內的二硫鍵和氫鍵會快速的被高溫破壞斷裂,病毒的二級結構被破壞從而失活。
抽測所有數據均超過95%。沸水煮前15組數據均在98到100之間浮動,屬於正常的測試誤差波動,前5次沸水煮處理對口罩的過濾效率影響較大,後15次趨於平穩波動。這主要是因為沸水煮是一種劇烈的分子運動,對於脆弱的過濾膜具有一定傷害,後15次平穩波動的原因主要是因為人員測試位置誤差、儀器精度,並且一部分較小的孔在水煮時被劇烈的蒸汽撐大或撐裂,使得數值始終在97%左右徘徊。最終沸水煮20次處理後,素湃微多孔過濾膜防護口罩的過濾效率依然保持在97.1765%,滿足大於95%的標準。整體趨勢線K3=(96.1-99.1)÷20=-0.15
4.結論
本次實驗仍然存在一部分實驗誤差因素,一定程度上降低了實際數值,即實際數值理論上應高於測試數值。上述實驗誤差因素包括:
燈暖的溫度無法準確控制,長期輻照會導致溫度過高,一旦累積溫度超過120℃,對ePTFE的過濾效率會有較大影響
每次操作不能確保測試位置完全一致
理論上該型號儀器每一組測試都需要重新校準一遍,如果不校準,每一次數據都會比上一次數據略微降低
每一次測試都會有少許NACL顆粒物殘留在核心過濾膜層,從而降低下一次實驗的數據精度
不能準確保證每一次測試的酒精量或84量完全相同
從這5點看,實驗數據還存在較大的上升空間,同時也解釋了實驗數據的波動性。從現有的數據分析整體判斷,素湃科技微多孔納米膜防護口罩對酒精噴、84消毒、沸水煮三種最常見的消毒方式,整體消毒20次以上仍具有95%以上的過濾效率。
水的沸騰是一種劇烈的分子運動,在高溫下,劇烈的分子運動容易破壞ePTFE膜的微觀結構,且長期沸水煮容易使口罩內外層面料起皺、發黃,大大影響美觀和舒適度,因此不推薦用沸水煮口罩,轉而採用80-95℃左右水浸泡即可。
84是一種具有輕微酸性、氧化性並具有刺鼻氣味的消毒液,通常不推薦用來消毒口罩。
生活中常用的酒精分75%醫用酒精與95%醫用酒精。95%酒精消毒能力較差,通常用來做醫用的清洗,而75%酒精的消毒能力是最強的,並且可以直接接觸人體醫用。
三種消毒方式整體趨勢圖的斜率K3約為-0.15、K2約為-0.135、K1約為-0.125, 對比斜率,可以發現各種處理方式對口罩過濾效率的傷害能力為84>沸水煮>酒精。因此日常消毒優先選擇75%醫用酒精,次之可以使用80-95℃左右熱水浸泡3-5分鐘消毒。