一「罩」難求。隨著,口罩的供需矛盾更為突出。
如何讓每一隻口罩發揮儘可能最大效能,這個問題的解決迫在眉急。
「請大家幫助宣傳推廣應用此技術,節約資源、減少環境汙染,助力打贏『防疫』『復工』兩戰役!」
昨晚,寧波籍中國工程院院士、北京化工大學副校長陳建峰給寧波市科協主席陳文輝發了一條微信,希望他和團隊最新科研成果——口罩荷電再生技術研究在家鄉推廣,以緩解口罩短缺之急。
(陳建峰院士發來的微信)
據悉,這項研究表明,僅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」。
中國工程院方面消息,中央已對這項技術作出重要批示,提出要大力宣傳推廣該項技術。
這是一項怎麼樣的技術?
一起來看看
首先要弄清口罩過濾的原理。
口罩過濾的原理,主要是利用靜電吸附以及纖維排列後對超細顆粒和飛沫的阻隔,口罩中間的荷電層對於攜帶病毒細菌等微粒或飛沫防護起到重要作用。
以醫用外科口罩(普通3層平面無紡布口罩)為例,結構包括外層無紡布,防止液體飛濺及大顆粒物;中層靜電熔噴無紡布,即荷電層,利用靜電吸附作用有效阻隔微小顆粒,特別是攜帶納米級病毒的微粒或飛沫,實現對病毒等微粒的有效阻隔;內層無紡布,用於阻隔呼出的水汽。
為什麼口罩用了一段時間就得廢棄?主要原因就在於口罩中層靜電過濾作用的失效。
原來,日常生活中除去由此直接帶來口罩的髒汙之外,細菌病毒在靜電層的沉積、哈氣(水汽)對於荷電層靜電的消除都會損傷其過濾效果。
口罩沾上了口中呼出的水汽,靜電就會消失。就像乾燥的氣候下,不少毛衣會產生靜電,但沾了水,靜電就消失了。
消耗完所有的靜電,也就等於透支了這隻口罩的過濾功能。
因此,陳建峰院士提出,應急之下若想重複使用口罩,需要重點考慮兩點問題——
一是如何殺死或者去除沉積到口罩上的新冠病毒等病毒細菌;
二是如何為中間靜電層補充靜電。
所涉及的關鍵技術問題是:如何在不破壞口罩材料及微觀結構的情況下,重新將外界電荷轉移至中層無紡布。
2月7日,陳建峰院士帶北京化工大學有機無機複合材料國家重點實驗室團隊,面向應急時期口罩重複使用的問題,提出開展「口罩荷電再生重複使用技術」研究。
他們發現,採用可攜式靜電發生器(如家用電器)對普通一次性醫用平面無紡布口罩進行二次荷電處理,使其再生靜電效應而達到可重複使用的現象。
科研人員具體的做法是——
首先,將使用後的一次性醫用無紡布口罩置於熱水中做消毒殺菌清潔處理,隨後採用電吹風機、電風扇、電子點火器等對「失效」的口罩進行吹乾荷電處理,證實口罩可重新荷電而再生靜電效應。
基於此,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
將用過的一次性醫用無紡布口罩置於大於56 ℃熱水中浸泡30分鐘(參考《新型冠狀病毒肺炎防控方案(第四版)》56 ℃ 30分鐘可有效滅活病毒),通常沸水與室溫水(按20 ℃算)1:1混合後約為60度,為提高滅毒殺菌效果,可適當提高沸水比例;
2
將口罩從水中取出,甩掉表面液滴,平放在乾燥的絕緣材質表面(如桌布、床單等),用電吹風機吹烘約10分鐘吹乾並荷電,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
在絕緣桌面上灑一些碎紙屑,將荷電後的口罩平放並使外層接近碎紙屑,距離約1毫米但並未接觸時,可觀察到口罩對碎紙屑的靜電吸附現象,認為口罩荷電成功,可以再使用;如靜電吸附現象不明顯,則延長電吹風吹烘口罩的時間,再次通過「紙屑吸附」檢驗荷電情況,至荷電成功,可以再使用。
這種人工「充電」的口罩是否可以達到和出廠口罩同樣的防護效果?
團隊研究人員利用北京化工大學實驗室設備資源搭建口罩過濾性能檢測系統,開展荷電再生技術方案優化及效果的科學驗證。
對4類廣泛使用的普通口罩(一次性防塵口罩、一次性醫用口罩、一次性醫用外科口罩、國外進口KF94口罩),進行了荷電再生重複使用實驗研究。
再生口罩樣品,經國家勞動保護用品質量監督檢驗中心(北京)檢測,結果表明——
3類口罩(一次性醫用口罩、一次性醫用外科口罩和國外進口KF94口罩)再生後,口罩重要指標(0.1微米微粒過濾效率,即阻隔率)與新口罩相當(衰減約0.5-1.5%);
一次性防塵口罩再生後,其過濾效率較新口罩提升50%;
一次性醫用外科口罩荷電再生循環10次後,其過濾效率與新口罩相當(衰減約0.5%)。
目前試驗測試表明,該技術方案對水洗後的口罩進行二次荷電處理,可恢復其大部分的原有帶電量,保持良好的靜電攔截微粒能力。
這就是說,當前疫情應急時期,口罩重複使用是可行的,可緩解當前市場需求與供給的矛盾,且可節約資源、減少環境汙染。「這是為解決非常時期口罩再生重複使用問題,提供的一種簡便易行的方法思路。」研究人員說。
中國寧波網記者 佘蕙
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