独家测试 | 口罩告急,用过的口罩如何重复再用?


精华导读


不是鼓励大家重复使用抛弃型口罩。但特殊时期 ,实在没有口罩的情况下,正确消毒后,可以重复使用N95口罩。

实验结果表明

🔹 上锅高温蒸煮口罩,会严重影响口罩的过滤效率

🔹 酒精喷涂消毒口罩,会降低口罩的过滤效率

🔹家用消毒口罩推荐使用紫外和60℃烘干更靠谱

🔹大家可做好消毒,重复使用口罩,把机会留给更有需要的医务人员。

连口罩自己都没想到,竟然有一天,它能被如此的重视和需要。

从年前开始,N95口罩就已经升级成为国家战略物资。我们联系厂家想购买后直接捐赠,结果均被告知根本没有货。国内的口罩厂家基本都在加班生产,并优先供给湖北地区的医院和民众。

咱们作为普通老百姓,在关键时刻能做的就是尽可能不要给国家和医生添麻烦。当然这些天大家几乎都是窝里蹲,家里口罩可能还可以应付一阵儿。但马上面临返程,上班或者上学后,每个人对口罩的需求就会激增。但口罩限量又不容易买到,这个时候咋办捏?现如今就是家里有矿,也不能这么祸祸啊!

所以口罩能否消毒后再用,以及消毒后是否会影响过滤效果,就变成了大家最关心的问题。因此在粉丝的强烈要求下,就有了今天的测试。

在测试开始前,必须先讲清楚一个问题:为啥N95口罩能防雾霾和病毒。科普了上下五千年,还有好多人还是一脑子浆糊。

N95口罩靠什么过滤?

不管是什么原理的防雾霾口罩,核心原件都差不多。我们以最简单的3层口罩为例,外层材料负责阻挡大颗粒和粉尘,内层材料贴近皮肤,更注重肤感。而真正负责过滤0.3um颗粒的重担,则全落在了中间层--静电熔喷无纺布的身上。

这个中间层大概长什么亚子呢?给大家看一下文献中的电镜照片,可能更好理解。

有人肯定在想,这么密密麻麻盘根错节的,pm2.5一定是因为绕晕了,找不到出口,所以口罩才有这么好的过滤效果。难为你们这么聪明,但却并没什么卵用。事实是,滤芯材料如果没有做“静电”处理,比那些多层纱布口罩的效果好不到哪里去。所以。聪明的大菇凉小伙子们,咱们接着往下走。

从专业上来讲,给过滤材料“充电”的这道工艺应该叫【驻极处理】。将聚丙烯【也就是PP】无纺布放在高压静电发生器内,正负极针尖之间就会释放大量的正负离子,在材料表面形成强大的静电场,这就叫【驻极处理】。

“充满电”后的滤芯,像刚睡醒的两三岁熊孩子,就没他干不了的(有孩子的肯定懂)。这货不仅能高效吸附空气中带有正负电荷的粒子,还能通过静电感应产生强大的【库仑力】,将那些不带电的中性粒子一网打尽。视力所及的一切,都是他的猎物,就问你怕不怕。

因此,带电滤芯过滤效果的好坏,与“带电多少”显然有“要命”的因果关系。根据研究结果,过滤材料的静电电势越高,电荷密度越大,吸附力就会越强,过滤效率就会越高。看不懂这句话的,就直接看下面的图。

人话版
N95和医护口罩,都是通过中间的【静电】层来达到过滤pm2.5的效果,而静电多少会直接影响过滤效率。静电越多,过滤净化的效果越好。问题已经越来越明朗,哪些因素可能会影响口罩的“静电层”呢?测试的幕布这就拉开。

家用消毒条件测试

测试目的:
通过实验结果看,口罩经过不同消毒方法处理后,是否会降低过滤效率。

测试原理:根据上面提到的静电原理,推测不同的消毒方法,可能对滤芯产生影响。

测试条件:
为实际模拟家庭日常的消毒条件,设定以下口罩消毒方法。
1.紫外消毒机。254nm波长 UVC处理35分钟
2.烘干。60℃处理40分钟
3.酒精。75%酒精喷涂口罩正反面并自然晾干。
4.高温蒸煮。普通蒸锅开锅后蒸10分钟并自然晾干。

测试机器:
家用紫外奶瓶消毒机(带烘干功能),宜家蒸锅,75%酒精喷瓶,空气收集器和空气质量检测仪

测试口罩:
3M 9502V,霍尼韦尔 H930V,LIFAair LM99,以及一款医用普通口罩。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

大过年的,摆的这么整齐好没意思,再来一个蒸屉上的满汉全席吧。大家吃肉吃多了,看看这一锅素的,八成也能减掉二两肉。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室


傲娇的声明

第一. 测试品牌并不全。
本次测试仅对手上能找到的口罩进行测试,每个口罩还得至少有4个。你们也知道,这年头搞个口罩多不容易。因此,我不允许在评论里追问为啥xx品牌没有测,为什么没有测其他消毒液等等。

第二. 测试条件有限。
模拟家用条件下的消毒情况,就是为了让大家能尽快应用到实际生活中,所以别问我为什么不用我们实验室的紫外灯,高压灭菌锅,TSI检测仪,也别问为什么没有做核酸实验和微生物实验。我不允许在评论里对我的锅有疑问,我家的锅铁定不会背这个锅。

正常条件对照实验实验开始前,我们先检测下,未进行任何处理过口罩的过滤效果,用来作为实验对照组。天气预报显示当天北京pm2.5数值为70,空气质量指数为良。实测用来做实验的房间pm2.5数值在52-60之间。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

四款口罩裸测的过滤效果,和之前咱们测评结果差不多,具体可以看之前的评测(传送门----26款口罩评测)。LIFAair因为密封性和过滤性较强,可以在20秒左右,将pm2.5数值降到0或者1,这个不服不行。

3M 9502V和霍尼韦尔 H930V也不错,35秒左右也可以降到个位数。医用普通口罩就比较悬了,从53降到最后的17,用了将近1分钟,当然同时也说明如果密闭性能处理好,普通口罩也是有一定防护能力的。

话不多说,举几个图片见真章。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

为了方便与后面的实验统一进行对比,我们换算成pm2.5过滤前后效果的百分比。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室


紫外消毒实验

家里的紫外消毒机使用的是飞利浦的T4紫外灯,波长在253.7nm,根据内部空间大小和功率计算,商家推荐的35分钟杀菌时间是可以杀灭病毒的。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

为了安全起见,这种箱体设计的都会设定只有关闭箱门才能打开紫外灯,所以只能隔着玻璃门进行拍照。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

取出后,按照上面的测试方法,测试过滤效果。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室


结果解读
按照厂家给出的数值,35分钟内能达到10万单位的紫外光照剂量(注意这个数值,后面会讲到),杀灭病毒应该没问题。从结果来看,四款口罩在紫外处理后的过滤效果都没有受到影响(数值升高不排除误差问题)。


烘干处理实验

与上面是同一个消毒机,使用“烘干”功能,在60℃下处理40分钟。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

等口罩冷却到室温,取出测试其过滤效果。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

结果解读
根据WHO和我国卫健委的建议,60℃下40分钟烘干,可以将新型冠状病毒完全杀死。因此按照目前的结果,在60度下烘干也是个很不错的选择。


酒精喷涂

将每个口罩的正反面均匀的喷涂酒精,确保每个面都完全消毒,等自然晾干测量其过滤效率。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

喷涂过程中发现一个问题,三款N95口罩和一款医用口罩的确都不具备防水功能,近距离喷涂正面的时候,就能明显看到酒精浸湿渗透的情况。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

我们还是等口罩自然晾干,再检测过滤效果。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室


结果解读
经过酒精内外表面消毒后,3款N95口罩的过滤效果都出现不成程度的下降,而3M的比例相对稍微大一些(下面会讲可能的原因)。仅仅是喷了酒精,为什么会影响到口罩的过滤效果呢?是因为打湿的缘故吗?先不解释,别走开,下面一个实验环节更精彩。

此外,艾薇瑞胞弟请注意,KN95不防水是合理的。不管是GB 2626-2006的国家强制标准,还是GB/T 32610-2016的国家推荐标准,对KN95口罩的防水性能均没有要求。


高温蒸煮

将蒸锅小心放到灶台上,加入1250ml经过九十九道弯工序过滤后的来自密云水库的纯净水,冷水上锅。放入已经装好口罩的蒸屉,大火煮开。待沸腾后,继续大火蒸10分钟,确保锅内彻底加热。揭开锅盖的瞬间,能闻到淡淡的布香,沁人心脾,令人垂涎欲滴。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

丁妈:吭哧吭哧写个文章质量不咋地,还把蒸馒头的劲儿都给勾出来了,看把你能耐的。

跑题了。口罩样品蒸透并自然晾干后,进行测试。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室


结果解读
Wow!

与酒精喷涂消毒的结果相比,高温蒸锅的结果就更惨一些。四款口罩都出现了不同幅度的下降。LIFAair和霍尼韦尔都下降了十几个百分点。3M这款口罩的下降程度最为离谱,竟然下降了一大半,第二次重复试验结果相近(同一个口罩,43% VS 94%),说明高温蒸煮对此样品的打击是近乎于“毁灭性”的。好奇心使我们想找到答案,是不是膜片已经变形呢?我们仔细“捣鼓”了半天,发现膜片并没有发生明显变化。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

问题既然不是出在这里,那就是出在滤芯上。突然想到,口罩都是有保质期的,我们现在这几个口罩是我之前的存货,会不会过期了?结果翻出来看,虽然这款口罩的保质期长达5年,但是也基本快到保质期了。

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

图片来源:HomeTest丁妈家庭实验室

这样可能就好解释,具体原因我们下面会讲到,不要心急。老子曰:心急则练不成正宗“葵花宝典”。

需要注意的是,虽然这几款带呼吸阀的口罩,蒸煮后外观上都并没有出现明显的变形,但还是不排除呼吸阀膜片有变形的可能。变形就会导致漏气,使空气绕过静电滤芯直接进入人体。

总结

第一. 紫外和烘干没问题,不会对过滤效果造成明显影响,因此可以用来对口罩进行消毒处理。家里有这两种器具的可以直接使用。

第二. 在口罩内外表面,大量喷涂酒精会影响过滤效果。只建议在有防水外层的医用口罩喷涂,或者少量多次喷涂,每次少喷一些,尽量避免将内部滤芯打湿。



为什么出现上面的结果?

如果认真看完第一部分的人,看完上面的结果,可能就已经猜到原因了。

对,问题很可能出现在这个防霾最核心的【静电层】。而各种外界环境因素对静电层的影响,也有大把的研究,我们来看下。

首先是乙醇。研究人员将静电熔喷的无纺布(带电性能已提前测试)分别用不同的溶剂浸泡,包括乙醇和异丙醇(都是分析纯级别的,纯度应该是大于99.7%),然后测试过滤效率是否有降低。

结果发现,乙醇处理后,静电材料对盐性颗粒的过滤效率从99.4%骤降了接近一半到54.7%,油性颗粒的过滤效率更是下降了一大半。对带电性进行检测发现,乙醇会导致表面电位大幅降低。

其次是温湿度。一般来说,在常温常湿的条件下,各种静电滤芯都有比较好的电荷储存稳定性,这就能解释3M口罩能保存4年多之后,依旧有比较理想的防霾表现。但这种稳定性会随着湿度加大逐渐降低,环境湿度越大,电荷稳定性也越差。

当遇到剧烈湿度变化时,尤其是高温条件下,水分子中的极性基团等就会对纤维上面的电荷进行补偿,这种剧烈影响大多发生在一些多孔的材料结构上。

再看下紫外线。研究表明,即使辐照强度高达900 uw的医用紫外灯,对驻极电场的影响也并不大,更不用说家用的辐照强度也就是50-150uw。因此,紫外对电场影响非常小,甚至可以忽略不计。


再说下干热。我们用的是60℃,而一些研究中采用的是100℃以上的高温。实验证明,150℃干热处理PTFE驻极材料2.5小时,对其的电荷影响很小,仍能保留91%左右。

上面我们提到3M口罩经过高温蒸煮后大幅下降,很可能就是由于经过长时间放置后,PP静电层的电荷更容易受到外界剧烈因素的影响,加上呼吸阀的膜片可能发生了肉眼没看见的变形,导致防护数值大大下降。

知道了结果,也大概看懂了原因,是不是很开心,下面就到了实战环节,日常生活中我们该怎么办?


有哪些需要提醒的

不防水能不能挡飞沫?可以。

看到一些科普拿口罩接水来做实验,用来证明只有防水口罩可以防飞沫。先不说这个实验有多low,只有医用外科和医用防护这两个等级的口罩,才要求具备防水功能,我们普通人完全没必要使用完全防水的。

日常情况下,普通医用口罩也足够应对了,严重一些的情况下,使用N95足矣,较劲个防不防水,我看真是过年吃得太好了。


怎样看紫外灯功率?

如果只是要对小物件(口罩,水杯,玩具等)进行消毒,建议购买带密闭箱体的,占用空间并不大,省事省心,扔进去后按键自动消毒。紫外灯的波长和功率可以问商家索取,也可以根据灯管上的标注查询。以我家使用这台消毒机为例,使用的是飞利浦TUV 4w灯管。

手持紫外灯是否可行?

网上有很多宣称59s灭菌的手持紫外灯,这种【深紫外】与传统254nm的紫外不同,波长大多集中在260-280nm。日常杀菌效果可行,但针对冠状病毒,目前我们并未找到此波段的实验数据,其优点是次深紫外LED不产生臭氧。如果家中有,可以尝试,但需要注意避开眼睛,也需要注意杀毒时间是否足够。

次氯酸钠或双氧水消毒口罩可以吗?

没有做过这个实验,但鉴于强氧化性也可能对静电层产生影响,因此我们并不建议使用。

吹风机吹口罩是否可行?

好多人问这个问题,感觉你们这个年过的,真的是“憋”出来的精彩。

我们之前检测过不同品牌吹风机的出风口温度,大多数品牌在中,高温档都可以达到55℃以上,只能说理论上是可行(传送门--家用吹风机检测)。但玩笑归玩笑,先想好怎么固定,毕竟要吹上半个小时。所以这个不靠谱的土豪方法,谁爱用就用吧。

能重复消毒几次?

这个问题不太好回答,但根据目前并不是特别严谨的实验结果来看,紫外重复消毒几次应该是没问题的,再多可能就不好说了。

60度烘干也要注意,尤其是带有呼吸阀的,注意观察加热后膜片是否有变形,如果发现变形就不要使用了

需要每天消毒吗?我太了解HT的粉丝,当你们知道可以重复使用后,现在的神情一定是这样的。

恨不得出去扔个垃圾,回来也要口罩消毒。其实真的用不着。只要不去人口密集或者有疑似病患的地方,3-4天消毒一次即可。这样一来,一个口罩的使用时间就会被大大延长。

什么情况下不适合消毒?

我们上面讨论消毒的前提是,在空气质量比较好,没有重度雾霾的条件下防病毒使用。要知道,紫外和烘干是不能清除掉口罩上面的雾霾颗粒。N95口罩用于防护雾霾时是有寿命的,超过一定负载就会加大呼吸阻力。

所以即使能消毒,也不是说让你把口罩当成传家宝,传给村东头河西沿李大爷家的傻儿子!
国难当头,我们每个人能做的都有限。但是能做好自己,就是对那些奋战在一线的医生,人民子弟兵和工人最好的礼物。


没读过参考文献怎么写文章

周晨, 靳向煜. 聚丙烯熔喷驻极过滤材料表面静电势的研究[J]. 过滤与分离, 2011(01):22-25.

王小平, 江键, 宋茂海, et al. 干热消毒对聚四氟乙烯驻极体膜电荷储存稳定性的影响[J]. 第二军医大学学报, 2005, 26(1):000080-82.

陈钢进,肖慧明,尤健明,龙大海.溶剂浸泡对驻极体空气过滤材料性能的影响[J].洁净与空调技术,2009(01):76-79.

姚翠娥, 王荣武. 驻极工艺对PP熔喷非织造过滤材料静电性能的影响[J]. 山东纺织科技, 2014, 55(1).

王小平, 宋茂海, 江键, et al. 紫外消毒对驻极体电荷储存稳定性的影响[J]. 第二军医大学学报, 2004, 25(3):335-337.

刘超.驻极处理对熔喷空气过滤材料过滤性能的影响[J].产业用纺织品,2013,31(05):34-37.


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编辑于 2020-02-04