“能否使用掃描電鏡對酒精處理或蒸煮過的口罩進(jìn)行檢查,看熔噴無紡布的纖維結(jié)構(gòu)是否會受到損傷?”很多讀者在上一篇文章下這樣留言。
隨著疫情的發(fā)展,不用說 N95,就連普通的一次性醫(yī)用口罩都成了緊俏物資,很多人在嘗試各種辦法對口罩進(jìn)行重復(fù)使用。
Q1. 酒精,蒸煮真的會對熔噴無紡布纖維結(jié)構(gòu)造成傷害嗎?
將常見一次性醫(yī)用護(hù)理口罩分割為四片:① 作為對照組,不做任何處理,② 75% 酒精浸泡 1 小時,③ 沸水煮 10 分鐘,④ 蒸汽蒸 7 分鐘。將四片樣品自然晾干后,取出熔噴層,使用飛納臺式掃描電鏡進(jìn)行觀察。
首先,通過掃描電鏡在 250 倍下觀察濾層宏觀完整性。掃描電鏡結(jié)果如下,消毒處理后的樣品與對照組相比,并沒有看到任何明顯差異,沒有看到明顯孔洞,裂痕,消毒處理并沒有破壞濾膜的宏觀完整性。
250 倍 對照組,酒精浸泡,煮,蒸 掃描電鏡形貌對比
熔噴無紡布屬于超細(xì)纖維,直徑范圍僅僅 0.5-10 微米左右,很多讀者非常擔(dān)心,這么細(xì)的纖維能否承受消毒處理的折騰?
通過飛納電鏡將樣品放大到 2000 倍,結(jié)果如下圖所示,我們發(fā)現(xiàn),即便對于細(xì)到 0.5 微米的纖維(比頭發(fā)絲細(xì) 150 倍),也沒有想象中那么脆弱。與對照組比,酒精浸泡,蒸,煮后,纖維的原始微觀結(jié)構(gòu)都保持完好,纖維直徑分布,膨松性等并未發(fā)生改變,未發(fā)現(xiàn)纖維斷裂,腐蝕。
2000 倍對照組,酒精浸泡,煮,蒸 掃描電鏡形貌對比
除了結(jié)構(gòu)表征,2015 年,Choi 等人通過壓降測試(Pressure drop)以推斷酒精處理是否會影響纖維的結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示,酒精浸泡處理之后過濾器,相比于空白對照樣,其壓降幾乎沒有變化,這意味著酒精處理并沒有破壞過濾器的纖維結(jié)構(gòu),并未改變空氣通過效率。
解答:
綜合文獻(xiàn)資料和試驗結(jié)果,針對di一個問題,小編的答案是:
合理的消毒處理方式,不論是酒精處理還是蒸煮,均不會對熔噴無紡布的宏觀和微觀纖維結(jié)構(gòu)造成明顯損傷。【注:試驗結(jié)果僅針對我們的試驗對象,未就更多口罩進(jìn)行試驗】
Q2. 口罩過濾靠主要靜電吸附,一沾酒精就發(fā)生靜電中和,口罩失效,是真的嗎?
首先,靜電中和≠口罩失效??谡诌^濾并不僅靠靜電吸附,還依靠慣性碰撞,攔截,布朗擴散等機制。他們相互分工,相互合作,靜電吸附和布朗擴散對 1 微米以內(nèi)的顆?;驓馊苣z的有良好的攔截作用,而 1 微米以上的過濾主要靠其他機制。下圖左上對比了丟掉靜電吸附效應(yīng)的影響,丟掉靜電后,僅會對小于 0.8 微米的顆?;驓馊苣z攔截產(chǎn)生不良影響。
另外一個事實是,并不是所有的口罩都有靜電吸附能力,只有駐極處理過的熔噴布才有。而你的口罩是否具有靜電吸附能力,酒精處理是否會真的*中和靜電呢?通過下面這個簡單的小實驗就可以得到結(jié)論。
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視頻的結(jié)尾,實驗結(jié)果比較出人意料,經(jīng)過三次 75% 酒精噴霧消毒后,我們的樣品依然具有靜電吸附能力。為什么我們的樣品沒有失效呢?
大量研究表明,酒精浸泡確實會引起靜電中和,但酒精噴霧≠酒精浸泡,有研究表示低密度酒精蒸汽并不會引起靜電中和。
熔噴無紡布可以在制造的時候,通過駐極處理的方式,使纖維負(fù)載上電荷,這些電荷會對 0.5 微米以內(nèi)的飛沫或粉塵具有良好的靜電吸附效果。但是這些電荷集中在纖維表面,在消毒處理過程中是比較容易受到中和。2002 年,Lee 等人研究了酒精浸泡時間對顆粒通過駐極體過濾材料滲透的影響,文章中指出,在 1 分鐘的浸泡時間內(nèi),駐極過濾材料上的表面電荷會被*中和。2014 年,文章也證實駐極過濾材料暴露于有機溶劑會導(dǎo)致其收集效率大大降低(Xiao 等人)。
但是 2015 年,Choi 等人在指出,不同于酒精浸泡,低密度的酒精處理(0.045g / cm2以內(nèi))對荷電的中和效應(yīng)很弱。作者對比了無處理空白樣(圓形),酒精蒸汽處理(上三角形),高濃度酒精處理(下三角形),酒精浸泡并快速烘干(黑色方塊) 后的濾材過濾效率,見下圖。結(jié)果顯示,雖然高濃度酒精處理或浸泡會引起過濾效率的較大損失,但低密度酒精處理(0.045g / cm2以內(nèi))對濾材的過濾效率的影響很小。
解答:
綜合以上文獻(xiàn)資料和試驗結(jié)果,針對第二個問題,小編的答案是:
靜電吸附僅僅會影響 1 微米以內(nèi)的顆?;驓馊苣z的攔截,但即便沒了靜電,布朗擴散也會對這部分過濾發(fā)揮作用,而對于 1 微米以上的顆粒攔截主要靠其他機制,也不會受到靜電中和的影響。
后總結(jié)給大家
消毒處理不會明顯改變纖維形貌,酒精噴霧也不一定會大幅降低口罩的過濾能力。但是!但是!但是!這也并不意味著你可以放心大膽的帶著消毒過的口罩。昨天,中國疾控中心發(fā)布《口罩選擇與使用技術(shù)指引》提出:口罩該省的時候省,不該省的時候不要省。要根據(jù)使用場景和防護(hù)要求靈活選擇。
小編也認(rèn)為,口罩該扔的時候扔,但可以重復(fù)用的時候也不妨重復(fù)用。我們 99% 讀者處于非疫區(qū),空氣中的病毒濃度極低。當(dāng)前 99% 的活動都是屬于低暴露風(fēng)險活動。比如,口罩僅僅戴了一小會,出門遛了個彎,拿了個快遞,丟了個垃圾。對于這樣的情況,我們建議您可以將口罩晾曬通風(fēng)后重復(fù)使用。如果不放心,拿酒精噴霧處理一下也不妨。
后的后,以一首詩送給所有人。沒有人是一座孤島,武漢加油!中國加油!
《沒有人是一座孤島》
(英國詩人約翰·多恩,李敖翻譯)
沒有人能自全,
沒有人是孤島,
每人都是大陸的一片,
要為本土應(yīng)卯那便是一塊土地,
那便是一方海角,
那便是一座莊園,
不論是你的、
還是朋友的,
一旦海水沖走,
歐洲就要變小。
任何人的死亡,
都是我的減少,
作為人類的一員,
我與生靈共老。
喪鐘在為誰敲,
我本茫然不曉,
不為幽明永隔,
它正為你我哀悼。
參考資料
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10. 李敖有話說20090808
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