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ACS Nano | N95口罩是否可以消毒重复使用?可以重复使用多少次?

时间:2020-05-11    作者:王静    发布单位:科研学术处    发布范围:公开    阅读:

气溶胶传播是冠状病毒的传播方式之一。患者在咳嗽、打喷嚏甚至是说话、呼吸时,都会将携带病毒的微米级的气溶胶扩散到空气中。较大的气溶胶会在空气中逐渐沉降,但是许多细小的气溶胶会在空气中长期存在,给一线的医务工作者以及普通民众带来感染的风险。因此,佩戴口罩是防控新冠病毒扩散传播的有效措施之一。

N95口罩对直径0.3μm的氯化钠气溶胶过滤效率可达95%以上,对于病毒传播有较好的阻隔能力。自新冠肺炎疫情发生以来,全球医用防护级N95口罩需求量大增,口罩供应一直处于短缺状态。在这样的情况下,能否将N95口罩消毒后重复使用就成为一个很现实的问题。

近日,斯坦福大学物质科学与工程系教授崔屹和美国4C Air公司团队对N95口罩的核心过滤材料熔喷无纺布进行了不同的消毒处理,并对不同的消毒方法进行了评估。

研究人员选择了高温(75℃,30分钟)、水蒸汽(将熔喷无纺布置于沸水上方约15厘米处,10分钟)、75%乙醇溶液浸泡、家用消毒水(含有2%次氯酸钠)喷洒(0.3-0.5mL)和紫外照射等5种常用的消毒措施对熔喷无纺布进行了一次性处理,然后检测了处理过后熔喷无纺布的性能变化。结果显示,75%乙醇浸泡以及含有家用消毒水处理后,熔喷无纺布的过滤性能均发生了显著下降。其他几种消毒方法对熔喷无纺布的过滤效率无影响。单次使用这几种消毒方式均没有破坏熔喷无纺布的完整性。

为了进一步研究多次消毒过程对熔喷无纺布过滤性能的影响,研究人员使用高温、水蒸汽和紫外照射对熔喷无纺布进行了循环多次处理,以此模拟实际使用过程中多次消毒的情景。结果显示,水蒸汽处理5次后,熔喷无纺布的过滤效率发生了急剧下降,但熔喷布的完整性并没发生变化。而高温(75°C)和紫外灯照射处理10次后,熔喷无纺布的过滤性能没有变化。

作者进一步研究了高温处理过程中湿度和温度的影响。结果表明,85°C下,不同湿度(30% RH,70% RH,100% RH)中处理20次后,熔喷无纺布的过滤性能并未发生显著下降,且其结构也未发生明显变化。85°C30%湿度下,熔喷无纺布处理50次后,过滤性能也仅发生轻微降低。作者还对N95级别的口罩进行了同样的加热处理,其过滤性能也未发生显著下降。

值得注意的是,加热处理的温度存在上限,当加热处理的温度达到125℃时,熔喷无纺布的过滤能力显著下降。作者解释,熔喷无纺布过滤效率降低可能是因为加热温度已接近熔喷无纺布布的熔点,熔喷布的微观结构变化导致静电驻极能力下降。

基于以上结论,作者建议,在N95口罩的重复使用过程中,避免使用酒精,消毒水以及肥皂水清洗等破坏熔喷无纺布静电驻极的方式对口罩进行清洁消毒。对比紫外线消毒和高温消毒,作者认为紫外线穿透力较低,只能杀灭熔喷无纺布布表面的病毒,且口罩的熔喷布处于里层,紫外线更加难以发挥功效。紫外线消毒处理时,还需要口罩平摊放置,处理能力有限。而100°C以下的高温处理对熔喷无纺布的影响极小,多次重复处理后,熔喷无纺布仍可保持较高的过滤效率。且高温处理可以对口罩各个部位实施消毒,处理能力较高,是一种有望大规模推广的方法。

图1. N95口罩熔喷无纺布结构及过滤示意图

图2.加热、蒸汽以及紫外灯照对熔喷无纺布过滤性能的影响

图3.不同温度和湿度下对熔喷布和口罩进行加热处理后过滤性能的变化

图4.紫外灯照对熔喷无纺布性能的影响

 

来源:ACS PublicationsACS美国化学会

 

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