普通人群廢棄口罩消毒處理后混燃的可行性

賀泓博

（華北電力大學(xué)（保定）動(dòng)力工程系，河北 保定 071000）

1 引言

飛沫傳播是呼吸道傳染疾病的主要傳播方式，佩戴醫(yī)用口罩是預(yù)防呼吸道傳染病的重要措施。隨著口罩佩戴的常態(tài)化，醫(yī)用口罩的需求大幅度增加。與此同時(shí)對(duì)于廢棄口罩的處理問(wèn)題，也引起了不少爭(zhēng)議。目前對(duì)于廢棄口罩，大多數(shù)城市的要求是：（1）普通人群佩戴過(guò)的口罩，沒(méi)有病毒傳播的風(fēng)險(xiǎn)，使用后按照生活垃圾分類的要求處理即可。（2）疑似病人和其護(hù)理人員用過(guò)的口罩按醫(yī)療廢物收集、處理[1]。

經(jīng)查取資料了解，現(xiàn)如今有多種口罩垃圾桶設(shè)計(jì)，但未有后續(xù)處理，僅僅完成了廢棄口罩的回收工作?，F(xiàn)提出一種普通人群使用后廢棄口罩混燃的處理方式，設(shè)計(jì)一款結(jié)合口罩消毒和真空打包的處理裝置。基本思路是將廢棄口罩經(jīng)過(guò)噴灑酒精消毒和抽真空打包處理后，運(yùn)輸至生物質(zhì)發(fā)電站或垃圾發(fā)電站進(jìn)行混燃，這樣的設(shè)計(jì)方式可以防止因廢棄口罩處理不當(dāng)引發(fā)增加醫(yī)療人員暴露交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)、造成醫(yī)療廢棄物污染等問(wèn)題。在裝置設(shè)計(jì)中需進(jìn)行口罩燃燒性能與混燃的可行性分析，并對(duì)噴灑酒精對(duì)燃燒性能的影響進(jìn)行討論。

2 口罩的材質(zhì)

口罩可以從兩方面保護(hù)人群，一方面作為過(guò)濾用品抵擋 外來(lái)病原侵染佩戴者，另一方面減少呼吸疾病患者導(dǎo)致的病原傳播。普通人群佩戴的口罩多為醫(yī)用外科口罩和一次性醫(yī)用口罩，醫(yī)用口罩通常具有三層結(jié)構(gòu)，制作材料主要為聚丙烯纖維。內(nèi)層為親膚層，材質(zhì)為紡粘無(wú)紡布，主要作用是吸收呼吸出所攜帶的水汽和增加佩戴時(shí)的舒適度；中層為隔離過(guò)濾層，材質(zhì)為熔噴無(wú)紡布，是口罩過(guò)濾的“心臟”部分。熔噴布是一種靜電纖維布，當(dāng)含有病毒的飛沫靠近時(shí)，飛沫會(huì)被阻擋，病毒通過(guò)靜電作用被吸附在纖維表面無(wú)法通過(guò)，起到防止病毒傳播的作用；口罩最外層為阻水層，材質(zhì)亦為紡粘無(wú)紡布，主要起阻擋唾液和飛沫的作用[2]。

3 酒精消毒對(duì)口罩燃燒性能的影響

常用醫(yī)用口罩的消毒方式有紫外線照射、沸水蒸煮、酒精消毒等。聚丙烯是一種熱塑性合成物，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，且在口罩制作的過(guò)程中進(jìn)行了充足的處理，理論上以上消毒處理對(duì)口罩微觀結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響。本文通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)探究消毒方式對(duì)口罩燃燒性能的影響，由于本文著重于酒精消毒的方式，僅做75%酒精消毒處理的實(shí)驗(yàn)。

聚丙烯是聚合物，無(wú)固定燃點(diǎn)，無(wú)法通過(guò)比較著火點(diǎn)來(lái)判斷口罩的燃燒性能。口罩的阻燃性是衡量醫(yī)用口罩質(zhì)量的重要物理指標(biāo)之一，當(dāng)醫(yī)用口罩在意外受火焰接觸時(shí)，其阻燃性能的好壞直接關(guān)系到醫(yī)護(hù)人員的人身安全。本文使用同批次的口罩，通過(guò)對(duì)比使用酒精消毒前后口罩阻燃性能的變化，來(lái)確定口罩燃燒性能的改變[3]。

3.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

口罩阻燃性能測(cè)試儀、潔凈一次性醫(yī)用口罩

3.2 實(shí)驗(yàn)原理及過(guò)程

口罩阻燃性能測(cè)試儀原理是用實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際情況，樣品口罩以一定的線速度掠過(guò)火焰高度恒定的點(diǎn)火器的上方，觀察口罩的燃燒行為，記錄口罩離開(kāi)火焰后的續(xù)燃時(shí)間。火源的能量通過(guò)測(cè)量火焰的溫度來(lái)保證。樣品口罩以恒定速度通過(guò)火焰，口罩的燃燒性能由其續(xù)燃時(shí)間的長(zhǎng)短衡量。

將樣品口罩分為一組對(duì)照組和四組實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組不做任何處理，實(shí)驗(yàn)組各組處理方式如下：（1）將樣品在75%的酒精中浸泡30 min，放置晾干30 min。（2）使用酒精噴壺對(duì)樣品正反面均勻噴灑75%酒精，放置晾干30 min。（3）將樣品在75%的酒精中浸泡30 min，放置晾干1 h。（4）使用酒精噴壺對(duì)樣品正反面均勻噴灑75%酒精，放置晾干1 h。處理完畢后將五組樣品口罩放至口罩阻燃性能測(cè)試儀中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄續(xù)燃時(shí)間。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

經(jīng)過(guò)以上實(shí)驗(yàn)和對(duì)續(xù)燃時(shí)間的分析，可得到以下結(jié)果：

（1）晾干放置30 min后續(xù)燃時(shí)間明顯增長(zhǎng)，燃燒性能提高。晾干放置1 h后，續(xù)燃時(shí)間增長(zhǎng)不明顯，燃燒性能略有提高。

（2）在酒精中浸泡的實(shí)驗(yàn)組續(xù)燃時(shí)間長(zhǎng)于酒精噴灑的實(shí)驗(yàn)組。

（3）放置時(shí)間越長(zhǎng)續(xù)燃時(shí)間越接近對(duì)照組。

酒精的熱值為5.45 KJ/g，在消毒的同時(shí)都會(huì)攜帶部分酒精，使口罩的燃燒性能提升。酒精的揮發(fā)性較強(qiáng)，隨時(shí)間的推移，酒精逐漸揮發(fā)，對(duì)口罩燃燒性能影響減小[4]。另外有實(shí)驗(yàn)研究表明在室溫下，聚丙烯耐化學(xué)腐蝕，并難以溶于70%乙醇水溶液。酒精消毒方式對(duì)口罩各層的微觀結(jié)構(gòu)影響較小，各層纖維結(jié)構(gòu)均未見(jiàn)明顯變化，無(wú)斷裂，無(wú)腐蝕。纖維覆蓋率在處理前后亦未見(jiàn)明顯變化。由此可見(jiàn)，酒精消毒不改變口罩本身的結(jié)構(gòu)與燃燒性能，僅起到增加熱值和助燃的效果。

4 口罩消毒處理后混燃分析

4.1 口罩的燃燒性能

口罩具有優(yōu)異的燃燒性能，且熱值較高，屬于易燃物質(zhì)。無(wú)論是紡粘無(wú)紡布還是熔噴無(wú)紡布的主要成分都為聚丙烯，聚丙烯是由丙烯反應(yīng)而得的聚合物，是一種綜合性能良好的通用熱塑性高分子材料。丙烯的凈熱值為20 916 Kcal/Nm3，在加聚反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放出很少一部分聚合熱，聚丙烯熱值很高。制作口罩的過(guò)程中通過(guò)特殊的加工，使口罩具有了一定的阻燃性能。但一定的阻燃性對(duì)口罩的燃燒影響不大，且經(jīng)過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可知，酒精消毒后攜帶部分酒精提升了口罩的燃燒性能。

4.2 廢棄口罩混燃處理的前景

廢棄口罩經(jīng)過(guò)酒精消毒后更加易燃，具有更高的熱值，為了防止在運(yùn)輸過(guò)程中造成廢棄口罩污染，用真空包裝設(shè)備將口罩真空打包，不僅使口罩運(yùn)輸過(guò)程中更具安全性，而且還能防止酒精揮發(fā)帶來(lái)的燃燒性能損失。真空打包裝置將產(chǎn)品裝入包裝袋后，抽去包裝袋內(nèi)部的空氣，達(dá)到預(yù)定真空度后完成封口。在保證密封性的前提下，選擇具有可降解的復(fù)合塑料薄膜袋。打包完成的廢棄口罩，將運(yùn)輸至生物質(zhì)發(fā)電站或垃圾發(fā)電站進(jìn)行混燃。

垃圾發(fā)電站是焚燒垃圾發(fā)電的電廠，焚燒處理垃圾可以將垃圾的總體積減小75%～85%，總重量減少60%～70%，將燃燒過(guò)程中釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能，是處理城市生活垃圾的有效手段之一。但垃圾發(fā)電站仍存在許多問(wèn)題，在焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的污染氣體和固體廢棄物。解決環(huán)境污染問(wèn)題是發(fā)展垃圾發(fā)電站的關(guān)鍵。相對(duì)與其他生活垃圾，口罩材質(zhì)單一，燃燒產(chǎn)物可控，煙氣清潔技術(shù)相對(duì)容易開(kāi)發(fā)。

生物質(zhì)發(fā)電站是利用可再生能源進(jìn)行發(fā)電，使用的燃料包括農(nóng)林廢棄物燃燒發(fā)電、沼氣發(fā)電等。生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)比較完善，對(duì)燃燒過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)結(jié)渣、受熱面灰沉積、低溫受熱面腐蝕、過(guò)熱器管高溫腐蝕等問(wèn)題已有較好的處理方法。我國(guó)生物質(zhì)燃料以農(nóng)業(yè)廢棄物為主，但農(nóng)業(yè)廢棄物的供應(yīng)受季節(jié)性等因素影響，價(jià)格波動(dòng)較大，單純依靠生物質(zhì)發(fā)電的話規(guī)模很難做大，我國(guó)生物質(zhì)發(fā)電站多采用混燃技術(shù)。廢棄口罩混燃是很好的選項(xiàng)，可有效解決燃料供應(yīng)不足的問(wèn)題。