廢棄一次性防疫用品回收利用研究與進展*

連梓含，褚 楚，陳威同，王本智，楊添名，孟龍月

(延邊大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院(環(huán)境科學(xué)專業(yè))，吉林 琿春 133000)

隨著新冠疫情的持續(xù)發(fā)展，疫情常態(tài)化成了日后的生活趨勢，醫(yī)用防疫用品的利用率逐漸升高，其廢棄量也持續(xù)增多。一次性醫(yī)用防疫用品能夠有效的阻擋病毒的傳播，但廢棄防疫用品也對環(huán)境造成了一些負面的影響。一次性防疫用品主要包括醫(yī)用口罩、防護服、隔離服、手套、腳套等。這些廢棄醫(yī)療防疫用品的大量增產(chǎn)，不僅嚴重的浪費了資源，還破壞了生態(tài)環(huán)境。一次性防疫用品在自然界中能夠停留100-200年，且其自行降解需要上百年的時間，且即使分解也會產(chǎn)生微塑料顆粒等有害物質(zhì)污染地球環(huán)境[1]。

因此，尋找能夠增加一次性防疫用品的利用率的方法是當前研究熱點，將廢棄醫(yī)用防疫用品通過回收利用方式變廢為寶是一種新的嘗試。目前，主要處理方法包括焚燒法、物理機械處理法以及化學(xué)方法[2]。通常將廢棄防疫用品統(tǒng)一回收后二次利用，如通過焚燒將熱能轉(zhuǎn)化為電能、制備膠合板、制備介孔材料等[3]。廢棄防疫用品的回收利用，不僅能夠減少資源量費，還保護了地球的生態(tài)環(huán)境。

1 一次性防疫用品對環(huán)境的危害

2020年初，新冠疫情爆發(fā)，醫(yī)用防疫用品成為了重要物資，隨之而來的一次性醫(yī)用防疫用品的用量也不斷增加，廢棄量也隨之增加。常用的一次性防疫用品包括防護服、防護面罩、一次性醫(yī)用口罩等，根據(jù)不完全統(tǒng)計，新冠疫情爆發(fā)后，全球每天產(chǎn)生7 200噸醫(yī)療廢物，每月使用和處置的防護口罩數(shù)量為1 290億個[4]。

隨著后疫情時到的到來，防疫用品特別是一次性口罩，成為人們出行必備的生活必需品，對于口罩的使用量仍然只增不減，對于生態(tài)環(huán)境也造成了不小的壓力，有相關(guān)報道稱，需要450年時間才能夠?qū)⒁淮涡钥谡滞耆到猓乙淮涡苑酪哂闷贩纸夂?，也會對土壤環(huán)境與海洋環(huán)境造成危害，破壞環(huán)境自身的生態(tài)系統(tǒng)。雖然防疫用品可以幫助人們抵御新型冠狀病毒的傳播，但是同時也帶來了不可忽視的環(huán)境上的成本。

一次性防疫用品分解會產(chǎn)生微塑料膠片，微塑料膠片會擴散到自然環(huán)境中，進入海洋、土壤等，微塑料有較強的吸附能力，會將海洋、土壤中存在的有機污染物聚集起來，加重環(huán)境污染；微塑料還會在生物體內(nèi)富集，堆積在人體內(nèi)會嚴重危害生命健康安全。

一次性醫(yī)用防疫用品其制作的主體材料為聚丙烯(PP)，占比約為90%以上，且聚丙烯(PP)對氧氣、二氧化碳等氣體具有較強的透過性，適合用于一次性防疫用品，能夠增加其透氣性。其次，聚丙烯(PP)的電阻很高，十分容易產(chǎn)生大量靜電電荷，通過產(chǎn)生靜電電荷來阻擋細菌、飛沫、病毒等，將病毒隔絕在外界，從而起到防護新型冠狀病毒、保證人們生命健康安全的作用。由于產(chǎn)生的靜電力較強，細菌、病毒等吸附在上面不容易脫落，不能通過普通用水洗洗滌的方式清洗干凈，故防疫用品多為一次性產(chǎn)品。

2 一次性防疫用品的回收利用方法

針對大量的一次性防疫用品的資源浪費日益嚴重的情況，如何高效資源化處理一次性防疫用品成為了刻不容緩的要解決的問題，近年來，國際上對于高分子聚合材料的研究技術(shù)發(fā)展方興未艾，對于一次性防疫用品的回收處理方法也在不斷的探索當中，目前的主要的處理方法有焚燒法、物理機械處理法以及化學(xué)處理方法。

2.1 焚燒法

PP與木材相比較，其燃燒產(chǎn)生的熱能遠遠大于木材燃燒產(chǎn)生的熱能，具有較大的熱能回收的潛力。廢棄的一次性防疫用品可以通過焚燒法這一方式來達到資源的能源化利用。

焚燒法幾乎適合應(yīng)用于所有醫(yī)療廢棄物的處理，廢棄一次性防疫用品也不例外，通過高溫焚燒，可以徹底的除去醫(yī)療廢棄物中的傳染物以及大部分的污染物，焚燒后產(chǎn)生的焚燒物殘渣可以用于制備活性炭等吸附材料，應(yīng)用于環(huán)境污染治理方面[5]。

Szefer E M等[6]對廢棄口罩進行燃燒熱分析和熱重分析，結(jié)果表明，廢棄口罩具有較為理想的燃燒性能，當溫度條件為450 ℃時，廢棄口罩燃燒產(chǎn)生的熱量最多。且廢棄口罩燃燒產(chǎn)生熱量可用與發(fā)電、機械動力驅(qū)動等方面。

賀泓博[7]提出了一種將廢棄口罩混合燃燒發(fā)電的回收利用方法，對廢棄口罩進行酒精消毒處理后燃燒，酒精對廢棄口罩起到了良好的助燃效果，提升了口罩的燃燒性能，增加了熱量值。

由此可見，一次性防疫用品通過燃燒來達到資源的能源化利用是合理可行的?？梢杂脧U棄的一次性防疫用品來進行燃燒發(fā)電，也可以將燃燒殘渣再次利用制備活性炭等環(huán)保材料，將資源合理利用起來，并且該方法具有操作方便，工藝流程簡單的特點。但是還需要考慮，在焚燒一次性防疫用品時，一定會產(chǎn)生廢氣、廢渣等大氣污染物質(zhì)，直接排放必然會污染大氣環(huán)境。因此，還需要設(shè)計煙氣的清潔設(shè)備來配合燃燒法來進行資源的利用。

2.2 物理機械處理

物理機械處理是目前最常用的回收利用處理方式，將廢棄醫(yī)用一次性防疫用品通過消毒處理后再通過機械處理將其制成可以回收利用的產(chǎn)物，減少了廢棄醫(yī)用一次性防疫用品的資源浪費。

竇紅靜等[8]設(shè)計了一種廢棄醫(yī)用防護服就地處理回收再利用裝置，將廢棄醫(yī)用防護服通過消毒清潔后高溫加熱使其成為熔融流動狀態(tài)，后冷卻定型再經(jīng)切割機剪切造粒，形成塑料粒子，方便回收利用。處理得到的塑料粒子可以重復(fù)作為制備一次性防護服等醫(yī)用防疫用品的原材料，變廢為寶。

詹天翼等[9]以廢棄的一次性口罩為原料來制備膠合板，將廢棄口罩經(jīng)過高溫消毒處理后，取口罩中的熔噴布(主要材料為PP)作為熱塑性樹脂基材料，使其在熱壓活化作用下熔融，成為相鄰層木質(zhì)單板良好膠結(jié)的黏合劑，制備膠合板建筑材料。并且，以廢棄口罩制備的膠合板其游離甲醛釋放量較低，具有較高的環(huán)保性能。既能減少廢棄口罩對環(huán)境的污染，又能減少膠合板的游離甲醛釋放量，減小了對環(huán)境的污染。

向萌等[10]將廢棄一次性口罩回收利用以制備的聚丙烯復(fù)合材料，將口罩消毒后拆解剪切成碎片并烘干，將所述口罩碎片與一定重量比的偶聯(lián)劑、增強劑、抗氧劑、顏料、抗菌劑混合并先進行密煉加工使其為熔融狀態(tài)再進行擠出加工，造粒，最后制得基于廢棄口罩的聚丙烯復(fù)合材料。其中，口罩的掛繩可以作為復(fù)合材料的增韌劑，增強材料的拉伸強度以及抗沖擊性能。

Marcin Koniorczyk等[11]利用廢棄一次性口罩中的PP材質(zhì)作為緩凝土混合物的添加劑。將廢棄一次性口罩金屬條與掛繩等全都拆卸并將口罩裁剪成碎片，后加熱擠壓形成板狀通過機械壓力使材料脫氣，在進行切割成為纖維狀添加到混凝土中。研究表明，經(jīng)過加工的混凝土其抗壓強度得到了提高，抗拉強度略微降低，影響程度微小，可以忽略不計。添加物不會影響混凝土自身的抗凍性、透水性和防火性能。是一種解決廢棄一次性口罩資源量費的良好途徑。

通過物理機械回收利用方法具有回收快速、流程簡單、應(yīng)用方便等特點，但是制備的產(chǎn)品具有與防疫用品相似的材料組成，在應(yīng)用方面會受到一定的限制，且得到的產(chǎn)物多數(shù)產(chǎn)品價值較低，容易導(dǎo)致資源利用不充分，造成資源浪費。

2.3 化學(xué)處理法

化學(xué)處理法是指將廢棄一次性醫(yī)用防疫用品通過化學(xué)方式、化學(xué)試劑等進行處理。通過改變反應(yīng)條件來制備可以再次利用的化學(xué)產(chǎn)物，甚至增強其利用價值，以此來達到廢棄一次性醫(yī)用防疫用品資源價值化利用的目標。

劉秉國等[12]提出了一種廢棄一次性醫(yī)用口罩制備功能性介孔碳的方法，將廢棄一次性醫(yī)用口罩破碎后得到碎片，將其加入到含有添加劑的濃硫酸中，在微波條件下反應(yīng)，經(jīng)水洗和干燥得到多元素摻雜的廢棄一次性口罩粉末；將粉末置于低流速的保護氣中熱解得到介孔碳。該方法實施過程較為方便，充分利用了一次性口罩含碳率高的特點，通過低速自活化碳化法得到了比表面積高的介孔碳材料，且具有可以規(guī)模化、連續(xù)化的實施特點。

寧連超等[13]將消毒后的廢棄口罩用氫氧化鈉、正硅酸乙酯和十八烷基三氯硅烷對廢棄口罩進行疏水改性，干燥后測試，測試結(jié)果表明，改性后的口罩結(jié)構(gòu)完整，且對油的吸附能力較強，吸附性能穩(wěn)定，具有重復(fù)使用的特性，可以通過離心分離的方式實現(xiàn)油的快速脫除，無需外運進行脫油處置，可以提高溢油吸附的工作效率。廢棄口罩改性制備油水分離吸附材料，將口罩轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷H油性材料，可以有效的處理海水溢油以及含油廢水的油水分離。該方法既解決了廢棄口罩的資源浪費，具有較好的環(huán)境污染治理發(fā)展前景。

王利霞等[14]將廢棄醫(yī)用防疫用品酒精浸泡消毒，取出加入去離子水并超聲處理，后烘干粉碎得到粉料，將上述粉料與在空氣中氧化泡沫錫片得到的表面氧化泡米錫按比例混合，置于管式爐中在高溫、惰性氣氛條件下制備形成一體電極。通過后續(xù)對該一體電機的測試表明樣品具有良好的充放電可逆性和理想的雙電層電容特性，且該工藝較為簡單，綠色環(huán)保，適合應(yīng)用于超級電容器方向。

林志丹等[15]采用鐵鎳金屬為活化催化成分的催化劑，與消毒后破碎稱1～4 mm的廢棄口罩置于反應(yīng)容器中共混在惰性氣體保護下加熱或分別放置在兩端聯(lián)通容器中通過惰性氣體吹掃進行熱解催化，反應(yīng)結(jié)束后得到廢棄口罩制備的CNT。碳納米管材料應(yīng)用于儲氫、催化劑載體等方向，應(yīng)用率較高，且通過該方法制備的碳納米管材料，實現(xiàn)了廢棄口罩資源的高價值化利用。

化學(xué)處理法通過化學(xué)反應(yīng)將廢棄一次性醫(yī)用防疫用品中的大分子聚合物轉(zhuǎn)化為小分子再加以利用，或?qū)ζ溥M行改性形成具有更高品質(zhì)的材料。具有產(chǎn)品應(yīng)用價值較高，符合環(huán)境保護發(fā)展理念的特點，但是其操作工藝復(fù)雜，某些化學(xué)試劑會對環(huán)境造成污染，可以尋找綠色環(huán)保的試劑來代替。

3 結(jié) 語

本文圍繞當前后疫情時代一次性防疫用品的環(huán)境現(xiàn)狀以及回收利用方法進行研究分析，簡要的介紹了當前一次性防疫用品對于環(huán)境的污染，并整理了當前對于一次性防疫用品的回收利用方法，主要包括焚燒法、物理機械處理法以及化學(xué)處理方法，以上3種方法對廢棄一次防疫用品的回收利用各有優(yōu)勢，且一次性防疫用品的回收利用也越來越受到世界各國的廣泛關(guān)注。

綜上所述，還需要對廢棄一次防疫用品的回收利用方式進行探索創(chuàng)新，通過深入了解分析一次性醫(yī)用防疫用品的材料，來不斷尋找一次性醫(yī)用防疫用品的回收利用新思路，無論是能源化利用還是資源化利用都有較好的應(yīng)用前景，研發(fā)既能將廢棄一次防疫用品資源充分利用，又對環(huán)境無污染的處理方法是大勢所趨，廢棄一次防疫用品回收利用具有巨大的環(huán)境效益與經(jīng)濟效益，通過對一次性醫(yī)用防疫用品的回收利用，將資源合理利用起來，助力經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境。