从化学视角浅谈医用口罩的重复利用

doi:10.3866/PKU.DXHX202003060

摘要/Abstract

摘要：

在认识口罩的分类、防护层组成和结构以及防护原理的基础上，从口罩核心防护层——聚丙烯喷熔无纺布的物理化学性质出发，结合新型冠状病毒的生化特点，浅析一些常用医学消毒与灭菌方法在医用口罩重复利用中应用的可行性。

Abstract:

This paper briefly introduced the classification of disposal face masks, and the composition and structure of key protective layer, in addition to its protection principle. The feasibility of reuse and disinfection of the disposable face masks with several common medical methods is discussed based on the physical structure and chemical composition of meltblown, the main protective layer, in addition to biochemical characteristics of new coronavirus.

Key words: Medical mask, SMS structure, Polypropylene electret melt blown nonwovens

葛冬琦, 石建英. 从化学视角浅谈医用口罩的重复利用[J]. 大学化学, 2020, 35(12): 87-93.

Dongqi Ge, Jianying Shi. Remark on Reuse of Medical Masks from Chemical Perspective[J]. University Chemistry, 2020, 35(12): 87-93.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202003060

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2020/V35/I12/87

图/表 7

图1

表1

图2

图3

图4

图5

表2

口罩消毒方法"

口罩重复利用方法	操作方法	特点
干热消毒法	(1)微波消毒法，拆除口罩中的金属丝，正面向上平铺。若有胶等粘附剂，在300 W下加热4 min，若无，则在700 W下加热2 min。然后，将背面平铺在微波炉中，重复以上操作^{[17, 18]}。(2)烘箱/烤箱消毒法，在70 ℃或75 ℃下对口罩烤30 min^{[16, 19]}。(3)电吹风消毒法，用保鲜袋包裹口罩，在70 ℃下吹30 min ^[2]。	加热速度快，口罩的里外层可以同时加热，并且消毒温度相对较低，不会生成残留物，不污染环境^[20]。
紫外线消毒法	(1)将口罩平放在桌面上，用紫外灯(医用紫外灯或洗碗机中的紫外灯均可)照射30 min，然后将口罩翻过来，对口罩另一面照射30 min ^[19]。(2)在阳光下暴晒30 min，具体操作如上^[19]。	紫外线消毒是医院中常用的手段，可灭活各种微生物，具有很好的杀菌效果。但是紫外线的穿透力较弱，空气中的水分、颗粒物均会降低照射强度，从而大大降低杀菌效果。
环氧乙烷消毒法	将口罩放在环氧乙烷中(浓度为400 mg·L^-1)，杀毒后需要静置7天解析，使环氧乙烷的残留量低于要求值^[20]。	环氧乙烷消毒法是工厂中制作医用口罩的最后一道消毒工艺，环氧乙烷与蛋白质分子上的巯基/氨基/羟基/羧基等发生烷基化反应，使微生物大分子失去活性，达到杀菌目的。环氧乙烷对人体有毒，需要达到相关的国家资质要求后才可进行，居民在日常生活中不具备可操作性。
荷电再生法	将一次性医用口罩放在56 ℃左右的热水中泡30 min，然后取出并甩掉表面的液滴，平铺在干燥的绝缘体表面(如木桌子和床单等)，用家用吹风机吹15 min左右，或者用家用点火器对口罩电击^[21]。	低温下加热可以灭活病毒病菌，并且不会破坏纤维微观结构。然后再通过口罩内部纤维的摩擦或外部放电来补充静电荷量，从而可以有效地提高口罩的过滤效率。

表2

参考文献 21

1	何俊美; 魏秋华; 任哲; 苏裕心; 杨华明. 中国消毒学杂志, 2020, 37 (2), 137.
2	宋武慧; 潘滨; 阚海东; 徐燕意; 易志刚. 微生物与感染, 2020, 15 (1), 31.
3	钟辑. 中国防伪, 2003, (6), 20.
4	Xu X. T. ; Chen P. ; Wang J. F. ; Feng J. N. ; Zhou H. ; Li X. ; Zhong W. ; Hao P. Sci. China Life Sci. 2020, 63 (3), 457.
5	Ziegler C. G. K. ; Allon S. J. ; Nyquist S. K. ; Mbano I. M. ; Miao V. N. ; Tzouanas C. N. ; Cao Y. ; Yousif A. S. ; Bals J. ; Hauser B. M. ; et al Cell 2020. doi: 10.1016/j.cell.2020.04.035
6	Sungnak W. ; Huang N. ; Bécavin C. ; Berg M. ; Queen R. ; Litvinukova M. ; Talavera-López C. ; Maatz H. ; Reichart D. ; Sampaziotis F. ; et al Nat. Med. 2020, 26, 681.
7	Bourouiba L. ; Dehandschoewercker E. ; Bush J. W. M. J. Fluid Mech. 2014, 745, 537.
8	国家微生物科学数据中心,国家病原微生物资源库(中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所), NPRC 2020.00002.[2020-05-12]. http://nmdc.cn/nCoV.
9	桂继杨; 陈钢进; 肖春平; 陈曦; 肖慧明. 材料科学与工程学报, 2017, 35 (1), 32.
10	Zhang H. F. ; Liu J. X. ; Zhang X. ; Huang C. ; Jin X. Y. RSC Adv. 2018, 8, 7932.
11	Rengasamy R. S. ; Kothari V. K. ; Bele V. S. ; Khanna R. J. Text. Inst. 2011, 102 (12), 1019.
12	Dunnett, S. Filtration Mechanisms. In Aerosol Science: Technology and Applications; Colbeck, I., Lazaridis, M. Eds.; Wiley: Chichester, 2014; pp. 89-117.
13	李鹏程; 周蓉; 陈莹; 唐劲天. 青岛大学学报(工程技术版), 2015, 30 (2), 52.
14	张虹. 非织造布, 1996, (2), 14.
15	张楠.本市制定国际首个《可重复使用民用口罩》团体标准.口罩可清洗消毒次数不少于3次. (2020-04-10)[2020-05-18]. http://yjj.beijing.gov.cn/yjj/zwgk20/mtjj16/1787736/index.html.
16	Liao L. ; Xiao W. ; Zhao M. ; Yu X. Z. ; Wang H. T. ; Wang Q. Q. ; Chu S. ; Cui Y. ACS Nano 2020. doi: 10.1021/acsnano.0c03597
17	Wu Y. ; Yao M. S. Chin. Sci. Bull. 2014, 59 (13), 1438.
18	要茂盛,钱华.新冠病毒疫情网络研讨会.[2020-01-27]. https://cese.pku.edu.cn/kycg/112444.htm.
19	林清; 黄韵芝; 孙桂萍. 护理管理杂志, 2020, 20, 1.
20	袁洽劻. 中国消毒学杂志, 2010, 27 (2), 234.
21	刘垠.今日要闻"让每只口罩发挥最大效能,荷电再生技术做到了".科技日报, 2020-4-29(01).

口罩类型	执行标准	特点	应用场景
医用防护口罩	GB19083-2010	能阻隔颗粒物、飞沫、血液、体液、分泌物等。采用“1级”“2级”和“3级”来表示BFE等级，1级≥ 95%，2级≥ 99%，3级≥ 99.97%	适合医疗工作环境中使用
医用外科口罩	YY0469-2011	可阻挡病原体微生物、血液、体液、颗粒物等，PFE ≥ 30%，BFE ≥ 95%，流体阻力120 mmHg	适合于有创操作等过程中使用，可有效地阻挡液体
	YY/T0969-2013	阻挡口腔和鼻腔呼出的污染物，BFE ≥ 95%以上，降低日常交叉感染风险，无法保证对粉尘和血液的过滤性	适用于医院中的常规护理
自呼过滤式防颗粒物口罩	GB2626-2006	能过滤空气中的各类颗粒物，无防透要求。过滤元件级别：1)非油性颗粒物FE：KN90 ≥ 90%；KN95 ≥ 95%；KN100 ≥ 99.97%；KP系列不适用；2)油性颗粒物FE：KP95 ≥ 95%；KP90 ≥ 90%；KP100 ≥ 99.97%；KN系列不适用	适用于过滤颗粒物，阻挡体液效果差，不可用于手术室等高湿环境
日常防护口罩	GB/T 32610-2016	可避免冷空气对呼吸道的刺激，只能过滤大颗粒粉尘，防病毒和细菌效果不佳	适用于日常生活中过滤空气污染颗粒物，不适用于医用及工业防尘等特殊行业

[1]	陈建托, 尚凡朋. 第38届中国化学奥林匹克(初赛)第1题解析与溯源[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 303 -308 .
[2]	牛庆涛, 徐新尧, 于伟悦, 孟舒翔, 吕志果, 靳满满. 科教融合在化工专业化工热力学教学中的探索与实践——以化工物性数据估算和化学反应平衡为例[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 1 -9 .
[3]	刘雨同, 景学敏. “双碳”目标背景下甲烷的催化转化[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 101 -113 .
[4]	黄竹胜, 薛伟, 常永正, 汪联辉, 罗志敏. 物理化学实验教学改革：培养学生创新与实践能力[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 10 -16 .
[5]	王琳琳, 刘刚, 柴春笑, 路庆明, 马莹. 6S理念在高校仪器分析化学教学实验室规范化管理中的应用[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 186 -193 .
[6]	肖岩松, 黄熠, 马星星, 宋秋玲. Matteson反应在有机合成中的应用：基础到前沿[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 114 -120 .
[7]	吴倩, 吕远霞, 郭紫旋, 赵治皓, 张志敏, 卢红梅. 研究型仪器分析综合实验课程的案例与实践[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 194 -202 .
[8]	张渝阳, 张雨晴, 毛全兴, 陈梓萱, 熊英. 真实问题为导向的教学方法在分析化学教学中的应用[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 17 -22 .
[9]	陈烨荣, 杨冰彬, 何星磊, 林雨琦, 叶克印. 酶定向进化实现有机硅化合物转化[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 121 -129 .
[10]	朱佩佩, 汪莉, 陈莉莉, 廖勋凡, 陈义旺. 基于知识图谱的分析化学智慧教学探索[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 23 -32 .
[11]	张文文, 张培超, 盖聪昊, 柴晓云, 邹燕, 赵庆杰. 在自然丰度下的动力学揭秘：¹³C NMR同位素效应实验[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 203 -207 .
[12]	王一诺, 刘子羽, 谭红霞, 童军, 徐大振. 溴代苯并噁嗪的合成——推荐一个由本科科研创新转化的综合有机化学实验[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 208 -216 .
[13]	庄淑婷, 赵丽达. 以学定教，融教于研——微塑料废弃物制备碳量子点的综合实验设计[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 217 -224 .
[14]	林峰, 靳忠欣, 李彩莹, 邵秤, 徐扬, 李芳泽, 刘思琦, 顾睿宁. 泡沫镍负载Ni (OH)₂-NiMoO₄电极材料的制备及其电化学性能[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 225 -232 .
[15]	杨鹰, 武泳含, 李紫瑄, 张露, 林荣沁, 张叶梵, 刘季铨, 宁晓辉, 李延, 崔斌. 基于Python语言的循环伏安法(CV)可视化仿真实验[J]. 大学化学, 2025, 40(10): 233 -242 .