賀泓博
(華北電力大學(xué)(保定)動(dòng)力工程系,河北 保定 071000)
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。
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]。
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]。
口罩阻燃性能測(cè)試儀、潔凈一次性醫(yī)用口罩
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。
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。
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。
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。