“能否使用掃描電鏡對酒精處理或蒸煮過的口罩進(jìn)行檢查，看熔噴無紡布的纖維結(jié)構(gòu)是否會(huì)受到損傷？”很多讀者在上一篇文章下這樣留言。

隨著疫情的發(fā)展，不用說 N95，就連普通的一次性醫(yī)用口罩都成了緊俏物資，很多人在嘗試各種辦法對口罩進(jìn)行重復(fù)使用。____

Q

酒精，蒸煮真的會(huì)對熔噴無紡布纖維結(jié)構(gòu)造成傷害嗎？

將常見一次性醫(yī)用護(hù)理口罩分割為四片：① 作為對照組，不做任何處理，② 75% 酒精浸泡 1 小時(shí)，③ 沸水煮 10 分鐘，④ 蒸汽蒸 7 分鐘。將四片樣品自然晾干后，取出熔噴層，使用飛納臺(tái)式掃描電鏡進(jìn)行觀察。

首先，通過掃描電鏡在 250 倍下觀察濾層宏觀完整性。掃描電鏡結(jié)果如下，消毒處理后的樣品與對照組相比，并沒有看到任何明顯差異，沒有看到明顯孔洞，裂痕，消毒處理并沒有破壞濾膜的宏觀完整性。

250 倍 對照組，酒精浸泡，煮，蒸 掃描電鏡形貌對比

熔噴無紡布屬于超細(xì)纖維，直徑范圍僅僅 0.5-10 微米左右，很多讀者非常擔(dān)心，這么細(xì)的纖維能否承受消毒處理的折騰？

通過飛納電鏡將樣品放大到 2000 倍，結(jié)果如下圖所示，我們發(fā)現(xiàn)，即便對于細(xì)到 0.5 微米的纖維（比頭發(fā)絲細(xì) 150 倍），也沒有想象中那么脆弱。與對照組比，酒精浸泡，蒸，煮后，纖維的原始微觀結(jié)構(gòu)都保持完好，纖維直徑分布，膨松性等并未發(fā)生改變，未發(fā)現(xiàn)纖維斷裂，腐蝕。

2000 倍對照組，酒精浸泡，煮，蒸 掃描電鏡形貌對比

除了結(jié)構(gòu)表征，2015 年，Choi 等人通過壓降測試（Pressure drop）以推斷酒精處理是否會(huì)影響纖維的結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示，酒精浸泡處理之后過濾器，相比于空白對照樣，其壓降幾乎沒有變化，這意味著酒精處理并沒有破壞過濾器的纖維結(jié)構(gòu)，并未改變空氣通過效率。

解答

綜合文獻(xiàn)資料和試驗(yàn)結(jié)果，針對第一個(gè)問題，小編的答案是：

合理的消毒處理方式，不論是酒精處理還是蒸煮，均不會(huì)對熔噴無紡布的宏觀和微觀纖維結(jié)構(gòu)造成明顯損傷?！咀ⅲ涸囼?yàn)結(jié)果僅針對我們的試驗(yàn)對象，未就更多口罩進(jìn)行試驗(yàn)】

Q

口罩過濾靠主要靜電吸附，一沾酒精就發(fā)生靜電中和，口罩失效，是真的嗎？

首先，靜電中和≠口罩失效。口罩過濾并不僅靠靜電吸附，還依靠慣性碰撞，攔截，布朗擴(kuò)散等機(jī)制。他們相互分工，相互合作，靜電吸附和布朗擴(kuò)散對 1 微米以內(nèi)的顆?；驓馊苣z的有良好的攔截作用，而 1 微米以上的過濾主要靠其他機(jī)制。下圖左上對比了丟掉靜電吸附效應(yīng)的影響，丟掉靜電后，僅會(huì)對小于 0.8 微米的顆?；驓馊苣z攔截產(chǎn)生不良影響。

另外一個(gè)事實(shí)是，并不是所有的口罩都有靜電吸附能力，只有駐極處理過的熔噴布才有。而你的口罩是否具有靜電吸附能力，酒精處理是否會(huì)真的完全中和靜電呢？通過下面這個(gè)簡單的小實(shí)驗(yàn)就可以得到結(jié)論。

視頻的結(jié)尾，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較出人意料，經(jīng)過三次 75% 酒精噴霧消毒后，我們的樣品依然具有靜電吸附能力。為什么我們的樣品沒有失效呢？

大量研究表明，酒精浸泡確實(shí)會(huì)引起靜電中和，但酒精噴霧≠酒精浸泡，有研究表示低密度酒精蒸汽并不會(huì)引起中和。

熔噴無紡布可以在制造的時(shí)候，通過駐極處理的方式，使纖維負(fù)載上電荷，這些電荷會(huì)對 0.5 微米以內(nèi)的飛沫或粉塵具有良好的靜電吸附效果。但是這些電荷集中在纖維表面，在消毒處理過程中是比較容易受到中和。2002 年，Lee 等人研究了酒精浸泡時(shí)間對顆粒通過駐極體過濾材料滲透的影響，文章中指出，在 1 分鐘的浸泡時(shí)間內(nèi)，駐極過濾材料上的表面電荷會(huì)被完全中和。2014 年，文章也證實(shí)駐極過濾材料暴露于有機(jī)溶劑會(huì)導(dǎo)致其收集效率大大降低（Xiao 等人）。

但是 2015 年，Choi 等人在指出，不同于酒精浸泡，低密度的酒精處理（0.045g / cm2以內(nèi)）對荷電的中和效應(yīng)很弱。作者對比了無處理空白樣（圓形），酒精蒸汽處理（上三角形），高濃度酒精處理（下三角形），酒精浸泡并快速烘干（黑色方塊） 后的濾材過濾效率，見下圖。結(jié)果顯示，雖然高濃度酒精處理或浸泡會(huì)引起過濾效率的較大損失，但低密度酒精處理（0.045g / cm2以內(nèi)）對濾材的過濾效率的影響很小。

解答

綜合以上文獻(xiàn)資料和試驗(yàn)結(jié)果，針對第二個(gè)問題，小編的答案是：

靜電吸附僅僅會(huì)影響 1 微米以內(nèi)的顆?；驓馊苣z的攔截，但即便沒了靜電，布朗擴(kuò)散也會(huì)對這部分過濾發(fā)揮作用，而對于 1 微米以上的顆粒攔截主要靠其他機(jī)制，也不會(huì)受到靜電中和的影響。_

最后總結(jié)給大家

消毒處理不會(huì)明顯改變纖維形貌，酒精噴霧也不一定會(huì)大幅降低口罩的過濾能力。但是！但是！但是！這也并不意味著你可以放心大膽的帶著消毒過的口罩。昨天，中國疾控中心發(fā)布《口罩選擇與使用技術(shù)指引》提出：口罩該省的時(shí)候省，不該省的時(shí)候不要省。要根據(jù)使用場景和防護(hù)要求靈活選擇。

小編也認(rèn)為，口罩該扔的時(shí)候扔，但可以重復(fù)用的時(shí)候也不妨重復(fù)用。我們 99% 讀者處于非疫區(qū)，空氣中的病毒濃度極低。當(dāng)前 99% 的活動(dòng)都是屬于低暴露風(fēng)險(xiǎn)活動(dòng)。比如，口罩僅僅戴了一小會(huì)，出門遛了個(gè)彎，拿了個(gè)快遞，丟了個(gè)垃圾。對于這樣的情況，我們建議您可以將口罩晾曬通風(fēng)后重復(fù)使用。如果不放心，拿酒精噴霧處理一下也不妨。

最后的最后，以一首詩送給所有人。沒有人是一座孤島，武漢加油！中國加油！

《沒有人是一座孤島》 

（英國詩人約翰·多恩，李敖翻譯）

沒有人能自全，

沒有人是孤島，

每人都是大陸的一片，

要為本土應(yīng)卯那便是一塊土地，

那便是一方海角，

那便是一座莊園，

不論是你的、

還是朋友的，

一旦海水沖走，

歐洲就要變小。

任何人的死亡，

都是我的減少，

作為人類的一員，

我與生靈共老。

喪鐘在為誰敲，

我本茫然不曉，

不為幽明永隔，

它正為你我哀悼。

參考資料

Filtering out Confusion: Frequently Asked Questions about Respiratory Protection. NIOSH

Recommended Guidance for Extended Use and Limited Reuse of N95 Filtering Facepiece Respirators in Healthcare Settings. 美國CDC

Hyun-Jin Choi,Eun-Seon Park,Jeong-Uk Kim,Sung Hyun Kim Myong-Hwa Lee. (2015) Experimental Study on Charge Decay of Electret Filter Due to Organic Solvent Exposure. Aerosol Science and Technology, Volume 49, 2015 - Issue 10

Multifunctional air filtration for respiratory protection using electrospun nanofibre membrane, Vinod Vishnu Kadam M. Tech. (Textile Technology) 2006, Mumbai University

Brown, R., Wake, D., Gray, R., Blackford, D. B., and Bostock, G. J. (1988). Effect of Industrial Aerosols on the Performance of Electrically Charged Filter Material. Ann. Occup. Hyg., 32:271–294.

Ji, J. H., Bae, G. N., Kang, S. H., and Hwang, J.-H. (2003). Effect of Particle Loading on the Collection Performance of an Electret Cabin Air Filter for Submicron Aerosols. J. Aerosol Sci., 34:1493–1504.

Sae-lim, W., Tanthapanichakoon, W., and Kanaoka, C. (2006). Correlation for the Efficiency Enhancement Factor of a Single Electret Fiber. J. Aerosol Sci., 37:228–240.

Lee, M.-H., Otani, Y., Namiki, N., and Emi, H. (2002). Prediction of Collection Efficiency of High-Performance Electret Filters. J. Chem. Eng. Jpn., 35:57–62.

Xiao, H., Song, Y., and Chen, G. (2014). Correlation Between Charge Decay and Solvent Effect for Melt-Blown Polypropylene Electret Filter Fabrics. J. Electrost., 72:311–314.

李敖有話說20090808

[飛納電鏡供稿]

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