【蔡工】一次性口罩家庭消毒

前言

     疫情当头，上街要戴口罩，但商店缺货。蔡工搞到些便宜的“一次性”口罩，觉得它能重复使用。为了对自己的健康负责，昨天在自家厨房鼓捣了一天试验。
     本试验使用简单易行的家庭消毒方法，然后使用专业试验台，粗略评估消毒对口罩过滤效率的影响。
     自己动手消毒，“一次性”口罩反复使用，有个遮盖总比裸奔强。一旦商店里口罩积压，蔡工会自己忘掉本文。
   

试验材料

a)   平面医用外科口罩，这种口罩与超市买的平面口罩长得一样，不同之处在于，除了正常的颗粒物效率试验外，它还经过“合成血液穿透试验”和含细菌飞沫的“细菌效率试验”。口罩样品来自折腾口罩的浩二爸爸。给钱他不要，他说那东西不值几个钱，出厂价每只两毛五，市场价五毛。
b)   二锅头。春节前厂里发给员工的福利。计划经济时代，北京远郊有一批二锅头厂，不只有通县“红星”和顺义县“牛栏山”。蔡工用的这瓶是昌平县出的，昌平厂没学过MBA，但这两年也跟风整漂亮包装。这只金瓶二锅头，酒精含量50%，味道还不错。
c)   山西陈醋。原想使用焦酸焦酸的白醋，超市卖光了。梓琪爸爸捐了桶陈醋，总酸≥3.50g/100ml。梓琪爸爸是山东人，娶了个山西老婆，他家有的是老陈醋。
d)   消毒剂。找晓坡讨来的，84消毒液，按产品说明兑了90倍的清水。
e)   医用酒精。药房断货，蔡工让梓琪爸爸去厂里拿了瓶无水乙醇，自己勾兑的（75%乙醇，25%清水），找出个奶瓶当量杯。
f)    异丙醇，滤材消静电用。
试验设备
a)   过滤效率试验台，位于隔壁工厂的实验室
b)   保鲜盒，实验室滤材消静电试验用
c)    蒸馒头的饭锅
d)   高压电饭煲
e)   水杯，浸泡口罩用

试验方法

先测量口罩的初始过滤效率，用下述方法处理口罩，然后测量处理后的过滤效率。
方法1，馒头法：普通蒸锅蒸汽熏蒸5分钟和半小时，取出晾干。

方法2，煲粥法：沸水中煮5分钟和半小时，取出晾干。

方法3，高压锅：高压锅中蒸，不知道怎么控制时间，用的“米饭”那档，泄压后取出晾干。方法4，二锅头：白酒浸泡5分钟，取出晾干。

方法5，醋坛子：醋中浸泡5分钟，用水清洗掉醋颜色，晾干。

方法6，酒精浸泡：医用酒精中浸泡5分钟，取出晾干。

方法7，消毒剂喷雾：使用家用消毒剂，在口罩表面喷雾，晾干。

方法8，洗涤：使用肥皂，一般家庭洗涤方法，清洗后晾干。
方法9，异丙醇熏蒸：按ISO空气过滤器试验标准方法对过滤材料消静电。
用上述每种方法处理1～2只。因口罩数量有限，无法进行重复性试验。


试验结果
按中国医药行业标准YY0469-2011《医用外科口罩》规定的方法试验。滤速5 cm/s，氯化钠微粒，平均粒径0.24微米。试验结果如下表和下图。
请注意：下表数据源自家庭，若想引用，请进行更加严格的试验。

方法		效率	效率降低	备注
	初始	93.2%		新口罩的过滤效率
方法1	蒸5分钟	91.7%	-1.5%
	蒸30分钟	85.2%	-8.0%
方法2	煮5分钟	92.4%	-0.8%
	煮30分钟	83.6%	-9.6%
方法3	高压锅	90.3%	-2.9%	“米饭”档
方法4	白酒浸泡	74.0%	-19%
方法5	醋泡	86.4%	-6.8%
方法6	酒精浸泡	67.0%	-26%
方法7	消毒剂喷雾	93.1%	-0.1%	84消毒液，稀释90倍
方法8	肥皂+水洗	54.0%	-39%	手洗2分钟
方法9	异丙醇熏蒸	47.4%	-46%	静电全部消除

讨论

在饭锅里蒸一下或煮一下，口罩的过滤效率降低不大。用做饭的锅煮口罩，您心里可能膈应。蒸一下不会留下太多心里阴影。建议优先考虑蒸，但不建议蒸的时间过长。
有情调的家庭可能备有煮蛋器，只要大厨允许，用它来蒸煮口罩，没毛病。

       有权威警告：“口罩遇到水蒸汽就报废”。他敢站出来跟蔡工练嘴吗？25年前，蔡工曾将聚丙烯驻极体过滤器沉到海里两天，晾干后的过滤效率没发生明显变化。当年的中国驻极体老大、物理学教授夏仲福，对蔡工的试验结果给不出机理性的解释。夏教授的徒弟、当今中国驻极体的老大、本试验的技术支持陈钢进教授，至今也没对蔡工说出个所以然。本文是蔡工写的，笔在他手里。他大胆告诉您：用饭锅蒸口罩，OK。高压锅蒸口罩，OK。
        用醋浸泡，效率衰减明显。高度白酒浸泡，效率衰减比醋多。消毒酒精浸泡，效率衰减更多。因洁癖而禁止使用饭锅处理口罩的家庭，可以尝试食醋和白酒。
        清水洗应该没事，但加入清洗剂，效率衰减厉害。不同清洗剂的消静电效果可能不一样。若想清洗，建议用滚开的热水，不建议加任何清洗剂。
        兑了90倍水的消毒剂喷雾，对口罩过滤效率影响不大。但PP材料憎水，含1%消毒剂的液滴很难渗入内层。况且，使用接触过消毒剂的口罩，心里不踏实。不建议。
        静电敏感的溶剂包括：异丙醇（标准消静电方法）、甲醛（消毒和防腐常用的“福尔马林”，是甲醛的水溶液）、丙酮（女孩子染指甲常用）。应避免让口罩接触那些溶剂和蒸气。
        N95口罩，用的也是带静电的超细聚丙烯无纺布，过滤原理与平面口罩完全相同，不同的是过滤效率高一些。原则上讲，本文的方法可以用于处理N95。但蔡工买不到试验所需的那么多N95，无法用数据来说话。
        口罩接触油性物质，静电会消失。粘了油的口罩不好看，让您用您也不会继续用。
       南方农村没蒸锅，一天三顿烧秸秆木柴，大锅闷饭，大锅炒菜。南方人问蔡工该怎么蒸口罩，他是添乱，他老妈应该会做粉蒸肉。
       各种烤的方法，包括使用微波炉、电烤箱，温度难控制，因此不推荐。试验用的这批口罩，即使静电全部消失（试验9），也比几十年前医生普遍使用的棉纱口罩好很多。与医用外科口罩的标准要求（≥30%）相比，这批样品的过滤效率偏高，即使静电完全消失，那些口罩也算合格。利用静电增加效率不难，驻极体聚丙烯超细纤维毡的价格比棉纱布便宜，生产这批样品口罩的那家老板不傻。试验口罩的浩二爸爸是蔡工的小徒弟，数据错不了。外科口罩的行业标准再版时，也许该把效率指标提高一截，提高到国家标准GB29084-2010《医用防护口罩技术要求》上规定的≥95%。

背景知识

      目前的口罩，主要过滤层是熔喷法生产的聚丙烯（亦称：PP、丙纶）超细纤维无纺布。米粒大小的聚丙烯原料（母粒）经高温熔化，从小孔密布的漏板流出，压缩空气将流出的细丝吹成更细的棉绒。负压成毡后，用空气电晕法或水刺加电法使无纺布带上静电，以增加过滤效率。
    在高压电场的作用下，聚丙烯结晶团界面上可能永久性地失去或驻留电子，因此宏观上带静电，这种驻留了电荷的材料称“驻极体"。
    气流中，大的颗粒物（大于0.5um，微米）随气流作惯性运动，小颗粒物（小于0.1um）作自由运动（扩散运动，也称布朗运动）。当颗粒物接触到障碍物（过滤材料），因范德瓦尔斯力被滤材捕捉。在0.1~0.3um之间，有一处粒径的粒子最难过滤，医学界传统认为那个最难过滤的粒径是0.3um。口罩标的效率，就是那个最难过滤粒子处的效率。
   当材料本身带静电，气流穿过滤材相当于穿过一个静电场，颗粒物被极化，过滤材料可以更容易地捕捉颗粒物。因此，带静电的材料过滤效率明显提高。
使用中，若接触油性物质、某些溶剂及它们的蒸气，驻极体滤材的静电荷可能衰减甚至消失，导致过滤效率降低。效率降低后，滤材仍然保持着因惯性和扩散的过滤机制，但静电效果没了，产品也就不再有铭牌给出的那个高指标。例如，出厂效率是95%，消静电后的效率可能降到45%（参见本试验案例）；出厂效率85%，消除静电后可能是只有15%。

   若没有受过专业训练，您不可能让口罩上的静电完全消除，您也就不用担心它的效率会降至最低。任何消毒方法，效率都会或多火上地降低。这事您自家的事，您自己有权选择消毒方法，自己权衡风险，自己决定可以接受的效率降低幅度。别全都相信网上的。
我们戴口罩，有时关心的是颗粒物，有时关心的是微生物，有时关心的是血污的渗透。活的、死的、固体的、液体的，本试验一概视为颗粒物。蔡工家里没有微生物试验条件，无法给出微生物数据。遗憾，抱歉。
    细菌和病毒是颗粒物，它们的大小可能从零点几微米到数微米。一般说来，空气中不存在单独的微生物，它们附在其它颗粒物上才能生存，例如飞沫。飞沫的尺寸比微生物要大很多倍。如果一只口罩的颗粒物试验效率为30%（0.3um处），它对飞沫的过滤效率可能会高达95%。这次的“新型冠状病毒”，粒径好像是0.1um，但它只有附在飞沫（粒径1~1000um）上才能空气传播，因此，大家没必要惊呼0.1um的粒径。
    市场上有些劣质口罩，过滤效率很低或很不稳定。材料只能是PP，因为找不出比PP市场上有些劣质口罩，过滤效率很低或很不稳定。材料只能是PP，因为找不出比PP 更便宜的无纺布。可能PP原料有问题，可能静电没搞好，可能熔喷工艺差劲，可能材料的克重不足，可能出厂检验不靠谱。

八卦

       本文作者蔡工，五年前就退休了，发挥余热，他在河北省邯郸市永年区临洺关镇的一家小工厂打工，对外的名头是老板。工厂原定大年初八开工，因为疫情，他提前从家乡北京赶回永年，想着在开工前先自我隔离几天。瞅这局势，他可能还得老实在家再自我隔离两周。浩二爸爸是蔡工家隔壁口罩厂的实验室主任。蔡工求他顺几只口罩搞试验，他跑到被政府严格控制住的口罩车间取回一打，还准许蔡工使用他的专业设备测量口罩的过滤效率。浩二小学三年级，去年夏天起，蔡工常带员工和街坊家的小屁孩去游泳，浩二在其中。2020年元旦当天，浩二通过了100米考核。姿势不好看，但淹不死了。他哥浩一数学棒但体育差，跟浩二同期学游泳，现在50米还没过关。学最快的是魏鹏的儿子魏家二，六年纪。家二的胃口特别好，200米蛙泳考核顺利过关。蔡工发话，今后家二出去玩不用带家长，可以自己到广府古城外的湖里去游泳。但是，在这个号称拥有河北省第二大湿地的永年地界，所有露天水面全都禁止游泳。苏小三是总经理，也是董事长蔡工的顶头上司。苏总的儿子苏小四从小黏糊蔡爷爷，蔡工带苏小四游泳的次数也就最多。苏小四耍赖不认真学，虽然通过了100米测试，但小狗刨改不掉，真给教练蔡工丢人。苏小四的弟弟苏小五尚小，只会抓着漂浮物在深水区给苏小四捣乱。梓琪爸爸是副总经理，提前从山西老丈人家赶回临洺关，准备春节后复工事宜。复工不成，跑蔡工家蹭饭，也帮着蔡工忙活灶台试验。本文中的试验，供相信的朋友参考，也供严谨的专业人士批判。相信者责任自负，质疑者回家自我隔离去。蔡工是空气净化砖家，多年前曾鼓捣出过一篇有关空气过滤的博士论文。圈内公认，蔡工是中国净化行业顶尖的不靠谱。
         本文用的异丙醇熏蒸法（方法9），是10年前日本空气净化界大佬大岛教授的徒弟江博士首先提出来的，蔡工改进了他的方法，并指导浩二爸爸进行了系统性的试验，国际标准化组织ISO参照“蔡氏法”进行了实验室间国际比对试验，之后将那种方法列入ISO标准。蔡工去日本开会，大岛做东。几杯清酒后，蔡工让江博士出来声明：那应该叫“江博士法”，不是“蔡氏法”。人家江博士不稀罕那个虚名。
         聚丙烯（也称PP、丙纶）憎水、亲油、阻燃。它的熔点在160度左右。熔点低，生产费用也就低，因此很便宜。很多家用塑料制品是用PP材料制作的。PP可以永久性地带静电，因此，PP无纺布是制作口罩的理想材料。服装不能带静电，否则穿上不舒服。但夹在面包服里面的PP棉绒没贴皮肤，穿着还成。不足的是，PP太便宜，走到街上，No Class。保温棉，实际的保温材料是不流动的空气，纤维只是阻止空气的分隔物。纤维越细，纤维的根数越多，空气就越不容易流动。同样保温效果，细纤维材料重量轻很多。超细PP纤维的丝径是棉纤维的1/20～1/10，制作保温棉特别好。无纺布圈内有个段子。20多年前，熔喷法超细聚丙烯工艺进入中国。有位服装老板，看到电视里宇航员穿的衣服银光闪闪，就在熔喷PP棉绒外面罩了层铝箔，起个名叫“太空棉”，发财了。后冒出的另一位老板，嫌铝箔太贵，改塑料薄膜，称“南极棉”，花了更大价钱做广告，也发了。再来的老板索性把塑料膜去掉了，说他家的产品是“北极绒”。第四家凑热闹的是家大型国企，大手笔花上亿进口了几条PP熔喷生产线，又砸下一个亿在央视黄金时段做广告，说他们生产的是“生态棉”。PP燃烧后的产物只有二氧化碳和水，PP塑料被推崇，理由是“环保”。今天，海洋垃圾成了社会关注，PP等所有塑料制品又成了全民公敌，理由还是“环保”。PP棉吸油，海洋石油泄漏，清理海面用的就是熔喷法PP棉绒。家人戴过的旧口罩别扔，擦灶台好用，但它不沾水，擦桌子不好使。
      PP材料人工合成，PP纤维叫“合成纤维”，也叫“化学纤维”或“化纤”。到了台湾，叫“人造纤维”，简称“人纤”，怪吓人的。过去的纤维制品全是织出来的，现在好多布料不用织，因此称“非织造布”或“无纺布”。制作口罩的材料是“熔喷法PP超细纤维无纺布”。PP的一个亲戚是PET（也称：聚酯、涤纶、的确良）......。废话太多了，打住。

【蔡工版权所有，转帖】

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