普通人群废弃口罩消毒处理后混燃的可行性

贺泓博

（华北电力大学（保定）动力工程系，河北 保定 071000）

1 引言

飞沫传播是呼吸道传染疾病的主要传播方式，佩戴医用口罩是预防呼吸道传染病的重要措施。随着口罩佩戴的常态化，医用口罩的需求大幅度增加。与此同时对于废弃口罩的处理问题，也引起了不少争议。目前对于废弃口罩，大多数城市的要求是：（1）普通人群佩戴过的口罩，没有病毒传播的风险，使用后按照生活垃圾分类的要求处理即可。（2）疑似病人和其护理人员用过的口罩按医疗废物收集、处理[1]。

经查取资料了解，现如今有多种口罩垃圾桶设计，但未有后续处理，仅仅完成了废弃口罩的回收工作。现提出一种普通人群使用后废弃口罩混燃的处理方式，设计一款结合口罩消毒和真空打包的处理装置。基本思路是将废弃口罩经过喷洒酒精消毒和抽真空打包处理后，运输至生物质发电站或垃圾发电站进行混燃，这样的设计方式可以防止因废弃口罩处理不当引发增加医疗人员暴露交叉感染的风险、造成医疗废弃物污染等问题。在装置设计中需进行口罩燃烧性能与混燃的可行性分析，并对喷洒酒精对燃烧性能的影响进行讨论。

2 口罩的材质

口罩可以从两方面保护人群，一方面作为过滤用品抵挡 外来病原侵染佩戴者，另一方面减少呼吸疾病患者导致的病原传播。普通人群佩戴的口罩多为医用外科口罩和一次性医用口罩，医用口罩通常具有三层结构，制作材料主要为聚丙烯纤维。内层为亲肤层，材质为纺粘无纺布，主要作用是吸收呼吸出所携带的水汽和增加佩戴时的舒适度；中层为隔离过滤层，材质为熔喷无纺布，是口罩过滤的“心脏”部分。熔喷布是一种静电纤维布，当含有病毒的飞沫靠近时，飞沫会被阻挡，病毒通过静电作用被吸附在纤维表面无法通过，起到防止病毒传播的作用；口罩最外层为阻水层，材质亦为纺粘无纺布，主要起阻挡唾液和飞沫的作用[2]。

3 酒精消毒对口罩燃烧性能的影响

常用医用口罩的消毒方式有紫外线照射、沸水蒸煮、酒精消毒等。聚丙烯是一种热塑性合成物，具有稳定的化学性质，且在口罩制作的过程中进行了充足的处理，理论上以上消毒处理对口罩微观结构不产生影响。本文通过具体实验探究消毒方式对口罩燃烧性能的影响，由于本文着重于酒精消毒的方式，仅做75%酒精消毒处理的实验。

聚丙烯是聚合物，无固定燃点，无法通过比较着火点来判断口罩的燃烧性能。口罩的阻燃性是衡量医用口罩质量的重要物理指标之一，当医用口罩在意外受火焰接触时，其阻燃性能的好坏直接关系到医护人员的人身安全。本文使用同批次的口罩，通过对比使用酒精消毒前后口罩阻燃性能的变化，来确定口罩燃烧性能的改变[3]。

3.1 实验材料及仪器

口罩阻燃性能测试仪、洁净一次性医用口罩

3.2 实验原理及过程

口罩阻燃性能测试仪原理是用实验模拟实际情况，样品口罩以一定的线速度掠过火焰高度恒定的点火器的上方，观察口罩的燃烧行为，记录口罩离开火焰后的续燃时间。火源的能量通过测量火焰的温度来保证。样品口罩以恒定速度通过火焰，口罩的燃烧性能由其续燃时间的长短衡量。

将样品口罩分为一组对照组和四组实验组，对照组不做任何处理，实验组各组处理方式如下：（1）将样品在75%的酒精中浸泡30 min，放置晾干30 min。（2）使用酒精喷壶对样品正反面均匀喷洒75%酒精，放置晾干30 min。（3）将样品在75%的酒精中浸泡30 min，放置晾干1 h。（4）使用酒精喷壶对样品正反面均匀喷洒75%酒精，放置晾干1 h。处理完毕后将五组样品口罩放至口罩阻燃性能测试仪中进行实验，记录续燃时间。

3.3 试验结果及分析

实验数据如下：

经过以上实验和对续燃时间的分析，可得到以下结果：

（1）晾干放置30 min后续燃时间明显增长，燃烧性能提高。晾干放置1 h后，续燃时间增长不明显，燃烧性能略有提高。

（2）在酒精中浸泡的实验组续燃时间长于酒精喷洒的实验组。

（3）放置时间越长续燃时间越接近对照组。

酒精的热值为5.45 KJ/g，在消毒的同时都会携带部分酒精，使口罩的燃烧性能提升。酒精的挥发性较强，随时间的推移，酒精逐渐挥发，对口罩燃烧性能影响减小[4]。另外有实验研究表明在室温下，聚丙烯耐化学腐蚀，并难以溶于70%乙醇水溶液。酒精消毒方式对口罩各层的微观结构影响较小，各层纤维结构均未见明显变化，无断裂，无腐蚀。纤维覆盖率在处理前后亦未见明显变化。由此可见，酒精消毒不改变口罩本身的结构与燃烧性能，仅起到增加热值和助燃的效果。

4 口罩消毒处理后混燃分析

4.1 口罩的燃烧性能

口罩具有优异的燃烧性能，且热值较高，属于易燃物质。无论是纺粘无纺布还是熔喷无纺布的主要成分都为聚丙烯，聚丙烯是由丙烯反应而得的聚合物，是一种综合性能良好的通用热塑性高分子材料。丙烯的净热值为20 916 Kcal/Nm3，在加聚反应过程中会释放出很少一部分聚合热，聚丙烯热值很高。制作口罩的过程中通过特殊的加工，使口罩具有了一定的阻燃性能。但一定的阻燃性对口罩的燃烧影响不大，且经过以上实验可知，酒精消毒后携带部分酒精提升了口罩的燃烧性能。

4.2 废弃口罩混燃处理的前景

废弃口罩经过酒精消毒后更加易燃，具有更高的热值，为了防止在运输过程中造成废弃口罩污染，用真空包装设备将口罩真空打包，不仅使口罩运输过程中更具安全性，而且还能防止酒精挥发带来的燃烧性能损失。真空打包装置将产品装入包装袋后，抽去包装袋内部的空气，达到预定真空度后完成封口。在保证密封性的前提下，选择具有可降解的复合塑料薄膜袋。打包完成的废弃口罩，将运输至生物质发电站或垃圾发电站进行混燃。

垃圾发电站是焚烧垃圾发电的电厂，焚烧处理垃圾可以将垃圾的总体积减小75%～85%，总重量减少60%～70%，将燃烧过程中释放的热能转化为电能，是处理城市生活垃圾的有效手段之一。但垃圾发电站仍存在许多问题，在焚烧过程中会产生大量的污染气体和固体废弃物。解决环境污染问题是发展垃圾发电站的关键。相对与其他生活垃圾，口罩材质单一，燃烧产物可控，烟气清洁技术相对容易开发。

生物质发电站是利用可再生能源进行发电，使用的燃料包括农林废弃物燃烧发电、沼气发电等。生物质发电技术比较完善，对燃烧过程中会导致锅炉内结渣、受热面灰沉积、低温受热面腐蚀、过热器管高温腐蚀等问题已有较好的处理方法。我国生物质燃料以农业废弃物为主，但农业废弃物的供应受季节性等因素影响，价格波动较大，单纯依靠生物质发电的话规模很难做大，我国生物质发电站多采用混燃技术。废弃口罩混燃是很好的选项，可有效解决燃料供应不足的问题。