普通人群廢棄口罩消毒處理后混燃的可行性

賀泓博

（華北電力大學（保定）動力工程系，河北 保定 071000）

1 引言

飛沫傳播是呼吸道傳染疾病的主要傳播方式，佩戴醫用口罩是預防呼吸道傳染病的重要措施。隨著口罩佩戴的常態化，醫用口罩的需求大幅度增加。與此同時對于廢棄口罩的處理問題，也引起了不少爭議。目前對于廢棄口罩，大多數城市的要求是：（1）普通人群佩戴過的口罩，沒有病毒傳播的風險，使用后按照生活垃圾分類的要求處理即可。（2）疑似病人和其護理人員用過的口罩按醫療廢物收集、處理[1]。

經查取資料了解，現如今有多種口罩垃圾桶設計，但未有后續處理，僅僅完成了廢棄口罩的回收工作。現提出一種普通人群使用后廢棄口罩混燃的處理方式，設計一款結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過噴灑酒精消毒和抽真空打包處理后，運輸至生物質發電站或垃圾發電站進行混燃，這樣的設計方式可以防止因廢棄口罩處理不當引發增加醫療人員暴露交叉感染的風險、造成醫療廢棄物污染等問題。在裝置設計中需進行口罩燃燒性能與混燃的可行性分析，并對噴灑酒精對燃燒性能的影響進行討論。

2 口罩的材質

口罩可以從兩方面保護人群，一方面作為過濾用品抵擋 外來病原侵染佩戴者，另一方面減少呼吸疾病患者導致的病原傳播。普通人群佩戴的口罩多為醫用外科口罩和一次性醫用口罩，醫用口罩通常具有三層結構，制作材料主要為聚丙烯纖維。內層為親膚層，材質為紡粘無紡布，主要作用是吸收呼吸出所攜帶的水汽和增加佩戴時的舒適度；中層為隔離過濾層，材質為熔噴無紡布，是口罩過濾的“心臟”部分。熔噴布是一種靜電纖維布，當含有病毒的飛沫靠近時，飛沫會被阻擋，病毒通過靜電作用被吸附在纖維表面無法通過，起到防止病毒傳播的作用；口罩最外層為阻水層，材質亦為紡粘無紡布，主要起阻擋唾液和飛沫的作用[2]。

3 酒精消毒對口罩燃燒性能的影響

常用醫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，具有穩定的化學性質，且在口罩制作的過程中進行了充足的處理，理論上以上消毒處理對口罩微觀結構不產生影響。本文通過具體實驗探究消毒方式對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%酒精消毒處理的實驗。

聚丙烯是聚合物，無固定燃點，無法通過比較著火點來判斷口罩的燃燒性能。口罩的阻燃性是衡量醫用口罩質量的重要物理指標之一，當醫用口罩在意外受火焰接觸時，其阻燃性能的好壞直接關系到醫護人員的人身安全。本文使用同批次的口罩，通過對比使用酒精消毒前后口罩阻燃性能的變化，來確定口罩燃燒性能的改變[3]。

3.1 實驗材料及儀器

口罩阻燃性能測試儀、潔凈一次性醫用口罩

3.2 實驗原理及過程

口罩阻燃性能測試儀原理是用實驗模擬實際情況，樣品口罩以一定的線速度掠過火焰高度恒定的點火器的上方，觀察口罩的燃燒行為，記錄口罩離開火焰后的續燃時間。火源的能量通過測量火焰的溫度來保證。樣品口罩以恒定速度通過火焰，口罩的燃燒性能由其續燃時間的長短衡量。

將樣品口罩分為一組對照組和四組實驗組，對照組不做任何處理，實驗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試儀中進行實驗，記錄續燃時間。

3.3 試驗結果及分析

實驗數據如下：

經過以上實驗和對續燃時間的分析，可得到以下結果：

（1）晾干放置30 min后續燃時間明顯增長，燃燒性能提高。晾干放置1 h后，續燃時間增長不明顯，燃燒性能略有提高。

（2）在酒精中浸泡的實驗組續燃時間長于酒精噴灑的實驗組。

（3）放置時間越長續燃時間越接近對照組。

酒精的熱值為5.45 KJ/g，在消毒的同時都會攜帶部分酒精，使口罩的燃燒性能提升。酒精的揮發性較強，隨時間的推移，酒精逐漸揮發，對口罩燃燒性能影響減小[4]。另外有實驗研究表明在室溫下，聚丙烯耐化學腐蝕，并難以溶于70%乙醇水溶液。酒精消毒方式對口罩各層的微觀結構影響較小，各層纖維結構均未見明顯變化，無斷裂，無腐蝕。纖維覆蓋率在處理前后亦未見明顯變化。由此可見，酒精消毒不改變口罩本身的結構與燃燒性能，僅起到增加熱值和助燃的效果。

4 口罩消毒處理后混燃分析

4.1 口罩的燃燒性能

口罩具有優異的燃燒性能，且熱值較高，屬于易燃物質。無論是紡粘無紡布還是熔噴無紡布的主要成分都為聚丙烯，聚丙烯是由丙烯反應而得的聚合物，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，在加聚反應過程中會釋放出很少一部分聚合熱，聚丙烯熱值很高。制作口罩的過程中通過特殊的加工，使口罩具有了一定的阻燃性能。但一定的阻燃性對口罩的燃燒影響不大，且經過以上實驗可知，酒精消毒后攜帶部分酒精提升了口罩的燃燒性能。

4.2 廢棄口罩混燃處理的前景

廢棄口罩經過酒精消毒后更加易燃，具有更高的熱值，為了防止在運輸過程中造成廢棄口罩污染，用真空包裝設備將口罩真空打包，不僅使口罩運輸過程中更具安全性，而且還能防止酒精揮發帶來的燃燒性能損失。真空打包裝置將產品裝入包裝袋后，抽去包裝袋內部的空氣，達到預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合塑料薄膜袋。打包完成的廢棄口罩，將運輸至生物質發電站或垃圾發電站進行混燃。

垃圾發電站是焚燒垃圾發電的電廠，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%，將燃燒過程中釋放的熱能轉化為電能，是處理城市生活垃圾的有效手段之一。但垃圾發電站仍存在許多問題，在焚燒過程中會產生大量的污染氣體和固體廢棄物。解決環境污染問題是發展垃圾發電站的關鍵。相對與其他生活垃圾，口罩材質單一，燃燒產物可控，煙氣清潔技術相對容易開發。

生物質發電站是利用可再生能源進行發電，使用的燃料包括農林廢棄物燃燒發電、沼氣發電等。生物質發電技術比較完善，對燃燒過程中會導致鍋爐內結渣、受熱面灰沉積、低溫受熱面腐蝕、過熱器管高溫腐蝕等問題已有較好的處理方法。我國生物質燃料以農業廢棄物為主，但農業廢棄物的供應受季節性等因素影響，價格波動較大，單純依靠生物質發電的話規模很難做大，我國生物質發電站多采用混燃技術。廢棄口罩混燃是很好的選項，可有效解決燃料供應不足的問題。