口罩复用技术助力全球抗疫

在新皇冠疫情爆发期间，浙江润土集团利用中国工程院院士陈键锋团队提出的口罩带电再生再利用技术，不仅大大减少了公司口罩的使用量，也保证了防疫工作的正常开展。

“我们在不同品牌的口罩上进行的实验都验证了这项技术的有效性。从2020年2月20日至3月30日，公司将原来的每位员工每天一个一次性医用口罩改为每三天一个一次性医用口罩，节省了125，000个口罩。”该组织的负责人徐万福告诉《中国科学》。

他称赞的技术也赢得了国际赞誉。在英国皇家工程院主办的多国工程院应对新皇冠疫情视频会议上，由中国工程院推荐的代表、北京化工大学王丹教授详细介绍了陈键锋团队在口罩再利用技术方面的最新进展，得到了国家工程院专家的热烈响应和高度评价。

引发全球“面具战争”

在新的皇冠流行病期间，口罩成为预防和控制不可或缺的工具和战略材料。新产能“翻倍”快速增长。

在国家的支持下，各行各业都在通力合作。石化企业全面从事熔喷布生产，汽车企业供应口罩机。在多部门“保底”政策的支持下，转产企业不再担心满负荷生产口罩。产能在短短一个月内扩大了四倍多，日产量超过1亿台。

然而，像中国这样的亚洲国家认为防疫所必需的口罩却没有受到欧美国家的重视。不仅没有人戴口罩，就连戴口罩的人也会受到歧视。然而，随着这一流行病的大规模爆发和无症状感染者的出现，西方国家已经改变了戴口罩的策略。

4月22日，美国旧金山湾区的几个县开始要求公民在同一天在一些公共场所戴口罩。德国的16个联邦州都发布了“面具执法令”，进入了人人戴面具的时代...

因此，世界上面膜产品的供需矛盾仍然非常突出。如何保证每种口罩的安全性，充分发挥其最大效能，如何将防护口罩的有效使用时间提高几倍甚至十倍以上，已经成为防疫控制急需解决的关键科技问题。

与此同时，随着口罩使用量的增加，民用口罩造成的垃圾问题也越来越突出。

“现有的口罩材料基本上都是不可降解的聚丙烯塑料。废口罩被当作生活垃圾焚烧，如果处理不当，会产生有害气体。如果埋在地下，它几十年都不会腐烂，还可能对土壤造成一些污染。”王丹在接受《中国科学报》采访时表示，有效增加每个口罩的使用时间，对于在一定程度上解决口罩浪费问题具有积极意义。

质量改进和效率提高标准是第一位的

据了解，陈键锋团队通过“热水浸泡解毒+电吹风充电再生”的方法对面膜进行处理，即将面膜浸泡在温度高于56℃的热水中30分钟，然后用电吹风吹干约10分钟并充电。为了解决异常时期口罩的再生和再利用问题，提供了一种简单易行的方法。

王丹介绍说，我国口罩产品主要有五个标准，其中医用口罩有三个标准，即医用防护口罩(GB 19083)、医用手术口罩(YY 0469)和一次性医用口罩(YY/T 0969)；此外，它包括属于工业领域的呼吸保护自吸过滤式颗粒物呼吸器(GB 2626)和属于民用领域的日常防护面罩(GB/T 32610)。每个口罩对细菌过滤效率、非油性微粒过滤效率和防护效果等关键指标都有相应的规定。

这种再生面膜和新面膜效果一样吗？他给予了肯定的答复。「就优质口罩产品而言，回收口罩的过滤效率较新口罩低0.6%-2.3%，符合相关口罩标准的过滤效率指数。可以建议在有限的民用场所使用，以节约资源和减少环境污染。”

然而，根据目前的研究数据，一些口罩消毒后的核心指标不符合相关口罩标准的要求。

“这是因为在现有的口罩标准中，对于与重复使用直接相关的技术指标，如佩戴时间、使用次数、重复使用后的性能等，没有明确的规定和要求，造成了重复使用口罩没有标准可循的现象。”王丹说。

基于此，在北京的大力支持下，北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室团队牵头起草并制定了首个可重复使用民用口罩国际集团标准。

该标准指出，可重复使用的民用口罩应能承受不少于3次的去污，累计佩戴时间不少于24小时，口罩鼻夹在24小时后不应脱落，且口罩无明显变形。过滤效率与KN90口罩的性能指标一致。储存时间不得少于5年。

该标准还规定，制造商应提供特定的消毒和清洗方法，这些方法应适合家庭操作。应选择不损害口罩过滤层电荷和结构的消毒和清洁方法，以及能再生口罩过滤层电荷的宜家干燥方法。每个面具都应标有“可重复使用”或“RU”的字样。

“以标准化引领工业产品质量升级，以标准化进一步规范市场秩序，对于消除市场恶性无序竞争，保护人民健康具有重要意义。”陈键锋说。

工业化的尝试已经初见成效。

据了解，今年2月以来，陈键锋率先承担了国家科技部重点研发项目“公共安全风险防范与应急技术装备”。围绕“可重复使用防护口罩关键技术及产业化”的重大需求，组织全国优势产学研力量开展应急科研。其产业化尝试已取得初步成效。

陈键锋介绍，可重复使用防护口罩关键技术及产业化项目的研究主要包括三个方面:一是防护口罩带电再生技术及性能评价标准；二是高性能熔喷聚丙烯复合纤维布及口罩技术；第三，新型纳米纤维膜和掩膜技术。

一系列成就不断涌现。北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室张立群团队与山东道恩高分子材料公司和北京服装学院团队合作，开发了高效带电剂聚丙烯熔喷纤维材料，生产销售3000多吨，为可重复使用的民用口罩提供了重要的材料支撑。

在新型纳米纤维膜及掩膜技术的研究中，北京化工大学杨伟民团队等创造了熔融差分纳米纤维复合膜材料，制备的掩膜通过了KN95掩膜标准测试。浙江工业大学于斌团队及其配套企业开发的聚四氟乙烯软支撑纳米复合膜材料已向市场提供200万平方米，可生产约6000万个口罩。中原工学院何建新团队与企业合作，形成了日产8000平方米的溶液静电纺丝纳米纤维膜生产线。清华大学的吴辉团队开发了一种基于气流纺纳米纤维的新型口罩，它可以实现高过滤效率、低空气阻力的非静电物理过滤。现已形成年产100万平方米的气流纺纳米纤维膜生产线，并向市场提供了6万种KN95级口罩过滤材料。项目组研发生产的新型纳米纤维膜口罩的过滤效率和呼吸阻力均符合KN95级口罩标准，能够满足长期储存和反复消毒的需要，初步满足了可重复使用的民用防护口罩的要求。

接下来，陈键锋团队将加强可重复使用口罩技术和标准的推广，为社会和企业提供技术咨询，为赢得“防疫”和“重返工作岗位”活动提供科技支持。同时，我们将进一步优化收费重复使用口罩的技术和工艺，加强国际学术交流和宣传，为世界防疫提供科学方法。

在确保安全的情况下，让每一个口罩发挥最大效能，提高口罩的有效使用时间几倍甚至十倍以上，科学合理地使用口罩，避免过度消费，符合绿色发展的要求，体现实施生态文明的理念陈键锋说。