關于新型口罩過濾性能的測試分析

摘要：隨著流感等各種呼吸道疾病的蔓延，對人類身體健康的危害也越加嚴重。流感等病毒具有傳播速度快、病源變異快以及控制難度大等特點，而減緩病毒傳播速度的有效方式就是使用防護型口罩，本文就此簡單分析了新型口罩過濾性能，文章首先介紹了測試裝置、測試儀器以及相關的測試方法，隨后文章簡單分析了測試樣品的合理選擇，最后文章對測試結果進行了分析總結，希望能給相關人士提供一些參考。

關鍵詞：新型口罩；過濾性能；測試分析

隨著人類工業的不斷發展，我們的經濟在增長過程中同樣也帶來了較為嚴重的環境問題，在自然環境中出現了許多可以入顆粒物，這種顆粒物能夠在空氣中進行長時間的懸浮，而人類在和這種顆粒物進行接觸的過程中就會增加呼吸道疾病的患病幾率，從而影響身體健康，顆粒物越小，就會對人體造成越大的傷害，為此應該采取有效措施減少顆粒物對人體的影響，本文就此分析了口罩的過濾性能。

一、測試裝置及方法

（一）測試裝置

測試裝置問題可以參考下圖，在環境空氣流入到溶膠管道后，在經過相應的過濾設施，最后被吸氣泵抽取出來，

口罩過濾測試臺圖

其中1是集氣口，2是測試管道，3是環境精細顆粒監測儀，4是數字式的微壓計，5是浮子流量計，6是抽氣泵。

（二）測試儀器

108環境精細顆粒監測儀，其中一共有十六個頻道分布，顆粒粒徑主要在0.2420um，從本次的實驗特點出發，只對過濾前后達到0.2410um范圍內的顆粒進行測量，而數字式的微壓計在結束口罩過濾材料的測量前后要進行降壓處理。在測試流量的控制方面，也就是對過濾面風速的控制工作可以通過浮子流量計來進行控制。

（三）測試方法

對口罩的過濾性能具有影響的因素就是氣體的流量，也是評判一個口罩過濾質量好壞的重要參數。正常情況下，口罩的過濾能力會隨著風速的提高而降低，同時阻力也會相繼增長。人們的呼吸量在低于中等體力勞動的情況下，一般會保持在30L/min左后，但并不是以勻速的狀態進行呼吸的，而是呈現出一種正弦曲線型的呼吸狀態，而呼吸速度的最高情況下，會是平均呼吸速度的三倍左右，也就是94L/min，這也是歐共體規定的口罩過濾效率的標準流量，能夠在最差的條件下，評價呼吸阻力與過濾能力，在美國則使用的檢測流量則是85L/min。對于口罩過濾性能的測試方法主要是用試樣夾夾住面積為長和寬都是150毫米左后的口罩，隨后在利用提前設置好的氣流流量、顆粒的濃度質量以及顆粒的類型來測試樣品的過濾性能。遵循人體呼吸的基本規律，同時根據TSI8130的測試方法，本文主要是在過濾風速達到9.4與8.4、3.0時，對口罩中過濾材料的阻力性能參數和過濾效率進行詳細的測試。

氣體流量L和過濾效率Y可以根據相關公式計算，

L=1000vS

其中v是過濾面中的風速，而S則是口罩中過濾材料主要的過濾面積，

Y=P1-P2P×100%

在上述公式中，P1是環境中的顆粒濃度質量在過濾前的主要濃度，而P2則是環境空氣質量在過濾工作結束后的顆粒濃度。

二、選擇測試樣品

根據市場中比較流行的口罩、廣大人民群眾使用的口罩以及醫療機構中的口罩進行了簡單的測試分析工作。測試的樣品主要有通過HV熔噴所支撐的非織造布，在獨特靜電作用下的靜電纖維的非織造布，最后DEFG則是在特殊加工處理后所產生的核電熔噴非織造布。[1]特殊靜電的纖維非織造布，對于空氣中細小顆粒物具有較高的過濾效果，但是會遇到較大的阻力，在舒適性方面有所欠缺，這也是防護用品在國內外主要的發展趨勢，當人們在進行重體力勞動活動的過程中不適合佩戴此類產品。

三、測試結果分析

在口罩濾面所經受的風速保持不同的狀態下，口罩中過濾材料的阻力以及過濾效率也會出現相應的變化。[2]把空氣環境中范圍在0.2410um內的顆粒物分別劃分成13個階段，同時測量口罩中過濾材料在粒徑范圍不同的情況下的阻力和過濾能力，從而更加科學合理地評價口罩的過濾能力。隨著風力的逐漸提高，各種類型的口罩過濾阻力會相繼提高，同時過濾效率也能得到一定的改善，因此在檢測口罩的過濾能力使，應該結合人體在基礎重體力勞動環境下的呼吸規律進行檢測。而HV熔噴非織造布在直徑大于20um的顆粒物會具有較強的過濾效用，但是在細小顆粒物的過濾中，就存在較大不足，并遇到較大的阻力。

四、結論

在利用環境精細顆粒監測儀來分段檢測自然環境中的顆粒物后，可以對口罩的過濾能力進行更加準確客觀的評價分析。而將環境氣溶膠作為主要的檢測對象，是最接近口罩在現實生活當中的使用情況的。不同類型的口罩之間，具有較大的差異性。在評價口口罩中過濾材料的使用性能時，最重要的評價指標就是材料的阻力和過濾效率，兩者之間任何一種都無法確實，而很明顯的研發低阻高校的口罩材料是未來主要的發展目標。

綜上所述，目前控制空氣中顆粒物的主力就是工業治理，但是在部分工業場所中，由于管理的問題和技術的缺陷，導致環境中的顆粒物含量沒有得到有效減少，從而使環境問題更加嚴重，同時還會使霧霾問題惡化，城市中的空氣質量堪憂，人們的生活問題也受到較大的影響，為此人們需要在出行時佩戴相應的防護口罩，防止顆粒物的進入。我國也應該加強新型口罩的研制工作，從而提高口罩的防護性能。

參考文獻：

[1]劉學洋.PVDF/PSU復合抗菌納米纖維空氣過濾材料的制備及其在口罩中的應用研究[D].東華大學，2016.

[2]陸樹興，王向欽.防霧霾口罩的濾片及其測試面積對過濾性能的影響[J].中國纖檢，2016（02）：9092.

作者簡介：潘宇楓（1992），男，漢族，江蘇無錫宜興人，本科，專業：測控技術與儀器，目前職位為檢驗員，從事環保設備產品質量檢測、機械設備產品質量檢測、家用電器電氣安全檢測、紡織材料物理性能及粉塵過濾性能檢測等工作。