颗粒物防护口罩的防护原理
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  • 发表时间:2019-09-08 17:44
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  当口罩用于保护佩戴者,防范空气中的颗粒状污染物时,它必须具备两方面的功能,即足够高的过滤效率,和足够好的密合性,(图8)用于说明在佩戴状态下的口罩防护原理。

  颗粒物防护口罩的面罩体是由过滤材料做成的,佩戴者靠自主呼吸克服滤料对气流的阻力,因此专业上称之为自吸过滤式呼吸器。吸气时,口罩内的低气压使气流进入口罩;呼气时口罩内气压高于环境气压,气流通过口罩排出。当口罩滤料符合标准的要求,而且面罩与使用者脸部足够密合时,绝大部分吸气气流会经过滤料过滤,从滤料穿透进入口罩的颗粒物的量是微乎其微的。

  防护口罩无法100%地与人脸密合,这受脸型、皮肤光滑程度和是否有毛发垫在口罩下面等诸多因素的影响。密合的口罩只允许少部分气流泄漏进入面罩,但泄漏量会明显大于滤料的穿透量,可以说,戴颗粒物防护口罩所吸入的大部分颗粒物是来自泄漏,所以防护口罩的密合性极其重要,是确保高效滤料发挥作用的关键。为降低泄漏,防护口罩必须设计成立体的结构,靠头带和鼻夹施加一定压力使口罩与脸紧密地贴合。标准对颗粒物防护口罩在佩戴状态下的泄漏有限制性要求,在真人佩戴口罩的情况下测试泄漏量(总泄露率)。

  纱布口罩、布口罩和许多一次口罩不仅过滤效率低,口罩也无法与脸部密合,所以不提供呼吸防护。除了明显的、不考虑密合的口罩设计外,有些口罩看起来虽是立体的,但由于固定的带子过于松懈,或者鼻梁处的密封不严,或者按照图9所显示的设计,在口罩内插入的滤材过滤面积小于呼吸区或不覆盖整个呼吸区,气流就会从这些部位泄露或穿透进入口罩,因为,那些部位的气流阻力最低!在图9中,用透明的材料按1:1的比例来呈现一类常见口罩的内部结构,以便能从正面、侧面和下方观察插在布料内层的白色滤片的实际覆盖面积,显示在侧面和下巴区域没有防护到,当用加湿器产生的水雾去穿透口罩下巴的区域时,就会看到水雾穿透口罩,说明在整体上这样的口罩是没有防护效果的(图10)。 图9 有缺陷的口罩结构设计图10加湿器产生的水雾轻易穿透图9所示口罩的下巴区域虽然许多低效的口罩缺少防护效果,但透气性好,佩戴时不需要密合,戴完后脸上不会留压痕,这些好处会使许多人愿意戴这种口罩,而对颗粒物防护口罩心存芥蒂。改善颗粒物防护口罩的佩戴舒适性,只能以不降低安全防护性能为前提,在口罩上设呼气阀(参见图1)就是一个很有效的方法。呼气阀是一个单向开启的阀门,吸气阶段口罩内的负压使呼气阀自动关闭,呼气时口罩内的正压使呼气阀自动开启,将湿热呼气直接排出,降低阻力,让脸部感觉凉爽,对提高舒适性是很有帮助的。

  过滤材料在清洗过程中会受到损坏,使效率下降,也会使口罩变形,增加泄漏。在缺少专用设备对清洗后口罩的防护性能重新检测的情况下,使用者水洗口罩会面临不可控的风险,这在国内外都是禁止的。受到这一制约,防护口罩的设计使用寿命通常为一个工作班(如8小时),当口罩变脏,带有异味,有破损,或者口罩上积累的粉尘使呼吸阻力上升,感觉明显憋气时,就应整体废弃,更换新口罩,所以这类口罩也被称作是随弃式面罩。