自吸过滤式防微粒口罩过滤性能试验研究

摘要

近年来,环境空气污染对人体健康的影响主要表现在:环境空气中悬浮的微细颗粒物增多造成空气质量下降；呼吸性病毒病菌危害事件的出现,如SARS病毒危害事件。作为个体防护,人们自觉不自觉地采用了口罩,但是由于对口罩过滤性能缺乏认识,甚至出现了医护人员带着口罩被病毒感染的案例。
　　 本课题主要研究人们日常采用的口罩用品,即以人的呼吸力为动力,克服滤层阻力对颗粒物进行净化的口罩,专业称之为自吸过滤式防微粒口罩。通过市场搜集、归纳整理了五类口罩:纱布口罩,纯棉口罩,医用外科口罩,N95口罩,驻极体滤料口罩。
　　 作为环境空气背景浓度,调查了颗粒污染物情况。对1990～2005年上海市环境空气质量进行统计分析,发现颗粒物浓度高值发生期在春季3或4月和冬季11或12月左右。在2005年10月底测定了上海市区7个人员比较集中区域的环境空气质量,测定结果反映出5个区域呈轻度污染。
　　 采用环境气溶胶对口罩性能进行测试,针对测试要求设计了口罩滤料过滤性能测试台和模型带口罩过滤性能测试台。采用德国GRIMM尘粒检测仪,不仅可以测定滤料或口罩对PM10、PM2.5、PM1.0的粒级分段过滤效率,还可以对微细颗粒物进行单一粒径分级过滤效率的测试,粒径范围0.23～10微米,分级13挡。
　　 参照国内外标准要求确定被测滤料面风速测量范围,以人的呼吸力(一般人的呼吸气阻力30～50Pa)判定口罩透气性能,通过测定PMx(PM10、PM2.5、PM1.0)过滤效率和分级效率用于判定过滤性能。
　　 对口罩滤料过滤性能测试结果表明,按过滤效率由高到低依次为:N95口罩滤料,驻极体滤料,医用外科口罩滤料,纱布口罩滤料,纯棉口罩滤料；过滤阻力由低到高依次为:纱布口罩滤料,纯棉口罩滤料,驻极体口罩滤料,N95口罩滤料,医用外科口罩滤料。
　　 对口罩过滤性能测试结果表明,过滤效率由高到低依次为:驻极体滤料口罩,N95口罩,医用外科口罩,纱布口罩,纯棉口罩。过滤阻力排序同滤料。
　　 经试验分析,N95口罩滤料与口罩效率排序差异在于其阻力较大,口罩边沿短路进气影响过滤性能,阻力越大边沿短路进气量越大。
　　 经滤料筛选后驻极体滤料口罩可以具有N95口罩的高效和纱布口罩的透气性。过滤效率达到95％以上,阻力为33Pa以下。在颗粒物浓度低于3mg/m3的场合,佩戴驻极体滤料口罩可以呼吸到达到环境空气质量标准的干净空气。
　　 作为目前较常使用的纱布口罩的过滤效率不到50％,叠层使用后过滤效率增加不明显,由于透气性好可以用于高浓度时的外层过滤。

目录

文摘

英文文摘

主要符号

1 课题研究的背景、意义及研究内容

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 课题研究的内容

1.3 课题研究的步骤

1.4 课题研究的预期目标

2 口罩过滤性能研究现状

2.1 口罩的分类

2.1.1 呼吸护具的分类

2.1.2 各种呼吸防护装备的特点

2.2 口罩的相关标准

2.2.1 国内标准及性能指标

2.2.2 国外标准及性能指标

2.2.3 口罩相关标准的分析

3 口罩滤料及口罩过滤性能测试装置和测试方法

3.1 国内外标准中常用的测试装置

3.2 过滤环境气溶胶的测试装置和测试方法

3.2.1 试验目的

3.2.2 试验测试仪器

3.2.3 试验测试装置

3.2.4 试验测试内容和方法

3.2.5 测试样品的选取

3.3 本章小结

4 环境空气中颗粒物背景浓度的调查与测试

4.1 前言

4.2 上海市历年环境空气质量状况分析

4.3 环境空气中颗粒物背景浓度测试及结果分析

4.4 本章小结

5 口罩滤料过滤性能试验研究

5.1 样品采集

5.2 环境空气中PM背景浓度的测定

5.3 测试结果及分析

5.3.1 纱布口罩滤料过滤性能

5.3.2 纯棉口罩滤料过滤性能

5.3.3 医用外科口罩滤料过滤性能

5.3.4 驻极体滤料过滤性能测试

5.3.5 N95口罩滤料过滤性能测试

5.4 各类口罩滤料过滤性能对比分析

5.5 本章小结

6.口罩过滤性能试验研究

6.1 样品采集

6.2 各类口罩分级过滤效率测试结果及结果分析

6.2.1 纱布口罩分级过滤效率测试

6.2.2 纯棉口罩分级过滤效率测试

6.2.3 医用外科口罩分级过滤效率测试

6.2.4 驻极体滤料口罩分级过滤效率测试

6.2.5 N95口罩分级过滤效率测试

6.3 各口罩过滤性能对比分析

6.4 口罩边沿气体渗漏对口罩过滤效率的影响

6.5 本章小结

7.口罩过滤环境气溶胶的简要分析

7.1 前言

7.2 不同口罩滤材的过滤机理

8.结论分析及存在问题

8.1 结论分析

8.2 存在问题

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢