ประสิทธิภาพการกรองอนุภาคของหน้ากาก N95 หน้ากาก KN95 และ หน้ากากอนามัยในช่วงขนาด 15–700 นาโนเมตรParticle Filtration Efficiency of N95 Mask, KN95 Mask and Surgical Mask in the Particle Size Range between 15–700 nm

Abstract

วัตถุประสงค์ของบทความนี้เพื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคของหน้ากาก โดยจะใช้อนุภาคเกลือและอนุภาคน้ำมันเพื่อทดสอบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคแต่ละขนาดในช่วง 15–700 นาโนเมตร ของหน้ากาก 3 ชนิด คือ N95, KN95 และหน้ากากอนามัย ทดสอบเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคระหว่างขนาด 100 นาโนเมตร และ 300 นาโนเมตร ทดสอบเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหน้ากากจากการกรองอนุภาคเกลือและอนุภาคน้ำมันในช่วง 50–700 นาโนเมตร และทดสอบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคขนาด 300 นาโนเมตร ที่อนุภาคประจุสมดุลและอนุภาคประจุไม่สมดุล ผลการทดสอบพบว่า การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคระหว่างขนาด 100 นาโนเมตร และ 300 นาโนเมตร อนุภาคที่ผ่านทะลุแผ่นกรองของหน้ากากได้ดีที่สุดของหน้ากาก N95 คือ 30–40 นาโนเมตร ของหน้ากาก KN95 คือ 40–60 นาโนเมตร และของหน้ากาก หน้ากากอนามัยมี 2 ช่วง คือ 30–50 นาโนเมตร และ 150–200 นาโนเมตร พบว่า การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของหน้ากากจากการกรองอนุภาคเกลือและอนุภาคน้ำมัน ในช่วง 50–700 นาโนเมตร หน้ากาก N95 มีประสิทธิภาพการกรองอนุภาคน้ำมัน 96% ส่วนอนุภาคเกลือ 98% ส่วนหน้ากากอนามัยมีประสิทธิภาพการกรองอนุภาคน้ำมัน 80% ส่วนอนุภาคเกลือ 91% และการทดสอบประสิทธิภาพการกรองอนุภาคขนาด 300 นาโนเมตร ที่อนุภาคประจุสมดุลและอนุภาคประจุไม่สมดุลของหน้ากากเมื่อใช้ตัวทำให้อนุภาคละอองลอยเป็นกลาง มีผลทำให้ประสิทธิภาพการกรองอนุภาคของวัสดุกรองลดลงเนื่องจากการประจุสมดุลของอนุภาคพบว่า อนุภาคขนาด 300 นาโนเมตร ที่ไม่ได้รับประจุมีอยู่ถึงประมาณ 30% และอนุภาคที่มีประจุบวกและลบประมาณ 70% ทำให้อนุภาคที่ไม่มีประจุกว่า 30% สามารถผ่านทะลุได้ง่ายกว่าอนุภาคที่มีประจุบวกและลบ

The purpose of this study is to evaluate the particulate filtration efficiency of N95 masks, KN95 masks, and surgical masks used in Thailand during the COVID-19 outbreak. The filtration efficiency of aerosol particles in the size range of about 15 nm - 700 nm was tested using NaCl and emery oil particles. In this work, the filtration efficiency of NaCl and emery oil particles between 100 and 300 nm was presented and compared. The filtration efficiency of NaCl and emery oil particles in the range of 50–700 nm, as well as the filtration efficiency of 300 nm NaCl particles at both neutralized and unneutralized charges were experimentally evaluated. A comparison of particle filtration efficiency between 100 nm and 300 nm showed that the particles that most penetrated the N95 mask's filter were 30–40 nm, those of the KN95 masks were 40–60 nm and those of surgical masks featured 2 ranges: 30–50 nm and 150–200 nm. In regard to filtration efficiency of NaCl and emery oil particles in the range of 50–700 nm, the oil and NaCl particle filtration efficiency of N95 masks reached about 96% and 98%, compared with 80% and 91% filtration efficiency of surgical masks. Because the particle equilibrium charge of a particle of 300 nm in diameter is approximately 30% uncharged particles and approximately 70% positively and negatively charged particles, when using an aerosol neutralizer, the filtration efficiency of charged and uncharged particles resulted in reduced particle filtration efficiency of mask filter. This allows more than 30% of uncharged particles to pass through more easily than positively and negatively charged particles.