为火神山医院加装“安全门”——细数传染病专门医院中的化工材料

        抗击疫情的化工卫士⑦

　　新冠肺炎疫情一直牵动着全国人民的心绪。为了更好 控制疫情，火神山医院在十天之内便顺利建成并投入使用，中国再一次向世界证明了“基建狂魔”的称号当之无愧。其背后有太多默默无闻的工作者为之奉献，石油和化工行业也参与其中，贡献了一份力量。

　　作为传染病专门医院，火神山医院比普通医院的建设要求更复杂，运营条件更苛刻，特别是防渗工程、污水处理、空气净化等关键环节更是重中之重。他们有效隔绝了医疗污染物与周边环境，保护了土壤、地下水、空气等免于污染，相当于为火神山医院加装了一道“安全门”，那么这些关键环节中运用了哪些化工材料呢，今天我们就来一探究竟。

火神山医院俯瞰图

防渗膜卷材

　　“两布一膜”： 防止污染源外渗的“地下雨衣”

　　火神山医院虽为抗击疫情而赶建的临时医院，但是在防渗工程这块一点都不临时，整个基地下方按垃圾填埋场标准铺设防渗层，犹如穿上一层地下雨衣，不让一滴污水进入地下。

　　防渗层是确保医疗安全、防范废水等污染必要的基本设施，可有效阻隔医疗污染物与周边环境接触，保护土壤和地下水及周边环境。大家在直播中看到的那一层层白色“地毯”就是防渗层，“两布一膜”再搭配20厘米厚的沙子共同形成了火神山医院地下的防渗层。

　　那么“两布一膜”是什么呢?“布”是土工布，“膜”则是高密度聚乙烯(HDPE)膜，而“两布一膜”是二层土工布加一层HDPE膜，其中土工布是规格为600克/平方米丙纶长丝土工布，HDPE防渗膜规格为2.0毫米的双糙面防渗膜。

　　防渗层的防渗性能好坏主要取决于HDPE膜。HDPE膜采用聚乙烯原生树脂(以HDPE为主要成分)加以一定比例的炭黑母料、抗老化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、稳定剂等，经单层、双层、三层共挤技术吹塑而成，是一种防渗效果好、耐酸碱、耐腐蚀、高抗拉、使用寿命长的防渗材料，适用于工程防渗、污水池防渗、垃圾填埋场防渗、尾矿处理场防渗、固废弃物填埋场防渗等工程。

　　HDPE防渗膜的铺设成本低、经济效益高。经过实际测算，铺设HDPE防渗膜要比黏土防水等普通防渗工艺节约成本30%~50%，还施工进度快、效率高，非常适合用于紧急性工程建设中。而且HDPE防渗膜的防渗原理属于物理变化，不会产生任何有害物质。

　　土工布是由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料，主要应用于铁路、公路、运动馆、堤坝、隧道、水工建筑、沿海滩涂、围垦、环保等工程。土工布质量轻、抗拉强度高，除了具有良好的渗水性、耐用性、过滤性的特点外，还具有很好的反滤功能。反滤功能是指含有沙土的水流过土工布时，水可以顺畅流过，而土被阻挡在外。因此土工布可以代替水利工程中传统采用的天然反滤材料作为反滤层。

　　据资料显示，土工布的应用始于上世纪60年代，当时美国是世界上土工布消费量最大的国家，上世纪90年代初的年用量就在3亿平方米以上。我国土工布应用开始于上世纪80年代初，当时只是试验性的应用，用量极少。直到1998年我国建筑部门才把对土工布的应用列入到设计规范中去，并制定了相关的国家标准，土工布才真正得到重视和发展。目前我国土工布的年用量已超过3亿平方米。

　　土工布与HDPE膜结合，不仅增大了HDPE膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于土工布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。

过滤材料

　　过滤材料： 阻挡病毒逃跑的“小天使”

　　病房建好之后，如何保证病房内的密封性能、防止病毒通过空气流通传播也是一门学问。根据公开资料显示，火神山医院建立了整体有序流动、高危区独立排风、排风高效过滤、防止二次污染传播的整套空气净化消毒系统。

　　为实现整体有序流动，火神山医院采用了“负压病房”来阻止病毒逃跑。医院按照受污染程度划分，即为污染区、半污染区以及清洁区，将污染区、半污染区设为微负压区，清洁区成为正压区，利用气压差的原理来防止病房内空气传播到外部，如同给病房带上“口罩”，避免病毒随着气流产生交叉感染，从而减少了医护人员感染的风险。对化验室、处置室、换药室等污染较严重的场所，设局部单独排风系统。同时，病房还采用隔离防护窗进行防护，病房中大的缝隙用泡沫胶进行封闭，小的缝隙用密封胶进行封闭，来防止空气外溢。所有送风系统、排风系统均设置了初效、中效、高效过滤器，排风系统系统末端设置的高效过滤器，再加紫外线灭菌装置，来控制病菌和气凝胶的外排。

　　目前，国内医用空气净化器应用的最主要技术是HEPA高效过滤器，其他技术还有静电吸附、负离子技术、臭氧等。其中HEPA高效过滤器对于0.1~0.3微米颗粒的有效率达到99.998%，可以过滤掉大部分携带病毒的飞沫。HEPA分为聚丙烯滤纸、玻璃纤维、复合聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)滤纸、熔喷涤纶非织造布和熔喷玻璃纤维等材质构成。HEPA滤网的基础是0.5~5微米厚的互相交叉的纤维，纤维间距为5~50微米，依赖纤维的吸附作用来有效拦截0.01~0.3微米的颗粒物。

采用复合材料搭建的病房

　　复合材料： 建造新冠肺炎患者“安全屋”

　　在火神山医院中，距离病毒最近的就是病人所居住的病房。病房的设计关乎着医护人员的健康与生命。火神山医院病房的框架构造借鉴了小汤山医院的经验，利用复合轻钢板材板房建造，这种活动板房可以迅速地进行组装与拆卸，同时可以保证良好的效果。板房的墙体采用了防火性能和保温性能好，还能隔热吸音的50毫米厚岩棉板。同时，屋面板采用的材料是玻璃钢夹芯复合材料，玻璃钢由无碱玻璃钢纤维及不饱和聚酯树脂复合而成，这种材料可以耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐老化。

　　而地板选用的则是聚氯乙烯(PVC)塑胶地板。PVC塑胶地板是目前世界建材行业中最新颖的铺地材料，也是一种新型轻体地面装饰材料，被称为“轻体地材”。从上世纪80年代初进入中国市场，至今在国内的大中城市已经得到普遍的认可，使用非常广泛，涉及室内家庭、医院、学校、办公楼、工厂、公共场所、超市、商业、体育场馆等各种场所。

　　PVC塑胶地板采用特殊制作工艺，产品表面无气孔，让污垢无法深入内部。它的抗菌性能提供了永久的杀菌和抑菌处理，防止微生物在地板内外的繁殖。而且它在制造时进行了特殊防火处理，减少火种蔓延的机会，更不会产生对人体有害的烟雾和气体。其表层附着的聚氨酯面漆具有防水性、耐化学品腐蚀性和尺寸稳定性，简化了使用周期中繁琐维护步骤。

　　这种看似简单的集装箱病房，其实工业化程度很高。所有的构件均在工厂预制，现场模块化拼装并且在现场采用流水作业模式，房建、配套安装基本同步，紧急情况下可以采用交叉作业模式。建筑外表面还使用镀锌、彩涂等涂层产品实现防腐的目的。其中，金属镀锌主要提供耐蚀性，承担着牺牲性的保护功能;涂层主要承担隔绝性保护的作用，涂层一般由环氧、聚酯、聚氨酯等作为底漆，硅改性聚酯、高耐久性聚酯、聚偏氟乙烯等作为面漆。

　　含氯消毒剂： 拧紧污水安全排出“安全阀”

　　火神山医院的医疗废水会不会造成污染，也是很多人关注的问题。实际上，火神山医院虽然建设任务紧急，但环境保护标准一点没降，污水处理设施与医院同步设计的，严格按照医疗废水处理规范和相关要求建设。

　　由于新型冠状病毒的强传染性，“滴水不漏”成了防止污染扩散、抑制病毒蔓延的关键。火神山医院的废水从排出到处理合格要经过7道严格的工序，经过全封闭的收集和预消毒处理，再提升到污水处理站进行生化处理，最终经系统检测合格后，才会排入市政管网。而且，火神山医院配备了两组污水处理系统，一用一备，单组设备每天可处置800~1000吨污水。如若一组系统发生故障或进行检修，可有另一组备用系统提供正常运行。

　　火神山医院的污水处理系统是按照传染病医院标准进行的，其中消毒是整个部分的重点，整个消毒停留时间达5个小时，远高于医疗废水消毒停留1.5个小时的平均水平。此外，为避免污水暴露至空气，第一时间将污水收集至密闭储罐，污水还将进行二级强化消毒、二级生化处理等工艺处理达标排放。

　　那么消毒所用到的材料是什么呢?目前医院采用消毒剂最多的是次氯酸钠，其次是液氯，近年来又有二氧化氯在推广应用。

　　次氯酸钠溶于水产生次氯酸根离子，可用于消毒杀菌，是普通的化学试剂，运输、储存和购买都比较方便。次氯酸钠属于氧化性消毒剂，对微生物具有强大的杀菌作用，在消毒方面的应用已有100多年历史，目前在医疗、卫生防疫、工农业等各行业的消毒得到广泛应用。然而次氯酸钠与有机物或还原剂相混易爆炸，受热受光快速分解，受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气，具有腐蚀性，在使用时要格外注意。

　　液氯在水中能迅速产生次氯酸根离子，有效氯含量比次氯酸钠溶液高5~10倍，消毒能力强且价格便宜。由于氯气是一种强刺激性有毒气体，因此要用专用的存储设备进行存储。

　　二氧化氯法是一种强氧化剂，它在水中的溶解度是氯的5倍，氧化能力是氯气的215倍左右，可杀灭微生物，同时有效破坏水中的微量有机污染物，很好地氧化水中一些还原状态的金属离子。其最大的优点在于与腐殖质及有机物反应几乎不产生发散性有机卤化物，不生成并抑制生成有致癌作用的三卤甲烷，也不与氨及氨基化合物反应，适用于医院污水处理。

　　此外，中国化学工程旗下的天辰公司还研发了高效环保的空气消毒剂。针对呼吸道飞沫传播为主要途径的新冠肺炎病毒，空气阻断是有效的消杀方式，但高效空气消毒剂由于平时应用范围较窄、价格昂贵。天辰公司研发团队发挥自身在精细和专用化学品方面的科技研发优势，紧急攻关、研发生产出高效广谱环保消毒剂——可用于空气消毒的过氧乙酸溶液。

　　过氧乙酸是一种国际公认的高效广谱环保的消毒剂，几乎可消杀大部分病毒细菌，与传统的含氯消毒剂和酒精相比，不存在氯气中毒和高浓乙醇易燃的危险，还可用于家庭蔬菜水果消毒。根据国家卫健委发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊治方案(试行第四版)》，过氧乙酸可有效灭活SARS-CoV和MERS-CoV等冠状病毒，对此次新型冠状病毒也同样有效。