CN102242530B - 一种纸质文物的脱酸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种纸质文物的脱酸方法，步骤如下：1)将酸化的纸质文物摊平置于平板上；2)在鼓泡器内注入含有OH-和Ca2+的离子源试剂，并通入氦气和氮气的混合气体作为载气，将离子源试剂输运到等离子喷枪；3）开启等离子体激发脉冲电源，在等离子喷枪口形成含有OH-和Ca2+的离子焰；喷射扫描到摊平的纸质文物表面进行脱酸处理。本发明采用在常温常压工作条件下等离子体放电的形式，从而有效避免了复杂、昂贵的真空设备，同时避免了水溶液浸泡法对纸张本体的损害，本发明方法可以实现大面积快速脱酸处理，其脱酸均匀、工艺稳定、适合于工业化规模生产。

Description

一种纸质文物的脱酸方法
技术领域
本发明涉及一种适用纸质文物的常温常压等离子体脱酸方法。
背景技术
我国历代遗存的巨量古籍、文献资料，大都由手工纸或机械纸书写和印刷而成，它们是中华民族珍贵的文化遗产，具有不可复制的重要历史文化价值。纸张在其中扮演着记录历史、传递延续文化精粹的重要载体作用。然而，自从19世纪以来，人们普遍发现用机械纸书写、印刷的图书、报纸难以长久保存。究其原因，机械纸在制造工艺中留存的硫酸铝，遇水解后呈酸性，因而造成纸张酸化并“自毁”，另外，现代经济发展造成大气污染日益严重，也加速了纸张的酸化。
为保护文化资源的完整性，抢救酸化纸质文献，研究了各种脱酸方法，但均不够理想：水溶液法易使纸张皱褶、粘连、褪色，且难以量化；有机溶剂法存在易燃、有毒等安全隐患； 气相法必需有真空配合，处理周期长且设备昂贵。当务之急是设计新型的纸张脱酸方法，使之避免复杂、昂贵的真空设备，同时避免水溶液和化学试剂残留对纸张本体的损害，从而实现对纸质文献的常温常压脱酸。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于纸质文物的常温常压等离子体脱酸方法。
本发明从低温等离子体物理以及材料科学原理出发，研究设计全新的具有常温常压等离子体工作特点的脱酸机制以及相应的反应先驱体离子源试剂，以期在常温常压状态下获得具有较高能量水平的活性OH-离子体，并将其以离子体射流形式喷射到纸张表面，并令其深入到纸张纤维内部，与纸张中残存酸性物质的H+离子发生中和反应而脱酸。同时，将Ca2+离子引入并固化到纸张纤维中，一方面抑制后期由外界环境引入的酸化因子，另一方面对纸张纤维起到一定的增强作用。
本发明的纸质文物的脱酸方法，步骤如下：
1) 将酸化的纸质文物摊平置于平板上；
2) 在鼓泡器内注入含有OH-和Ca2+的离子源试剂，OH-和Ca2+的摩尔比为1：0.001～0.01； 向鼓泡器中通入纯度99.9 %以上的氦气和氮气的混合气体作为载气，氦气和氮气的流量比为He:N2=2～5:5，总流量为0.10～0.15 m3/h，将离子源试剂输运到等离子喷枪；
3）开启等离子体激发脉冲电源，调整电压为5～10kV，频率为1.2～2.0kHz，在等离子喷枪口形成含有OH-和Ca2+的离子焰；
4）启动喷枪扫描装置，将OH-和Ca2+离子射流喷射扫描到摊平的纸质文物表面进行脱酸处理1～3分钟。 
将脱酸处理后的纸张按照标准程序检测PH值以量化脱酸效果，同时检测脱酸前后纸张的抗张指数、柔软度以及纸张老化试验，以判断脱酸对纸张性能的影响。
    OH-离子可以选自氨水、Ca(OH)2、KOH等，Ca2+离子可以选自Ca(OH)2、Ca(HCO3)2等。
本发明的有益效果在于：
1.本发明采用在常温常压工作条件下等离子体放电的形式，获得高能OH-和Ca2+的离子射流，并将其引入纸张内部完成脱酸处理，从而有效避免了复杂、昂贵的真空设备，同时避免了水溶液浸泡法对纸张本体的损害，实现了对纸质文献的常温常压脱酸；
2.本发明采用的等离子喷枪射流扫描纸张实现脱酸的形式，可以实现大面积快速脱酸处理，其脱酸均匀、工艺稳定、适合于工业化规模生产。
附图说明
图1是纸质文物的脱酸方法的工艺示意图。其中：
1 流量计；2 He/N2混合气体；3 鼓泡器；4 离子源试剂；5 等离子喷枪；6 等离子体激发脉冲电源；7 被处理纸质文物；8 等离子焰。
具体实施方式
以下结合实施例进一步说明本发明。
实施例1
1) 将酸化的纸质文物摊平置于平板上；
2) 在鼓泡器内注入氨水和Ca(OH)2，OH-和Ca2+的摩尔比为1：0.006，向鼓泡器中通入纯度99.99 %的氦气和氮气的混合气体，氦气和氮气的流量比为He:N2=2:5，总流量为0.15 m3/h，将离子源试剂输运到等离子喷枪，从喷口喷出；
3）开启等离子体激发脉冲电源，调整电压为5kV，频率为2.0kHz，在等离子喷枪口形成稳定的含有OH-和Ca2+的离子焰；启动喷枪扫描装置，将高能OH-离子和Ca2+离子射流喷射到摊平的纸质文物表面进行脱酸处理1分钟。 
将脱酸处理后的纸张按照标准程序检测PH值以量化脱酸效果，同时检测脱酸前后纸张的抗张指数、柔软度以及纸张老化试验，以判断脱酸对纸张性能的影响。
酸化纸张经脱酸处理后，由酸性（PH=6.2）转为碱性（PH=7.6）；脱酸前后纸张的抗张指数和柔软度无明显变化；老化测验显示，纸张寿命延长8倍以上。
实施例2
1) 将酸化的纸质文物摊平置于平板上；
2) 在鼓泡器内注入Ca(OH)2和KOH，OH-和Ca2+的摩尔比为1：0.002，向鼓泡器中通入纯度99.99 %的氦气和氮气的混合气体，氦气和氮气的流量比为He:N2=5:5，总流量为0.10 m3/h，将离子源试剂输运到等离子喷枪，从喷口喷出；
3）开启等离子体激发脉冲电源，调整电压为10kV，频率为1.2kHz，在等离子喷枪口形成稳定的含有OH-和Ca2+的离子焰；启动喷枪扫描装置，将高能OH-离子和Ca2+离子射流喷射到摊平的纸质文物表面进行脱酸处理3分钟。 
将脱酸处理后的纸张按照标准程序检测PH值以量化脱酸效果，同时检测脱酸前后纸张的抗张指数、柔软度以及纸张老化试验，以判断脱酸对纸张性能的影响。
酸化纸张经脱酸处理后，由酸性（PH=6.2）转为碱性（PH=7.8）；脱酸前后纸张的抗张指数和柔软度无明显变化；老化测验显示，纸张寿命延长5倍以上。

Claims (1)

1.一种纸质文物的脱酸方法，其特征在于步骤如下：
1)将酸化的纸质文物摊平置于平板上；
2)在鼓泡器内注入含有OH-和Ca2+的离子源试剂，OH-和Ca2+的摩尔比为1：0.001～0.01；向鼓泡器中通入纯度99.9%以上的氦气和氮气的混合气体作为载气，氦气和氮气的流量比为He:N2=2～5:5，总流量为0.10～0.15m3/h，将离子源试剂输运到等离子喷枪；
3）开启等离子体激发脉冲电源，调整电压为5～10kV，频率为1.2～2.0kHz，在等离子喷枪口形成含有OH-和Ca2+的离子焰；
4）启动喷枪扫描装置，将OH-和Ca2+离子射流喷射扫描到摊平的纸质文物表面进行脱酸处理1～3分钟。
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