CN106944400A - 一种文物清洗装置和清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种文物的清洗装置和清洗方法。气体罐和空气源分别通过进气管路和空气支路并联连接气液混合泵的进气端；进气管路和空气支路上分别设置有控制气阀和空气气阀；清洗液池和自来水源分别通过进水管路和自来水进水管并联连接气液混合泵的进液端；进水管路和自来水进水管分别设置有控制水阀和自来水阀；气液混合泵的出口通过气液混合流体进水管与混合罐的进口端连接，混合罐的出口端通过气液混合流体出水管连接有水槽曝气头和/或手持式曝气喷头，水槽曝气头放置于清洗水槽中。本发明避免了对较脆弱的文物产生破坏、保持文物在清洗的过程中一直处于缺氧环境、高效环保省水、节约清洗成本，特别适用于质地较脆弱的文物的清洗。

Description

一种文物清洗装置和清洗方法

技术领域

本发明涉及一种文物的清洗装置和清洗方法，适合多种不同质地文物的清洗，尤其适合质地较脆弱的丝质纤维、特殊纸张和材质脆弱结构精密复杂的文物的清洗。

背景技术

文物大都经历了漫长的历史岁月，质地非常脆弱，因此，根据文物保护少干预、少介入和保护处理可逆性的基本原则，针对不同文物状况需要设计适合的清洗工具和清洗方案。

传统的清洗方法主要有物理清洗与化学清洗两种。

化学清洗包括：1)有机类试剂如丙酮等，这类试剂由于其高挥发性，毒性较大，对操作人员、环境都存在不少的危害，虽然效果尚可，但不利于长久发展。2)低浓度双氧水等强氧化类试剂，清洗效果一般，刺激人体的气体相对较少，由于具有强氧化性，对于低温釉的瓷器类、彩色颜料等可能存在隐患。3)离子型与非离子型洗涤剂，离子型试剂应用范围较小，非离子型试剂应用面更广泛，在实际操作中，对人体影响较小，清洗能力较温和，但需要较长时间进行处理。

物理清洗包括：1)使用手术刀片、锉刀等工具，操作过程中易损伤器物。2)超声波清洗技术，与其他如化学或机械的清洗方法相比，具有清洗速度快、效率高、成本低、对环境污染小、易于实现自动化、安全、可靠等特点，显示出了很大的优越性，尤其适用于清洗人们难以接触到的内部结构及狭缝处的污物。其清洗原理是将由超声波发生器产生的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到液体中，超声波在液体中疏密相间的向前辐射而产生“空化”效应。依靠因空化泡破灭时产生的强大冲击波，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落。此外由于空化现象产生的气泡会向污垢层与器物表层的间隙和缝隙渗透，这些小气泡和声压同步膨胀，收缩，这种物理效应反复作用于污垢层，达到物件表面净化的目的。清洗的对象包括各种金属、陶瓷、塑料、玻璃制品等，被清洗物可以是普通的油污、灰尘及各种特殊污物。但在清洗过程中超声波发生器会产生强烈的震动并伴随水溶液的快速升温，对于质地较脆弱丝质纤维、纸张等会产生二次损害。

特别地，文物在地下保藏时，其空间内的氧气在长期的耗氧细菌的代谢活动中被消耗无几，而且温度较低，而文物又常常被淤泥覆盖，故常能长久保存。对于出土后的文物环境的温度和含氧量迅速升高，这个环境不仅会加速文物材料的老化，而且对害虫、霉菌的生长也十分有利，使文物遭受虫害。环境封存、充氮保护是文物保存环境研究中防氧化的重要措施。文物存储过程的防氧化措施已经有许多研究，比如通过壁橱内充氮、文物表面涂层处理隔绝氧气等，但是文物出土后清洗过程中如何避免氧化鲜有人报道。

发明内容

针对上述超声波清洗产生强烈的震动并伴随水溶液的快速升温，对于质地较脆弱丝质纤维、纸张等会产生二次损害，以及出土文物在清洗过程中易被氧化的技术问题，本发明的目的是提供一种避免了超声波发生器在水中产生强烈振荡对较脆弱的文物产生破坏、保持文物在清洗的过程中一直处于缺氧环境、高效环保省水、节约清洗成本的适用于质地较脆弱丝质纤维、纸张等文物的文物清洗装置和清洗方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种文物清洗装置，该装置包括清洗液池1、气体罐2、气液混合泵7、混合罐9、空气源11、自来水源12和清洗水槽15。

所述气体罐2和空气源11分别通过进气管路4和空气支路17并联连接气液混合泵7的进气端。

所述进气管路4和空气支路17上分别设置有控制气阀3和空气气阀16。

所述清洗液池1和自来水源12分别通过进水管路6和自来水进水管18并联连接气液混合泵7的进液端。

所述进水管路6和自来水进水管18分别设置有控制水阀5和自来水阀20。

所述气液混合泵7的出口通过气液混合流体进水管8与混合罐9的进口端连接，混合罐9的出口端通过气液混合流体出水管10连接有水槽曝气头13和/或手持式曝气喷头14，其中，水槽曝气头13放置于清洗水槽15中。

所述的气体罐2为高压气罐，内置的气体为惰性气体。

所述自来水进水管18上设置有净水装置19。

所述清洗液池1中的清洗液为去离子水、蒸馏水或净化水。

所述清洗液池1中的清洗液为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水或净化水。

所述水槽曝气头13和手持式曝气喷头14所产生的微纳米气泡的粒径为50nm～30μm。

本发明提供一种利用所述文物清洗装置进行文物清洗的方法，该方法包括如下步骤：

a、开启控制水阀5，将存储在清洗液池1中的清洗液通过进水管路6通入气液混合泵7中，待清洗液进入混合罐9经气液混合流体出水管10流入清洗水槽15后，开启控制气阀3，气体罐2中的惰性气体通过进气管路4进入气液混合泵7，惰性气体和清洗液在气液混合泵7中进行一级混合，形成气液混合流体，进入混合罐9进行二级混合后，通过气液混合流体出水管10连接的水槽曝气头13和/或手持式曝气喷头14完成三级混合。

b、根据待清洗文物的质地和清洗要求，选择将待清洗文物放置于清洗水槽15内进行清洗，和/或通过手持式曝气喷头14对文物的特定的部位进行喷淋式清洗。

所述步骤a中，对于一些不需要使用惰性气体保护的待清洗文物，关闭控制气阀3，打开空气气阀16，将气源的种类切换为空气。

所述方法将文物的清洗过程分为三个清洗阶段：前清洗段、中间清洗段和后清洗段；其中，前清洗段使用清洗液池1中的清洗液浸泡清洗；后清洗段使用不含清洗剂的清洗液漂洗；中间清洗段，关闭控制水阀5，开启自来水阀20，将水源的种类切换为自来水。

所述清洗液池1中的清洗液为去离子水、蒸馏水、净化水或者为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水、净化水。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)气体与清洗液经过三级混合后，在清洗液中形成大量的微纳米气泡，这些气泡的粒径在50nm～30μm，具有自我加压破裂的特性，破裂的过程反复的作用于待清洗文物的表面，达到清洗的效果。这些气泡还可以渗入文物重叠狭窄等常规方法不易清洗的隐蔽部位，使整个物品的各个部位都得到清洗。这个清洗的过程与超声波清洗具有类似的效果，但是避免了超声波发生器在水中产生强烈振荡对较脆弱的文物产生破坏，因此特别适合丝质纤维、纸张等较脆弱的文物的清洗。

(2)惰性气体通入清洗液中可以达到对液体中的溶解气体的吹脱作用，使清洗液中的溶解氧含量降低。同时，清洗液中大量的惰性微纳米气泡可以保持文物在清洗的过程中一直处于缺氧环境，使霉菌虫卵等不易于滋生。

(3)清洗液中产生的微纳米气泡本身还具有气浮效果，清洗掉的污秽物通过气泡上浮至水面分离漂走，是一种高效环保省水的清洗方法。

(4)除了将带清洗文物放置在清洗水槽中进行清洗外，本发明还配置了一个手持式曝气喷头，可以利用水流的冲击力对物品的特定的位置进行清洗。两种清洗方式相结合使用，具有更好的实用性。

(5)本发明装置在气液混合泵气体入口的管路设置了支路，可以便捷的切换气源为惰性气体或者空气，实现清洗功能的多用途。

(6)本发明装置在气液混合泵液体入口管路设置了自来水管路和清洗液池连接管路，清洗液池用于存储去离子水或者蒸馏水，也可用做清洗液的配置池。自来水管管路提供价格便宜、取用方便的水源，两种管路切换使用，适用于洗前后使用去离子水或者蒸馏水浸泡清洗，中间采用自来水清洗的方法，节约清洗成本。

附图说明

图1为本发明文物清洗装置的结构示意图。

其中的附图标记为：

1清洗液池 2气体罐

3控制气阀 4进气管路

5控制水阀 6进水管路

7气液混合泵 8气液混合流体进水管

9混合罐 10气液混合流体出水管

11空气源 12自来水源

13水槽曝气头 14手持式曝气喷头

15清洗水槽 16空气气阀

17空气支路 18自来水进水管

19净水装置 20自来水阀

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，本发明文物清洗装置包括清洗液池1、气体罐2、气液混合泵7、混合罐9、空气源11、自来水源12、水槽曝气头13和清洗水槽15。

所述气体罐2和空气源11分别通过进气管路4和空气支路17并联连接气液混合泵7的进气端。

进一步地，所述进气管路4和空气支路17上分别设置有控制气阀3和空气气阀16。本实施例中，通过调节控制气阀3和空气气阀16可以方便地切换文物清洗装置中的气源类型，实现不同用途的清洗。

所述的气体罐2为高压气罐，内置的气体为惰性气体，优选地，出于使用成本考虑一般为氮气。

所述清洗液池1和自来水源12分别通过进水管路6和自来水进水管18并联连接气液混合泵7的进液端。

进一步地，所述进水管路6和自来水进水管18分别设置有控制水阀5和自来水阀20。

优选地，所述自来水进水管18上设置有净水装置19。

所述清洗液池1中的清洗液为去离子水、蒸馏水、净化水或者为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水、净化水。

严格的文物清洗过程中应该使用去离子水或者蒸馏水，这两种属于软水。自来水属于硬水，其中含有大量的钙、镁离子等杂质，会在文物上留下沉积物，对今后的保护不利，但是价格便宜、取用方便。出于成本和方便考虑，可以在清洗前后使用去离子水或者蒸馏水浸泡清洗，清洗过程中采用自来水清洗的方法。通过调节控制水阀5和自来水阀20可以实现软水清洗与自来水清洗的水源种类切换。

所述气液混合泵7的出口通过气液混合流体进水管8与混合罐9的进口端连接，混合罐9的出口端通过气液混合流体出水管10连接水槽曝气头13，水槽曝气头13放置于清洗水槽15中。

优选地，所述气液混合流体出水管10还连接有手持式曝气喷头14。手持式曝气喷头14可以调节水流的喷出的强度和形状。

本实施例中，气体与液体通过气液混合泵7、混合罐9和水槽曝气头13和/或手持式曝气喷头14进行了三级的气液混合，最终气体以微纳米气泡的形式分布于液体中。

所述水槽曝气头13和手持式曝气喷头14所产生的微纳米气泡的粒径为50nm～30μm，体积小，数量多，分散性好，易随水体均匀扩散，在水中的存在时间长，具有较好的清洗效果。

一种利用上述文物清洗装置进行文物清洗的方法，包括如下步骤：

a、开启控制水阀5，将存储在清洗液池1中的清洗液通过进水管路6通入气液混合泵7中，待清洗液进入混合罐9经气液混合流体出水管10流入清洗水槽15后，开启控制气阀3，气体罐2中的惰性气体通过进气管路4进入气液混合泵7，惰性气体和清洗液在气液混合泵7中进行一级混合，形成气液混合流体，进入混合罐9进行二级混合后，通过气液混合流体出水管10连接的水槽曝气头13和/或手持式曝气喷头14完成三级混合；

b、根据待清洗文物的质地和清洗要求，选择将待清洗文物放置于清洗水槽15内进行清洗，和/或通过手持式曝气喷头14对文物的特定的部位进行喷淋式清洗。

进一步地，所述步骤a中，对于一些不需要使用惰性气体保护的待清洗文物，关闭控制气阀3，打开空气气阀16，将气源的种类切换为空气。

进一步地，本发明将文物的清洗过程分为三个清洗阶段：前清洗段、中间清洗段和后清洗段；其中，前清洗段使用清洗液池1中的清洗液浸泡清洗；后清洗段使用不含清洗剂的清洗液漂洗；中间清洗段，关闭控制水阀5，开启自来水阀20，将水源的种类切换为自来水。

所述清洗液池1中的清洗液为去离子水、蒸馏水、净化水或者为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水、净化水。

优选地，所述清洗液池1中的清洗液为去离子水或蒸馏水。

Claims (10)

1.一种文物清洗装置，其特征在于：该装置包括清洗液池(1)、气体罐(2)、气液混合泵(7)、混合罐(9)、空气源(11)、自来水源(12)和清洗水槽(15)；

所述气体罐(2)和空气源(11)分别通过进气管路(4)和空气支路(17)并联连接气液混合泵(7)的进气端；

所述进气管路(4)和空气支路(17)上分别设置有控制气阀(3)和空气气阀(16)；

所述清洗液池(1)和自来水源(12)分别通过进水管路(6)和自来水进水管(18)并联连接气液混合泵(7)的进液端；

所述进水管路(6)和自来水进水管(18)分别设置有控制水阀(5)和自来水阀(20)；

所述气液混合泵(7)的出口通过气液混合流体进水管(8)与混合罐(9)的进口端连接，混合罐(9)的出口端通过气液混合流体出水管(10)连接有水槽曝气头(13)和/或手持式曝气喷头(14)，其中，水槽曝气头(13)放置于清洗水槽(15)中。

2.根据权利要求1所述的文物清洗装置，其特征在于：所述的气体罐2为高压气罐，内置的气体为惰性气体。

3.根据权利要求1所述的文物清洗装置，其特征在于：所述自来水进水管(18)上设置有净水装置(19)。

4.根据权利要求1所述的文物清洗装置，其特征在于：所述清洗液池(1)中的清洗液为去离子水、蒸馏水或净化水。

5.根据权利要求1所述的文物清洗装置，其特征在于：所述清洗液池(1)中的清洗液为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水或净化水。

6.根据权利要求1所述的文物清洗装置，其特征在于：所述水槽曝气头(13)和手持式曝气喷头(14)所产生的微纳米气泡的粒径为50nm～30μm。

7.一种利用权利要求1-6之一所述文物清洗装置进行文物清洗的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

a、开启控制水阀(5)，将存储在清洗液池(1)中的清洗液通过进水管路(6)通入气液混合泵(7)中，待清洗液进入混合罐(9)经气液混合流体出水管(10)流入清洗水槽(15)后，开启控制气阀(3)，气体罐(2)中的惰性气体通过进气管路(4)进入气液混合泵(7)，惰性气体和清洗液在气液混合泵(7)中进行一级混合，形成气液混合流体，进入混合罐(9)进行二级混合后，通过气液混合流体出水管(10)连接的水槽曝气头(13)和/或手持式曝气喷头(14)完成三级混合；

b、根据待清洗文物的质地和清洗要求，选择将待清洗文物放置于清洗水槽(15)内进行清洗，和/或通过手持式曝气喷头(14)对文物的特定的部位进行喷淋式清洗。

8.根据权利要求7所述的文物清洗的方法，其特征在于：所述步骤a中，对于一些不需要使用惰性气体保护的待清洗文物，关闭控制气阀(3)，打开空气气阀(16)，将气源的种类切换为空气。

9.根据权利要求7所述的文物清洗的方法，其特征在于：所述方法将文物的清洗过程分为三个清洗阶段：前清洗段、中间清洗段和后清洗段；其中，前清洗段使用清洗液池(1)中的清洗液浸泡清洗；后清洗段使用不含清洗剂的清洗液漂洗；中间清洗段，关闭控制水阀(5)，开启自来水阀(20)，将水源的种类切换为自来水。

10.根据权利要求7所述的文物清洗的方法，其特征在于：所述清洗液池(1)中的清洗液为去离子水、蒸馏水、净化水或者为添加了清洗剂的离子水、蒸馏水、净化水。