CN109201567A - 一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，包括以下步骤:将待清洗的石质文物置于去离子水中浸泡24h～96h；软化后，厚度不超过2mm的结垢物，使用蒸汽清洗机进行清洗，喷射距离为2～10cm；厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，扫描距离为10～15cm；厚度超过4mm的结垢物，使用由乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸混制的复合试剂浸泡脱脂棉，表面包裹覆盖清洗；清洗表面结垢物后，使用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除。本发明复合高效清洗方法对海洋出水石质文物清洗效果佳，可以较好清除文物表面结垢物以及盐分，保留了文物原本的面貌。

Description

一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法
技术领域
本发明涉及出水文物处理技术领域，特别涉及一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法。
背景技术
海洋出水石质文物长期埋藏在海洋中，受海洋中各种物质如硅质矿物、有机物、铁质器等的粘附和沉积作用影响，表面覆盖了各种各样的海洋结垢物、海洋生物、污渍，不仅粘附在石质文物表面，还沉积在石质文物的精美花纹的裂缝、孔隙之间，有些掩盖了石质文物精美的纹饰；此外，在石材本体的微孔里浸入了大量的含氯、钾离子的可溶性海洋盐类，随着出水后文物保存环境温湿度等因素发生变化，可溶性盐类活动随之发生变化，产生“溶解-结晶-溶解”现象；温度降低使可溶盐析出，盐类晶体体积膨胀变大，产生很大的结晶压力或水合压力(如CaSO4·nH2O的结晶压力可达100～200MN/m2)，温湿度的反复变化导致溶解和结晶的反复变化，最终导致石材微孔胀破，文物表面呈现了不同程度的毁损如起花、起壳，乃至表层脱落，这些严重损伤了石材表层的雕刻绘画以及各种历史文化信息，可溶性盐结晶是危害海洋出水文物结构的最大破坏因素之一。这些表面结垢物、盐份是文物历史沧桑的证物，但也在加速文物腐蚀风化的过程，将破坏文物表面及内部的微结构，若不及时处理许多历史文化信息将会丧失殆尽。
从目前的研究可知，对于海洋出水石质文物石雕文物的保护，在不影响其保存状态和完整性情况下，只需进行脱盐处理即可，但对于有些结垢物影响历史价值和保存价值是可以进行局部保护措施的。表面结垢物清洗一般采用如2％-5％盐酸溶液去除结垢物，或者利用便携式喷砂机配合混合砂料清洗大面积的钙质凝结物。这些方法对于没有纹饰花纹的石雕文物是可取的，但对于花纹纹饰精美且雕刻线条细腻的石雕文物来说，是有风险的，尤其是利用喷砂机，更加危险，这些方法还有待深入研究。盐结晶是危害文物表层岩石结构的最大破坏因素之一，国内外文保工作者已经作过大量的岩石表面脱盐研究。吸附脱盐推荐的一般方法都是采用纤维纸、纸浆、脱脂棉、纱布、膨润土等吸附物质，用水作为溶剂，使水渗入岩石微孔而溶解可溶盐类，随着外表面水分的蒸发，盐溶液向外迁移，逐渐转移到吸附物上。这些脱盐方法过程是非常缓慢的，尤其对于体积较大、含盐量高的海洋出水石雕文物来说，脱盐时间更慢，有可能在脱盐保护过程中其他病害已经损伤石材本体了。故一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，解决上述技术问题。
发明内容
鉴以此，本发明提出一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法解决上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，包括以下步骤:
S1、表面结垢物的清洗：
(1)软化：将待清洗的石质文物置于去离子水中浸泡24h～96h；
(2)清洗：软化后，
厚度不超过2mm的结垢物，使用蒸汽清洗机进行清洗，喷射距离为2～10cm；
厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，扫描距离为10～15cm；
厚度超过4mm的结垢物，使用由乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)和二乙基三胺五乙酸(DTPA)混制的复合试剂浸泡脱脂棉，表面包裹覆盖清洗；
S2、盐分的清除：清洗表面结垢物后，使用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除。
进一步的，所述复合试剂由5w/w％乙二胺四乙酸二钠溶液和5w/w％二乙基三胺五乙酸溶液按体积比1:1混合制得。
进一步的，所述蒸汽清洗机的工作电压220V，频率50Hz，蒸汽喷射温度180℃，喷射压力10Kg/cm2。
进一步的，所述激光清洗机的激光波长1064nm，能量300～1000mJ，频率2～10HZ。
进一步的，使用复合试剂处理具体包括以下步骤：用复合试剂浸泡脱脂棉，覆盖结垢物表面处，然后用保鲜膜包裹，保持24h～48h后除掉保鲜膜、脱脂棉，用竹签清除掉结垢物，然后用去离子水清洗。
进一步的，所述盐分的清除的具体包括以下操作：将石质文物放置于装有去离子水的水槽中，配置超声波设备，超声波设备进行脱盐同时使用水泵对槽内去离子水进行循环流动；脱盐过程中，电导率不断升高，当一周期内每天电导率的增加幅度连续保持在0.5μs/cm内时，可以换水进行下一周期的脱盐，直至电导率在两周内数值不超过50.0μs/cm时，脱盐结束。
进一步的，所述超声波设备功率9KW、频率28KHZ。
进一步的，所述超声波设备以每开机12h后静止12h的周期进行脱盐，所述水泵以每开30min后静止30min的周期进行水循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明复合高效清洗方法对海洋出水石质文物清洗效果佳，可以较好清除文物表面结垢物以及盐分，其结垢物清除率高达100％，处理后其电导率基本与原石材一致，菌类等微生物寄居率大大降低，且降低了对文物的损伤，与原石材相比色差小，水吸收系数、水蒸气扩散阻力以及表面粗糙度基本与原石材一致，保留了文物原本的面貌。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，包括以下步骤:
S1、表面结垢物的清洗：
(1)软化：将待清洗的石质文物置于去离子水中浸泡24h；
(2)清洗：软化后，
厚度不超过2mm的结垢物，使用德国plyno GV6蒸汽清洗机进行清洗，工作电压220V，频率50Hz，蒸汽喷射温度180℃，喷射压力10Kg/cm2，喷射距离为2～4cm；
厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，型号RQM200-10，激光波长1064nm，能量300～1000mJ，频率2～10HZ，扫描距离为10～12cm；
厚度超过4mm的结垢物，用复合试剂浸泡脱脂棉，复合试剂为5w/w％EDTA-2Na和5w/w％DTPA按体积比1:1混合制得的溶液，将浸泡后的脱脂棉覆盖结垢物表面处，然后用保鲜膜包裹，保持24h后除掉保鲜膜、脱脂棉，用竹签清除掉结垢物，然后用去离子水清洗；
S2、盐分的清除：清洗表面结垢物后，用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除；具体包括以下操作：将石质文物放置于装有去离子水的水槽中，水槽尺寸为2.1*1m，配置功率9KW、频率28KHZ的超声波设备，超声波设备进行脱盐同时使用水泵对槽内去离子水进行循环流动，超声波设备以每开机12h后静止12h的周期进行脱盐，水泵以每开30min后静止30min的周期进行水循环；脱盐过程中，电导率不断升高，当一周期内每天电导率的增加幅度连续保持在0.5μs/cm内时，可以换水进行下一周期的脱盐，直至电导率在两周内数值不超过50.0μs/cm时，脱盐结束。
实施例2
一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，包括以下步骤:
S1、表面结垢物的清洗：
(1)软化：将待清洗的石质文物置于去离子水中浸泡96h；
(2)清洗：软化后，
厚度不超过2mm的结垢物，使用德国plyno GV6蒸汽清洗机进行清洗，工作电压220V，频率50Hz，蒸汽喷射温度180℃，喷射压力10Kg/cm2，喷射距离为8～10cm；
厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，型号RQM200-10，激光波长1064nm，能量300～1000mJ，频率2～10HZ，扫描距离为13～15cm；
厚度超过4mm的结垢物，用复合试剂浸泡脱脂棉，复合试剂为5w/w％EDTA-2Na和5w/w％DTPA按体积比1:1混合制得的溶液，将浸泡后的脱脂棉覆盖结垢物表面处，然后用保鲜膜包裹，保持48h后除掉保鲜膜、脱脂棉，用竹签清除掉结垢物，然后用去离子水清洗；
S2、盐分的清除：清洗表面结垢物后，用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除；具体包括以下操作：将石质文物放置于装有去离子水的水槽中，水槽尺寸为2.1*1m，配置功率9KW、频率28KHZ的超声波设备，超声波设备进行脱盐同时使用水泵对槽内去离子水进行循环流动，超声波设备以每开机12h后静止12h的周期进行脱盐，水泵以每开30min后静止30min的周期进行水循环；脱盐过程中，电导率不断升高，当一周期内每天电导率的增加幅度连续保持在0.5μs/cm内时，可以换水进行下一周期的脱盐，直至电导率在两周内数值不超过50.0μs/cm时，脱盐结束。
实施例3
一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，包括以下步骤:
S1、表面结垢物的清洗：
(1)软化：将待清洗的石质文物置于在去离子水中浸泡48h；
(2)清洗：软化后，
厚度不超过2mm的结垢物，使用德国plyno GV6蒸汽清洗机进行清洗，工作电压220V，频率50Hz，蒸汽喷射温度180℃，喷射压力10Kg/cm2，喷射距离为5～7cm；
厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，型号RQM200-10，激光波长1064nm，能量300～1000mJ，频率2～10HZ，扫描距离为12～14cm；
厚度超过4mm的结垢物，用复合试剂浸泡脱脂棉，复合试剂为5w/w％EDTA-2Na和5w/w％DTPA按体积比1:1混合制得的溶液，将浸泡后的脱脂棉覆盖结垢物表面处，然后用保鲜膜包裹，保持36h后除掉保鲜膜、脱脂棉，用竹签清除掉结垢物，然后用去离子水清洗；
S2、盐分的清除：清洗表面结垢物后，用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除；具体包括以下操作：将石质文物放置于装有去离子水的水槽中，水槽尺寸为2.1*1m，配置功率9KW、频率28KHZ的超声波设备，超声波设备进行脱盐同时使用水泵对槽内去离子水进行循环流动，超声波设备以每开机12h后静止12h的周期进行脱盐，水泵以每开30min后静止30min的周期进行水循环；脱盐过程中，电导率不断升高，当一周期内每天电导率的增加幅度连续保持在0.5μs/cm内时，可以换水进行下一周期的脱盐，直至电导率在两周内数值不超过50.0μs/cm时，脱盐结束。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于，在S1步骤(2)，针对不同厚度的结垢物，全部使用蒸汽清洗机进行清洗。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，在S1步骤(2)，针对不同厚度的结垢物，全部使用激光清洗机进行清洗。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于，在S1步骤(2)，针对不同厚度的结垢物，全部使用由EDTA-2Na和DTPA混合的复合试剂浸泡脱脂棉，表面包裹覆盖进行清洗。
对比例4
本对比例与实施例3的区别在于，未经表面结垢物的清洗步骤，直接将待清洗的石质文物使用超声波循环水脱盐法进行清洗。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于，在S1步骤(2)，所述复合试剂由5w/w％乙二胺四乙酸二钠溶液和5w/w％乙二胺二琥珀酸溶液按体积比1:1混合制得。
采用实施例1～3以及对比例1～5的海洋出水石质文物复合高效清洗方法对结垢物、盐分层一致的海洋出水石质文物进行清洗，与其处理前的海洋出水石质文物(带有结垢物、盐分层的海洋出水石质文物)以及原石材(未有结垢物、盐分层前的石质文物)进行对比，清洗处理后的效果如下：
上述结果表明，本发明复合高效清洗方法对海洋出水石质文物清洗效果佳，可以较好清除文物表面结垢物以及盐分，其结垢物清除率高达100％，处理后其电导率基本与原石材一致，菌类等微生物寄居率大大降低，且降低了对文物的损伤，与原石材色差小，水吸收系数、水蒸气扩散阻力以及表面粗糙度基本与原石材一致，保留了文物原本的面貌。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：包括以下步骤:
S1、表面结垢物的清洗：
(1)软化：将待清洗的石质文物置于去离子水中浸泡24h～96h；
(2)清洗：软化后，
厚度不超过2mm的结垢物，使用蒸汽清洗机进行清洗，喷射距离为2～10cm；
厚度在2～4mm的的结垢物，使用激光清洗机进行清洗，扫描距离为10～15cm；厚度超过4mm的结垢物，使用由乙二胺四乙酸二钠和二乙基三胺五乙酸混制的复合试剂浸泡脱脂棉，表面包裹覆盖清洗；
S2、盐分的清除：清洗表面结垢物后，使用超声波循环水脱盐法对石质文物的盐分进行清除。
2.如权利要求1所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述复合试剂由5w/w％乙二胺四乙酸二钠溶液和5w/w％二乙基三胺五乙酸溶液按体积比1:1混合制得。
3.如权利要求1所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述蒸汽清洗机的工作电压220V，频率50Hz，蒸汽喷射温度180℃，喷射压力10Kg/cm2。
4.如权利要求1～3任一项所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述激光清洗机的激光波长1064nm，能量300～1000mJ，频率2～10HZ。
5.如权利要求1～3任一项的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：使用复合试剂处理具体包括以下步骤：用复合试剂浸泡脱脂棉，覆盖结垢物表面处，然后用保鲜膜包裹，保持24h～48h后除掉保鲜膜、脱脂棉，用竹签清除掉结垢物，然后用去离子水清洗。
6.如权利要求1～3任一项所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述盐分的清除的具体包括以下操作：将石质文物放置于装有去离子水的水槽中，配置超声波设备，超声波设备进行脱盐同时使用水泵对槽内去离子水进行循环流动；脱盐过程中，电导率不断升高，当一周期内每天电导率的增加幅度连续保持在0.5μs/cm内时，可以换水进行下一周期的脱盐，直至电导率在两周内数值不超过50.0μs/cm时，脱盐结束。
7.如权利要求6所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述超声波设备功率9KW、频率28KHZ。
8.如权利要求6所述的一种海洋出水石质文物复合高效清洗方法，其特征在于：所述超声波设备以每开机12h后静止12h的周期进行脱盐，所述水泵以每开30min后静止30min的周期进行水循环。
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