纸质档案去酸技术应用研究
时间：2020-09-24 09:37:47来源：《档案学研究》
来源：《档案学研究》2000年 第2期
作者：王建库,张春燕,杨业蓁,周萌
纸张的酸性物质是影响纸质档案的耐久性、造成其老化加剧的主要因素之一。目前国内外各档案馆、图书馆所保存的纸质档案、图书中，酸性纸张占绝大多数，这些档案、图书面临毁灭的危险。为此，国内外的档案、图书保护工作者研究了不少纸质档案、图书去酸的方法，概括地讲，可分为气相去酸和液相去酸。液相去酸还可分为水溶液法和非水溶液法。在国外大规模去酸比较成功的是韦驮法(非水溶液法)。在国内，去酸研究较国外要滞后，多局限在实验室内，具体应用较少。研究适用于国内情况，能够实际应用、可对纸质档案进行批量处理的去酸系统，具有重要现实意义。课题组经过调查研究，决定采用碳酸氢镁水溶液去酸法。这种方法以前主要用于单页纸质档案去酸。据文献报道，前人的研究主要集中在使纸张pH值达到碱性范围，对如何解决碱性物质残留量则很少论述。为此，我们的研究工作主要是通过实验解决以下几个问题：(1)确定制备Mg(HCO3)2水溶液的工艺条件；(2)确定批量去酸的方法及条件；(3)设计加工去酸设备。
一、设备及材料
根据实验室阶段所确定的工艺过程及条件，我们设计加工了成套去酸设备，主要包括反应釜、去酸罐。
(1)反应釜：材质为不锈钢，容积30L,桨式搅拌器，搅拌速度为60转/分，底部设环型布气管。放料口接一台塑料防腐泵，流量5m3/h。反应产物由泵输送至塑料桶。
(2)去酸罐：材质为不锈钢，可以密封，并耐一定压力。去酸罐由罐体、罐盖、管件、底座等构成。罐体设玻璃管液位计，以便在罐体密封的情况下观察液位。罐体下口通过三通分别与一塑料防腐泵及储存去酸液的容器相连。泵的出口通过三通与去酸罐侧面上部开口及储液容器相连。相关部位配有阀门，以此保证去酸液的良好循环及排注自如，从而获得最佳的浸泡效果。去酸罐罐盖上有两个开口，一个装有压力表，用于测量罐内压力；另一开口通过胶管与CO2钢瓶相连。
(3)CO2钢瓶、流量计、无纺布、塑料筐、不锈钢网等。
(4)Mg(OH)2、书写纸、凸版纸、有光纸、档案、旧文件、旧报纸、旧杂志等。
二、Mg(HCO3)2水溶液的制备
2.1 原理。
实验室阶段研究结果表明，以Mg2+摩尔数相当的Mg(OH)2、Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O在相同的实验条件下分别制备Mg(HCO3)2水溶液，以Mg(OH)2制得的水溶液浓度达0.15～0.16M,超过0.12M,符合预定要求。而以Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O则不能制得合乎要求的Mg(HCO3)2水溶液。以Mg(OH)2制备Mg(HCO3)2水溶液的反应式为：Mg(OH)2+2CO2=Mg(HCO3)2
2.2 实验方法。
称取一定量的Mg(OH)2并研细。往反应釜内加入30L蒸馏水，开启CO2钢瓶阀门，调节减压阀螺钉及流量计旋钮，往反应釜内通入CO2。将研细的Mg(OH)2放入反应釜，拧紧反应釜加料口的法兰。控制CO2流量及釜内压力。每隔一定时间从反应釜上部取样口取样，分析Mg2+、HCO3浓度，Mg2+采用络合滴定，HCO3采用酸碱滴定。
2.3 结果与分析。
由表1我们可以看到：
表 1 不同反应条件下的Mg(HCO3)2 浓度
(1)在CO2流量相同的情况下，釜内压力增高，反应速度加快。釜内压力为0.09-0.10MPa时，通气2小时Mg(HCO3)2浓度为0.1273M,达到预定要求；通气2.5小时，Mg(HCO3)2浓度达0.1508M。而釜内压力为0.065～0.085MPa时，需要通气2.5小时，Mg(HCO3)2浓度才能超过0.12M。
(2)在一定的釜内压力及CO2流量情况下，反应速度随时间而下降。这与反应平衡有关。另外，在釜内压力0.035MPa,流量计前压力0.12MPa、CO2流量0.5m3/h时，反应100分钟(1.67h)制得的Mg(HCO3)2浓度为0.1302M,与釜内压力0.09-0.10MPa、CO2流量0.06m3/h、反应120分钟(2小时)相近。由此可见，加大流量，在一定范围内可以提高反应速度，但不经济。
三、去酸实验
3.1 原理。
Mg(HCO3)2水溶液对纸张的去酸作用表现在：(1)中和纸张中的酸性物质；(2)被纸张吸收的Mg(HCO3)2在干燥过程中分解为MgCO3,作为碱性残留物起到缓冲作用，长期抵抗酸性物质的侵蚀。
3.2 实验方法。
将档案、旧杂志、旧文件、旧报纸等(尺寸与A4纸相近)逐页与无纺布交替叠放在一起，每220页左右为一组放入一个塑料筐中，上面压以不锈钢网，然后将塑料筐放入去酸罐中。去酸罐一次可放6个塑料筐。盖好罐盖，泵入Mg(HCO3)2去酸液，拧紧罐盖使去酸罐密闭。通入CO2使罐内压力保持在0.03MPa。接通循环管路使去酸液保持循环。浸泡30分钟，抽走去酸液，取出塑料筐。将档案等同无纺布一起压榨，去除部分去酸液。之后每10页左右为一层放入烘箱中，于55℃下干燥4小时。取样测定档案等去酸前后的pH值、碱性物质残留量，按GB154512-89《纸、纸板和纸浆水抽提液pH值的测试法》测定纸张去酸前后的pH值(冷水抽提法)，按美国材料试验标准D3290《美国永久档案耐久书写纸(证券纸)、账簿纸的标准规范》中有关方法(酸碱滴定法)测定纸张去酸前后碱性物质含量(换算为MgCO3 %)。测定使用过的去酸液的Mg2+、HCO3浓度，用其做二次去酸处理，方法同上。不同浓度、浸泡时间等条件下的去酸效果见下页表2、表3、表4。
3.3 结果与讨论。
由表2可以发现，档案在塑料筐中的位置，无论是上层、中层、还是下层，均取得了较好结果。说明采用无纺布将档案隔开进行批量处理，可以获得满意的浸泡效果。从而解决了水溶液去酸批量处理的问题，改变了以往单页操作的方式。
表 2 档案在塑料筐中的位置与去酸效果
表 3 去酸液二次使用效果
表 4 0.12M Mg(HCO3)2 水溶液去酸效果
实验结果表明，去酸液使用后浓度变化甚微，用它处理纸张，与第一次使用时效果相当，能满足技术要求。
表4 中的数据表明，采用0.12M的Mg(HCO3)2水溶液浸泡酸性纸20分钟，纸张的pH值及碱性物质残留量即可达到要求。
四、结论
课题经过实验室研究阶段及应用研究阶段的工作，设计加工了一套纸质档案Mg(HCO3)2水溶液去酸设备，并确定了较为适宜的工艺条件，形成了一套完整的去酸系统。结果表明：
(1)采用该系统可以制备出0.12～0.15M的Mg(HCO3)2水溶液。
(2)纸质档案在0.12～0.15M的Mg(HCO3)2水溶液中浸泡20～30分钟，干燥后pH值为8.62～10.0,碱性物质残留量在1.63%～6.0%之间，均处在较适宜范围之内。这样，纸质档案就能抵御酸性物质的危害，而长期维持自身为碱性，有利于长期保存。
(3)该系统一次可处理A4大小纸质档案1300多页，去酸罐中不同部位的档案去酸效果相近。纸质档案干燥后平整。
(4)采用该系统批量处理纸质档案能够获得可靠的去酸效果。但在处理前应鉴别字迹的水溶性，本系统适用于非水溶字迹纸质档案。
