无水纳米脱酸技术在纸质档案保护中的应用

2017-11-25李颖

云南档案 2017年11期

■李颖

无水纳米脱酸技术在纸质档案保护中的应用

■李颖

纸质档案在形成和保管过程中具有一定酸碱性，其酸碱度变化是影响档案耐久性的重要因素，档案酸化会催化档案纸张纤维素水解，使纸张机械强度下降，酸度越大，纸张老化速度越快，纸张PH值每降低一个数值，纸张寿命相应降低2—5倍，美国科学家巴罗通过大量科学试验指出：酸是纸张破损的主要原因。我国各时期的纸质档案均存在不同程度的酸化现象，特别是纸质历史档案酸化情况比较严重，如果不尽早采取有效保护措施，将造成不可弥补的损失，因此，档案脱酸技术研究一直是档案保护工作面临的重要课题。

一、纸质档案酸化的主要原因

造成纸质档案出现酸化有内因和外因两个方面。

内因：档案所使用的纸张生产过程中在内部形成了酸性物质，比如纸张中含有易发生氧化和光解反应形成酸性物质的木素、制浆过程中残留的酸、漂白过程中残留的氯气、氢氧化钠、硫酸纳、硫酸氢钙等漂白剂产生酸化物、施胶过程中加入明矾、矾水胶料、松香等酸性添加物、造纸用水时带来的酸性、采用含酸性色素成分的墨水、油墨进行档案书写等，造成了档案形成时自身就带有酸性有害物质。

外因：档案在保管和利用过程中温湿度、光线、酸、氧化剂、微生物、有害气体、人体接触等与纸张发生反应，造成纸张酸化，比如空气中二氧化硫、硫化氢、氯化氢、一氧化氮等有害气体与纸张中的水分发生化学反应生成硫酸、盐酸等酸性物质、环境中微生物生长过程中分泌到纸张上的有机酸等。

二、纸质档案脱酸的主要方法

20世纪30年代起，世界各国就开始了纸质档案脱酸技术的研究。目前，美国、德国、加拿大、法国等西方发达国家正在大力开展脱酸剂、脱酸工艺、脱酸设备的研制；我国从20世纪80年代以来，档案馆、图书馆、博物馆、科研所等部门不断开展脱酸技术研究，1987年国家档案局档案科学技术研究所完成了甲基碳酸镁纸质档案去酸技术课题研究，在国内首次合成甲基碳酸镁去酸剂，1988年该项技术荣获国家档案局科学技术进步二等奖，中国第二历史档案馆、陕西省档案馆、贵州省档案馆等部门先后在脱酸技术研究方面取得了成果。现今脱酸技术主要分为液相脱酸和气相脱酸：

（一）液相脱酸

1、水溶液脱酸法

氢氧化钙（石灰水）—碳酸氢钙、碳酸氢镁、磷酸盐缓冲溶液等碱性物质作为脱酸剂，水作为溶剂，制成碱性水溶液与档案纸张中氢离子发生化学反应，从而达到脱酸目的。此种方法优点是能渗透到纸张纤维内部脱酸效果较好，脱酸后纸张残留的碱性物质可进一步防止纸张酸化；缺点是在脱酸过程中纸张会受潮，不能用于水溶性字迹档案。

2、有机溶液脱酸法

甲氧基甲基碳酸镁、氢氧化钡、醋酸镁、甲醇镁、乙醇镁、氧化镁等碱性物质作为脱酸剂，甲醇、氟利昂、乙醇钛、惰性液体等作为助剂，制成碱性有机溶液与档案纸张中氢离子发生化学反应，从而达到脱酸目的。此种方法优点是脱酸过程中不含有水分，能有效避免纸张受潮，可用于水溶性字迹档案；缺点是有些有机溶液是易燃物，具有一定毒性，在操作时必须注意安全。

（二）气相脱酸

将纸质档案放入真空密闭处理罐内，加入二乙基锌、氨气、吗啡啉等碱性气体或碱性蒸气，从而中和纸张中的氢离子，达到脱酸目的。此种方法优点是在真空条件下，碱性气体或碱性蒸气可以充分渗透到纸张内部，实现大批量档案直接进行脱酸处理，有效提高工作效率；缺点是有的碱性气体或碱性蒸气不稳定，存在燃烧和爆炸危险，有的碱性气体或碱性蒸气不能在纸张上残留碱性物质，脱酸后档案容易继续酸化，有的碱性气体或碱性蒸气会使纸张变黄。

三、无水纳米脱酸技术应用

纸质档案脱酸技术处理作为档案保护重要技术手段，因为是直接对档案原件进行技术处理，因此采用的技术方法必须具备技术成熟、设备先进、操作安全，才能应用于实际工作中，为了确保纸质档案的安全，采用的脱酸技术必须达到以下指标：一是脱酸对纸质档案的纸张和字迹不能造成损害，不能降低纸张物理强度和改变纸张纤维结构，对档案装订和修复材料不产生影响；二是能有效中和纸张中氢离子，脱酸后纸张酸碱度基本一致，PH值达到7.5—9.5之间；三是渗透性强，脱酸后可在纸张纤维结构中残留1%—2.5%的碱性物质，实现持续去酸目的；四是脱酸液和设备必须安全环保，不燃烧、不爆炸，对人体和环境无害；五脱酸技术适用性强，便于操作和掌握。经测试，无水纳米脱酸技术基本达到了上述技术指标。

（一）无水纳米脱酸技术原理

纳米技术是研究结构尺寸在1至100纳米（1纳米=1/10亿米）范围内材料性质和应用的一门集基础科学和应用科学于一体的新兴技术，21世纪纳米技术及纳米材料广泛应用于工业、航天业、军事、日常生活等各个领域，采用无水纳米脱酸技术对纸质档案进行处理，脱酸后不仅可以保持纸质档案原有的物理特性不变，还可以使纸质档案在未来较长一段时间内避免继续酸化。

1、无水纳米脱酸液

经过纳米技术处理的碱性氧化物（氧化镁MgO）制成纳米级颗粒分散或悬浮在无水惰性溶剂中，脱酸时氧化镁与档案纸张中氢离子发生化学反应，生成纳米级氢氧化镁碱性物，达到纸质档案脱酸目的，脱酸后纸张PH值可达到7.5—9.0，脱酸处理后纸张快速干燥，纳米级氧化镁粒子均匀渗透到纸张纤维结构中，牢牢附着在纸张内部，达到高效持久脱酸目标。

酸碱中和化学反应：

MgO+H2O=Mg(OH)2

Mg(OH)2+CO2=MgCO3+H2O

Mg(OH)2+H2SO4=MgSO4+2H2O

MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2+H2O

无水纳米脱酸液优点：一是由于脱酸液不含有水分，可用于含有水溶性材料的纸质档案，因此适用于所有纸质档案脱酸处理；二是纸质档案脱酸后，纸张纤维结构不发生改变，纸张不褶皱、不变形、不加厚、不发黄、不变脆，颜色纹理不发生变化，纸张物理强度无变化，保证了纸质档案安全；三是纸质档案脱酸过程中对字迹、图案、印章等颜料层不产生影响，因此可以不进行预处理，减少工作环节，提高工作效率；四是脱酸对纸质档案修复材料无影响，粘合剂无变化；五是无水纳米脱酸液安全环保，无毒、无害、无异味，不挥发，不燃烧，不爆炸，对人体和环境无不良影响。

2、无水纳米脱酸操作方法

目前，无水纳米脱酸技术主要有三种操作方法，档案部门可根据馆（室）藏纸质档案保护工作实际需求，进行合理选择：

（1）大规模无水纳米脱酸

将整卷（盒）纸质档案放入专门处理罐中，加入无水纳米脱酸液进行完全浸泡，使纳米级氧化镁粒子快速有效渗透到纸张纤维结构中进行脱酸，脱酸过程结束后，将纸质档案进行干燥处理后即可继续保管和利用。由于此种操作方法需要大型专业设备才能实现，因此适用于中、大型档案部门进行大批量纸质档案脱酸技术处理。

（2）喷雾无水纳米脱酸系统

喷雾无水纳米脱酸系统由自动搅拌压力桶、高雾化扇形微量喷枪、静音形空气压缩机、可伸缩旋转触摸屏、可翻转喷雾脱酸工作台等组成，可对各种幅面的纸质档案进行喷雾脱酸处理。此种操作方法具有可形成无水纳米脱酸液均匀喷雾，使脱酸后碱性保留物均匀分布在纸张纤维结构中，同时具有设备占地小，喷枪口不易堵塞，干燥速度快，渗透效果好，操作简单等优点，因此适用于各类档案部门进行日常纸质档案脱酸技术处理。

喷雾无水纳米脱酸系统

（3）手工喷雾无水纳米脱酸

将无水纳米脱酸液放入小型不锈钢精细雾化喷壶中，由技术人员直接对需进行脱酸处理的纸质档案进行喷涂，待完成脱酸处理的纸质档案干燥后，将残留在纸张表面的细小微粒擦除，纸张档案即可入库保管和提供利用。此种操作方法投入小，易掌握，但是存在喷涂不均匀的情况，因此适用于档案部门进行少量、临时性的纸质档案脱酸技术处理。