無水納米脫酸技術(shù)在紙質(zhì)檔案保護中的應(yīng)用

■李穎

無水納米脫酸技術(shù)在紙質(zhì)檔案保護中的應(yīng)用

■李穎

紙質(zhì)檔案在形成和保管過程中具有一定酸堿性，其酸堿度變化是影響檔案耐久性的重要因素，檔案酸化會催化檔案紙張纖維素水解，使紙張機械強度下降，酸度越大，紙張老化速度越快，紙張PH值每降低一個數(shù)值，紙張壽命相應(yīng)降低2—5倍，美國科學(xué)家巴羅通過大量科學(xué)試驗指出：酸是紙張破損的主要原因。我國各時期的紙質(zhì)檔案均存在不同程度的酸化現(xiàn)象，特別是紙質(zhì)歷史檔案酸化情況比較嚴(yán)重，如果不盡早采取有效保護措施，將造成不可彌補的損失，因此，檔案脫酸技術(shù)研究一直是檔案保護工作面臨的重要課題。

一、紙質(zhì)檔案酸化的主要原因

造成紙質(zhì)檔案出現(xiàn)酸化有內(nèi)因和外因兩個方面。

內(nèi)因：檔案所使用的紙張生產(chǎn)過程中在內(nèi)部形成了酸性物質(zhì)，比如紙張中含有易發(fā)生氧化和光解反應(yīng)形成酸性物質(zhì)的木素、制漿過程中殘留的酸、漂白過程中殘留的氯氣、氫氧化鈉、硫酸納、硫酸氫鈣等漂白劑產(chǎn)生酸化物、施膠過程中加入明礬、礬水膠料、松香等酸性添加物、造紙用水時帶來的酸性、采用含酸性色素成分的墨水、油墨進行檔案書寫等，造成了檔案形成時自身就帶有酸性有害物質(zhì)。

外因：檔案在保管和利用過程中溫濕度、光線、酸、氧化劑、微生物、有害氣體、人體接觸等與紙張發(fā)生反應(yīng)，造成紙張酸化，比如空氣中二氧化硫、硫化氫、氯化氫、一氧化氮等有害氣體與紙張中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸、鹽酸等酸性物質(zhì)、環(huán)境中微生物生長過程中分泌到紙張上的有機酸等。

二、紙質(zhì)檔案脫酸的主要方法

20世紀(jì)30年代起，世界各國就開始了紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)的研究。目前，美國、德國、加拿大、法國等西方發(fā)達國家正在大力開展脫酸劑、脫酸工藝、脫酸設(shè)備的研制；我國從20世紀(jì)80年代以來，檔案館、圖書館、博物館、科研所等部門不斷開展脫酸技術(shù)研究，1987年國家檔案局檔案科學(xué)技術(shù)研究所完成了甲基碳酸鎂紙質(zhì)檔案去酸技術(shù)課題研究，在國內(nèi)首次合成甲基碳酸鎂去酸劑，1988年該項技術(shù)榮獲國家檔案局科學(xué)技術(shù)進步二等獎，中國第二歷史檔案館、陜西省檔案館、貴州省檔案館等部門先后在脫酸技術(shù)研究方面取得了成果?，F(xiàn)今脫酸技術(shù)主要分為液相脫酸和氣相脫酸：

（一）液相脫酸

1、水溶液脫酸法

氫氧化鈣（石灰水）—碳酸氫鈣、碳酸氫鎂、磷酸鹽緩沖溶液等堿性物質(zhì)作為脫酸劑，水作為溶劑，制成堿性水溶液與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達到脫酸目的。此種方法優(yōu)點是能滲透到紙張纖維內(nèi)部脫酸效果較好，脫酸后紙張殘留的堿性物質(zhì)可進一步防止紙張酸化；缺點是在脫酸過程中紙張會受潮，不能用于水溶性字跡檔案。

2、有機溶液脫酸法

甲氧基甲基碳酸鎂、氫氧化鋇、醋酸鎂、甲醇鎂、乙醇鎂、氧化鎂等堿性物質(zhì)作為脫酸劑，甲醇、氟利昂、乙醇鈦、惰性液體等作為助劑，制成堿性有機溶液與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達到脫酸目的。此種方法優(yōu)點是脫酸過程中不含有水分，能有效避免紙張受潮，可用于水溶性字跡檔案；缺點是有些有機溶液是易燃物，具有一定毒性，在操作時必須注意安全。

（二）氣相脫酸

將紙質(zhì)檔案放入真空密閉處理罐內(nèi)，加入二乙基鋅、氨氣、嗎啡啉等堿性氣體或堿性蒸氣，從而中和紙張中的氫離子，達到脫酸目的。此種方法優(yōu)點是在真空條件下，堿性氣體或堿性蒸氣可以充分滲透到紙張內(nèi)部，實現(xiàn)大批量檔案直接進行脫酸處理，有效提高工作效率；缺點是有的堿性氣體或堿性蒸氣不穩(wěn)定，存在燃燒和爆炸危險，有的堿性氣體或堿性蒸氣不能在紙張上殘留堿性物質(zhì)，脫酸后檔案容易繼續(xù)酸化，有的堿性氣體或堿性蒸氣會使紙張變黃。

三、無水納米脫酸技術(shù)應(yīng)用

紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理作為檔案保護重要技術(shù)手段，因為是直接對檔案原件進行技術(shù)處理，因此采用的技術(shù)方法必須具備技術(shù)成熟、設(shè)備先進、操作安全，才能應(yīng)用于實際工作中，為了確保紙質(zhì)檔案的安全，采用的脫酸技術(shù)必須達到以下指標(biāo)：一是脫酸對紙質(zhì)檔案的紙張和字跡不能造成損害，不能降低紙張物理強度和改變紙張纖維結(jié)構(gòu)，對檔案裝訂和修復(fù)材料不產(chǎn)生影響；二是能有效中和紙張中氫離子，脫酸后紙張酸堿度基本一致，PH值達到7.5—9.5之間；三是滲透性強，脫酸后可在紙張纖維結(jié)構(gòu)中殘留1%—2.5%的堿性物質(zhì)，實現(xiàn)持續(xù)去酸目的；四是脫酸液和設(shè)備必須安全環(huán)保，不燃燒、不爆炸，對人體和環(huán)境無害；五脫酸技術(shù)適用性強，便于操作和掌握。經(jīng)測試，無水納米脫酸技術(shù)基本達到了上述技術(shù)指標(biāo)。

（一）無水納米脫酸技術(shù)原理

納米技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米（1納米=1/10億米）范圍內(nèi)材料性質(zhì)和應(yīng)用的一門集基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)于一體的新興技術(shù)，21世紀(jì)納米技術(shù)及納米材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)、航天業(yè)、軍事、日常生活等各個領(lǐng)域，采用無水納米脫酸技術(shù)對紙質(zhì)檔案進行處理，脫酸后不僅可以保持紙質(zhì)檔案原有的物理特性不變，還可以使紙質(zhì)檔案在未來較長一段時間內(nèi)避免繼續(xù)酸化。

1、無水納米脫酸液

經(jīng)過納米技術(shù)處理的堿性氧化物（氧化鎂MgO）制成納米級顆粒分散或懸浮在無水惰性溶劑中，脫酸時氧化鎂與檔案紙張中氫離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成納米級氫氧化鎂堿性物，達到紙質(zhì)檔案脫酸目的，脫酸后紙張PH值可達到7.5—9.0，脫酸處理后紙張快速干燥，納米級氧化鎂粒子均勻滲透到紙張纖維結(jié)構(gòu)中，牢牢附著在紙張內(nèi)部，達到高效持久脫酸目標(biāo)。

酸堿中和化學(xué)反應(yīng)：

MgO+H2O=Mg(OH)2

Mg(OH)2+CO2=MgCO3+H2O

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

MgCO3+H2SO4=MgSO4+CO2+H2O

無水納米脫酸液優(yōu)點：一是由于脫酸液不含有水分，可用于含有水溶性材料的紙質(zhì)檔案，因此適用于所有紙質(zhì)檔案脫酸處理；二是紙質(zhì)檔案脫酸后，紙張纖維結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，紙張不褶皺、不變形、不加厚、不發(fā)黃、不變脆，顏色紋理不發(fā)生變化，紙張物理強度無變化，保證了紙質(zhì)檔案安全；三是紙質(zhì)檔案脫酸過程中對字跡、圖案、印章等顏料層不產(chǎn)生影響，因此可以不進行預(yù)處理，減少工作環(huán)節(jié)，提高工作效率；四是脫酸對紙質(zhì)檔案修復(fù)材料無影響，粘合劑無變化；五是無水納米脫酸液安全環(huán)保，無毒、無害、無異味，不揮發(fā)，不燃燒，不爆炸，對人體和環(huán)境無不良影響。

2、無水納米脫酸操作方法

目前，無水納米脫酸技術(shù)主要有三種操作方法，檔案部門可根據(jù)館（室）藏紙質(zhì)檔案保護工作實際需求，進行合理選擇：

（1）大規(guī)模無水納米脫酸

將整卷（盒）紙質(zhì)檔案放入專門處理罐中，加入無水納米脫酸液進行完全浸泡，使納米級氧化鎂粒子快速有效滲透到紙張纖維結(jié)構(gòu)中進行脫酸，脫酸過程結(jié)束后，將紙質(zhì)檔案進行干燥處理后即可繼續(xù)保管和利用。由于此種操作方法需要大型專業(yè)設(shè)備才能實現(xiàn)，因此適用于中、大型檔案部門進行大批量紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。

（2）噴霧無水納米脫酸系統(tǒng)

噴霧無水納米脫酸系統(tǒng)由自動攪拌壓力桶、高霧化扇形微量噴槍、靜音形空氣壓縮機、可伸縮旋轉(zhuǎn)觸摸屏、可翻轉(zhuǎn)噴霧脫酸工作臺等組成，可對各種幅面的紙質(zhì)檔案進行噴霧脫酸處理。此種操作方法具有可形成無水納米脫酸液均勻噴霧，使脫酸后堿性保留物均勻分布在紙張纖維結(jié)構(gòu)中，同時具有設(shè)備占地小，噴槍口不易堵塞，干燥速度快，滲透效果好，操作簡單等優(yōu)點，因此適用于各類檔案部門進行日常紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。

噴霧無水納米脫酸系統(tǒng)

（3）手工噴霧無水納米脫酸

將無水納米脫酸液放入小型不銹鋼精細(xì)霧化噴壺中，由技術(shù)人員直接對需進行脫酸處理的紙質(zhì)檔案進行噴涂，待完成脫酸處理的紙質(zhì)檔案干燥后，將殘留在紙張表面的細(xì)小微粒擦除，紙張檔案即可入庫保管和提供利用。此種操作方法投入小，易掌握，但是存在噴涂不均勻的情況，因此適用于檔案部門進行少量、臨時性的紙質(zhì)檔案脫酸技術(shù)處理。

手工噴霧無水納米脫酸

無水納米脫酸操作方法除不可在顏色會隨PH值提高而發(fā)生變化的藍圖或類似材料上使用外，可直接對紙質(zhì)檔案進行脫酸處理，處理過程中不拆卷、不破壞裝訂結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整卷檔案安全脫酸，脫酸處理后紙張含有1.5%納米級氧化鎂堿性物保留量，可延長紙質(zhì)檔案壽命3—5倍，實現(xiàn)對紙質(zhì)檔案的有效保護。

［1］郭莉珠主編.《檔案保護技術(shù)學(xué)教程》.中國人民大學(xué)出版社2008年第二版.

［2］石宏林、劉玉成.《淺析納米技術(shù)在紙質(zhì)檔案、文獻安全保障中的作用》.