一种脱酸方法以及脱酸装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种脱酸方法以及脱酸装置，其中脱酸方法包括以下步骤：(1)将待脱酸样品置于雾化的脱酸剂氛围中；(2)利用等离子体对附着有脱酸剂的待脱酸样品进行处理。所述的待脱酸样品为单层放置或多层叠置的层状物。待脱酸样品的厚度不大于2mm。步骤(1)和步骤(2)在常温常压以及空气氛围下进行。本发明专利技术提供的脱酸方法以及脱酸装置，适用范围广，条件温和，脱酸彻底，且不会对待脱酸样品的形貌和结构造成破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种脱酸方法以及脱酸装置
本专利技术涉及脱酸
，具体涉及一种适用范围广的脱酸方法以及脱酸装置。
技术介绍
植物纤维制品种类繁多，其中最为常见的为纸张，各类文献档案、书籍、契约、纸币、经卷、古代字画等都以纸张为载体，与其他人类文化遗产相比，此类以纸张为载体的制品显得格外脆弱，不仅易损，而且易老化。在中华民族五千年的灿烂文明史中，纸张自出现之后，就一直扮演着记录历史、传递信息、延续文化精髓的重要角色，为人们研究时代变迁、历史发展提供了丰富的资料。纸张作为历史文化遗产的重要载体，在文化传承中扮演不可替代的角色，纸质文物的保护工作也受到图书馆、博物馆、档案馆等机构的重视，酸化是导致纸张制品老化的最重要因素，因此，纸质文物的脱酸技术成为纸质文物是否能够长期保存的关键。植物纤维制品，例如纸张由固相(纤维、填料)、液相(水分)以及气相(空气)三部分组成，主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中又以纤维素为主。纤维素的稳定性是维持此类样品稳定性的最重要因素，这是因为纤维通常具有一定强度，并可以借助纤维之间的氢键结合力和机械交织力使得样品也具备相应的强度，因此，纤维之间的氢键力、机械交织力、单根纤维的强度等，都是决定宏观强度的重要因素。以纸张为例，纸张期保存后，在宏观上颜色逐渐变黄，酸化导致机械性能的降低；在微观上是纤维素结构的破坏(即机械强度的下降)，这种破坏主要是基于糖苷键的酸催化水解和葡萄糖环的氧化。当纤维素的聚合度下降到700以下时，纸张机械性能就会急剧下降；当聚合度小于200时，纸张就会碎裂成粉状而失去纤维的特性。纤维素在中性和弱碱性条件下是相对稳定的，自然干燥环境中不易被水解和氧化，但是在酸的催化作用下，水解速度显著加快，且水解速度随着氢离子浓度的增加而成比例的增加，即pH值越低，酸性越强，水解速度越快，因此，脱酸处理对保护珍贵纸质文物具有重大意义。导致植物纤维制品酸化的原因有很多，以纸张为例，如制造使用的原料、制造工艺过程中加入的填料如亚硫酸、明矾等；印刷书写所用的颜料、墨汁；保存环境中的酸性气体如二氧化硫、硫化氢、氮氧化合物、二氧化碳等；以及大气中的粉尘、微生物等。这些因素并非单独成行，而是互相促进，共同作用。酸性物质的存在在很大程度上加快了纤维水解的速率，而且在反应过程中，酸性物质不会被消耗，而是不断积累，使得纤维的降解速度成倍增加，因此纸张酸化过程会受到酸度、微生物、温度、湿度、气体等多种因素的影响。目前广泛应用的脱酸技术主要包括溶液法和气相法，但是两者都存在显著的缺陷。溶液法需要将待处理样品浸泡在脱酸剂中以中和样品内酸性物质并且形成碱性缓冲物，该过程会导致纸质样品变形、褶皱、颜料褪色等缺陷，且只能单页操作，效率较低。因此，该方法在实际应用中受到了限制。气相法脱酸是一种脱酸快、使用范围广的方法，一般使用的脱酸剂为氨气或含胺的化合物如碳酸环己胺、1,4-氧氮杂环己烷等，以及易燃易爆的二乙基锌，但是由于脱酸效果不明显、耐久性差、具有较强的刺激性，而且需要在高真空条件下进行，对仪器设备的要求比较苛刻，导致其工业化应用受到极大限制。由于现有的脱酸方法存在的诸多缺陷，需要提供一种对待处理样品性能不造成损害，且能高效、简便、脱酸彻底的技术。
技术实现思路
本专利技术提供了一种脱酸方法，适用范围广，条件温和，脱酸彻底，且不会对待脱酸样品的形貌和结构造成破坏。一种脱酸方法，包括以下步骤：(1)将待脱酸样品置于雾化的脱酸剂氛围中；(2)利用等离子体对附着有脱酸剂的待脱酸样品进行处理。本专利技术适用于所有含植物纤维的样品，例如，纸张。步骤(1)中将待脱酸样品置于雾化的脱酸剂氛围中，目的是使脱酸剂尽可能均匀地分布于待脱酸样品的表面。该步骤可以采用现有技术中的各种操作，例如，在一封闭空间内充满雾化的脱酸剂，将待脱酸样品置于封闭空间内一段时间，使待脱酸样品表面附着脱酸剂。为了便于操作，优选地，步骤(1)中，将脱酸剂雾化，并喷涂于待脱酸样品表面。脱酸剂的喷涂流量可以依据待脱酸样品的酸化程度进行调整，如果酸化程度较重，可以将喷涂流量调整地相对较大，优选地，脱酸剂的喷涂流量为50～300mL/h。即每小时，将50～300mL的脱酸剂喷涂至待脱酸样品的表面。进一步优选，脱酸剂的喷涂流量为80～200mL/h。再优选，脱酸剂的喷涂流量为100～150mL/h。纤维素在中性或弱碱性条件下是相对稳定的，因此，在待脱酸样品的表面需要附着足够量的脱酸剂，以满足将待脱酸样品的pH调整至中性或弱碱性的范围内。若采用将脱酸剂雾化，并喷涂于待脱酸样品表面的方式，可以将喷涂流量调整地适当小一些，采用多次喷涂使脱酸剂的附着量达到要求，这样操作即可以节省脱酸剂的用量，也可以保证良好的脱酸效果。脱酸剂的雾化采用现有技术，例如采用超声雾化器将脱酸剂雾化，雾化的时间以获取纳米级脱酸剂颗粒为宜。脱酸剂的用量也不可过多，如果待脱酸样品被完全浸润，在进行步骤(2)的等离子体处理的过程中，极容易发生击穿，导致样品损坏。本专利技术中所述的脱酸剂为pH值呈碱性的液态形式，可以使用现有技术中的各种脱酸剂，能够起到中和酸化基团形成碱性缓冲区的作用即可，例如，碳酸氢镁水溶液、氢氧化钙水溶液、丙酸钙乙醇溶液、异丁胺乙醇水溶液、茶叶水、萝卜汁、氢氧化钡水溶液、甲醇镁甲醇溶液。脱酸剂的pH值范围为8～12。优选地，脱酸剂的pH值范围为9～11。步骤(2)中采用脉冲电源放电方法获得等离子体。等离子体中的带电粒子具有很强的活性和穿透能力，能够使附着在待脱酸样品表面的脱酸剂深入到样品内部，与内部的酸化基团进行中和反应，并且带电粒子可以激活纤维素表面的羟基，以便形成更多的氢键，使得纤维素之间的结合力更强。为了使附着在待脱酸样品表面的脱酸剂深入到样品内部，优选地，所述的待脱酸样品为单层放置或多层叠置的层状物。待脱酸样品的厚度不大于2mm。若待脱酸样品为单层的层状物，则单层的层状物的厚度不大于2mm，若待脱酸样品为多层叠置的层状物，则多层叠置的层状物的总厚度不大于2mm。为了便于多层叠置的层状物整齐摆放，以及步骤(2)等离子体的产生，将多层叠置的层状物置于绝缘样品匣中进行步骤(1)以及步骤(2)的处理。绝缘样品匣可以采用玻璃、塑料、陶瓷、高分子等绝缘材料，在进行步骤(1)时，绝缘样品匣的盖子打开，使待脱酸样品的至少一个表面能够被喷涂脱酸剂，在进行步骤(2)时，将绝缘样品匣的盖子封闭，以产生等离子体。本专利技术中脱酸剂需要附着在待脱酸样品的至少一个表面，在进行步骤(2)处理时，附着在待脱酸样品表面上的脱酸剂能够深入到样品内部，与内部的酸化基团进行中和反应并且形成碱性缓冲物。步骤(2)中通过调节电压以及电流，获得具有合适能量密度的线状等离子体，然后使等离子体与附着有脱酸剂的待脱酸样品相对运动，使待脱酸样品均匀接受等离子体的扫描。电压的范围为40～250V，电流的范围为0.03～1.4A。进一步优选，电压的范围为60～200V，电流的范围为0.03～1.0A。再优选，电压的范围为70～150V，电流的范围为0.03～0.5A。本专利技术提供的方法条件温和，步骤(1)和步骤(2)在常温常压下进行。并且，本专利技术的操作不需要进行特殊的气体保护，步骤(1)和步骤(2)在空气氛围下进行。利用等离子体对附着有脱酸剂的待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱酸方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将待脱酸样品置于雾化的脱酸剂氛围中；(2)利用等离子体对附着有脱酸剂的待脱酸样品进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种脱酸方法，其特征在于，包括分别独立进行的以下步骤：(1)将待脱酸样品置于雾化的脱酸剂氛围中；(2)利用等离子体对附着有脱酸剂的待脱酸样品进行处理；电压的范围为40～250V，电流的范围为0.03～1.4A。2.如权利要求1所述的脱酸方法，其特征在于，所述的待脱酸样品为单层放置或多层叠置的层状物。3.如权利要求2所述的脱酸方法，其特征在于，待脱酸样品的厚度不大于2mm。4.如权利要求1所述的脱酸方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)在常温常压下进行。5.如权利要求1所述的脱酸方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张溪文，王庆莉，徐绍艳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33