■李穎

無水納米脫酸技術在紙質檔案保護中的應用

■李穎

紙質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值每降低一個數值，紙張壽命相應降低2—5倍，美國科學家巴羅通過大量科學試驗指出：酸是紙張破損的主要原因。我國各時期的紙質檔案均存在不同程度的酸化現象，特別是紙質歷史檔案酸化情況比較嚴重，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，檔案脫酸技術研究一直是檔案保護工作面臨的重要課題。

一、紙質檔案酸化的主要原因

造成紙質檔案出現酸化有內因和外因兩個方面。

內因：檔案所使用的紙張生產過程中在內部形成了酸性物質，比如紙張中含有易發(fā)生氧化和光解反應形成酸性物質的木素、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。

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，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)生化學反應生成硫酸、鹽酸等酸性物質、環(huán)境中微生物生長過程中分泌到紙張上的有機酸等。

二、紙質檔案脫酸的主要方法

20世紀30年代起，世界各國就開始了紙質檔案脫酸技術的研究。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、脫酸設備的研制；我國從20世紀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研究，1987年國家檔案局檔案科學技術研究所完成了甲基碳酸鎂紙質檔案去酸技術課題研究，在國內首次合成甲基碳酸鎂去酸劑，1988年該項技術榮獲國家檔案局科學技術進步二等獎，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研究方面取得了成果?，F今脫酸技術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)生化學反應，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部脫酸效果較好，脫酸后紙張殘留的堿性物質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)生化學反應，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

將紙質檔案放入真空密閉處理罐內，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部，實現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，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、無水納米脫酸技術應用

紙質檔案脫酸技術處理作為檔案保護重要技術手段，因為是直接對檔案原件進行技術處理，因此采用的技術方法必須具備技術成熟、設備先進、操作安全，才能應用于實際工作中，為了確保紙質檔案的安全，采用的脫酸技術必須達到以下指標：一是脫酸對紙質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構，對檔案裝訂和修復材料不產生影響；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構中殘留1%—2.5%的堿性物質，實現持續(xù)去酸目的；四是脫酸液和設備必須安全環(huán)保，不燃燒、不爆炸，對人體和環(huán)境無害；五脫酸技術適用性強，便于操作和掌握。經測試，無水納米脫酸技術基本達到了上述技術指標。

（一）無水納米脫酸技術原理

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

1、無水納米脫酸液

經過納米技術處理的堿性氧化物（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)生化學反應，生成納米級氫氧化鎂堿性物，達到紙質檔案脫酸目的，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構中，牢牢附著在紙張內部，達到高效持久脫酸目標。

酸堿中和化學反應：

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檔案，因此適用于所有紙質檔案脫酸處理；二是紙質檔案脫酸后，紙張纖維結構不發(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，保證了紙質檔案安全；三是紙質檔案脫酸過程中對字跡、圖案、印章等顏料層不產生影響，因此可以不進行預處理，減少工作環(huán)節(jié)，提高工作效率；四是脫酸對紙質檔案修復材料無影響，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，無水納米脫酸技術主要有三種操作方法，檔案部門可根據館（室）藏紙質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構中進行脫酸，脫酸過程結束后，將紙質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)設備才能實現，因此適用于中、大型檔案部門進行大批量紙質檔案脫酸技術處理。

（2）噴霧無水納米脫酸系統

噴霧無水納米脫酸系統由自動攪拌壓力桶、高霧化扇形微量噴槍、靜音形空氣壓縮機、可伸縮旋轉觸摸屏、可翻轉噴霧脫酸工作臺等組成，可對各種幅面的紙質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構中，同時具有設備占地小，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檔案脫酸技術處理。

噴霧無水納米脫酸系統

（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霧化噴壺中，由技術人員直接對需進行脫酸處理的紙質檔案進行噴涂，待完成脫酸處理的紙質檔案干燥后，將殘留在紙張表面的細小微粒擦除，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、臨時性的紙質檔案脫酸技術處理。

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，可直接對紙質檔案進行脫酸處理，處理過程中不拆卷、不破壞裝訂結構，實現整卷檔案安全脫酸，脫酸處理后紙張含有1.5%納米級氧化鎂堿性物保留量，可延長紙質檔案壽命3—5倍，實現對紙質檔案的有效保護。

［1］郭莉珠主編.《檔案保護技術學教程》.中國人民大學出版社2008年第二版.

［2］石宏林、劉玉成.《淺析納米技術在紙質檔案、文獻安全保障中的作用》.