為了使文保同行少走彎路，我們對(duì)國內(nèi)外所做的書籍紙張脫酸工作做一回顧性總結(jié)，其包括脫班歷史進(jìn)展，脫酸方法分類，各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和盡可能詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。

一般來說，書籍紙張脫酸方法可分為水及水溶液類，無水溶液類和氣態(tài)脫酸類。下面我們就以這樣的類別線索把各種方法介紹給大家。

由于內(nèi)容篇幅較長(zhǎng)，所以在這里我們先做“水及水溶液脫酸”這一內(nèi)容分享。

首先談?wù)勊淖饔茫苍S人們會(huì)有些驚奇，紙張僅僅經(jīng)過水處理，特別是硬水的處理，其使用壽命也會(huì)延長(zhǎng)。原來這是因?yàn)榧垙埥?jīng)過水的沖洗會(huì)有許多有益的效果。其一就是紙張中原有許多有害物質(zhì)，雜質(zhì)和一些像銅、鐵這樣能促進(jìn)光氧化降解的化合物，通過水的處理可以去除許多，使得紙張趨于穩(wěn)定；其二就是水中以沖稀和帶走紙張中的到，而酸則是紙張腐蝕的最主要因素。為什么硬水處理效果更好呢？因?yàn)橛菜泻猩倭康慕饘兮}、鎂離子，研究實(shí)難表明，只要水中含有9PPM的鈣或鎂離子就對(duì)紙張有一定的穩(wěn)定作用；如果水中含有14~20PPM的鈣或鎂離子，其就有一定的脫酸效果了。

這也就是古人在過程中無意使用硬水制漿，實(shí)際上起到了保護(hù)紙張的作用，后來人們由此聯(lián)想又試驗(yàn)了蒸餾水、去離子水和算來水對(duì)紙張的處理作用，正如所預(yù)料的那樣，太純凈的水對(duì)紙張沒有什么好處。自來水的主要缺點(diǎn)就是含有氯，其對(duì)纖維有氧化作用。進(jìn)一步的研究表明，當(dāng)水中含有36~112PPM的鈣或鎂離子時(shí)，其不僅對(duì)紙張有脫酸作用，而且在紙張上還有堿的殘留以抵御空氣中酸氣的侵蝕，這也就是水沖處理紙張的結(jié)束而進(jìn)入堿性水溶液脫酸方法。

在古代，人們已開始注意到經(jīng)過某種工藝處理的紙張更耐久，例如無意識(shí)地使用硬水，在制紙過程中加入熟石灰填料，或使用石灰石或白云石工具搗或浸泡處理紙漿等都對(duì)紙張的延年益壽起了作用。埃及人在古代使用了NATRON，這是自然界中一種不純的碳酸氫鈉。到了1930年，許多國家研究機(jī)構(gòu)都開始尋找脫酸劑解決紙張老化問題，其包括Bar-row公司、紙張化學(xué)研究所、奧達(dá)力歐研究基金會(huì)，美國國家檔案館等。1936年由奧達(dá)力歐研究基金會(huì)的謝爾和茨研究發(fā)表了一篇題為“紙張及紙制品的化學(xué)穩(wěn)定過程”的文章，并于當(dāng)年獲得美國專利。謝爾和茨的方法是用Ca、Mg、Sr的碳酸氫鹽和氫氧化物水溶液測(cè)定泡或噴涂紙張，浸泡時(shí)間為5秒至2分鐘不等。然后把浸濕的紙張干燥，使堿在紙張上沉淀殘留保護(hù)紙張。謝爾和茨建議在溶液中通入CO2，這樣可以使氫氧化物轉(zhuǎn)化為碳酸鹽類，使反應(yīng)更接近于中性處理，而要想得高濃度的碳酸氫鹽溶液則要在加壓的條件下通入CO2；經(jīng)過這個(gè)程序處理，紙張的pH值要高于6.5.并且至少有重量比為2%的沉淀。后來眾所周知的保護(hù)專家貝羅使用了Ca(HCO3)2液處理方法。到了1940年，他發(fā)明了兩步法處理紙張，其過程如下：首先將紙張旋轉(zhuǎn)在兩層光滑柔韌的鋼絲網(wǎng)之間，這樣便于操作控制，然后在濃度為0.15%的飽和Ca(OH)2溶液中浸泡20分鐘。這一步驟中和了紙張中的酸，并有少量的Ca(OH)2殘留；再把經(jīng)上述處理的紙張加入濃度為0.20%的Ca(HCO3)2溶液中約20分鐘。在這一步驟中，過量的Ca(OH)2轉(zhuǎn)變成了CaCO3沉淀。實(shí)際上，殘留的CaCO3量是非常少的，但它已足以抵御酸的進(jìn)一步的侵蝕了。在上世紀(jì)40年代和50年代貝羅的雙液兩步法得到了廣泛的應(yīng)用。到了1957年，吉爾在美國使用了單液改進(jìn)法，處理時(shí)間約為30分鐘。這是第一次使用了鎂化合物作為脫酸劑，鎂化合物由于它和鈣或其它堿土金屬元素的化合物相比具有更優(yōu)良的溶解性和穩(wěn)定性而開始受到人們的重視。它便于使用，并易于留下殘留堿。通常在選擇無水脫酸劑時(shí)選擇鎂試劑。1965年，羅特爾報(bào)道了以鎂化合物作為氧化木漿的穩(wěn)定劑。1973年吉爾伯對(duì)其穩(wěn)定作用做了更為詳細(xì)的研究后指出，鎂試劑對(duì)于像鐵這樣的金屬氧化催化劑起鈍化作用。與此同時(shí)，為了克服以水為溶劑脫酸液的某些缺點(diǎn)，對(duì)于其他像無水脫酸劑和氣態(tài)脫酸液的研究都有了新的進(jìn)展，并逐漸成為紙張脫酸劑發(fā)展的主流。

以水處理和以水為溶劑進(jìn)行紙張脫酸處理當(dāng)然有許多它的優(yōu)點(diǎn)。第一水溶液可以帶走許多有害物質(zhì)；第二經(jīng)過水液處理的紙張?jiān)谝欢ǖ膲毫ο赂稍?，水?huì)使紙張中纖維之間的氫鍵加強(qiáng)；第三水溶液處理所引入的無機(jī)緩蝕劑耐老化性能好，不易揮發(fā)，殘留量大。但是從另外方面來說，這種處理方法又有許多缺點(diǎn)必須加以克服：

其一，處理的時(shí)間周期太長(zhǎng)，以水液來浸濕和干燥都特別需要時(shí)間，且在濕態(tài)下，紙張?zhí)貏e容易受到損害，干燥時(shí)會(huì)有膨脹，變皺等現(xiàn)象。

其二，也是主要的，就是每次處理量都太小。因?yàn)橐运禾幚碇荒軉螐執(zhí)幚?，再裝訂，人力需要量大，費(fèi)用高，成效低。

其三，對(duì)一些紙張上的字跡有影響，需要前處理等。后來發(fā)展的無水和氣態(tài)脫酸劑主要是針對(duì)解決這些不足，而又盡可能保留其優(yōu)點(diǎn)而做改進(jìn)。

以上內(nèi)容便是關(guān)于水及水溶液脫酸的全部?jī)?nèi)容，下一期再做關(guān)于無水脫酸劑的內(nèi)容分享。

內(nèi)容來源：何娟、韓凱英、吳鄭杞、潘路《書籍紙張脫酸方法研究綜述》

PS：銳立文保，只專注紙張脫酸技術(shù)研究，致力于為圖書館、檔案館等場(chǎng)館提供安全、有效的紙張脫酸方案！