本发明涉及纸张脱酸保护
技术领域：
，尤其涉及纸质文物、档案、书籍的脱酸保护技术，具体是一种电吸附法纸张脱酸的方法。
背景技术：
：文献纸张的酸性是影响文献保存寿命的重要因素；自十九世纪人们发现纸张有自毁现象以来，各国科学家一直在研究纸张脱酸保护的方法和设备。目前，世界上通用的纸张脱酸方法主要有气相脱酸法、有机溶剂脱酸法和水溶液脱酸法等。其中，由于水溶液脱酸法简便易行，比较环保，行业内研究较多。水溶液脱酸法，其类似于中国传统的碱水洗书法，是将书页浸泡在配制的碱性溶液中，碱性物质(如氢氧化钙等)与纸张中的酸发生中和反应，从而达到脱酸的目的。水溶液脱酸法具有对环境安全、便于操作、经济、脱酸效果好的优点。但是从另外方面来说，这种处理方法也有缺点必须加以克服。水溶液脱酸处理的时间周期长，让水溶液浸透纸张并发生中和反应及后续潮湿纸张的干燥都需要较长的时间，在较长时间的湿态下，纸张容易受到损害，干燥时会有膨胀，变皱等现象。若缩短浸泡时间，碱性脱酸剂往往只能沉淀在纸张表面，渗入不到纸张内部。并且，这种处理方法通常只能单张处理，每次处理量小，效率低。技术实现要素：有鉴于此，本申请提供一种电吸附法纸张脱酸的方法，本申请提供的纸张脱酸方法处理时间短，可对单页、多页及整本书同时进行脱酸处理，效率高、成本低，环保安全。本申请提供一种电吸附法纸张脱酸的方法，包括以下步骤：s1、将待处理的纸张与吸水垫层相接触，所述吸水垫层含有水，使待处理的纸张润湿；s2、将s1中润湿的纸张及其相接触的吸水垫层置于惰性阳极板和惰性阴极板之间，所述惰性阳极板表面铺覆有多孔炭材料，通直流电流进行电吸附，得到脱酸处理后的纸张。优选地，所述待处理的纸张的ph值为4.5～6.5。优选地，所述吸水垫层为吸水且有一定强度的软质材料。优选地，所述吸水垫层为含水纺织布、含水无纺布或含水吸湿纸。优选地，所述多孔炭材料为活性炭纤维、炭气凝胶和纳米炭管中的一种或多种。优选地，所述多孔炭材料的bet在500m2/g以上。优选地，所述惰性阳极板表面铺覆有活性炭纤维布或活性炭纤维毡；所述活性炭纤维布或活性炭纤维毡的厚度为1～5mm。优选地，所述直流电电压为0.6～1.6v，更优选电压为0.8v～1.5v；所述电吸附的时间不超过15分钟。优选地，所述电吸附的时间为1分钟～8分钟。优选地，所述吸水垫层还含有脱酸剂，所述脱酸剂选自氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸镁、碳酸氢镁和氢氧化镁中的一种或几种。本发明提供的电吸附法纸张脱酸的方法利用水溶液作为载体，通过接触吸水垫层润湿待处理的纸张，润湿后，用多孔炭材料做电容去离子的电极，在外加直流电场的驱动下，纸张中的f-、cl-、so42-、no3-和有机阴离子等在电泳作用下向阳极移动，并被多孔炭材料电极吸附，最终达到纸张快速脱酸和去污的目的。本发明电吸附脱酸速度比传统的水溶液法要快的多，一次操作只需几分钟，大幅度地减少了传统浸泡脱酸技术对纸张造成的负面影响，同时可以单张、多张及整册进行处理，可以做到比其它任何除酸方法都更精准地控制ph值。本发明方法既保留了传统水溶液脱酸简便可靠、绿色安全、成本低的优点，又能避免较长时间的湿态可能导致的纸张变形、字迹褪色、油墨渗透等问题；同时也解决了气相和有机溶剂液相脱酸设备要求高、成本高、风险大及环境污染等问题，可广泛地推广应用。附图说明图1为实施例1脱酸前后纸张的情况对比图；图2为实施例2脱酸前后纸张的情况对比图。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种电吸附法纸张脱酸的方法，包括以下步骤：s1、将待处理的纸张与吸水垫层相接触，所述吸水垫层含有水，使待处理的纸张润湿；s2、将s1中润湿的纸张及其相接触的吸水垫层置于惰性阳极板和惰性阴极板之间，所述惰性阳极板表面铺覆有多孔炭材料，通直流电流进行电吸附，得到脱酸处理后的纸张。本发明利用多孔炭电极电吸附的方法，能快速精确实现纸质文物、档案、书籍的脱酸和去污目的，大幅度地减少了传统水溶液脱酸法对纸张造成的负面影响。本发明主要针对纸质文物、档案和书籍等这些文献纸张进行脱酸处理，使其得到很好地保护，便于保存、研究。其中，所述待处理的纸张具有一定的酸性，ph值一般小于7。在本发明的实施例中，所述待处理的纸张的ph值为4.5～6.5，优选为5.0～6.5。并且，所述待处理的纸张一般呈淡褐色或淡黄褐色，性脆。本发明所述待处理纸张可以是单页、多页，也可以是整本书籍；纸张的厚度、面积以及印刷方式等也没有特殊限制，可以是16k、胶版纸印刷的纸张，也可以是铜版纸印刷的纸张。其中，如果书本较厚，装订位置处不太利于脱酸。本发明是以水溶液作为载体的脱酸技术，可将待处理的纸张平铺在吸水垫层上，所述吸水垫层含有水，能湿润待处理的纸张。含水状态下纸张中的这些无机酸呈离子(如so42-、no3-、cl-、co32-等)状态，并被纸张纤维吸附着。其中，所述吸水垫层的基体是具有吸水性的层状物质，一般是能吸水且有一定强度的软质材料，如横向抗张强度不小于8.0n/m；垫层材质可以是常规的纺织布、无纺布或吸湿纸等。垫层可反复使用，垫层面积通常比纸张大；若一次处理的页数较多，需选择较薄的垫层。另外，所述吸水垫层优选还含有脱酸剂，可以加快脱酸效果，并且使处理后的纸张有一定碱残留。本发明实施例可将吸水垫层浸泡在含有脱酸剂的电解质溶液中，通常浸泡几分钟如3到5分钟，使其含有一定量的脱酸剂电解质溶液。所述脱酸剂可选自氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸镁、碳酸氢镁和氢氧化镁中的一种或几种，优选为氢氧化钙。在本发明的实施例中，所述脱酸剂在溶液中的质量浓度优选为0.1％～0.15％。其中，所述的脱酸剂电解质溶液即含有这些碱性脱酸剂的水溶液。待待处理的纸张很快被湿润后，本发明实施例将其和垫层一起夹在两平板电极之间，接通直流电源，形成闭合回路。其中，阳极板为惰性电极板，并且表面铺覆有多孔炭材料。多孔炭材料不仅导电性能良好，且具有很大的比表面积(bet)和较高的化学稳定性，置于静电场中时，炭电极与溶液界面处会产生很强的双电层(厚度一般为1nm～10nm)，能吸附大量的离子。在外加直流电场的驱动下，本发明上述的酸性离子会与纸张脱离，向阳极方向运动(电泳)，从而吸附并储存在多孔炭材料电极表面的双电层内。随着电极吸附离子的逐渐增多，纸张中各种酸根离子逐渐减少，即可快速实现脱酸的目的。本发明实施例可将已吸水的垫层平铺在板状的铺覆有多孔炭材料的惰性阳极板上，再将待处理的单页纸平铺在垫层上；如果是处理多层纸或整本书，则需将一层垫层一层纸叠置起来。然后，将惰性阴极板压上，并将两块极板夹紧。在本发明中，所述惰性阴极板和惰性阴极板优选为石墨电极板(惰性石墨)。在本发明的实施例中，所述多孔炭材料可为活性炭纤维、炭气凝胶和纳米炭管中的一种或多种，优选为活性炭纤维。作为优选，所述多孔炭材料的bet在500m2/g以上，如600～1000m2/g，甚至更高，采用相应的市售产品即可。具体地，所述惰性阳极板表面铺覆有厚度为1mm～5mm、优选1.5～4mm的活性炭纤维布或活性炭纤维毡。本发明实施例将两块极板通上直流电流，电压0.6v～1.6v，闭合回路形成，即意味着除酸过程开始，根据纸张的厚度与张数，可适当调节。所述电吸附(亦称电容去离子法或电容法)脱除酸的时间一般不超过15分钟，优选为1分钟～8分钟，更优选为2分钟～5分钟；可根据纸张的酸化程度、一次处理的层数及最终对ph值的要求进行调整。本发明实施例中电容或电吸附法纸张脱酸需要的电压更低，操作起来更容易，也更安全。尤其安全这方面：由于电压低，只是电吸附过程，极板处没有电解反应等，极板温度也比较低，确保了被处理纸质文件的安全。另外，脱酸时间还可以缩短。同时，本发明所涉及的多孔炭电极可以容易的脱附，能够反复使用。更重要的一点是：本发明电容或电吸附能为后续纸张脱酸-清洗-加固(甚至灭菌)一体化预留了空间，具有更广阔的应用前景。脱酸处理完成，本发明实施例切断电源，拿掉垫层，纸张自然晾干或其它方法干燥处理。目前世界上所用的纸张脱酸方法都存在较大缺陷，传统的水溶液法也不例外。经较长时间浸泡的纸张在干燥后往往会出现变形、褶皱，而且还要拆开单页处理，因为整本书要浸泡透就需要更长的时间，纸张之间的沾粘也在所难免，难以处理。本发明技术适用于单张、多张及整册纸质文物、档案、书籍的处理，可以做到比其它除酸方法更精准地控制ph值。由于纸张仅仅是湿润状态，且被紧紧平压在电极板之间，电极板像电熨斗一样把纸张压平，不需要单独的二次压平处理，效率大大提高，可以最大限度地减少传统水溶液脱酸法造成的纸张皱缩、变形、整本书沾粘及效率低等问题。综上所述，本发明脱酸技术具有效果好、效率高、成本低、控制性好、安全、绿色环保等显著优势。为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的电吸附法纸张脱酸的方法进行具体地描述。以下实施例中，所涉及的无纺布垫层均为市售普通化纤无纺布，其面积比待处理的书页稍大即可。实施例1用去离子水浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.5mm，bet：1000m2/g)；将待处理的单页纸(1978年北京商务印书馆印制的《英语九百句汉译注释》书页的一页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为5分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表1和图1，图1为实施例1脱酸前后纸张的情况对比图。图1中，右侧为脱酸前的纸张，左侧为脱酸后的纸张。表1实施例1纸张脱酸前后分析指标对比表备注：ph值按照中国国家标准gb/t1545-2008《纸、纸板和纸浆水抽提液酸度或碱度的测定》的方法得到冷抽提溶液，采用上海三爱思试剂有限公司ph5.5-9.0精密试纸测试得到；以下实施例相同。实施例2用去离子水浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.5mm，bet：1000m2/g)；将待处理的单页纸(1957年上海新知识出版社印制的《修辞概要》书页的一页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为5分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表2和图2，图2为实施例2脱酸前后纸张的情况对比图。图2中，右侧为脱酸前的纸张，左侧为脱酸后的纸张。表2实施例2纸张脱酸前后分析指标对比表实施例3用去离子水浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.5mm，bet：1000m2/g)；将待处理的多页纸(1978年北京商务印书馆印制的《英语九百句汉译注释》书页的三页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为8分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表3。表3实施例3纸张脱酸前后分析指标对比表实施例4用去离子水浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.5mm，bet：1000m2/g)；将待处理的多页纸(1957年上海新知识出版社印制的《修辞概要》书页的三页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为8分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表4。表4实施例4纸张脱酸前后分析指标对比表实施例5用去离子水浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.2mm，bet：1200m2/g)；将待处理的单页纸(1978年北京商务印书馆印制的《英语九百句汉译注释》书页的一页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为5分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表5。表5实施例5纸张脱酸前后分析指标对比表实施例6用饱和氢氧化钙溶液浸泡无纺布垫层，然后将已浸泡过的垫层平铺在阳极板上，所述阳极板是平板石墨上铺覆有活性炭纤维布(厚1.5mm，bet：1000m2/g)；将待处理的单页纸(1978年北京商务印书馆印制的《英语九百句汉译注释》书页的一页；16k，胶版纸印刷)平铺在上述垫层上，将平板石墨阴极板压上，并将两块极板夹紧；将两块极板接通稳压直流电，电压1.5v，电吸附时间为5分钟；然后切断电源，拿掉垫层，纸张自然风干。纸张脱酸前后的情况对比参见表6。表6实施例6纸张脱酸前后分析指标对比表比较例为了和其它纸张脱酸方法对比，利用1978年北京商务印书馆印制的《英语九百句汉译注释》书页的相邻书页做了如下对比试验。试验方法、条件和结果如表7、表8。其中，对比组1具体试验条件如下：把书页放在盛有浓度为0.15％氢氧化钙溶液的容器内浸泡30分钟，取出后自然晾干。对比组2具体试验条件如下：把实施例1中极板上覆盖的活性炭纤维布拿掉，将两块极板接通直流电源，直流电电流0.8安培，时间10分钟。断电，取出后自然晾干。表7实施例7不同纸张脱酸方法对比实验表8不同脱酸方法处理后纸张样品冷抽液中阴离子浓度(单位：μg/ml)脱酸处理方法cl-so42-no3-未处理原始纸样品5.93110.824未检测到本发明电吸附法1.4303.720未检测到碱溶液浸泡法3.5691.707未检电解法0.8483.306未检由以上实施例可见，本发明实施例中电容或电吸附法纸张脱酸的电压更低，操作起来更容易，也更安全。尤其安全这方面：由于电压低，只是电吸附过程，极板处没有电解反应等，极板温度也比较低，确保了被处理纸质文件的安全。另外，脱酸时间还可以缩短。同时，本发明所涉及的多孔炭电极可以容易的脱附，能够反复使用。更重要的一点是：本发明电容或电吸附能为后续纸张脱酸-清洗-加固(甚至灭菌)一体化预留了空间，具有更广阔的应用前景。本发明技术适用于单张、多张及整册纸质文物、档案、书籍的处理，可以做到比其它除酸方法更精准地控制ph值。本发明效率大大提高，可以最大限度地减少传统水溶液脱酸法造成的纸张皱缩、变形、整本书沾粘及效率低等问题，还可对纸张加固。综上所述，本发明脱酸技术具有效果好、效率高、成本低、控制性好、安全、绿色环保等显著优势。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本
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的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。当前第1页12