除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于文物保护技术领域，具体涉及一种除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方 法。
【背景技术】
[0002] 现在许多博物馆中保存的馆藏壁画面临着或重或轻的酥粉病害，若不及时处理， 壁画将会损坏严重，继而失去对壁画的艺术价值、科学价值和历史价值。根据壁画酥粉病害 研宄可知，引发酥粉病害的内因是壁画中的可溶性盐，为了保护馆藏壁画，则需要除去壁画 中的有害可溶性盐。可溶性盐含多种盐分，其中硫酸盐是壁画酥粉病害的最根本的内因。所 以对壁画脱盐只需脱除其中的硫酸盐即可。硫酸盐中含有阴离子硫酸根，而阳离子可能含 有钠离子、钾离子等多种，这些阳离子很难与其他阴离子生成气体或沉淀因而很难去除，而 阴离子只有硫酸根一种，所以只需去除阴离子即可脱除硫酸盐。与硫酸根反应较好的阳离 子是钡离子，它们反应生成白色沉淀，这些白色沉淀可能贴附在壁画颜料层表面，对壁画产 生影响。所以现阶段的壁画保护中，壁画的脱盐方式主要是物理吸附脱盐，但脱盐效果并不 理想。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有壁画脱盐方法存在的缺点，提供一种操 作简单，能有效除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法。
[0004] 解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0005] 1、在馆藏壁画表面上先放两层纱布，然后放上一层厚度均匀的脱脂棉，在脱脂棉 上倒入蒸馏水，使壁画中的可溶性盐溶解。
[0006] 2、在脱脂棉上放置阴离子交换膜，阴离子交换膜上再放上一层厚度均匀的脱脂 棉，并在阴离子交换膜上的脱脂棉上倒入氢氧化钡水溶液。
[0007] 3、当馆藏壁画通电后有电流通过时，在脱脂棉上放上一块金属板，当馆藏壁画 通电后无电流通过时，在脱脂棉上放上一块绝缘板，然后连接好电路并通电，通电电流为 20~50mA，对馆藏壁画进行脱盐，每小时更换倒入氢氧化钡水溶液的脱脂棉一次，并重新 倒入氢氧化钡水溶液，共更换2~4次。
[0008] 上述的阴离子交换膜可以是任何在碱性环境中只能使阴离子通过且必须能使 so,离子通过的阴离子交换膜。
[0009] 上述的氢氧化钡水溶液优选饱和氢氧化钡水溶液。
[0010] 上述的通电电流优选30mA。
[0011] 上述的金属板是铜板或铝板等。
[0012] 上述的纱布、脱脂棉、金属板或绝缘板的大小与馆藏壁画相同，阴离子交换膜大于 或等于馆藏壁画。
[0013] 本发明采用电泳脱盐，在通直流电的条件下，壁画中可溶性盐的阴阳离子会做反 方向的定向移动，这样利用直流电作为硫酸根离子移动的动力，将硫酸根离子迀移到壁画 外部，然后在壁画表面放一张阴离子交换膜（只能允许阴离子通过），硫酸根离子继续穿过 阴离子交换膜，与阴离子交换膜另外一边的钡离子反应生成硫酸钡沉淀，这些沉淀物落在 阴离子交换膜上而不会落在壁画颜料层表面上，从而避免了沉淀物给壁画带来的影响，也 达到了脱除硫酸盐的目的。与传统的物理吸附（强吸水树脂）脱盐相比，本发明采用电泳 脱盐效果相对更好。
[0014] 根据物质的电中性理论，壁画中的硫酸根离子与钡离子生成沉淀，造成壁画中的 阴离子减少，正负电荷不相等，这时提供钡离子盐分的那一边的阴离子会穿过阴离子交换 膜，保证壁画两边的电荷守恒。
[0015] 在馆藏壁画的结构中有一层过渡层位于支撑体泥灰层之间，该层结构材料是环氧 树脂，不导电，在利用电泳脱盐时，壁画相当于电容器致使电流无法形成通路，但是电源仍 然可以提供动力使壁画的上下形成电势差，促使壁画中可溶性盐的阴阳离子向相反的方向 运动，最终达到除去硫酸根的目的。
[0016] 本发明在利用电泳对壁画脱盐后，壁画中的硫酸根会被氢氧根取代，在壁画中形 成氢氧化钠或氢氧化钙，在自然环境随着时间变化，氢氧化钠会与空气中的二氧化碳反应 生成碳酸钠。壁画泥灰层的结构材料为碳酸钙，向模拟样中加入的几种可溶性盐也会形成 可溶性碳酸盐，但是实验结果证明了只有硫酸盐产生严重的酥粉病害，所以根据分析可知， 本发明采用电泳脱盐后在壁画中产生的碳酸盐对壁画产生酥粉病害的可能性很小。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明脱盐方法的示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于 这些实施例。
[0019] 下面实施例中的馆藏壁画模拟样的制备方法为：将0. 03mol硫酸钠溶于500g蒸馏 水中，倒入150g(恰好能做3个模拟样）氢氧化钙中，并加入I. 5g长为Icm左右的麻刀，将 三者搅拌成均匀的糊状（如果偏干燥，则加蒸馏水），然后将其涂抹在l〇_X IOmm的蜂窝铝 板上，厚度约为5mm，自然晾干；将8g朱砂粉末（矿物颜料）溶入60mL质量分数为2%的明 胶水溶液中，然后将其均匀的涂刷在干燥的蜂窝铝板上，自然晾干，即得IOmmX IOmm馆藏 壁画模拟样。
[0020] 实施例1
[0021] 1、如图1所示，在IOmmX IOmm馆藏壁画模拟样上先放两层纱布，然后放上一层大 小与馆藏壁画相同且厚度均匀的脱脂棉，在脱脂棉上倒入蒸馏水使脱脂棉完全浸湿，溶解 模拟样中的可溶性盐。
[0022] 2、在脱脂棉上放置12mmX 12mm的6#阴离子交换膜（由杭州苏美环保科技有限公 司提供），6#阴离子交换膜上再放上一层大小与馆藏壁画相同且厚度均匀的脱脂棉，并在 6#阴离子交换膜上的脱脂棉上倒入饱和氢氧化钡水溶液使脱脂棉完全浸湿。
[0023] 3、在6#阴离子交换膜上的脱脂棉上放上一块大小与馆藏壁画相同的蜂窝铝板， 连接好电路并通电，通电电流为30mA，对馆藏壁画进行脱盐，每小时更换倒入氢氧化钡水溶 液的脱脂棉一次，并重新倒入氢氧化钡水溶液，共更换3次。
[0024] 实施例2
[0025] 本实施例的步骤3中，通电电流为20mA，每小时更换倒入氢氧化钡水溶液的脱脂 棉一次，并重新倒入氢氧化钡水溶液，共更换4次，其他步骤与实施例1相同。
[0026] 实施例3
[0027] 本实施例的步骤3中，通电电流为50mA，每小时更换倒入氢氧化钡水溶液的脱脂 棉一次，并重新倒入氢氧化钡水溶液，共更换2次，其他步骤与实施例1相同。
[0028] 对比例1
[0029] 在IOmmX IOmm馆藏壁画模拟样上倒入蒸馏水，使蒸馏水渗进壁画内部，溶解壁画 中的可溶性盐，保持壁画表面湿润，然后在壁画表面放上两层吸水纸，然后在吸水纸上倒入 一层聚丙烯酸钠高吸水树脂，对馆藏壁画进行脱盐，吸水纸和高吸水树脂1小时更换一次， 共更换3次。
[0030] 为了证明本发明的有益效果，发明人将实施例1~3以及对比例1~3脱盐处理 后的模拟样用烘箱在30°C条件下烘干，然后分别取0. 2g模拟样，分别溶于IOmL去离子水 中，用超声仪在25°C下超声处理2小时，使模拟样中的可溶性盐离子充分溶解，然后通过离 心机将超声后的溶液进行离心，离心后用注射器抽取上层清液，通过滤头注射到玻璃材料 的血清瓶（20mL)里，得到待检测样品。采用ICS-1000型离子色谱仪对待检测样品中的阴 阳离子进行检测，结果见表1。
[0031] 表1脱盐后的阴阳离子数据表
[0033] 注：表中n. a.代表低于检出限；表中数据均为3次测试结果的平均值。
[0034] 通过表1可以看出，本发明实施例1~3采用电泳脱盐后模拟样中的硫酸根离子 含量明显比对比例1采用强吸水树脂脱盐后的硫酸根离子含量低的多。经计算，对比例1 中采用强吸水树脂脱盐的脱盐率为82. 76%，而实施例1~3的脱盐率分别为96. 68%、 92. 60%、94. 57%。由此可见，本发明利用电泳脱盐的方式能获得更好的脱盐效果。
【主权项】
1. 一种除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于它由下述步骤组成： (1) 在馆藏壁画表面上先放两层纱布，然后放上一层厚度均匀的脱脂棉，在脱脂棉上倒 入蒸馏水，使壁画中的可溶性盐溶解； (2) 在脱脂棉上放置阴离子交换膜，阴离子交换膜上再放上一层厚度均匀的脱脂棉，并 在阴离子交换膜上的脱脂棉上倒入氢氧化钡水溶液； (3) 当馆藏壁画通电后有电流通过时，在脱脂棉上放上一块金属板，当馆藏壁画通电 后无电流通过时，在脱脂棉上放上一块绝缘板，然后连接好电路并通电，通电电流为20~ 50mA，对馆藏壁画进行脱盐，每小时更换倒入氢氧化钡水溶液的脱脂棉一次，并重新倒入氢 氧化钡水溶液，共更换2~4次。2. 根据权利要求1所述的除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于：所述的 阴离子交换膜是在碱性条件下能使SO广离子通过的阴离子交换膜。3. 根据权利要求1所述的除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于：所述的 氢氧化钡水溶液为饱和氢氧化钡水溶液。4. 根据权利要求1所述的除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于：所述的 通电电流为30mA。5. 根据权利要求1所述的除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于：所述的 金属板是铜板或铝板。6. 根据权利要求1所述的除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，其特征在于：所述的 纱布、脱脂棉、金属板或绝缘板的大小与馆藏壁画相同，阴离子交换膜大于或等于馆藏壁 画。
【专利摘要】本发明公开了一种除去馆藏壁画中有害可溶性盐的方法，该方法是在馆藏壁画表面上依次放置两层纱布、一层脱脂棉、阴离子交换膜、一层脱脂棉、金属板或绝缘板，其中底下一层脱脂棉上倒入蒸馏水，溶解壁画中的可溶性盐，上面一层脱脂棉上倒入氢氧化钡水溶液，然后连接好电路并通电，对馆藏壁画进行脱盐。本发明脱盐方法操作简单，不但能有效除去馆藏壁画中有害可溶性盐，而且使硫酸根离子与钡离子反应生成的硫酸钡沉淀落在阴离子交换膜上而不会落在壁画颜料层表面上，从而避免了沉淀物给壁画带来的影响，且脱盐后在壁画中产生的碳酸盐对壁画产生酥粉病害的可能性很小。
【IPC分类】B44D7/00
【公开号】CN104960378
【申请号】CN201510341029
【发明人】李玉虎, 李文福, 张译丹, 豆静杰
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月18日