一種紙張脫酸劑及其紙張脫酸系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紙張脫酸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紙張脫酸劑及其紙張脫酸系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖書(shū)館、檔案館中，收藏著歷史遺留下來(lái)的浩如煙海的紙質(zhì)圖書(shū)和檔案。紙張作為這些圖書(shū)、檔案歷史文化遺產(chǎn)的載體，需要長(zhǎng)期保存并保持一定的使用性能。紙張的主要成分為纖維，紙的耐久性是圖書(shū)、檔案界關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。決定紙張耐久性的因素有造紙?jiān)腺|(zhì)量、纖維化學(xué)成分的理化性質(zhì)、造紙過(guò)程等。中國(guó)古代多采用手工造紙，手工造紙的原料以長(zhǎng)纖維的麻、樹(shù)皮植物為主，含纖維素成分高，耐久性好。制漿造紙過(guò)程中采用堿性工藝，纖維素在堿性條件下穩(wěn)定性好，不易發(fā)生纖維降解、水解等反應(yīng)，有利于紙張的永久保存。
[0003]18世紀(jì)末期，開(kāi)始化學(xué)造紙，化學(xué)漿造紙是用化學(xué)的方法在高溫高壓下處理造紙?jiān)?，以除去木質(zhì)素及其他雜質(zhì)，制成紙漿進(jìn)行造紙的方法?；瘜W(xué)漿造紙可以除去原料中的大部分木質(zhì)素及其他雜質(zhì)，但在施膠過(guò)程中帶進(jìn)了松酸，在制漿過(guò)程中殘留的藥劑、金屬離子等對(duì)成紙的耐久性都有不利的影響?；瘜W(xué)漿紙的預(yù)期壽命一般為200至500年。松香施膠過(guò)程是在酸性條件下進(jìn)行，成紙后使之呈酸性，纖維素在酸性條件下易發(fā)生水解、降解等反應(yīng)。留在紙上的硫酸鋁易水解，產(chǎn)生硫酸加速纖維素水解。
[0004]木材、竹子和稻草等原料木質(zhì)素含量低，本身呈酸性或在氧化、水解時(shí)產(chǎn)生酸性衍生物。同時(shí)，機(jī)械造紙采用亞硫酸鹽法工藝和硫酸鋁、動(dòng)物膠等酸性施膠都為紙張的酸化埋下隱患，加上日益嚴(yán)重的環(huán)境污染等原因造成的外來(lái)酸性物質(zhì)加劇了紙張的酸化。紙張酸化已成為影響文獻(xiàn)保存的世界性問(wèn)題，全世界三分之二的歷史和珍貴圖書(shū)處于酸化的威脅中。文獻(xiàn)酸化成為全球亟待解決的問(wèn)題。
[0005]目前，紙張脫酸主要分為三類:水溶液類、無(wú)水溶液類和氣態(tài)脫酸類，但這幾種方法各有不足:
[0006]水溶液類的脫酸劑及方法的缺點(diǎn)是紙張易變形、成效低，例如，中國(guó)專利201110212874.X公開(kāi)了一種可溶性四硼酸鹽作為紙張脫酸劑用于紙張脫酸的方法，取四硼酸鹽不同濃度的水溶液與不同類型的有機(jī)溶劑混合，采用浸泡、噴灑、霧化或超臨界處理等多種方式，對(duì)紙張，特別是酸化老化的紙張脫酸。其缺點(diǎn)是，由于這種脫酸劑在脫酸的過(guò)程中使用水，容易發(fā)生紙張變形，并且紙張?jiān)谒竦臓顟B(tài)下很容易受到損害；此外，這種方法及脫酸劑只能單張?zhí)幚恚傺b訂，造成人力需要量大，費(fèi)用高。
[0007]目前的各種無(wú)水溶液類的脫酸劑也存在各種不足，比如安全性低、脫酸效果差、不易回收或不環(huán)保等。
[0008]氣態(tài)脫酸類的缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)用高，存在易燃易爆的安全隱患，且堿的殘留量少。例如中國(guó)專利201110108785.0公開(kāi)了一種加壓霧化脫酸裝置及使用該裝置加壓霧化脫酸的方法，該裝置包括氣栗、霧化器、脫酸反應(yīng)器、集液器、分布器。其缺點(diǎn)便是風(fēng)險(xiǎn)高，堿殘留量少，脫酸效果低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全有效、脫酸效果好的紙張脫酸劑及其紙張脫酸系統(tǒng)和方法。
[0010]本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種紙張脫酸劑，包括納米氧化物顆粒、硅烷偶聯(lián)劑和全氟辛烷液體，所述納米氧化物顆粒采用硅烷偶聯(lián)劑包覆后懸浮于全氟辛烷液體中。
[0011]進(jìn)一步地，所述納米氧化物顆粒為納米氧化鎂顆?；蚣{米氫氧化鎂顆粒，所述硅烷偶聯(lián)劑為ΚΗ-570(γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)。
[0012]進(jìn)一步地，所述納米氧化物顆粒的平均直徑為50nm，容易滲透到紙張內(nèi)部，與紙張中的酸性物質(zhì)反應(yīng)，脫酸效果好。
[0013]進(jìn)一步地，所述納米氧化物顆粒的質(zhì)量百分比為0.1 %?0.8%，所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為1%?10%。
[0014]優(yōu)選地，所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為6%。
[0015]進(jìn)一步地，所述納米氧化物顆粒也能用納米氫氧化鎂顆粒替代。
[0016]—種使用所述紙張脫酸劑的紙張脫酸系統(tǒng)，包括順次相連的脫酸液儲(chǔ)罐、離心栗、脫酸器和循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置的出口通過(guò)第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)與脫酸液儲(chǔ)罐的入口相連，所述循環(huán)裝置的出口通過(guò)第二開(kāi)關(guān)閥門(mén)與脫酸器的入口相連，所述脫酸器和循環(huán)裝置之間形成循環(huán)回路，所述脫酸器的出口還通過(guò)脫酸液回收裝置與脫酸液儲(chǔ)罐的入口相連。
[0017]進(jìn)一步地，所述循環(huán)裝置包括相互連接的循環(huán)栗和第一止逆閥。
[0018]進(jìn)一步地，所述脫酸液回收裝置包括抽真空栗和冷凝器，所述脫酸器的出口、抽真空栗、冷凝器和脫酸液儲(chǔ)罐的入口依次相連。
[0019]進(jìn)一步地，所述離心栗和脫酸器之間設(shè)有第二止逆閥。
[0020]進(jìn)一步地，所述脫酸液儲(chǔ)罐設(shè)有攪拌裝置、液位計(jì)和排污閥。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述排污閥為球閥。
[0022]進(jìn)一步地，所述脫酸器設(shè)有搖晃裝置、加熱裝置、壓力計(jì)和溫控器。
[0023]優(yōu)選地，所述加熱裝置采用電加熱或?qū)嵊图訜帷?br>[0024]—種使用所述紙張脫酸系統(tǒng)的紙張脫酸方法，包括如下步驟:
[0025](I)將需要脫酸的文獻(xiàn)放入脫酸器中；
[0026](2)將紙張脫酸劑在脫酸液儲(chǔ)罐內(nèi)混合攪拌均勻后形成脫酸液，將脫酸液栗入脫酸器；
[0027](3)通過(guò)脫酸器內(nèi)的搖晃裝置對(duì)脫酸器內(nèi)的文獻(xiàn)進(jìn)行搖晃，使文獻(xiàn)與脫酸液接觸；
[0028](4)在進(jìn)行步驟(3)的同時(shí)，使脫酸液在脫酸器和循環(huán)裝置之間進(jìn)行循環(huán)；
[0029](5)將脫酸液栗回脫酸液儲(chǔ)罐；
[0030](6)用抽真空栗將脫酸器內(nèi)殘留的少量液體抽出，再通過(guò)冷凝器進(jìn)行冷凝回收。
[0031]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中脫酸器內(nèi)的溫度控制在18-50°C，壓力控制為常壓，對(duì)文獻(xiàn)搖晃的時(shí)間為30分鐘。
[0032]進(jìn)一步地，每批紙張的脫酸時(shí)間為80?110分鐘。
[0033]本發(fā)明的有益效果為:
[0034]1.安全可靠，易回收:全氟辛烷的閃點(diǎn)高，沸點(diǎn)高，使整個(gè)紙張脫酸劑安全易回收；
[0035]2.脫酸效果好:本發(fā)明采用納米級(jí)的氧化物顆粒或氫氧化鎂顆粒，容易滲透到紙張內(nèi)部，脫酸效果顯著，脫酸后的紙張的PH值為8.5-10 ;本發(fā)明屬于有機(jī)溶劑脫酸，脫酸的過(guò)程中沒(méi)有水，不會(huì)發(fā)生紙張變形的問(wèn)題；并且能整本進(jìn)行，不需要拆裝訂，能一批處理多本文獻(xiàn)；對(duì)文獻(xiàn)的字跡、油墨、顏料沒(méi)有影響；本發(fā)明所述紙張脫酸劑的堿保留量達(dá)到3%以上，能有效延長(zhǎng)脫酸書(shū)籍或文獻(xiàn)紙張的保藏壽命。
[0036]3.成本低，安裝便捷:本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備制造成本低，安裝方便；所述系統(tǒng)和方法能將脫酸液循環(huán)利用，降低了使用成本。
[0037]4.操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效:本發(fā)明所述系統(tǒng)和方法操作簡(jiǎn)便，能在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量紙張的脫酸。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明所述紙張脫酸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖中:1-脫酸液儲(chǔ)罐；2_離心栗；3_脫酸器；4_循環(huán)裝置，41-循環(huán)栗，42-第一止逆閥；5_脫酸液回收裝置，51-抽真空栗，52-冷凝器；6_第二止逆閥；7_第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)；8-第二開(kāi)關(guān)閥門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0041]實(shí)施例一:
[0042]—種紙張脫酸劑，包括納米氧化物顆粒、硅烷偶聯(lián)劑和全氟辛烷液體，所述納米氧化物顆粒采用硅烷偶聯(lián)劑包覆后懸浮于全氟辛烷液體中。
[0043]所述納米氧化物顆粒為納米氧化鎂顆粒，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-570 ( γ _ (甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)。
[0044]所述納米氧化物顆粒的平均直徑為50nm。
[0045]所述納米氧化物顆粒的質(zhì)量百分比為0.5%。
[0046]所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比為6%。
[0047]如圖1所示，一種使用所述紙張脫酸劑的紙張脫酸系統(tǒng)，包括順次相連的脫酸液儲(chǔ)罐1、離心栗2、脫酸器3和循環(huán)裝置4，所述循環(huán)裝置4的出口通過(guò)第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)7與脫酸液儲(chǔ)罐