超临界二氧化碳在古籍纸张脱酸和强化中的行为研究

古籍保护是一项世界性的任务，因纸张酸化对古籍造成的损害是致命性的，严重影响古籍的保存寿命。"脱酸"是现代图书保护常用技术之一，研究脱酸方法的较多，但尚未有完全能满足图书馆要求的方法，且对古籍中酸性物质的存在规律研究很少，大部分只停留在对酸性大小的研究。本课题创新性地采用超临界二氧化碳进行古籍脱酸与强化。研究不同年代和造纸材料的古籍中酸性物质存在规律，及其与古籍纸张纤维的作用方式。研究超临界二氧化碳对古籍文字及全书的作用行为，包括墨迹的扩散及渗透行为、纸张的粘连行为、纸张的变形。研究在超临界二氧化碳作用下，脱酸剂和增强剂在纸张及书中的渗透及作用行为，各种因素（包括脱酸剂和增强剂的种类与用量、超临界流体流速、处理压力、温度、夹带剂、时间等）对古籍脱酸及强化的影响，并获得普适性的纸张纤维脱酸和增强规律。本项目的研究将为开发新型实用的古籍保护方法提供理论依据，并获得一种有效延长古籍的寿命方法。

目前纸张的脱酸常见的方法为液相脱酸法和气相脱酸法，针对常见方法的缺陷，提出超临界CO2在古籍纸张脱酸和强化中的行为研究。研究主要内容包括：（1）古籍纸张中酸性物质分析；（2）脱酸剂的筛选；（3）超临界流体技术应用于纸张脱酸与强化；（4）固色剂对脱酸过程中水溶性染料字迹的固色；（5）纸张加压雾化脱酸装置设计及其应用；（6）超声辅助脱酸剂对纸张脱酸研究。通过几年的实验研究，得到了较为理想的结果。结果如下：（1）纸张中酸性物质大部分为无机酸，少量为有机酸；初步判断所测纸张中含有F-、Cl-、SO42-、PO43-和NO3-五种离子，含量大小依次为SO42-、NO3-、PO43-、Cl-、F-；化学衍生法得到10种脂肪酸和三种芳香族酸性物质。（2）天然脱酸剂TS3、TS4对纸张脱酸有一定的效果，TS4脱酸效果好于TS3；硼砂在纸张浸泡脱酸中效果较好，纸张pH在8.0~9.0理想范围，但机械性能提高不够；HMT在纸张浸泡脱酸中效果一般，纸张pH在6.5~7.0范围，机械性能提高也不够。（3）超临界CO2夹带脱酸剂硼砂溶液对纸张具有很好的脱酸及强化作用，操作压力对纸张强化的影响较大，在22MPa左右最佳，碱残留较高，而且没有引起纸张返黄；超临界CO2夹带脱酸剂HMT溶液对纸张具有较好的脱酸及强化作用，操作压力对纸张强化的影响与硼砂相同。中试放大试验超临界处理后的纸张pH在7.0~9.0范围，书中中间纸张pH偏低。（4）试验用固色剂对档案纸张的字迹具有很好的固色效果。（5）纸张加压雾化脱酸法对纸张的脱酸效果较好，尤其是含有有机溶剂的脱酸剂效果更好。（6）超声辅助纸张脱酸法能够缩短纸张脱酸时间，且对纸张纤维没有破坏作用。结论：超临界CO2对古籍纸张脱酸和强化具有很好的效果，具有很高的开发价值，该技术的应用对古籍保护具有重要意义。