本發(fā)明涉及一種文物的清洗裝置和清洗方法，適合多種不同質(zhì)地文物的清洗，尤其適合質(zhì)地較脆弱的絲質(zhì)纖維、特殊紙張和材質(zhì)脆弱結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜的文物的清洗。

背景技術(shù)：

文物大都經(jīng)歷了漫長的歷史歲月，質(zhì)地非常脆弱，因此，根據(jù)文物保護(hù)少干預(yù)、少介入和保護(hù)處理可逆性的基本原則，針對不同文物狀況需要設(shè)計(jì)適合的清洗工具和清洗方案。

傳統(tǒng)的清洗方法主要有物理清洗與化學(xué)清洗兩種。

化學(xué)清洗包括：1)有機(jī)類試劑如丙酮等，這類試劑由于其高揮發(fā)性，毒性較大，對操作人員、環(huán)境都存在不少的危害，雖然效果尚可，但不利于長久發(fā)展。2)低濃度雙氧水等強(qiáng)氧化類試劑，清洗效果一般，刺激人體的氣體相對較少，由于具有強(qiáng)氧化性，對于低溫釉的瓷器類、彩色顏料等可能存在隱患。3)離子型與非離子型洗滌劑，離子型試劑應(yīng)用范圍較小，非離子型試劑應(yīng)用面更廣泛，在實(shí)際操作中，對人體影響較小，清洗能力較溫和，但需要較長時(shí)間進(jìn)行處理。

物理清洗包括：1)使用手術(shù)刀片、銼刀等工具，操作過程中易損傷器物。2)超聲波清洗技術(shù)，與其他如化學(xué)或機(jī)械的清洗方法相比，具有清洗速度快、效率高、成本低、對環(huán)境污染小、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、安全、可靠等特點(diǎn)，顯示出了很大的優(yōu)越性，尤其適用于清洗人們難以接觸到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及狹縫處的污物。其清洗原理是將由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻振蕩信號(hào)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到液體中，超聲波在液體中疏密相間的向前輻射而產(chǎn)生“空化”效應(yīng)。依靠因空化泡破滅時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波，使物件的表面及縫隙中的污垢迅速剝落。此外由于空化現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡會(huì)向污垢層與器物表層的間隙和縫隙滲透，這些小氣泡和聲壓同步膨脹，收縮，這種物理效應(yīng)反復(fù)作用于污垢層，達(dá)到物件表面凈化的目的。清洗的對象包括各種金屬、陶瓷、塑料、玻璃制品等，被清洗物可以是普通的油污、灰塵及各種特殊污物。但在清洗過程中超聲波發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)并伴隨水溶液的快速升溫，對于質(zhì)地較脆弱絲質(zhì)纖維、紙張等會(huì)產(chǎn)生二次損害。

特別地，文物在地下保藏時(shí)，其空間內(nèi)的氧氣在長期的耗氧細(xì)菌的代謝活動(dòng)中被消耗無幾，而且溫度較低，而文物又常常被淤泥覆蓋，故常能長久保存。對于出土后的文物環(huán)境的溫度和含氧量迅速升高，這個(gè)環(huán)境不僅會(huì)加速文物材料的老化，而且對害蟲、霉菌的生長也十分有利，使文物遭受蟲害。環(huán)境封存、充氮保護(hù)是文物保存環(huán)境研究中防氧化的重要措施。文物存儲(chǔ)過程的防氧化措施已經(jīng)有許多研究，比如通過壁櫥內(nèi)充氮、文物表面涂層處理隔絕氧氣等，但是文物出土后清洗過程中如何避免氧化鮮有人報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述超聲波清洗產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)并伴隨水溶液的快速升溫，對于質(zhì)地較脆弱絲質(zhì)纖維、紙張等會(huì)產(chǎn)生二次損害，以及出土文物在清洗過程中易被氧化的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種避免了超聲波發(fā)生器在水中產(chǎn)生強(qiáng)烈振蕩對較脆弱的文物產(chǎn)生破壞、保持文物在清洗的過程中一直處于缺氧環(huán)境、高效環(huán)保省水、節(jié)約清洗成本的適用于質(zhì)地較脆弱絲質(zhì)纖維、紙張等文物的文物清洗裝置和清洗方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種文物清洗裝置，該裝置包括清洗液池1、氣體罐2、氣液混合泵7、混合罐9、空氣源11、自來水源12和清洗水槽15。

所述氣體罐2和空氣源11分別通過進(jìn)氣管路4和空氣支路17并聯(lián)連接氣液混合泵7的進(jìn)氣端。

所述進(jìn)氣管路4和空氣支路17上分別設(shè)置有控制氣閥3和空氣氣閥16。

所述清洗液池1和自來水源12分別通過進(jìn)水管路6和自來水進(jìn)水管18并聯(lián)連接氣液混合泵7的進(jìn)液端。

所述進(jìn)水管路6和自來水進(jìn)水管18分別設(shè)置有控制水閥5和自來水閥20。

所述氣液混合泵7的出口通過氣液混合流體進(jìn)水管8與混合罐9的進(jìn)口端連接，混合罐9的出口端通過氣液混合流體出水管10連接有水槽曝氣頭13和/或手持式曝氣噴頭14，其中，水槽曝氣頭13放置于清洗水槽15中。

所述的氣體罐2為高壓氣罐，內(nèi)置的氣體為惰性氣體。

所述自來水進(jìn)水管18上設(shè)置有凈水裝置19。

所述清洗液池1中的清洗液為去離子水、蒸餾水或凈化水。

所述清洗液池1中的清洗液為添加了清洗劑的離子水、蒸餾水或凈化水。

所述水槽曝氣頭13和手持式曝氣噴頭14所產(chǎn)生的微納米氣泡的粒徑為50nm～30μm。

本發(fā)明提供一種利用所述文物清洗裝置進(jìn)行文物清洗的方法，該方法包括如下步驟：

a、開啟控制水閥5，將存儲(chǔ)在清洗液池1中的清洗液通過進(jìn)水管路6通入氣液混合泵7中，待清洗液進(jìn)入混合罐9經(jīng)氣液混合流體出水管10流入清洗水槽15后，開啟控制氣閥3，氣體罐2中的惰性氣體通過進(jìn)氣管路4進(jìn)入氣液混合泵7，惰性氣體和清洗液在氣液混合泵7中進(jìn)行一級(jí)混合，形成氣液混合流體，進(jìn)入混合罐9進(jìn)行二級(jí)混合后，通過氣液混合流體出水管10連接的水槽曝氣頭13和/或手持式曝氣噴頭14完成三級(jí)混合。

b、根據(jù)待清洗文物的質(zhì)地和清洗要求，選擇將待清洗文物放置于清洗水槽15內(nèi)進(jìn)行清洗，和/或通過手持式曝氣噴頭14對文物的特定的部位進(jìn)行噴淋式清洗。

所述步驟a中，對于一些不需要使用惰性氣體保護(hù)的待清洗文物，關(guān)閉控制氣閥3，打開空氣氣閥16，將氣源的種類切換為空氣。

所述方法將文物的清洗過程分為三個(gè)清洗階段：前清洗段、中間清洗段和后清洗段；其中，前清洗段使用清洗液池1中的清洗液浸泡清洗；后清洗段使用不含清洗劑的清洗液漂洗；中間清洗段，關(guān)閉控制水閥5，開啟自來水閥20，將水源的種類切換為自來水。

所述清洗液池1中的清洗液為去離子水、蒸餾水、凈化水或者為添加了清洗劑的離子水、蒸餾水、凈化水。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)氣體與清洗液經(jīng)過三級(jí)混合后，在清洗液中形成大量的微納米氣泡，這些氣泡的粒徑在50nm～30μm，具有自我加壓破裂的特性，破裂的過程反復(fù)的作用于待清洗文物的表面，達(dá)到清洗的效果。這些氣泡還可以滲入文物重疊狹窄等常規(guī)方法不易清洗的隱蔽部位，使整個(gè)物品的各個(gè)部位都得到清洗。這個(gè)清洗的過程與超聲波清洗具有類似的效果，但是避免了超聲波發(fā)生器在水中產(chǎn)生強(qiáng)烈振蕩對較脆弱的文物產(chǎn)生破壞，因此特別適合絲質(zhì)纖維、紙張等較脆弱的文物的清洗。

(2)惰性氣體通入清洗液中可以達(dá)到對液體中的溶解氣體的吹脫作用，使清洗液中的溶解氧含量降低。同時(shí)，清洗液中大量的惰性微納米氣泡可以保持文物在清洗的過程中一直處于缺氧環(huán)境，使霉菌蟲卵等不易于滋生。

(3)清洗液中產(chǎn)生的微納米氣泡本身還具有氣浮效果，清洗掉的污穢物通過氣泡上浮至水面分離漂走，是一種高效環(huán)保省水的清洗方法。

(4)除了將帶清洗文物放置在清洗水槽中進(jìn)行清洗外，本發(fā)明還配置了一個(gè)手持式曝氣噴頭，可以利用水流的沖擊力對物品的特定的位置進(jìn)行清洗。兩種清洗方式相結(jié)合使用，具有更好的實(shí)用性。

(5)本發(fā)明裝置在氣液混合泵氣體入口的管路設(shè)置了支路，可以便捷的切換氣源為惰性氣體或者空氣，實(shí)現(xiàn)清洗功能的多用途。

(6)本發(fā)明裝置在氣液混合泵液體入口管路設(shè)置了自來水管路和清洗液池連接管路，清洗液池用于存儲(chǔ)去離子水或者蒸餾水，也可用做清洗液的配置池。自來水管管路提供價(jià)格便宜、取用方便的水源，兩種管路切換使用，適用于洗前后使用去離子水或者蒸餾水浸泡清洗，中間采用自來水清洗的方法，節(jié)約清洗成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明文物清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中的附圖標(biāo)記為：

1清洗液池2氣體罐

3控制氣閥4進(jìn)氣管路

5控制水閥6進(jìn)水管路

7氣液混合泵8氣液混合流體進(jìn)水管

9混合罐10氣液混合流體出水管

11空氣源12自來水源

13水槽曝氣頭14手持式曝氣噴頭

15清洗水槽16空氣氣閥

17空氣支路18自來水進(jìn)水管

19凈水裝置20自來水閥

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明文物清洗裝置包括清洗液池1、氣體罐2、氣液混合泵7、混合罐9、空氣源11、自來水源12、水槽曝氣頭13和清洗水槽15。

所述氣體罐2和空氣源11分別通過進(jìn)氣管路4和空氣支路17并聯(lián)連接氣液混合泵7的進(jìn)氣端。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)氣管路4和空氣支路17上分別設(shè)置有控制氣閥3和空氣氣閥16。本實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)控制氣閥3和空氣氣閥16可以方便地切換文物清洗裝置中的氣源類型，實(shí)現(xiàn)不同用途的清洗。

所述的氣體罐2為高壓氣罐，內(nèi)置的氣體為惰性氣體，優(yōu)選地，出于使用成本考慮一般為氮?dú)狻?/p>

所述清洗液池1和自來水源12分別通過進(jìn)水管路6和自來水進(jìn)水管18并聯(lián)連接氣液混合泵7的進(jìn)液端。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)水管路6和自來水進(jìn)水管18分別設(shè)置有控制水閥5和自來水閥20。

優(yōu)選地，所述自來水進(jìn)水管18上設(shè)置有凈水裝置19。

所述清洗液池1中的清洗液為去離子水、蒸餾水、凈化水或者為添加了清洗劑的離子水、蒸餾水、凈化水。

嚴(yán)格的文物清洗過程中應(yīng)該使用去離子水或者蒸餾水，這兩種屬于軟水。自來水屬于硬水，其中含有大量的鈣、鎂離子等雜質(zhì)，會(huì)在文物上留下沉積物，對今后的保護(hù)不利，但是價(jià)格便宜、取用方便。出于成本和方便考慮，可以在清洗前后使用去離子水或者蒸餾水浸泡清洗，清洗過程中采用自來水清洗的方法。通過調(diào)節(jié)控制水閥5和自來水閥20可以實(shí)現(xiàn)軟水清洗與自來水清洗的水源種類切換。

所述氣液混合泵7的出口通過氣液混合流體進(jìn)水管8與混合罐9的進(jìn)口端連接，混合罐9的出口端通過氣液混合流體出水管10連接水槽曝氣頭13，水槽曝氣頭13放置于清洗水槽15中。

優(yōu)選地，所述氣液混合流體出水管10還連接有手持式曝氣噴頭14。手持式曝氣噴頭14可以調(diào)節(jié)水流的噴出的強(qiáng)度和形狀。

本實(shí)施例中，氣體與液體通過氣液混合泵7、混合罐9和水槽曝氣頭13和/或手持式曝氣噴頭14進(jìn)行了三級(jí)的氣液混合，最終氣體以微納米氣泡的形式分布于液體中。

所述水槽曝氣頭13和手持式曝氣噴頭14所產(chǎn)生的微納米氣泡的粒徑為50nm～30μm，體積小，數(shù)量多，分散性好，易隨水體均勻擴(kuò)散，在水中的存在時(shí)間長，具有較好的清洗效果。

一種利用上述文物清洗裝置進(jìn)行文物清洗的方法，包括如下步驟：

a、開啟控制水閥5，將存儲(chǔ)在清洗液池1中的清洗液通過進(jìn)水管路6通入氣液混合泵7中，待清洗液進(jìn)入混合罐9經(jīng)氣液混合流體出水管10流入清洗水槽15后，開啟控制氣閥3，氣體罐2中的惰性氣體通過進(jìn)氣管路4進(jìn)入氣液混合泵7，惰性氣體和清洗液在氣液混合泵7中進(jìn)行一級(jí)混合，形成氣液混合流體，進(jìn)入混合罐9進(jìn)行二級(jí)混合后，通過氣液混合流體出水管10連接的水槽曝氣頭13和/或手持式曝氣噴頭14完成三級(jí)混合；

b、根據(jù)待清洗文物的質(zhì)地和清洗要求，選擇將待清洗文物放置于清洗水槽15內(nèi)進(jìn)行清洗，和/或通過手持式曝氣噴頭14對文物的特定的部位進(jìn)行噴淋式清洗。

進(jìn)一步地，所述步驟a中，對于一些不需要使用惰性氣體保護(hù)的待清洗文物，關(guān)閉控制氣閥3，打開空氣氣閥16，將氣源的種類切換為空氣。

進(jìn)一步地，本發(fā)明將文物的清洗過程分為三個(gè)清洗階段：前清洗段、中間清洗段和后清洗段；其中，前清洗段使用清洗液池1中的清洗液浸泡清洗；后清洗段使用不含清洗劑的清洗液漂洗；中間清洗段，關(guān)閉控制水閥5，開啟自來水閥20，將水源的種類切換為自來水。

所述清洗液池1中的清洗液為去離子水、蒸餾水、凈化水或者為添加了清洗劑的離子水、蒸餾水、凈化水。

優(yōu)選地，所述清洗液池1中的清洗液為去離子水或蒸餾水。