正文 第一篇 藏品的沾汙理論(八)(2 / 3)

重力凝並過程實際上是一個水滴過程。大氣中通過其他凝並形式生成的較大霧滴,在重力作用下,將以一定速度作自由沉降運動。當它通過由許多細小塵粒懸浮的空間時,由於霧滴的沉降,沿途將凝並和捕獲細小的塵粒。在給定下降速度和給定霧滴大小的前提下,隻有那些直徑較大的塵粒,才能被霧滴捕獲,直徑太小的塵粒將隨氣流繞過霧滴而繼續它的懸浮運動。這充分說明,較大的塵粒更容易被沉降的水滴所凝並。

二、液相塵粒的沉積機理

液相塵粒的沉積機理與固相塵粒完全相同。沉降沉積、擴散沉積、熱沉積、截留沉積和慣性沉積等都可用來解釋液相塵粒的沉積過程。

三、液相塵粒的滯留機理

沉積到固體表麵的液相塵粒,有的可以在固體表麵滯留,有的則不能在固體表麵滯留。霧滴在荷葉表麵上會滾動脫落。如果霧滴沉積到幹淨的玻璃表麵,就會在幹淨的玻璃表麵上形成水膜,而獲得穩定滯留的機會。

液相塵粒能否在固體表滯留,取決於液體的性質和固體表麵的性質。隻有那些能夠使固體表麵潤濕的液相塵粒,才能在固體表麵穩定滯留。

潤濕的最低標準是沾附潤濕,簡稱沾濕。沾濕過程如何影響液相塵粒的滯留我們留在第四節討論。

非懸浮態液體汙的沾汙機理

液相塵粒在空氣中呈懸浮狀態,因此可以把它看成是一類懸浮態液體汙。而液相塵粒以外的液體物質不呈懸浮運動狀態。所以稱其為非懸浮態液體汙。非懸浮態液體汙和懸浮態液體汙的沾汙形式不同,後者主要采用沉積沾汙,前者則采用滴濺沾汙、浸潰沾汙和接觸沾汙。

非懸浮態液體汙的滴截沾汙、浸潰沾汙和接觸沾汙過程不涉及凝並問題和沉積問題。僅僅涉及液體汙在固體表麵的滯留問題。如果某種液體物質能夠潤濕某種固體物質,那麼這種液體物質就可以在這種固體的表麵上穩定滯留。由此可見,非懸浮態液體汙的沾汙機理,可被簡化為液體汙在固體表麵的潤濕機理。

一、潤濕作用概述

液體物質對固體表麵的潤濕過程,可以看成是表麵上一種流體被另一種流體取代的過程。因此,潤濕作用涉及三相,其中至少兩相為流體。我們通常所說的潤濕,就是固體表麵上的氣體被液體取代的過程。

潤濕作用是一種複雜的表麵過程及界麵過程,也是人類生活與生產中最重要、最常見的過程。沒有潤濕作用,人類將難以生存。潤濕作用已成為生命活動的必要條件。例如,吃飯時食物必須被口腔中的唾液,及腸胃消化液所潤濕,否則食物將不能變為營養物質被吸收,就是吃起來也會有味同嚼蠟的感覺。潤濕還是許多生產過程的基礎,洗滌、印染、焊接等都需要在潤濕條件下進行。

滴濺或沉積到固體表麵上的液滴能否對固體表麵造成沾汙,這要看液滴能否使固體表麵潤濕。潤濕的最低標準是沾附潤濕,簡稱沾濕。沾濕是指液體物質與固體物質接觸時,將氣-液界麵與固-氣界麵轉化為液-固界麵的過程。

滴濺沾汙通常發生在極端情況下。例如,不慎將一滴墨水或一滴汗潰落在了書上,造成了書的沾汙。這種情況是平時容易見到的滴濺沾汙方式。房屋漏雨,以及岩洞、石窟頂部的冷凝水等,都可采用滴濺的方式,降落到地表的藏品表麵,而可能造成藏品的沾汙。此外,露天條件下放置的大型藏品,在遭受降雨淋洗的過程中,雨滴從髙空垂直降落到藏品表麵,也可以造成藏品的滴濺沾汙。

降水(包括雨、雪、黴)的成分,已不再是那麼純淨了,隨著環境質量的惡化,降水中含有越來越多的有害成分。據報道,我國西北地區的某些汙染嚴重的城市,其降水中所含硫酸根濃度的最大值達到650)6.。對露天條件下的石質藏品來說,這是個可怕的數字。它可大大加速藏品的溶蝕,通過元素的水遷移,影響藏品的穩定性。降水中除了含有大量的硫酸根外,還含有其他多種有害成分,有些有害成分,可通過各種方式參與到藏品的破壞過程中來。

二、漫潰沾汙與漫入潤濕

浸漬沾汙是指將藏品浸人液體中所造成的沾汙。這一沾汙過程就是浸濕過程。浸濕是浸入潤濕的簡稱。它的實質是固-氣界麵被固-液界麵取代的過程。而液體表麵在這一過程中無任何變化。例如當藏品落人溶液中,或人為地將其浸人溶液中時,液體可以隨即附於藏品表麵並滲入到它的毛細管體係中,這一過程就是浸入潤濕過程。而另一些物體浸人液體中,則不被潤濕。石蠟製品如果被浸人水中,則完全不被潤濕。式中巧為浸濕功。浸濕功的物理意義是液體在潤濕固體的毛細管逆過程中,露出單位麵積固體表麵所需的能童。

某個物體能否被液體所沾汙,取決於浸濕過程能否自動進行。當時,浸濕過程不能自動進行,因此溶液不能對固體造成沾汙;浸濕過程可以自動進行,所以溶液可以對固體造成浸潰沾汙。

用幹淨的水或有機溶劑對藏品進行去汙清洗,就會發生將藏品人為浸入淸洗液中的現象。這是目前一直延用的一種有效去汙方法。在清洗過程中,首先是清洗液對藏品表麵的汙潰(或汙垢)進行解吸,通過溶劑化作用,使之進入清洗液中,形成稀釋的新汙液。清洗液可使解吸下來的汙漬(或汙垢)進行轉移,從藏品表麵的4處,轉移到8處,並在8處再沉積造成新的沾汙。這類沾汙現象容易被勿視,因為浸濕藏品的目的是為了去汙。

三、接觸沾汙與鋪展潤濕

非懸浮態液相塵粒的接觸沾汙,不僅在短暫的接觸過程中,使汙液粘附於藏品表麵,而且汙液還會在藏品表麵自動鋪展成為均勻的薄膜。這一鋪展過程的實質,是固-液界麵取代固-氣界麵的同時,液體表麵也同時擴展。鋪展是最髙標準的潤濕。鋪展是鋪展潤濕的簡稱。一種液體能夠對某一固體表麵進行鋪展潤濕,那麼這種液體就能對這種固體進行沾附潤濕和浸入潤濕。反之則不然。式中巧為鋪展功,也稱為鋪展係數,其他符號含意同前。

當時,液體不能在固體表麵自動鋪展,但不排除粘附潤濕的可能性;液體能夠在固體表麵自動鋪展,造成接觸沾汙的汙液,可以在固體表麵自成一片。如果有足量的汙液,它將會自動洇滿整個固體表麵。例如當手指上的油潰,接觸到紙張時,油漬就會在紙上自動鋪展,洇成較大的一片印跡。

四、毛細效應與液體沾汙

前麵討論的三種沾汙潤濕方式均是一種液體從一固體表麵置換另一種流體(通常是空氣)的倩況,但在實際上經常會遇到多孔材料的潤濕問題。由多孔材料組成的均勻毛細管體係,如各種纖維材料製品等,其液體汙的沾汙潤濕過程。

第六節氣相物質的吸附沾汙

吸附沾汙是指固體表麵對氣體物質吸附而造成的沾汙。被吸附的氣體物質多為有害氣體,其中主要是二氧化硫等硫氧化物以及二氧化氮等,被吸附的氣體物質中還有水汽分子。它作為反應介質和溶劑,可對各種表麵化學反應產生重要影響。

吸附沾汙應該說是一種重要的沾汙方式。這種沾汙方式對藏品造成的破壞,可能大大超過固相物質和液相物質沾汙造成的危害。沾汙過程往往是一個由多相物質同時參與的過程。而且在沾汙過程中各相物質還會發生相互轉化。氣相物質可在固體表麵轉化為液相物質,也可轉化為固相物質。同樣,液相物質也可在固體表麵轉化為氣相物質或固相物質。固相物質的溶解過程就是其轉化為液相物質的過裎。固相物質分解有時可產生氣相物質。

氣相物質的沾汙方式是吸附。吸附是表麵物理和表麵化學的研究內容,它涉及物理吸附、化學吸附及毛細管凝結的許多複雜理論問題。吸附沾汙所討論的內容僅僅是最一般的表麵物理化學問題。

物理吸附與化學吸附

彌散在大氣中的有害氣體成分及水汽分子等,當它們碰撞到固體表麵時,絕大多數分子在碰撞過程中損失了能量,因在可在固體表麵停留一段時間,這樣分子就可完全損失掉它的動能,所以也就不能再脫離固體表麵,從而被固體表麵吸附。

固體表麵由於存在剩餘力場,這一力場必然會擴展到表麵以外的空間,使外界進入該引力場作用範圍的氣體物質被吸附。吸附使氣相中某些成分在表麵上濃集。吸附使固體表麵能降低,吸附過程是自發過程,因此真正潔淨的表麵難以獲得。