ПРО+Не используйте методические пособия в качестве самоучителя. Здесь разбирается только квалифицированный специалист!
 
Беликова Т.Д., Мамаева Н.Ю.

Значение рН документа является параметром, характеризующим его прочность и долговечность. Окислительные процессы, происходящие в бумаге, отрицательно влияют на ее свойства, повышают кислотность. Источниками кислоты являются газы, адсорбирующиеся из воздуха (оксиды серы, азота и др.), продукты химических превращений целлюлозы и жизнедеятельности микроорганизмов. Бумага, находящаяся длительное время в хранении, приобретает кислую реакцию: рН 3,0-5,0 [7]. При рН<5,5 бумагу особо ценных документов и документов, которые подлежат неограниченно длительному сроку хранения, необходимо нейтрализовать [11].

Водородный показатель (рН) ввел датский физикохимик и биохимик С. П. Л. Сёренсен в 1909 г. Сокращение рН — от обозначения водорода (Н — Hydrogen) и немецкого слова Potenz — математическая степень, так как рН = - lg [H+] [3].

В чистой воде и в любой нейтральной водной среде произведение [Н+][ОН-] = 10-7, следовательно, рН = - lg [H+] = 7. Но обычно в растворах концентрация Н+ не равна концентрации ОН- , и соответственно рН меньше или больше 7. При любом изменении — увеличении концентрации ионов Н+ (кислая реакция) или ионов ОН (щелочная реакция) — ионное произведение воды постоянно остается равным 1x10-14, так как повышение концентрации Н+ вызывает соответствующее уменьшение концентрации ОН", и наоборот [3].

Для измерения рН используют индикаторы или электронные цифровые приборы рН-метры, которые дают возможность получить объективные параметры уровня рН. Для определения рН бумаги существуют следующие методы.

1. Метод холодной или горячей экстракции — по ГОСТ 12523-77 [5] или с добавлением хлористого натрия [9, 12] — наиболее адекватно отражает значение рН бумаги, но не применим для документов, так как для измерения в водном растворе требуется измельчение образца. Поэтому для определения рН документов преимущественно применяются другие методы, в том числе с использованием микроколичества бумаги.

Можно получить водную вытяжку, поместив 2 мл воды на поверхность бумаги. Значение рН измеряют в этом объеме, предварительно перенеся воду микропипеткой на предметное стекло. Однако этот метод менее точен по сравнению с другими методами измерения.

Другой метод — измерение рН воды с внесенным в нее микроколичеством волокон материала, полученного путем соскоба с поверхности документа. Чтобы соотношение массы бумаги и объема дистиллированной воды не отличалось от соотношения этих компонентов в ГОСТ 12523-77 (то есть 2 г/100 мл), на 2 мг бумаги берут две капли воды (0,1 мл) [9].

2. Экспресс-методы — с помощью индикаторной полоски бумаги или специального карандаша для измерения кислотности бумаги (рис. 1). Линии, наносимые при помощи такого карандаша на поверхность бумаги, принимают окраску, соответствующую определенному значению рН. Например, желтый цвет линии хлорфенолового красного карандаша «Abbey pH Pen» свидетельствует о том, что бумага кислая, красно-фиолетовый — нейтральная или щелочная. Для карандаша «Paper рН Tester PEN», как и для индикаторных полосок, есть градуировочная шкала от 4,0 до 10,0 рН, но линия на бумаге имеет в основном три ясно различающиеся цвета, соответствующие состоянию бумаги: красный — кислая бумага, желтый — нейтральная, сине-зеленый — щелочная.

Еще одним экспресс-методом является проба с универсальным индикатором: острым скальпелем на предметное стекло счищают немного волокон бумаги и проверяют рН универсальным индикатором. Зеленое окрашивание — признак щелочной среды, красное — кислой [13]. Также используют специальные лакмусовые бумажки, отображающие кислотно-щелочные показатели раствора изменением своего цвета.

Рис. 1. Средства для экспресс-измерения рН бумаги:

1 — карандаш «Paper pH Tester PEN» (Бельгия); 2 — карандаш«Abbey рН Pen» (США); 3 — индикаторные полоски с рН от 1,0 до 10,0; 4 — индикаторные полоски с рН от 0 до 12

3. Неразрушающий контактный метод с помощью плоских электродов [1, 2, 4, 9].

Для контактного (неразрушающего) метода измерения существуют рН-метры различных фирм: Mettler Toledo GmbH Analytical (Швейцария) (рис. 2); стационарный HI 8314 membrane pH-meter (рис. 3) и Skinchek со встроенными и выносными датчиками (рис. 4) Hanna Instruments (Германия); Cole-Parmer Instrument Co. (США) (рис. 4).

Отличие этих рН-метров в том, что у них запаянные комбинированные серебряные электроды с хлорсеребряным электродом сравнения плоские, максимально контактирующие с поверхностью бумаги.

Многие библиотеки последнее время приобретают недорогие рН-метры Skinchek для измерения рН бумаги документов неразрушающим способом (рис. 4-1,4-2).

Этот способ позволяет получить достоверные данные, которые соизмеримы с результатами, получаемыми методом холодной экстракции в течение одного часа [9, 10, 13, 14].

Рис. 2. Электроды для измерения рН: два электрода (слева) для измерения в растворе, один — крайний справа — для определения контактным методом

Рис. 3. HI 8314 membrane pH-meter для измерения рН бумаги контактным методом

Значения рН, получаемые контактным методом, всегда на 0,5-0,8 единиц меньше по сравнению со значениями рН той же бумаги, измеренные тем же электродом и в той же дистиллированной воде методом холодной экстракции по ГОСТ 12523-77 (табл. 1, графа 6).

Это отмечалось и другими авторами [1, 8, 9, 14]: при измерении рН контактным методом в течение небольшого промежутка времени (до 2 мин) полученные значения для разных видов бумаги всегда на 0,5—1,0 ниже, чем при определении рН после одночасовой экстракции бумаги (табл. 2).

Такие расхождения могут быть обусловлены несколькими причинами.

Таблица 1

Сравнение результатов измерения рН бумаги методом холодной экстракции и контактным методом*

Д pH1 рНK ΔД1= рНД-pH1 ΔДK= рНД-рНK Δ1K= pH1-pHK
1 2 3 4 5 6
6,2 5,9 5,35 0,3 1,15 0,55
6,5 6,2 5,5 0,3 1,0 0,7
7,0 6,5 5,7 0,3 1,3 0,8

*pНД — рН дистиллированной воды, pH1 — рН бумаги, измеренный в соответствии с ГОСТ 12523-67, рНK — рН бумаги, измеренный плоским контактным электродом. Δ — разница в значениях рН, измеренного в разных условиях.

Таблица 2

Сравнение значений рН, полученных двумя методами

Бумага pH1* рНK* Δ1K*= pH1-pHK
Из 100 % хлопковой целлюлозы 6,5 5,4 1,1
6,6** 6,3** 0,3
Из 100 % сульфитной целлюлозы 6,2 5,0 1,2
5,7** 5,0** 0,7
Мелованная 7,6 7,0 0,6
Фильтровальная 6,2 5,4 0,8
Газетная 5,8 4,9 0,9
Книжно-журнальная 5,9 4,5 0,4

*Обозначения те же, что в табл. 1.

**Данные из статьи Лепнева Г. П., Герасимовой Н. Г., Иткиной П. X. [9].

Рис. 4. Приборы различных моделей для измерения рН бумаги контактным способом: 1 — Skinchek со встроенным электродом; 2 — Skinchek-1 с выносным электродом; 3 — Cole-Parmer Instrument Co. (США)

Во-первых, за непродолжительное время измерения контактным методом не успевает установиться равновесное состояние процессов растворения и гидролиза веществ, входящих в состав бумаги, а при стандартном определении рН в течение одночасового экстрагирования бумаги эти процессы происходят полнее [4].

Во-вторых, соотношение масса бумаги : масса воды при измерении контактным методом приблизительно в 50-100 раз меньше, чем при холодной экстракции (табл. 3). Так, по ГОСТ12523-77 2 г мелко измельченную бумагу выдерживают в 100 мл дистиллированной воды в течение 60 мин при температуре 18-20 °С (рис. 5).

При измерении плоским электродом соотношение меняется: масса бумаги под его поверхностью невелика — 0,005—0,01 г, объем впитываемой воды — 0,006-0,02 мл (рис. 6). Для установления постоянного значения рН продолжительность экстракции зависит от вида бумаги — от 10 до 50 мин. На хлопковой и мелованной бумаге равновесие устанавливалось через 5-10 мин, на газетной, фильтровальной, книжно-журнальной — через 30-50 мин. Однако для получения достоверных показаний вполне достаточно выдерживать электрод на поверхности бумаги в течение 2—3 мин [9, 10].

Рис. 5. Измерение рН по ГОСТ 12523-77

Рис. 6. Измерение рН контактным методом

В-третьих, имеется зависимость получаемых показаний от величины рН дистиллированной воды (табл. 1, графы 2 и 3), а в ГОСТ 12523-77 предусмотрены широкие пределы допустимых значений рН: от 5,9 до 7,2. Еще в 1967 г. поднимался вопрос о том, что должны быть уточнены требования к дистиллированной воде при определении рН бумаги [12].

В связи с малой степенью диссоциации концентрация недиссоциированных молекул воды в воде и в разбавленных водных растворах одинакова. Ионное произведение воды не зависит от того, проводится ли измерение в чистой воде или в растворах электролитов (пока они столь разбавлены, что можно не учитывать другие процессы) [6].

Учитывая все эти факторы, предложены формулы пересчета (формулы 1 и 2) для сравнения значений рН, измеренных контактным электродом, со значениями рН, которые были бы получены при использовании метода холодной экстракции для этой же бумаги в этой же дистиллированной воде с учетом массы образца и объема воды [1].

Таблица 3

Сравнение соотношения массы бумаги и объема воды при измерении рН

Способ измерения Дополнительные сведения Масса бумаги (m, г) Объем дистиллированной воды (V, мл) m: V
Холодной экстракцией ГОСТ 12523-77 2 100 1:50
Лабораторный метод 1 100 1:100
Плоским контактным электродом (S=1,3cm2) Газетная бумага ~ 0,0055 ~ 0,013 1:2
Книжно-журнальная бумага ~ 0,0063 ~ 0,013 1:2
Хлопковая бумага ~ 0,0104 ~ 0,0117 1:1
Мелованная бумага ~ 0,0107 ~ 0,0061 2:1
Обычная ~ 0,0108 ~ 0,0186 1:2

Значение рН документов определяют в следующих случаях:

- перед реставрацией,

- перед фазовой консервацией,

- до и после нейтрализации,

- при оценке общего состояния документов, выполненных на некачественной бумаге, для определения необходимости консервационных мероприятий;

- при обнаружении значительных повреждений, вызванных химическими или биологическими факторами и др.

Результаты измерений рН документов записывают в форму № 11. Перед таблицей указывают марку прибора с плоским электродом, которым измеряли рН.

Накануне или в день обследования рН-метр необходимо калибровать не менее чем по двум точкам по стандартным буферным растворам с рН 1,68; 4,01; 6,86; 7,01; 9,18; 10,01 (рис. 3). Буфер выбирают в соответствии с диапазоном, в котором будет измеряться рН. Если показания рН-метра отличаются от величин, заданных буфером, вручную с помощью винта устанавливают необходимое значение.

Графа 11 — значение рН дистиллированной воды, в которой

проводят измерение. Электрод рН-метра до выполнения замеров должен быть выдержан в дистиллированной воде в течение 30-60 мин. Значение рН дистиллированной воды определяется обязательно, и если оно значительно отличается от 7, выполняют пересчет по формулам 1 или 2.

Графа 12 — значение рН бумаги документа.

Для выполнения измерений электрод, предварительно выдержанный в дистиллированной воде, помещают строго в горизонтальной плоскости на поверхность бумаги, увлажненной дистиллированной водой (рис. 7). Следят за показаниями на дисплее рН-метра в течение 2-3 мин до установления постоянных значений при колебании не более ± 0,2 ед. рН.

Под лист бумаги необходимо подкладывать плотный инертный полимерный материал для того, чтобы вода не впитывалась в бумагу листов, расположенных ниже. После окончания измерения остатки воды обязательно удаляют фильтровальной бумагой (рис. 8). Сухую фильтровальную бумагу помещают на тот участок документа, где выполнялись измерения, и удаляют через несколько часов.

После измерения электрод сначала промывают в очищающем растворе (например, фирмы Hanna Instrument HI 7061), затем в дистиллированной воде и помещают его в специальный колпачок с раствором для хранения электродов (рис. 4).

Рис. 7. Измерение рН документа контактным методом

Графа 13 — значение рН, полученное в результате пересчета по формулам 1 и 2.

Формула 1 учитывает разницу в объеме дистиллированной воды и массе бумаги при измерении двумя методами: экстракцией по ГОСТ 12523-77 и плоским электродом (рис. 5 и 6), поэтому введено условное значение рН бумаги, которое было бы получено в дистиллированной воде с рН=7,0 (формула 2).

Таким образом, для правильной оценки степени кислотности бумаги можно рассчитать рН относительно идеальной дистиллированной воды, используя приведенные ниже формулы. При измерении в дистиллированной воде с рН=6,3 разница между измеренным и расчетным значением составляет в среднем 0,4-0,7. Например, измеренное значение рН=4,2, а полученное в результате пересчета рН=4,9 (для дистиллированной воды с рН=7). Расчет по этим формулам очень прост и может быть выполнен в программе Excel или на любом калькуляторе с расчетом логарифмов.

Рис. 8. Под лист бумаги прокладывается плотный полимерный материал, после измерения остатки воды удаляют фильтровальной

бумагой

Формулы пересчета значений рН, полученных контактным методом, на значения, которые были бы получены по ГОСТ 12523-77

Для кислой бумаги в дистиллированной воде с рН < 7:

(1)

Для кислой бумаги в дистиллированной воде с рН = 7:

(2)

где а — рН дистиллированной воды, в которой выполняются измерения; b — рН образца бумаги массой m (г) в объеме дистиллированной воды v (мл) с рН=а (рис. 6);

рНа — значение рН, которое было бы получено в течение 1 ч методом холодной экстракции этой бумаги массой М (г) в объеме дистиллированной воды V (мл) с рН=а (рис. 5);

рН7 — значение рН, которое было бы получено в течение 1 ч методом холодной экстракции этой бумаги массой М в дистиллированной воде объемом V с рН=7.

Литература

1. Беликова Т. Д., Мамаева Н. Ю., Лисицкая Т. Б. Введение поправок в значение рН, определенное плоским контактным электродом // Теория и практика сохранения памятников культуры : сб. науч.тр. СПб., 1998. Вып. 19. С. 139-144.

2. Беликова Т. Д., Мамаева Н. Ю., Чернина Е. С. Об определении кислотности бумаги // Тез. докл. III междунар. конф. «В новый век — с новыми технологиями», 17-20 окт. 2000г. / РНБ. СПб., 2000. С. 21-23.

3. Водородный показатель [Электронный ресурс] // Медицинская справочная энциклопедия. URL: http://medarticle12.moslek.r... (дата обращения: 11.12.12).

4. Герасимова Н. Г., Лепнев Г. П. Новый электрод для контактного определения активной кислотности бумажной основы произведений графики // Теория и практика сохранения книг в библиотеке : сб. науч. тр. / РНБ. Л., 1984. Вып. 12. С. 62-67.

5. ГОСТ 12523-77. Целлюлоза, бумага и картон. Метод определения величины рН водной вытяжки. М.: Изд-во стандартов, 1980. 4 с.

6. Гуляницкий А. Реакции кислот и оснований в аналитической химии. М. : Мир, 1975. 240 с.

7. Добрусина С. А., Чернина Е. С. Научные основы консервации документов / РНБ. СПб., 1993. 126 с.

8. Кейси Д. Н. Свойства бумаги и ее переработка. М.-Л. : Гослесбумиздат, 1960. 152 с.

9. Лепнев Г. П., Герасимова Н. Г., Иткина П. X. Методы определения активной кислотности бумажных документов и произведений графики // Сообщ. / ВЦНИЛКР. М., 1971. Вып. 27. С. 26-37.

10. Мамаева Н. Ю., Беликова Т. Д. Исследование зависимости значений рН бумаги от условий измерения // Теория и практика сохранения памятников культуры : сб. науч. тр. / РНБ. СПб., 2003. Вып. 21. С. 60-69.

11. Основные технологические процессы реставрации документов : учеб. пособие / РНБ. СПб., 2002. 65 с.

12. Правилова Т. А. К вопросу о рН водной вытяжки бумаги // Причины разрушения памятников письменности и печати. М.-Л.: Наука, 1967. С.143-146.

13. Реставрация произведений графики : метод, рекомендации / ВХНРЦ им. И.Э. Грабаря. М., 1995. 184 с.

14. Illukowicz W. Badania nadoznaczaniem pH papieru // Przeglad papierniczy. 1964. P. 139-141.

ФОРМА № 11 (образец)

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДОКУМЕНТОВ

Библиотека_____________________________________________________________

Дата___________________________________________________________________

Приборы для измерения: RH, % и Т, %_______________________________________

                                     рН_______________________________________________

                                     W, %_____________________________________________

Фонд Место измерения Воздух Документ Примечание
Т,°С ОВ, % Шифр книги Год издания Формат* Т,°С ОВ, % W,% рН дист. воды рН изм. рН расч.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Абонемент Хранилище 21,8 37,2 034-72 1972 А5 20,9 46,1   6,81 4,92 6,40 Октябрь, до включения отопления
Периодика Хран. №2 21,5 65,4 158.749 1855 А4 20,6 61,7   5,94 3,72 5,31 Май, отопление отключено
Нотный отдел 2-й ярус 21,0 38 65.9(2)/ П06 1901 А5 22,2 41,3 8 - -   Документ поражен плесневыми грибами
ОКХ   20,5 88,6 774488.2 1971 А5 21,0 61,7 16       RH>80% в течение недели
Нотный отдел 1-й ярус 22,5 28,8 Р 13573 1830 А6 22,2 22,3 4       RH<30% в течение месяца
ОКХ Хран. №4 20,7 85,5 №21649 1908         6,10 5,25 6,05  
ОКХ Хран. №7     К-4745 1959         6,10 3,94 5,51 Фоксинги

*Форматы А-серии ISO 216: 4А0 1682x2378, 2А0 1189x1682, А0 841x1189, А1 594x841, А2 420x594, A3 297x420, А4 210x297, А5 148x210, А6 105x148, А7 74x105, А8 52x74, А9 37x52, А10 26x37 [1].

Первоисточник: 
Комплексное обследование книгохранилищ. Методическое пособие. С-Пб, 2013
Информисточник: 

http://nlr.ru/fdcc/publ/exam...

 
 
 
 
Ошибка в тексте? Выдели ее мышкой и нажми   Ctrl  +   Enter  .

Стоит ли самостоятельно реставрировать непрофессионалу? (2018)


  1. Технические операции требуют профессиональных навыков.

  2. Представить ход работы - это одно, а сделать - совсем другое.

  3. Не каждому памятнику пригодны стандартные методики реставрации и хранения.

  4. Некоторые методики устарели из-за выявленных деструктивных последствий.

  5. Неверно подобранные материалы сразу или в будущем нанесут вред памятнику.

  6. Если возвращаете памятнику утраченную красоту, то сохраняете ли его подлинность?

________________

В этих и во многих других вопросах разбирается только квалифицированный специалист!
  • Вам в помощь на сайте представлены эксперты и мастера реставраторы.
  • Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на нашем форуме.
  • Обучайтесь под непосредственным руководством опытного наставника.

 

Что Вы считаете ГЛАВНЫМ в процессе реставрации? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)

«Дружба — личные взаимоотношения между людьми, основанные на общности интересов и увлечений, взаимном уважении, взаимопонимании и взаимопомощи». (Дружба—Википедия)

«Знакомство — отношения между людьми, знающими друг друга». (Знакомство—Викисловарь)

ЕЖЕГОДНЫЙ КОНКУРС ЛУЧШИХ РЕСТАВРАЦИОННЫХ ОТЧЕТОВ И ДНЕВНИКОВ
Система Orphus

Если вы обнаружили опечатку или ошибку, отсутствие текста, неработающую ссылку или изображение, пожалуйста, выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет отправлено администратору сайта.