“南澳Ⅰ號(hào)”出水陶瓷器脫鹽技術(shù)對(duì)比研究

習(xí)阿磊

(廣東省博物館，廣東廣州 510623)

0 引 言

人類航海歷史悠久，水下歷史文化遺產(chǎn)豐富[1]。從20世紀(jì)初開始，越來越多的水下遺址被發(fā)掘，廣東陽江“南海Ⅰ號(hào)”南宋沉船[2]、海南西沙群島“華光礁Ⅰ號(hào)”南宋沉船[3]、福建“碗礁Ⅰ號(hào)”清代沉船和廣東汕頭“南澳Ⅰ號(hào)”明代沉船[4-5]等相繼被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行了系統(tǒng)的考古工作，大量珍貴文物被發(fā)掘出水。

陶瓷器埋藏在海底，長(zhǎng)年累月浸泡在海水中，海水中的硝酸鹽、硫酸鹽、鹵化物等可溶鹽會(huì)與陶瓷胎體發(fā)生作用，并逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)[6]。陶瓷器打撈出水后，當(dāng)溫濕度發(fā)生交替變化時(shí)，殘留在孔隙中的可溶性鹽也隨之發(fā)生溶解、結(jié)晶、再溶解、再結(jié)晶的交替反應(yīng)[7-8]。鹽在結(jié)晶時(shí)會(huì)對(duì)陶瓷器孔隙壁產(chǎn)生一個(gè)作用力，當(dāng)鹽溶解后，這個(gè)作用力又會(huì)消失，如此反復(fù)作用，會(huì)減弱陶瓷文物本體強(qiáng)度，從而出現(xiàn)鹽析、釉面剝落，甚至出現(xiàn)胎體開裂等病害，嚴(yán)重影響了陶瓷文物的長(zhǎng)期保存與展陳利用。

近些年來，針對(duì)這些病害，研究者們嘗試了靜水浸泡脫鹽法，流水浸泡脫鹽法，超聲波脫鹽法，加熱脫鹽法等不同的脫鹽方法，以達(dá)到脫除鹽分，減少、消除病害的目的[9-10]。靜水浸泡脫鹽法和流水浸泡脫鹽法已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛使用，但其脫鹽周期較長(zhǎng)；超聲波脫鹽法和加熱脫鹽法，理論上可以一定程度加速脫鹽，但公布的研究數(shù)據(jù)相對(duì)較少。

“南澳Ⅰ號(hào)”是中國(guó)目前已發(fā)現(xiàn)保存較好的古沉船之一，其遺物在海底散落的范圍不足250 m2?！澳习蘑裉?hào)”的考古發(fā)掘收獲，為明代中晚期海上貿(mào)易和漳州窯、汕頭器等領(lǐng)域的研究提供了不可多得的實(shí)證、實(shí)物，是研究中外文化交流、古代交通史、古代航海史的寶貴資料。“南澳Ⅰ號(hào)”打撈出水文物約2.6萬件，主要為陶瓷類文物。出水的瓷器主要來自福建漳州窯系和江西景德鎮(zhèn)窯系，出水的陶器為東南沿海民窯產(chǎn)品[5]。

本研究以“南澳Ⅰ號(hào)”出水的3種不同窯系陶瓷器為研究對(duì)象，以“常溫靜水浸泡脫鹽法”作為參照，主要對(duì)“加熱脫鹽法”、“超聲波脫鹽法”、“加熱-超聲波脫鹽法”等方法的10個(gè)脫鹽條件參數(shù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并就幾種方法對(duì)陶瓷器樣品的影響進(jìn)行觀察與評(píng)估，尋找適合“南澳Ⅰ號(hào)”出水3種不同窯系陶瓷器的脫鹽方法與技術(shù)參數(shù)，以期為安全高效地完成“南澳Ⅰ號(hào)”出水的2萬多件陶瓷器的保護(hù)脫鹽提供研究支持，并為其他沉船陶瓷器保護(hù)提供借鑒。

1 實(shí) 驗(yàn)

1．1 標(biāo)本與設(shè)備

1) 標(biāo)本?！澳习蘑裉?hào)”出水的漳州窯系、景德鎮(zhèn)窯系、陶器3種不同窯系殘片共計(jì)89塊。在本研究中，景德鎮(zhèn)窯系樣品以J-n編號(hào)，漳州窯系樣品以Z-n編號(hào)，陶器樣品以T-n編號(hào)。

2) 儀器設(shè)備。超純水儀(Pure Lab Classic UVF)，威立雅水務(wù)設(shè)備有限公司；電子天平(Ml204/02)，梅特勒-托利多國(guó)際股份有限公司；電導(dǎo)率儀，上海三信儀表廠；超聲波清洗機(jī)(KQ-500DE)，昆山市超聲儀器有限公司；電熱恒溫水浴鍋(HWS26)，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；離子色譜儀(ICS-5000)，賽默飛世爾科技有限公司等。

1．2 實(shí)驗(yàn)方法及其路線

1．2．1標(biāo)本前處理 陶瓷器表面海洋附著物與沉積物相對(duì)陶瓷器本體，孔隙率大，鹽分含量高，如果不做徹底的清除，會(huì)嚴(yán)重影響脫鹽研究實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性[11]。實(shí)驗(yàn)前仔細(xì)清除樣品表面的海洋附著物、沉積物與污染物。

1．2．2孔隙率測(cè)量 孔隙率測(cè)量方法參照GB/T 3810．3—2006標(biāo)準(zhǔn)[12]?？紤]到孔隙率測(cè)量實(shí)驗(yàn)需對(duì)樣品煮沸，會(huì)減少文物樣品中的鹽分，實(shí)驗(yàn)前選取3種不同窯系的陶瓷樣品各3組，進(jìn)行孔隙率初步測(cè)量(表1)，對(duì)各窯系的樣品的空隙率在脫鹽前有大致的了解。脫鹽結(jié)束后，對(duì)脫鹽實(shí)驗(yàn)的陶瓷器樣品進(jìn)行孔隙率測(cè)量(表2)，以更好地分析各樣品孔隙率與脫鹽速率的關(guān)系。

孔隙率的測(cè)量結(jié)果顯示，景德鎮(zhèn)窯系瓷器的孔隙率明顯低于漳州窯系瓷器與出水陶器。漳州窯系的瓷器孔隙率較大，遠(yuǎn)高于一般瓷器的孔隙率，個(gè)別樣品甚至高于出水陶器樣品的孔隙率，且樣品之間差別較大。漳州窯系分布于福建省南部九龍江中游西部的丘陵地帶，即平和、漳浦、南靖、華安、云霄、詔安各縣的明末清初窯址群。漳州窯系樣品孔隙率有差別可能跟生產(chǎn)的具體窯址不同有關(guān)。出水陶器樣品孔隙率較大，但幾個(gè)樣品的差別不大。

表1 脫鹽前樣品孔隙率數(shù)據(jù)

表2 脫鹽后樣品孔隙率數(shù)據(jù)

(續(xù)表2)

根據(jù)孔隙率的測(cè)量結(jié)果，可以推測(cè)：在脫鹽實(shí)驗(yàn)中，景德鎮(zhèn)窯系的瓷片樣品含鹽量可能較低，電導(dǎo)率數(shù)據(jù)應(yīng)較小，且各樣品溶液電導(dǎo)率數(shù)據(jù)應(yīng)較為相近，如果出現(xiàn)數(shù)值上的跳躍，應(yīng)仔細(xì)分析是否實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)差錯(cuò)；漳州窯系樣品因?yàn)槠淇紫堵什町愝^大，含鹽量差別也可能會(huì)較大，實(shí)驗(yàn)中樣品的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)可能會(huì)出現(xiàn)較大浮動(dòng)，屬于合理范圍；陶器樣品電導(dǎo)率數(shù)據(jù)應(yīng)較大。

從實(shí)驗(yàn)樣品孔隙率數(shù)據(jù)來看：景德鎮(zhèn)窯系瓷器的孔隙率明顯低于出水陶器與漳州窯系瓷器，且孔隙率較為穩(wěn)定；漳州窯系的瓷器孔隙率變化較大，個(gè)別樣品孔隙率遠(yuǎn)高于景德鎮(zhèn)窯系瓷器樣品，甚至高于出水陶器樣品，但也有樣品孔隙率接近景德鎮(zhèn)窯系瓷器樣品的孔隙率，樣品之間差別較大；陶器孔隙率普遍較大，但是較穩(wěn)定。

孔隙率較大的樣品：T-4、T-8、T-10、T-15、T-16、T-17、T-18、T-19、T-20、T-21、T-22、T-23、Z-4、Z-6、Z-8、Z-13、Z-15、Z-17、Z-18、Z-19、Z-23、Z-24、Z-25等在脫鹽實(shí)驗(yàn)時(shí)電導(dǎo)率數(shù)值均較大，離子的濃度也較高。在同一種脫鹽方法與參數(shù)下的脫鹽實(shí)驗(yàn)的電導(dǎo)率、離子濃度與樣品的孔隙率相對(duì)成正比。

1．2．3脫鹽技術(shù)線路 定時(shí)對(duì)脫鹽實(shí)驗(yàn)中陶瓷樣品的脫鹽水溶液電導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量，通過電導(dǎo)率數(shù)值來分析陶瓷樣品鹽分析出量[13]。當(dāng)電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定后，對(duì)脫鹽水溶液分兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行取樣，采用離子色譜儀對(duì)兩個(gè)階段的各離子濃度進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，如果離子色譜法中測(cè)試兩個(gè)階段離子濃度變化微小，可以確定脫鹽達(dá)到平衡。為了確定電導(dǎo)率與離子色譜測(cè)試數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，脫鹽達(dá)到平衡時(shí)，脫鹽是否成功，保持樣品與超純水的體積不變，對(duì)樣品進(jìn)行換水，換水后繼續(xù)分階段進(jìn)行電導(dǎo)率與離子色譜儀測(cè)試，并與空白樣品進(jìn)行對(duì)比，確定脫鹽是否成功。

實(shí)驗(yàn)中設(shè)置空白(純水)樣品2組，1組進(jìn)行密封，隔絕空氣，1組不做處理。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)不做密封處理的空白樣品的電導(dǎo)率升高迅速，故實(shí)驗(yàn)中對(duì)燒杯口進(jìn)行密封，防止外界對(duì)超純水的影響以及水揮發(fā)而產(chǎn)生的溶液濃度的變化。

1．2．4不同體積比的脫鹽 為增加脫鹽實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，使脫鹽后的離子濃度等數(shù)據(jù)具有可比性，實(shí)驗(yàn)中必須采用固定陶瓷樣品與純水溶劑的體積比(以下簡(jiǎn)稱體積比)進(jìn)行脫鹽實(shí)驗(yàn)。脫鹽實(shí)驗(yàn)前先選取陶瓷片樣品與脫鹽溶劑(超純水)的多個(gè)體積比進(jìn)行摸索實(shí)驗(yàn)，最終選定1∶100作為本次脫鹽試驗(yàn)的體積比。通過對(duì)換水后各時(shí)段溶液進(jìn)行離子色譜分析，發(fā)現(xiàn)溶液中的離子濃度與空白水樣接近，即該批樣品在樣品與水溶液1∶100的體積比下進(jìn)行脫鹽，當(dāng)脫鹽達(dá)到平衡時(shí)，樣品脫鹽成功。

1．2．5脫鹽方法與參數(shù)對(duì)比試驗(yàn) 選取“南澳Ⅰ號(hào)”出水景德鎮(zhèn)窯系瓷片、漳州窯系瓷片、陶片為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別選取常溫(20±5)℃、加熱(40 ℃、55 ℃、70 ℃)、超聲波(16 kHz、28 kHz、40 kHz)與加熱-超聲波(40 ℃-16 kHz、40 ℃-40 kHz、70 ℃-16 kHz、70 ℃-40 kHz)4種脫鹽方法11組技術(shù)參數(shù)，對(duì)“南澳Ⅰ號(hào)”出水3種窯系陶瓷器在相同體積比下進(jìn)行脫鹽實(shí)驗(yàn)，每種窯系的文物選取2個(gè)樣品進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，通過記錄其電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化，來比較4種方法在不同的參數(shù)下的脫鹽速率。具體分配如表3。

表3 實(shí)驗(yàn)樣品分組表

2 結(jié)果與討論

2．1 常溫脫鹽

常溫浸泡脫鹽選取樣品電導(dǎo)率隨時(shí)間變化情況見圖1。

6個(gè)樣品的電導(dǎo)率于360 h后全部趨于穩(wěn)定時(shí)，取一組脫鹽水溶液(J-10-1、J-11-1、T-10-1、T-11-1、Z-10-1、Z-11-1)，384 h時(shí)取另一組水溶液(J-10-2、J-11-2、T-10-2、T-11-2、Z-10-2、Z-11-2)，采用離子色譜儀，對(duì)2組12個(gè)水溶液中的陰離子進(jìn)行分析測(cè)試，各離子濃度見表4。離子分析測(cè)試結(jié)果顯示，兩組溶液的各陰離子變化微小，表明電導(dǎo)率數(shù)值趨于穩(wěn)定，脫鹽達(dá)到了平衡時(shí)，各種離子濃度不再增加。

圖1 常溫浸泡法脫鹽電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

表4 常溫脫鹽法脫鹽溶液360 h與384 h離子色譜測(cè)試數(shù)據(jù)

脫鹽408 h后，對(duì)脫鹽樣品進(jìn)行了換水，保持體積比不變，換水后定時(shí)進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)試，通過96 h的觀察發(fā)現(xiàn)，電導(dǎo)率數(shù)據(jù)一直趨于穩(wěn)定，且與空白1變化相當(dāng)，見表5?？梢詳喽ㄔ摻M樣品在體積比(1∶100)下脫鹽，當(dāng)電導(dǎo)率數(shù)值趨于穩(wěn)定時(shí)，脫鹽成功。

表5 常溫浸泡法脫鹽換水后電導(dǎo)率隨時(shí)間變化表

空白1是密封后的空白樣品，空白2是未密封的空白樣品?？瞻?樣品，隨時(shí)間的變化，電導(dǎo)率明顯增加，應(yīng)與超純水跟空氣中的部分氣體發(fā)生溶解和化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。為減少誤差，保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在脫鹽實(shí)驗(yàn)中均對(duì)脫鹽容器進(jìn)行了密封處理。

實(shí)驗(yàn)顯示：常溫脫鹽實(shí)驗(yàn)總共耗時(shí)408 h，其中J-11與J-10樣品24 h后，電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定，T-10樣品336 h后電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定，T-11樣品33 h后電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定，Z-10樣品5 h后電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定，Z-11樣品153 h后電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定。電導(dǎo)率數(shù)據(jù)顯示J-10、J-11、Z-10樣品鹽分含量較少，T-11鹽分居中，Z-11與T-10鹽分含量較大?？紫堵蕼y(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，Z-11與T-10的孔隙率也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于J-11、J-10與Z-10樣品。

常溫脫鹽實(shí)驗(yàn)表明：1)通過離子色譜法對(duì)溶液中各種陰離子濃度的分析對(duì)比，可以肯定當(dāng)電導(dǎo)率數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定時(shí)，陶瓷樣品的脫鹽達(dá)到平衡。2)在體積比(1∶100)下進(jìn)行脫鹽實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電導(dǎo)率數(shù)據(jù)趨于平衡時(shí)，陶瓷器樣品已脫鹽成功。3)對(duì)于孔隙率較低(孔隙率低于1%)的瓷器，如果表面附著物與沉積物清理干凈，常溫浸泡法可以24 h脫鹽成功；孔隙率為1%～5%的陶瓷器，約需24～150 h可以脫鹽成功；對(duì)于孔隙率較大的(大于5%)的陶瓷器，常溫浸泡法約需150～336 h脫鹽完成。4)脫鹽實(shí)驗(yàn)達(dá)到平衡時(shí)溶液電導(dǎo)率、離子濃度與樣品的孔隙率相對(duì)成正比。

2．2 加熱脫鹽

加熱脫鹽選取恒溫40 ℃、55 ℃、70 ℃三個(gè)溫度參數(shù)進(jìn)行脫鹽實(shí)驗(yàn)，脫鹽完成總共耗時(shí)分別為25、17、13 h。電導(dǎo)率隨時(shí)間變化情況見圖2～4。

原理、實(shí)驗(yàn)操作與常溫脫鹽實(shí)驗(yàn)相同，當(dāng)恒溫40 ℃脫鹽實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到23 h，取一組脫鹽溶液(J-12-1、J-13-1、T-12-1、T-13-1、Z-12-1、Z-13-1)，25 h取一組溶液(J-12-2、J-13-2、T-12-2、T-13-2、Z-12-2、Z-13-2)采用離子色譜儀對(duì)兩組溶液中的陰離子進(jìn)行分析對(duì)比。測(cè)試結(jié)果顯示，兩組溶液各陰離子變化微小，再次證明當(dāng)電導(dǎo)率數(shù)值趨于穩(wěn)定時(shí)脫鹽達(dá)到了平衡。

圖2 恒溫40 ℃脫鹽電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

圖3 恒溫55 ℃脫鹽電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

圖4 恒溫70 ℃脫鹽電導(dǎo)率隨時(shí)間變化圖

加熱脫鹽達(dá)到平衡后，進(jìn)行換水，保持體積比不變，換水后定時(shí)進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)試，電導(dǎo)率數(shù)據(jù)一直趨于穩(wěn)定，且數(shù)值與空白1變化相當(dāng)，可再次確定樣品在體積比(1∶100)下電導(dǎo)率趨于穩(wěn)定時(shí)，脫鹽成功。

實(shí)驗(yàn)顯示：在加熱脫鹽法中，孔隙率低于1%的樣品，3個(gè)溫度參數(shù)下均2 h左右達(dá)到脫鹽平衡，3種溫度參數(shù)脫鹽速率難分伯仲。孔隙率約10%的樣品，恒溫40 ℃的樣品T-12、Z-13分別耗時(shí)17 h、15 h脫鹽成功；恒溫55 ℃樣品T-15、Z-15分別耗時(shí)16 h、13 h脫鹽成功；恒溫70 ℃樣品T-16、T-17、Z-17均耗時(shí)9 h完成脫鹽。分析幾個(gè)孔隙率較大的樣品脫鹽數(shù)據(jù)，3個(gè)溫度參數(shù)下，隨著溫度的升高，脫鹽耗時(shí)有所降低，但是幅度不大。

加熱脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)加熱脫鹽法與常溫浸泡法相比，大幅提升了陶瓷文物脫鹽的速率。2)隨著溫度的增加，脫鹽速率有所增加，但速率增加幅度不大。

2．3 超聲波脫鹽

超聲波脫鹽選用常溫16 kHz、28 kHz、40 kHz三個(gè)頻率參數(shù)進(jìn)行脫鹽實(shí)驗(yàn)，脫鹽完成總共耗時(shí)分別為15、19、17 h。

實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作同上，定時(shí)測(cè)量電導(dǎo)率，當(dāng)脫鹽達(dá)到平衡時(shí)，取兩組溶液進(jìn)行離子色譜檢測(cè)陰離子濃度等。

為克服以上這些問題，首先通過降噪、歸一化和測(cè)次對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，為后續(xù)的因子抽取提供可信的樣本基礎(chǔ)；其次，通過綜合最大化因子的方差及變形效應(yīng)量和因子的相關(guān)性，而不是單純的因子主成分分析，使得因子的抽取更為合理；最后，使用基于互信息而非協(xié)方差的相關(guān)性檢驗(yàn)，避免了僅能衡量線性相關(guān)的局限性，進(jìn)一步提高因子抽取的精度，為后續(xù)大壩安全監(jiān)測(cè)的成因分析和回歸預(yù)測(cè)，提供了更為全面和精密的基礎(chǔ)，詳細(xì)技術(shù)方案流程如下：

實(shí)驗(yàn)顯示：孔隙率低于1%的樣品，3種頻率參數(shù)可以1～11 h完成脫鹽；孔隙率為1%～5%的樣品，約需11～15 h；對(duì)于孔隙率大于5%的樣品，約需11～17 h完成脫鹽。

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，脫鹽后的漳州窯系與陶器樣品的溶液出現(xiàn)了不同程度的渾濁，靜置溶液后發(fā)現(xiàn)容器底部有粉末與顆粒狀沉淀，應(yīng)為樣片表面釉層或胎體脫落。

超聲波脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1)超聲波脫鹽法與常溫浸泡脫鹽法相比，大幅度提高了陶瓷文物脫鹽的速率，但隨著超聲波頻率的增加，脫鹽速率未出現(xiàn)明顯的增加。2)超聲波脫鹽法存在對(duì)孔隙率較高、胎質(zhì)較差的“南澳Ⅰ號(hào)”出水漳州窯系瓷器與“南澳Ⅰ號(hào)”出水陶器造成不同程度損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

2．4 加熱-超聲波法

加熱-超聲波法選取40 ℃-16 kHz、40 ℃-40 kHz、70 ℃-16 kHz、70 ℃-40 kHz超聲波脫鹽，分別耗時(shí)18、9、12、6 h。

實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作同上，定時(shí)測(cè)量電導(dǎo)率與離子色譜檢測(cè)陰離子濃度。

實(shí)驗(yàn)顯示：孔隙率小于1%的瓷器，4種頻率參數(shù)可以1～2 h脫鹽成功；孔隙率為1%～5%的陶瓷器，約需2～6 h可以脫鹽成功；孔隙率大于5%的陶瓷器，約需5～16 h脫鹽完成。

同超聲波脫鹽試驗(yàn)一樣，脫鹽后的漳州窯系與陶器樣品的溶液出現(xiàn)了不同程度的渾濁，靜置溶液后發(fā)現(xiàn)容器底部有粉末與顆粒狀沉淀。在加熱40 ℃-16 kHz超聲波脫鹽實(shí)驗(yàn)中，樣品T-19裂為兩塊。

2．5 脫鹽方法對(duì)文物的影響評(píng)估

脫鹽實(shí)驗(yàn)時(shí)，部分樣品的溶液呈現(xiàn)渾濁狀。脫鹽實(shí)驗(yàn)結(jié)束，靜置脫鹽溶液，其中12個(gè)樣品容器底部有明顯的沉淀物質(zhì)。通過脫鹽前樣品照片對(duì)比發(fā)現(xiàn)，表面釉層明顯減少。且在恒溫40 ℃-16 kHz超聲波脫鹽實(shí)驗(yàn)中，樣品T-19裂為兩塊(圖5)。

受影響的樣品陶器8個(gè)，漳州窯系瓷器4個(gè)，脫鹽方法為超聲波脫鹽法與加熱-超聲波脫鹽法兩種?？梢钥隙?，超聲波脫鹽法與加熱-超聲波脫鹽法存在對(duì)“南澳Ⅰ號(hào)”出水漳州窯系瓷器與“南澳Ⅰ號(hào)”出水陶器造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)，建議漳州窯系的瓷器與出水陶器不可采用超聲波脫鹽法或加熱-超聲波脫鹽法。

圖5 樣品T-19恒溫40 ℃-16 kHz超聲波脫鹽前后對(duì)比圖

2．6 脫鹽方法與能耗

物質(zhì)的比熱容各不相同。水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)。通過比熱容可以計(jì)算出理論上加熱到55 ℃、70 ℃所耗電量分別是40 ℃的2倍、3倍。實(shí)際操作中隨著溫度的升高，能耗的損失會(huì)增加，所耗電量更大。

超聲波法的能耗比較復(fù)雜，涉及到超聲波清洗機(jī)的大小、頻率、能效等，但3個(gè)頻率之間的能耗對(duì)比是相對(duì)一定，超聲波28 Hz、40 Hz分別是超聲波16 Hz的1．75、2．5倍。

隨著溫度與超聲波頻率的增大，能耗成倍增加，但脫鹽速率的提升幅度不大，故建議實(shí)際應(yīng)用時(shí)加熱脫鹽法選擇恒溫40 ℃浸泡脫鹽，能承受超聲波法脫鹽的景德鎮(zhèn)窯系瓷器可以選擇16 Hz超聲波進(jìn)行脫鹽操作。

3 結(jié) 論

1) “南澳Ⅰ號(hào)”出水3種窯系陶瓷器樣品，在陶瓷器樣品與超純水1∶100的體積比下脫鹽，當(dāng)脫鹽溶液中的電導(dǎo)率值趨于穩(wěn)定時(shí)，脫鹽成功。

2) 幾種脫鹽方法中,加熱-超聲波脫鹽法脫鹽速率最快，加熱脫鹽法與超聲波脫鹽法次之，3種方法的脫鹽速率都遠(yuǎn)大于常溫靜水浸泡法。加熱-超聲波脫鹽法與加熱脫鹽法兩種方法隨著溫度參數(shù)的繼續(xù)升高，脫鹽速率有所增加，但是增加幅度不大；加熱-超聲波脫鹽法與超聲波脫鹽法隨著參數(shù)超聲頻率的增加，脫鹽速率無明顯提升。

3) 考慮到脫鹽方法對(duì)文物的影響與能耗，孔隙率較低、胎質(zhì)較好的“南澳Ⅰ號(hào)”出水景德鎮(zhèn)窯系瓷器選用加熱40 ℃浸泡、超聲波16 kHz或加熱40 ℃-16 kHz超聲波3種方法均可快速輕松脫鹽；對(duì)于孔隙率較高、胎質(zhì)較差的“南澳Ⅰ號(hào)”出水漳州窯系瓷器與“南澳Ⅰ號(hào)”出水陶器建議選用加熱40 ℃的方法脫鹽。