Способ очистки поверхности предметов, изготовленных из благородных металлов
Владельцы патента RU 2631229:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" (RU)
Изобретение относится к очистке поверхностей предметов, изготовленных из благородных металлов: монеты (старинные и современные), изделия культурно-бытового назначения, ювелирные изделия и др. Способ заключается в использовании очищающего раствора, содержащего мас.%: винная кислота 1,5, синтанол ДС-10 0,2, этиленгликоль 2,5, натриевые компоненты 9,0, дистиллированная вода до 100,0. В качестве натриевых компонентов используют динатриевую соль этилендиаминдиянтарной кислоты 5,0 мас.% и едкий натр 4,0 мас.%. Изобретение позволяет очистить изготовленные из благородных металлов предметы щадящим путем, позволяющим максимально сохранить структуру поверхности с применением более экологически безопасных компонентов. 2 пр.
Изобретение относится к бытовой химии и предназначено для очистки поверхностей предметов, изготовленных из благородных металлов: монеты (старинные и современные), изделия культурно-бытового назначения, ювелирные изделия и др.
Изобретение может быть использовано в быту, в ювелирной промышленности, в хранилищах музеев, в антикварных магазинах, нумизматике: монеты (старинные и современные), изделия культурно-бытового и культурно-исторического назначения.
Наибольшее распространение получили методы жидкостной (химической) очистки металлических поверхностей. Они имеют очевидные преимущества перед такими методами, как механическое воздействие, ультразвуковая обработка, электролитическое или плазмохимическое травление и т.д. вследствие своей экономичности, универсальности, малых потерь металла и, в некоторых случаях, из-за улучшения свойств поверхностей обрабатываемых изделий.
Известен способ очистки поверхности серебряных изделий, заключающийся в использовании кашеобразной пасты, состоящей из 20 г «Трилона Б», 20 г бикарбоната натрия и 100 г воды (RU №2453635, опубл. 20.06.2012). Недостаток этого способа связан с трудностью удаления остатков пасты с поверхности предмета после окончания чистки, что обусловлено ограниченной растворимостью твердых компонентов пасты в воде. Это особенно актуально, если поверхность предмета имеет сложный рельефный, глубокий рисунок.
Также известно средство для поверхностной очистки предметов, изготовленных из благородных металлов (RU №2564204, опубл. 27.09.2015), принятый нами за прототип. Недостатком прототипа является присутствие, также как в аналоге, динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты («Трилон Б»). Кроме того, в рецептуре аналога используется щелочь в виде едкого кали.
Учеными разных стран установлено, что этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и ее соединения накапливаются в мировом океане, т.к. практически не поддаются разложению и поэтому считаются одним из наиболее опасных антропогенных загрязнителей [Н. Hyvonen, М. Orama, Н. Saarinen, R. Aksela, Green Chemistry, 2003, 5, 410; Э.Г. Дедюхина, Н.Н. Салмов, Т.И. Чистякова, И.Г. Минкевич, М.Б. Вайнштейн, Вода: химия и экология, 2008, 2, 31; В. Nowak, Environ. Sci. Technol, 2002, 36, 4009; T.P. Knepper, Trends Anal. Chem., 2003, 22, 708].
Мировая общественность бьет тревогу в связи с угрожающим накоплением этого, неразлагающегося в природной среде комплексона. Капаруллина Е.Н. с сотр. делают заключение, что накопление заметных количеств ЭДТА в окружающей среде создает серьезные экологические проблемы [Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, В.А. Ежов, Ю.А. Троценко, Прикл. биохимия и микробиология, 2012, 48, 4, 437]. Ею приводится информация о том, что концентрация ЭДТА в реках Европы достигает 100 мг/л, в грунтовых водах США концентрация этого поллютанта колеблется в пределах 1-72 мг/л. Японские исследователи обнаружили в образцах морской воды содержание ЭДТА от 0,3 до 3,0 мкг/л [Т. Kemmei, S. Kodama, Н. Fujishima, A. Yamamoto, Y. Inoue, К. Hayakawa, Analit. Chim. Acta, 2012, 709, 54]. В трудах института биохимии и физиологии микроорганизмов РАН [Т.Н. Кувичкина, Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко, А.Н. Решетилов, Прикл. биохимия и микробиология, 2012, 48, 6, 626; Е.Н. Капаруллина, Н.В. Доронина, Ю.А. Троценко, Прикл. биохимия и микробиология, 2011, 47, 5, 508] отмечается, что комплексы ЭДТА с металлами характеризуются токсическим эффектом по отношению к водным организмам, показано летальное действие комплексонатов даже в низких концентрациях (<100 мкМ) на почках крыс, кроме того, в цитируемых источниках показано, что ЭДТА оказывает неблагоприятное воздействие на размножение и развитие млекопитающих.
В прототипе необоснованно применяется щелочь в виде гидроксида калия, что приводит к присутствию в рецептуре двух щелочных металлов как натрия (в составе Трилона Б), так и калия (в составе щелочи). В связи с тем, что эффективность работы щелочи не требует применения обоих металлов одновременно, а комплексон представлен в виде натриевой соли, следовательно рационально использовать натриевую щелочь. Тем более, что цена гидроксида натрия (150 р/кг - http://tiu.ru/Gidroksid-natriya.html) в два раза ниже цены гидроксида калия (300 р/кг - http://tiu.ru/Gidroksid-kaliya.html?no_redirect=1).
Задачей изобретения является разработка способа очистки предметов, изготовленных из благородных металлов щадящим путем, позволяющим максимально сохранить структуру поверхности с применением более дешевых и экологически безопасных компонентов.
Данная задача решается за счет того, что способ очистки предметов, изготовленных из благородных металлов, включает использование очищающего раствора, % по массе: винная кислота 1,5; синтанол ДС-10 0,2; этиленгликоль 2,5; натриевые компоненты 9,0; дистиллированная вода до 100,0. При этом натриевые компоненты включают в себя: динатриевую соль этилендиаминдиянтарной кислоты 5,0; едкий натр 4,0.
Техническим результатом изобретения является разработка дешевого способа, позволяющего максимально достичь сохранности восстанавливаемых предметов, обеспечивающего экологическую безопасность окружающей среды.
Технический результат очистки предметов, изготовленных из благородных металлов, достигается благодаря включению в состав очищающего раствора вместо не разлагающейся в природной среде ЭДТА (Трилона Б) экологически безопасного комплексона - этилендиаминдиянтарной кислоты (ЭДДЯК) и замене дорогой калиевой щелочи на более дешевую натриевую щелочь, что обеспечивает уменьшение компонентов состава и его удешевление за счет исключения из рецептуры ионов калия.
В отличие от не разлагаемых в живой природе классических комплексонов типа ЭДТА, предлагаемый комплексон ЭДДЯК является экологически безопасным, т.к. в условиях природных сбросов разлагается на составляющие аминокислоты и не загрязняет окружающую среду [Sirpa Metsarinne, Tuula Tuhkanen, Reijo Aksela. Photodegradation of hylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range. Chemosphere, 45. 2001. Р. 949-955].
Динатриевая соль этилендиаминдиянтарной кислоты - белый кристаллический порошок, растворимый в воде (CAS# 20846-91-7).
Винная кислота - белый кристаллический порошок, умеренно растворимый в воде, является распространенным природным соединением, содержится в соках многих фруктов и ягод. Винная кислота применяется в пищевой промышленности как антиоксидант (Е-334), в медицине и фармакологии, аналитической химии, химической промышленности. Малотоксична (4 класс опасности) [http://benefit-him.ru/catalog/products-and-chemicals-for-construction/tartaric-acid/].
Синтанол ДС-10 - поверхностно-активное вещество - бесцветная паста, хорошо растворимая в воде, представляет собой смесь оксиэтилированных высших спиртов. Он служит для обезжиривания металлической поверхности. Синтанолы входят в состав моющих средств, используются как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы, антистатики при переработке синтетических волокон, обезжириватели шерсти и металлических поверхностей, выравниватели при крашении кубовыми красителями, смачиватели, добавки в моющие композиции, диспергаторы. Малотоксичен (4 класс опасности).
Едкий натр - регулятор кислотности среды, способствует отшелушиванию и растворению продуктов коррозии - гранулы белого цвета, хорошо растворимые в воде.
Этиленгликоль - способствует снижению испарения чистящего средства с поверхности металла - высококипящий органический растворитель, хорошо смешивающийся с водой. Этиленгликоль находит широкое применение во многих отраслях промышленности, в синтетической органической химии. Умеренно токсичен (3 класс опасности) [ГОСТ 10164-75]
В качестве действующего раствора в заявленном изобретении предлагается раствор, содержащий следующие компоненты, мас.%:
| динатриевую соль этилендиаминдиянтарной кислоты | 5,0% |
| винную кислоту | 1,5% |
| синтанол ДС-10 | 0,2% |
| едкий натр | 4,0% |
| этиленгликоль | 2,5% |
| дистиллированную воду | до 100% |
Полученный состав эффективно чистит от загрязнений (например, от оксидов металлов) поверхности предметов, изготовленных из благородных металлов. Химизм очистки, например, от оксидов меди может быть представлен уравнением:
CuO+Na2H2L+(СНОН)2(СООН)2=CuH2L+(CHOH)2(COONa)2+Н2O,
где Na2H2L - динатриевая соль этилендиаминдиянтарной кислоты, (СНОН)2(СООН)2 - винная кислота.
Приготовление раствора
В стеклянную плоскодонную одногорлую колбу емкостью 150 мл наливается 50 мл дистиллированной воды и растворяется 4,0 г едкого натра (0,1 моль щелочи, аналогично прототипу в мольном отношении, но экономичнее по массе). В процессе растворения щелочи раствор нагревается. К теплому раствору последовательно добавляются 5.0 г динатриевой соли этилендиаминдиянтарной кислоты, 1.5 г винной кислоты, 0.20 г синтанола ДС-10, 2.5 г этиленгликоля. Каждый ингредиент добавляется после растворения предыдущего. Полученный раствор фильтруется через бумажный складчатый фильтр. К фильтрату добавляется дистиллированная вода до 100 г. Полученное средство является бесцветной, не пенящейся жидкостью, без запаха. Оно стабильно при длительном хранении в стандартных условиях. Все ингредиенты состава практически нетоксичны.
Реализация предложенного способа иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Очищаемый предмет из золота 585 пробы.
Смачивается ватный тампон в чистящем средстве. Протирается смоченным тампоном поверхность предмета, пока не будет достигнут нужный результат. После обработки раствором поверхность предмета промывается проточной водой и высушивается фильтровальной бумагой. В результате очистки обрабатываемая поверхность предмета при сохранении исходной структуры приобретает цвет и блеск, характерный для чистых золотых изделий. Если окончательный результат не удовлетворяет, повторяют указанные операции.
Пример 2. Очищаемый предмет из серебра (сильная степень загрязнения поверхности продуктами коррозии).
Нанести на поверхность предмета раствор чистящего средства и выждать 2-3 мин, протирая загрязненные места. После обработки раствором поверхность предмета промывается проточной водой и высушивается фильтровальной бумагой. В результате очистки обрабатываемая поверхность предмета при сохранении исходной структуры приобретает цвет и блеск, характерный для чистых серебряных изделий. Если окончательный результат не удовлетворяет, повторяют указанные операции.
Способ очистки предметов, изготовленных из благородных металлов, включающий использование очищающего раствора, содержащего в мас.%:
| винная кислота | 1,5 |
| синтанол ДС-10 | 0,2 |
| этиленгликоль | 2,5 |
| натриевые компоненты | 9,0 |
| дистиллированная вода | до 100,0, |
отличающийся тем, что в качестве натриевых компонентов используют динатриевую соль этилендиаминдиянтарной кислоты 5,0 мас.% и едкий натр 4,0 мас.%.
