酸是纖維素水解反應(yīng)的催化劑，這已為大家所悉知。但是對(duì)于紙張中存在的微量金屬（最通常是鐵），它們對(duì)纖維素氧化反應(yīng)起催化作用卻并非為許多人所了解或得到應(yīng)有的重視。

我們知道，纖維素是由許多葡萄糖脫水聚合而成的高分子化合物，它含有多個(gè)羥基。而羥基的存在，使它具有一些特殊的性質(zhì)。例如，在一定的條件下，氫氧基會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，有的變成醛基（—CHO），有的變成酮基（—CO）或羧基（—COOH），從而產(chǎn)生了一系列與原有纖維素結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)——氧化纖維素，使紙張的機(jī)械強(qiáng)度下降。但是，紙張中若有微量金屬（如鐵）的存在，則將加速氧化作用的進(jìn)行。對(duì)此漢桑（Hanson）于1939年提出了自己的見解。他在研究中發(fā)現(xiàn)，16世紀(jì)書的顏色、物理狀況，化學(xué)成分的差別，可聯(lián)系為它們含有碳酸鈣（CaCO3）的不同，表現(xiàn)為CaCO3的含量從0.44%（從深褐色、脆變的紙張測(cè)得）至2.1%（從白色和保存較好的紙張測(cè)得），而鐵的含量同樣是0.06%，并且所有其他因素，包括纖維素含量和其他礦物質(zhì)組成都是相同的。

根據(jù)這些測(cè)定，他又發(fā)現(xiàn)7份的碳酸鈣還不足于保護(hù)紙張反抗1份鐵的破壞作用，而且在已知400年的紙樣中發(fā)現(xiàn)，35份碳酸鈣：1份鐵可產(chǎn)生合適的保護(hù)紙張的條件，中等的碳酸鈣與鐵之比是產(chǎn)生中等紙張的條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

上述兩圖中，位于上方的斜線表示：當(dāng)實(shí)驗(yàn)紙漿中含有鈣、鎂化合物經(jīng)老化處理后得到的結(jié)果（這是因?yàn)殁}、鎂化合物，具有鈍化金屬催化劑如鐵的作用），而位于圖下方的曲線則表示不含鈣、鎂化合物紙漿經(jīng)老化處理后的結(jié)果。

那么紙張中含有一定量的鐵到底來自何處呢？其主要來自紙張的制備過程，通常是從造紙的用水吸收而來，因?yàn)槔w維素吸引鐵和其他陽離子是物體的一種基本性質(zhì)。

鑒于紙張中存在少量的像鐵這類的微量金屬會(huì)對(duì)纖維素的氧化起催化作用，所以為增加紙張的耐久性，在造紙紙漿水洗過程中，應(yīng)盡量減少洗滌水中微量金屬離子的含量，在造紙加填料時(shí)應(yīng)選用鈣、鎂一類的化合物，并且要有比較適當(dāng)?shù)臄?shù)量；在檔案、圖書需要水洗去酸時(shí)應(yīng)盡可能使用不含鐵離子水，以最大限度地減少微量金屬催化纖維素的氧化作用，延長檔案、圖書的壽命。

以上內(nèi)容摘自連成葉 / 福建師范大學(xué)歷史系《纖維素氧化的催化劑——微量金屬》一文。