Removal of Chloride and Iron Ions from Archaeological Wrought Iron with Sodium Hydroxide and Ethylenediamine Solutions

摘要

Results are presented on the effectiveness of treating archaeological iron by immersion in an aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution (2% w/v, pH 13.5, room temperature) followed by immersion in an aqueous 1,2-diaminoethane (ethylenediamine, EN) solution (5% v/v, pH 11.5, 50℃), This study was undertaken to determine the effectiveness of these solutions in removing dissolved chloride ions and to explain the occasional observation of rapid iron corrosion. Thirty-two archaeological wrought iron pieces were treated. Some were immersed in NaOH followed by EN, and, for comparison, others were treated first in EN, then NaOH. Each artifact was treated separately and solutions were changed on a regular basis. The chloride ion concentration was determined by potentiometric titration with a silver nitrate solution. For nine artifacts, solutions were analysed quantitatively for 26 different dissolved elements using inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. The results demonstrate that chloride ions are more effectively removed from archaeological iron by immersion in NaOH than by immersion in EN. The results also demonstrate that heavily mineralized iron is more likely to remain unbroken if immersed in EN before immersing in NaOH. Unfortunately, the corrosion of iron can be stimulated by EN because it forms soluble complexes with iron(Ⅱ) ions.%On présente ici les résultats d'une étude portant sur l'efficacité du traitement de fer archéologique par immersion dans une solution aqueuse d'hyâroxyde de sodium (NaOH) (2 % poids/vol, pH 13,5, température ambiante) suivie d'une immersion dans une solution aqueuse de 1,2-diaminoéthane (éthylènediamine, EN) (5 % poids/vol., pH 11,5, temp. 50 ℃). Cette étude a été entreprise afin de déterminer l'efficacité de ces deux solutions pour éliminer les ions chlorure dissous et d'expliquer l'observation occasionnelle de la corrosion rapide du fer. Trente-deux pièces de fer forgé archéologique ont été traitées. Quelques-unes ont été immergées dans la solution de NaOH puis dans la solution d'EN, et à titre comparatif, d'autres d'abord dans la solution d'EN, ensuite dans la solution de NaOH. Chaque objet était traité séparément et les solutions étaient régulièrement changées. La concentration en ions chlorure de chaque solution était déterminée par titrage potentiométrique à l'aide d'une solution de nitrate d'argent. Pour neuf des objets, les solutions ont été analysées quantitativement pour 26 éléments dissous différents par spectrométrie d'émission atomique plasma à couplage inductif. Les résultats montrent que les ions chlorure sont plus facilement éliminés du fer archéologique par immersion dans la solution de NaOH que par immersion dans la solution d'EN. Ils démontrent également que le fer fortement minéralisé reste pus facilement intact s'il est immergé dans la solution d'EN avant l'immersion dans la solution de NaOH. Malheureusement, la corrosion du fer peut également être stimulée par l'EN car ce composé forme des complexes solubles avec les ions ferreux.