Diffusion, Speziation und Löslichkeit von Schwefel in Silicatschmelzen

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Bei der Entgasung von Silicatschmelzen spielt die Diffusion und Löslichkeit von Schwefel eine entscheidende Rolle. Beide Eigenschaften sind eng verknüpft mit dem strukturellen Einbau des Schwefels in die Schmelze (z.B. als Sulfid, Sulfit und Sulfat). In dem interdisziplinär ausgerichteten Projekt (Glaschemie, physikalische Chemie, Geochemie) werden Diffusionsexperimente mit strukturellen Untersuchungen und Löslichkeitsversuchen kombiniert. Mit den erhaltenen Daten soll eine Modellierung von Entgasungsprozessen (i.b. die Läuterung von technischen Glasschmelzen) vorgenommen werden. Transporteigenschaften von Schwefel in einfachen Modellsilicatschmelzen sollen oberhalb der Glastransformation in Abhängigkeit von Temperatur, Druck und Volatilgehalten systematisch untersucht werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Analyse der chemischen Diffusion und der Selbstdiffusion des Schwefels. Es ist zu prüfen, inwieweit die chemische Diffusion vom Schwefelgehalt und von anderen gelösten Volatilen wie O2, H2O und CO2 abhängt. Tracderdiffusionsversuche mit radioaktiven und stabilen S-Isotopen werden neue Einblicke in die atomaren Diffusionsmechanismen geben. Spektroskopische Methoden liefern Informationen über den Oxidationszustand und die Koordination des Schwefels in den Schmelzen. Experimente zur Löslichkeit des Schwefels bei kontrolliertem Partialdruck von O2, SO2 und/oder SO3 bis 100 bar Gesamtdruck können zusätzliche Hinweise über die dominierenden Schwefelspezies in den Schmelzen geben.