Kohlendioxydlöslichkeit in Gläsern

Abstract

Zur Bestimmung der CO₂-Mengen, die von einer Glasschmelze, während des Schmelz- und Läuterungsprozess aus der Ofenatmosphäre aufgenommen werden können, wurden an einer Reihe verschiedenartiger CO₂-freier Modellgläser Adsorptionsversuchedurchgeführt. Diese Gläser wurden in einer mit ¹⁴C-indizierten CO₂-Atmosphäre geschmolzen und anschließend die vom Glase absorbierten CO₂-Mengen auf Grund ihrer Strahlungsaktivität gemessen. Durch die Unterteilung des Versuchsglases in drei zur Schmelzoberfläche parallele Schichten konnte das Vordringen des Kohlendioxyds im Glas quantitativ verfolgt werden. Im binären Borsilikatgläsern, bei denen eine chemische CO₂-Bindung ausgeschlossen ist, wurden nur sehr geringe CO₂-Mengen (einige 10⁻⁶ CO₂/g Glas) gefunden. Beim Übergang zu ternären Na-Borsilikaten ändern sich diese Mengen nur unerheblichen. Auch die von einfachen Natron-Kalk-Gläsern absorbierten CO₂-Mengen liegen in der gleichen Größenordnungen. Erst bei den alkalireicheren Na-Silikaten konnte eine starke Zunahme der absorbierten CO₂-Mengen mit wachsenden Alkaligehalt beobachtet werden. Es konnte gezeigt werden, dass der CaO-Gehalt des Glases im untersuchten Konzentrationsbereich keinen oder nur geringen Einfluss auf dem CO₂-Gehalt hat. Eintscheidend ist das Molverhältnis SiO₂/Na₂O. Die Ergebnisse zeigen, dass in allen Gläsern geringe Restmenge Kohlendioxyd physikalisch gelöst sind. Der CO₂-Gehalt alkalireicherer Gläser wird eindeutig durch chemische Gleichgewichte bestimmt. Die Lage dieser Gleichgewichte sowie der Absorptionsmechanismus werden diskutiert. Aus der Abhängigkeit der gefundenen CO₂-Konzentrationen von der Absorptionsdauer und dem Diffusionsweg wurden für die CO₂-Diffusions in Gläsern einige Diffusionskonstanten näherungsweise bestimmt.