Fachwörter-Lexikon
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Glas, Eigenschaft
Das Glas ist aufgrund seiner amorphen Struktur lichtdurchlässiges und sprödhart. Mit steigender Temperatur nimmt die Sprödigkeit immer mehr ab. Bei Temperaturen über 800 °C können die SiO4-Tetraederfäden gegeneinander abgleiten, das Glas ist dann zähviskos und wird bei weiterer Temperaturerhöhung immer dünnflüssiger.
Das Einfärben von Glas erreicht man durch Zugabe von Verbindungen der Nebengruppenelemente zur Glasschmelze. Die Verbindungen lösen sich in der Glasmasse auf, ihre gebildeten Metallionen färben das Glas.
Zink auf Stahl - Wasserstoffversprödung
Zinkschichten besitzen auf Stahl die Eigenschaft, das Grundmaterial durch den Effekt des kathodischen Korrosionsschutzes außerordentlich gut gegen Korrosionsangriffe zu schützen. Zu diesem Zweck werden Zinkschichten in breitem Umfang auf Stahlteile in breitem Umfang abgeschieden. Allerdings tritt bei der galvanischen Abscheidung als Nebenreaktion eine Wasserstoffentwicklung auf. Ein Teil des Wasserstoffs ist in der Lage als Wasserstoffatom in das Metallgitter des Stahls einzudiffundieren. In der Folge können durch den eingelagerten Wasserstoff die mechanischen Eigenschaften des Stahls verschlechtert werden, im ungünstigsten Fall bis zum spröden Verhalten, wodurch bei Belastungen sogenannter Sprödbruch auftritt - dieser Effekt ist als Wasserstoffversprödung bekannt und besonders bei hochfesten Stählen sehr kritisch.
Um Wasserstoffversprödung bei hochfesten Stählen zu vermeiden, werden Stahlteile nach dem galvanischen Verzinken einer Temperaturbehandlung unterzogen. Bei Temperaturen von etwa 200 °C kann der Wasserstoff bei einer Behandlungsdauer von einigen Stunden aus dem Metall entfernt werden. Diese Behandlung muss beispielsweise bei Schrauben ab einer Festigkeitsklasse von 10.9 und höher nach dem galvanischen Beschichten zwingend vorgenommen werden.
Bei der galvanischen Beschichtung von Stahl mit Zink-Nickel wurde in mehreren Untersuchungen festgestellt, dass dort keine Wasserstoffversprödung auftritt. Dies wird darauf zurückgeführt, dass zu Abscheidungsbeginn eine sehr dünne Nickelschicht gebildet wird, die als Wasserstoffsperre wirkt.
Umkehrosmose
Die Umkehrosmose, auch Reverse Osmose (RO) genannt, ist ein Membranverfahren, das neben partikulären Stoffen im Wasser auch Ionen zurück hält. Eine Umkehrosmose beruht auf dem Effekt der Osmose, bei dem ein Austausch von Stoffen über eine ionendurchlässige Membran erfolgt. Die Triebkraft für den Prozess beruht auf unterschiedlichen Konzentrationen zu beiden Seiten der Membran. Da die Membranen für die Durchlässigkeit unterschiedlicher Ionen herstellbar sind, besteht die Möglichkeit, Ionen selektiv an- oder abzureichern, solange entsprechende Lösemittel für die gewünschte Konzentrationsänderung verfügbar sind.
Anstelle der unterschiedlichen Konzentration kann die Ionentrennung auch durch unterschiedlichen Druck auf beiden Seiten der Membran in Gang gesetzt werden. Dieser Effekt ist unter dem Begriff Umkehrosmose bekannt. Dabei wird ein Druck auf die konzentrierte Lösung ausgeübt, um den osmotischen Druck dieser Lösung zu überwinden. Das Lösemittel tritt wieder durch die Membran hindurch und alle gelösten Wasserinhaltsstoffe bleiben auf der Seite des Konzentrats zurück. Großtechnisch wird eine Umkehrosmoseanlage als Cross-Flow-Filtration betrieben. Dabei wird der Rohwasserzulauf aufgeteilt in ein Reinwasser, das Permeat mit einem Anteil von 75 % bis 80 % und einem Restsalzgehalt von etwa 2 %. Alle anderen Wasserinhaltsstoffe werden mit dem Konzentrat der Anlage kontinuierlich ausgeschleust.
Ein wesentlicher Teil einer Umkehrosmoseanlage ist die Vorbehandlung, um eine Belegung (Scaling) durch Calcium und Magnesium auf den Membranen zu verhindern. Dazu werden die Wasserenthärtung durch Ionenaustausch oder Härtestabilisierung mit einem Antiscalant eingesetzt.
Bei modernen Anlagen kann die Wasserausbeute durch Einsatz beispielsweise einer Konzentratstufe gesteigert werden. Ferner kann durch den Einsatz von drehzahlgeregelten Pumpen die Permeatleistung variabler angepasst werden. Mit solchen Maßnahmen und der Verwendung von speziellen Niederdruckmembranen lässt sich der Energiebedarf der Gesamtanlage deutlich verbessern.