Chromat – Analytik und Langzeitstabilität

Untersuchungen des Forschungsinstituts ergaben, dass die geringeren Werte nicht durch den fehlenden Oxidationsschritt, sondern durch geringe zeitliche Unterschiede in der Analyse hervorgerufen wurden. Diese Unterschiede führten dazu, dass nicht alle aufbereiteten Zementextrakte die typische rot-violette Farbe des DPC-Cr(III)-Komplexes aufwiesen. In manchen Fällen lag statt der rot-violetten eine rote Messlösung vor (siehe Bild). Diese augenscheinliche Feststellung wurde auch durch die UV/VIS-Spektren der Lösungen bestätigt.

In der Chromatlösung absorbiert der DPC-Cr(III)-Komplex sichtbares Licht, das Absorptionsmaximum liegt bei einer Wellenlänge von ca. 540 nm. Dagegen absorbiert bei dem aufbereiteten Zementextrakt zusätzlich eine Lösungskomponente mit einem Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge unterhalb von 350 nm. Dies führt zu einer leichten Gelbfärbung, und die gelbfärbenden Anteile in der Lösung bewirken insgesamt eine rote statt der rot-violetten Messlösung. Offenbar reagiert ein anderes Kation mit Diphenylcarbazon zu einem gelbfärbenden Komplex. Dadurch wird die Konzentration des DPC-Cr(III)-Komplexes in der Lösung verringert, was zu einem Minderbefund für das sechswertige Chrom führt. Chromatanalysen, bei denen die Zugabe von Diphenylcarbazid unmittelbar nach dem Ansäuern erfolgte oder bei denen der pH-Wert unter 2 lag, zeigten keine konkurrierenden Reaktionen. Für ein Absenken des pH-Wertes unter 2 ist allerdings ein vorheriger Oxidationsschritt erforderlich.

Zur Reduktion der Zementsackware wurden bislang vor allem Eisen(II)-sulfatpräparate in Form von Granulaten eingesetzt. Das in diesen Granulaten enthaltene Kristallwasser kann mit dem Zement unter Ausbildung einer Hülle aus Zementhydratationsprodukten reagieren. Diese Hülle reduziert zwar die Löslichkeit der Präparate, konserviert aber auch den Kern der Eisen(II)-Sulfat-Partikel. Diese Konservierung erhöht die Dauerhaftigkeit der Reduktionswirkung. Beim Suspendieren der Zementprobe oder bei der Verarbeitung des Zements werden die umhüllten Partikel dann mechanisch zerkleinert und ihre Auflösung dadurch beschleunigt.

Liegt der Chromatreduzierer jedoch feinkörnig im Zement vor, so wird zwar auch eine Hydratschicht um die Chromatreduzierer-Partikel gebildet, aber eine mechanisch unterstützte Auflösung des Reduzierers ist nur noch beschränkt möglich. Eine solche feine Körnung des Reduzierers ergibt sich, wenn man den Reduzierer gemeinsam mit Zement oder mit Zementkomponenten mahlt. Deshalb wird in der Zementindustrie für diese Art der Dosierung eines Chromatreduzierers verstärkt kristallwasserfreies Zinn(II)-sulfat verwendet. Allerdings sind die Kosten für den Einsatz von Zinn(II)-präparaten deutlich höher als die für Reduzierer auf Eisen(II)-sulfat-Basis. Im Forschungsinstitut werden deshalb Versuche mit kristallwasserarmen Eisen(II)-sulfaten durchgeführt. Die Versuche sollen klären, ob mit Hilfe dieser Präparate ein Kompromiss zwischen technisch vorteilhafter Dosierung und ausreichend dauerhafter Reduktionswirkung erzielt werden kann.