Kompressenentsalzung – Mechanismen der Salzbindung an mineralische Zusätze
Creators: name: Richardt, Katharina
Publisher: name: NN
Year: 2002
Subjects: Conservation science

description: Salzbelastung ist eine häufige Schadensursache bei Natursteindenkmälern. Zur Reduzierung dieser Salzbelastung existieren vielfältige Methoden. Eine in der Denkmalpflege oft angewandte Methode ist die Salzreduzierung durch Entsalzungskompressen. Prinzip dieser Maßnahme ist es, Salze in Wasser zu lösen und aus dem Objekt in die Kompresse zu transportieren. Im Allgemeinen bestehen diese Kompressen aus Zellulose und mineralischen Zusätzen (Kaolin, Bentonit, Sepiolith). Auf Grund ihres Funktionsprinzips kann zwischen dauernassen und abtrocknenden Kompressen unterschieden werden. Dauernasse Kompressen werden während der gesamten Anwendungsdauer feucht gehalten, die Salzreduzierung beruht auf der Ionendiffusion. Abtrocknende Kompressen trocknen auf dem Objekt aus. Der Transport der gelösten Salze erfolgt durch die Diffusion sowie durch Flüssigkeitsbewegung, die eine Folge von Feuchte- (Kapillartransport), Druck-, Temperatur- und Dichtegradienten (Konvektion) ist. In der vorliegenden Arbeit wurden dauernasse und abtrocknende Entsalzungskompressen unterschiedlicher Zusammensetzung auf ihre qualitative Wirkung hin untersucht.
Grundbestandteil der eingesetzten Kompressensysteme war Zellulose, die mit den Tonmineralen Allophan, Bentonit, Sepiolith und Kaolin sowie den Speichermineralen Zeolith A und Hydrotalkit versetzt wurde. Ziel war es, die Rolle dieser mineralischen Zusätze bei der Entsalzung festzustellen (RDA, FT-IR, REM-EDX). Bei den Entsalzungsvorgängen mit Hilfe der unterschiedlichen Minerale kann zwischen einer intrakristallinen Bindung (Na-Zeolith A, Hydrotalkit, Bentonit, Sepiolith) und der Adsorption salzbildender Ionen an der Mineraloberfläche (Kaolin, Allophan) unterschieden werden. Die intrakristalline Bindung salzbildender Ionen unterscheidet sich insofern, als dass bei den Tonmineralen Bentonit und Sepiolith eine adsorptive Bindung zwischen den Schichten vorliegt. Hieraus resultierend kann eine Schichtaufweitung beobachtet werden. Das Speichermineral Zeolith lagert salzbildende Anionen und Kationen in seine Käfigstruktur ein, Folge ist eine Änderung der Gitterkonstante. 
Hydrotalkit als Kompressenzusatz zeigt einen Austausch des Karbonats der Zwischenschicht gegen Nitrat. Folglich beschränkt sich die Bindung auf salzbildende Anionen. Bei den Tonmineralen Kaolin und Allophan ist die Salzbindung durch eine lockere Adsorption an der Mineraloberfläche geprägt. Die adsorptive Wirkung von Tonmineralen ist eine Folge ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften wie Quellfähigkeit und ein unausgeglichenes Ladungsniveau. Eine permanente negative Ladung hat bei den in dieser Arbeit verwendeten Produkten nur der Bentonit. Diese wird durch eine Adsorption von Kationen ausgeglichen.
Bei den übrigen Tonmineralen ermöglicht eine variable Ladung die Ionenadsorption. Diese ist von diversen Faktoren abhängig, die nur schwer kontrollierbar sind. Die bisher in der Denkmalpflege nicht verwendeten Minerale Zeolith A und Hydrotalkit zeigen insofern eine gute entsalzende Wirkung, als dass sie salzbildende Ionen fest in ihre Struktur integrieren und so aus der Lösung auf Seiten der Kompresse entfernen. Auf diese Weise wird der Konzentrationsgradient aufrecht erhalten. Die aus dem Konzentrationsgradienten der salzbildenden Ionen in der Lösung resultierende Diffusion kann über einen längeren Zeitraum in die Kompresse hinein stattfinden.
Diplomarbeit am Institut für Mineralogie, Hannover, 2002