Published January 1988 | Version v1
Journal article

Sulfur chemistry in a borosilicate melt. Pt. 2

  • 1. Virginia Military Inst., Lexington (USA). Center for Glass Chemistry

Description

The diffusion of gaseous sulfur compounds under both oxidizing and reducing conditions has been determined in an alkali borosilicate melt representative of compositions under consideration for nuclear waste immobilization. The diffusion coefficients D of these sulfur gases as a function of melt temperature T (in K) can be expressed as: log D = -3.08-(3300/T) regardless of whether the sulfur is being incorporated as the sulfate ion in oxidized melts or as the sulfide ion in reduced melts. The rate-determining step for the diffusion is probably the diffusion of SO2 gas into the melt. Even though sulfate and sulfide ions are the two equilibrium redox states of sulfur in this melt, transient sulfur species of intermediate redox state can be produced in the melts by placing an initially oxidized melt in a reduced sulfur atmosphere. Metastable polysulfide ions of the general formula Sx2- and Sy- are formed which slowly decay to the more stable sulfide ions under these conditions. (orig.)

Abstract (German)

Die Diffusion von gasfoermigen Schwefelverbindungen sowohl unter oxidierenden als auch unter reduzierenden Bedingungen wurde in einer Alkali-Borosilicatschmelze mit einer Zusammensetzung bestimmt, wie sie fuer die Lagerung radioaktiven Abfalls in Betracht kommt. Die Diffusionskoeffizienten D dieser Schwefelgase als Funktion der Schmelztemperatur T (in K) koennen ausgedrueckt werden durch: log D = -3,08-(3300/T), unabhaengig davon, ob der Schwefel als Sulfation in oxidierten Schmelzen oder als Sulfidion in reduzierten Schmelzen eingebaut ist. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt fuer die Diffusion ist wahrscheinlich die Diffusion von SO2-Gas in die Schmelze. Obwohl Sulfat- und Sulfidionen die beiden Redoxgleichgewichtszustaende von Schwefel in dieser Schmelze sind, koennen Uebergangsformen des Schwefels in Redoxzwischenstadien entstehen, wenn eine urspruenglich oxidierte Schmelze in eine reduzierte Atmosphaere eingebracht wird. Es bilden sich metastabile Polysulfidionen der allgemeinen Form Sx2- und Sy-, die unter diesen Bedingungen langsam in die stabileren Sulfidionen zerfallen. (orig.)

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Subtitle (English)
Kinetic properties

Publishing Information

Journal Title
Glastech. Ber.
Journal Volume
61
Journal Issue
1
Series
Glastech. Ber.
Journal Page Range
5-11
ISSN
0017-1085
CODEN
GLBEA

Optional Information

Contract/Grant/Project number
Contract CPR-84-06089; NASA NAG-9-102