Struvite

Struvite
Příprava hnoje Struvite.jpg
Krystaly struvitů ze závodu na zpracování hnoje v TU Hannover
Obecné a klasifikace
ostatní jména

Fosforečnan hořečnato-amonný

chemický vzorec (NH 4 ) Mg [PO 4 ] • 6 H 2 O
Minerální třída
(a případně oddělení) 		Fosfáty, arzeničnany, vanadáty
Systém č. Strunzovi
a Daně 		8. CH.40 ( 8. vydání : VII / C.23)
01/40/01/01
Krystalografická data
Krystalový systém ortorombický
Třída krystalů ; symbol ortorombický-pyramidový; mm 2
Vesmírná skupina Pmn 2 1 (č. 31)Šablona: skupina místností / 31
Příhradové parametry a  = 6,95  Á ; b  = 6,14 Á; c  = 11,22 Á
Jednotky vzorce Z  = 2
Časté krystalické tváře {011}, {100}, {001}, {101}, { 1 01}, {102}
Twinning po {001}
Fyzikální vlastnosti
Mohsova tvrdost 2
Hustota (g / cm 3 ) naměřeno: 1,711; vypočteno: 1,706
Výstřih dobré po {001}, nejasné po {010}
Přestávka ; Houževnatost skořápka jako nerovnoměrná
barva bezbarvý, bílý, nažloutlý až nahnědlý
Barva čáry Bílý
průhlednost transparentní až průsvitné
lesk Lesklý sklo
Křišťálová optika
Indexy lomu n α  = 1,495
n β  = 1,496
n γ  = 1,504
Dvojlom 5 = 0,009
Optický znak biaxiální pozitivní
Úhel osy 2V = měřeno: 37 °; vypočteno: 40 °

Struvit je zřídka se vyskytující minerál z minerální třídy z „fosfáty, arzeničnanech a vanadičnany“ s chemickým vzorcem (NH 4 ), Mg [PO 4 ] · 6H 2 O. Je tedy skládá ze stejných dílů amonného , hořčík a fosfát a šesti částí vázaná krystalická voda, a proto je chemicky fosforečnan amonno-hořečnatý obsahující vodu .

Struvit krystalizuje v ortorombické krystalové soustavě a vyvíjí se většinou bezbarvé a průhledné, hemimorfní krystaly s izometrickým, klínovitým nebo krátce prizmatickým až tabulkovým návykem do velikosti přibližně tří centimetrů. Struvite může také vypadat bílý kvůli vadám krystalů nebo vícenásobnému twinningu a může mít hnědou barvu díky cizím příměsím.

Etymologie a historie

Struvite byl poprvé nalezen v roce 1846 při archeologických vykopávkách pod kostelem svatého Nikolaje v Hamburku a popsán Georgem Ludwigem Ulexem , který minerál pojmenoval podle přírodovědce a diplomata Heinricha von Struve (1772-1851).

Typový materiál minerálu je mimo jiné v Mineralogickém muzeu univerzity v Hamburku .

klasifikace

V nyní zastaralém, ale stále používaném 8. vydání klasifikace minerálů podle Strunze patřil struvit do třídy minerálů „fosfáty, arzeničnany a vanadáty“ a tam do oddělení „fosforečnanů obsahujících vodu bez cizích aniontů “, kam patřil společně s Dittmarit , Hannayit , Mundrabillait , Niahit , Schertelit , Stercorit , Struvit-K a Swaknoit vytvořena nejmenovaný skupina VII / C.23 .

9. vydání Strunzovy minerální systematiky , které platí od roku 2001 a je používáno IMA, také klasifikuje struvit do kategorie „fosforečnany obsahující vodu bez cizích aniontů“. Nicméně, toto se dále dělí podle velikosti kationtů zapojených a poměr aniontu komplexu RO 4 až H 2 O. Minerální proto klasifikovány podle jejich složení v odstavci „S velkých a středně velkých kationtů; RO 4  : H 2 O <1: 1 “, kde spolu s Hazenite a Struvite -K tvoří nepojmenovanou skupinu 8.CH.40 .

K systematika minerálů podle Dana také přiřazuje tam struvit do třídy „fosfáty, arzeničnanech a vanadičnany“ a v oddělení „obsahující vodu, fosfáty atd.“. Tam je společně s Hazenitem a Struvitem-K ve „struvitové skupině“ pojmenované po něm systémem č. 01/40/01 tříděno do podsekce „ Fosforečnany obsahující vodu atd. S A 2+ B 2+ (XO 4 ) × x (H 2 O) “.

Krystalická struktura

Struvit krystalizuje isostructurally s struvitu (K) v kosočtverečné krystalové soustavy v prostorové grupě PMN 2 1 (prostorová skupina č. 31) s parametry mřížky  = 6,95  Á ; b  = 6,14 Á; c  = 11,22 Å a 2 jednotky vzorce na jednotku buňky .Šablona: skupina místností / 31

charakteristiky

Fosforečnan amonno-hořečnatý je jednou z obzvláště špatně rozpustných sloučenin amonia a hořčíku. V dlouhé krystalické formě struvitu ve tvaru rakve je tato sloučenina tak charakteristická, že se používá k detekci hořčíku v klasickém procesu analytické separace .

Na teplém a suchém vzduchu krystalový povrch struvitů časem zbělá v důsledku ztráty krystalové vody ( dehydratace ).

Struvite je pyroelektrický a piezoelektrický , takže může vytvářet elektrické napětí prostřednictvím intervalových změn tepla a deformací.

Vzdělání a umístění

Povlak z digestoře čistírny odpadních vod Hannover-Herrenhausen

V přírodě se struvit obvykle tvoří v rašelinové půdě smíchané s trusem skotu nebo trusem ptáků nebo netopýrů v povrchových usazeninách nebo v podlahách jeskyní. Tam se vyskytuje v paragenezi s newberyite , hannayite , brushitových a stercorite, mezi ostatními .

Celosvětově byl struvit dosud (od roku 2010) nalezen na přibližně 45 místech, například v některých oblastech Austrálie a Tasmánie v Austrálii; v jeskyni Gcwihaba poblíž Maun v Botswaně; v některých oblastech kanadských provincií Yukon , Québec , Newfoundland a Labrador ; poblíž Aalborgu v Dánsku; na Falklandských ostrovech ; v Německu kromě své typové lokality St. Nikolai (Hamburk) také poblíž Bad Homburg vor der Höhe (Hesensko) a Lüneburg (Dolní Sasko); poblíž Trepče v Kosovu; v malajském státě Sarawak ; na ostrově Ichaboe v Namibii; v Amsterdamu v Nizozemsku ; na Réunionu v Indickém oceánu; na pláži Saldanha na ostrově Hoedjes v západním mysu Jižní Afriky; v amerických regionech Colorado , Kalifornie a Maine a ve státě Miranda ve Venezuele .

Kromě toho se struvit může také tvořit během čištění odpadních vod a zpracování tekutého hnoje. Na některých místech jsou koncentrace amonia, hořčíku a fosfátu tak vysoké, že je překročena koncentrace nasycení struvitů. Poté vrstvy struvitového tvaru, které mohou zhoršit provoz čistíren odpadních vod nebo kejdy.

Biologický význam

Struvit krystalizuje v alkalické moči (pH 9)

V medicíně je struvit známý jako materiál pro ledvinové a močové kameny . Asi jedenáct procent ledvinových kamenů u lidí jsou „struvitové kameny“ a jsou nejčastějším typem ledvinových kamenů u dětí (asi 93%). Tvoří se v alkalické moči. Alkalizace je způsobena bakteriemi - především Proteus mirabilis - většinou v důsledku pyelonefritidy ( zánětu ledvinné pánve ) v důsledku vzestupné infekce močových cest . Výchozím materiálem je močovina , která je bakteriálním enzymem ureázou štěpena na amoniak .

Domácí kočky jsou obzvláště často ovlivněny struvitovými kameny. S nimi vznikají struvitové krystaly díky vysoké hodnotě pH a vysoké koncentraci amonia i bez infekcí.

Syntetická výroba a použití

Reaktor na srážení struvitů (MAP) z moči pomocí oxidu hořečnatého v kancelářské budově v Eschbornu

Synteticky vyrobený struvit může mít v budoucnu velký význam jako náhradní fosfátové hnojivo pro zemědělství , protože se odhaduje, že globální zásoby fosforu budou vyčerpány přibližně za 50–100 let (viz také vrchol fosforu ). Kromě snižování spotřeby se proto různé vědecké instituce a společnosti také snaží vyvinout postup pro regeneraci fosfátů.

Například Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Bioprocess Engineering uspěl v extrakci fosforu a dusíku z procesních a odpadních vod pomocí elektrochemické metody . V důsledku toho, NH 4 + a PO 4 3 se vysráží jako struvitu (v této souvislosti také volal mapa, na fosforečnan hořečnato-amonný) se za pomoci elektrody hořečnatého. Na rozdíl od jiných pokusů o vysrážení struvitu čistě chemicky přidáním hořčíku a zvýšením hodnoty pH odpadní vody hydroxidem sodným, proces Fraunhoferova institutu, který čeká na udělení patentu, nevyžaduje žádné chemické přísady. Získané struvitové krystaly lze poté použít jako přímé, vysoce kvalitní a pomalu se uvolňující živinové hnojivo.

Viz také

literatura

  • GL Ulex : O krystalech nalezených v základu Nicolaikirche. In: Sdělení z jednání Natural Science Society v Hamburku, z roku 1856 , vydavatel: Heroldsche Buchhandlung, Hamburg, s. 79-88.
  • GL Ulex: struvite. In: Öfversigt af Kongliga Vetenskaps-Akademiens Förhandlingar. 1847, s. 32–33 ( PDF 158 kB ; švédština).
  • GL Ulex: O struveitu. In: New yearbook for mineralogy, geognosy, geology and petrefacts customer. 1851, s. 51-59 ( PDF 570 kB ).
  • Paul Ramdohr , Hugo Strunz : Klockmannova učebnice mineralogie . 16. vydání. Ferdinand Enke Verlag, 1978, ISBN 3-432-82986-8 , str. 645 .
  • Max Maurer: Ošetření moči - čistá flexibilita . In: Eawag News . 63d, březen 2007, s. 14–16 ( PDF 1,6 MB ).

webové odkazy

Commons : Struvite  - sbírka obrázků, videí a zvukových souborů

Individuální důkazy

  1. ↑ Webmineral - Struvite (anglicky)
  2. ↑ a b c d Hugo Strunz , Ernest H. Nickel: Strunzovy mineralogické tabulky . 9. vydání. E. Schweizerbart'sche Verlagbuchhandlung (Nägele a Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X , str.  487 .
  3. ↑ a b c d Struvite , In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Eds.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America , 2001 ( PDF 65,2 kB )
  4. ↑ a b c d e f Mindat - Struvite (anglicky)
  5. ↑ Georg Ludwig Ulex : O struvite . In: Annals of Chemistry and Pharmacy . páska  66 , 1848, str. 41-44 ( digitalizovaná verze ).
  6. ↑ Katalog typového materiálu univerzity v Hamburku - struvite .
  7. ^ Berthold Koletzko : Dětská a dospívající medicína . 13. vydání. Springer Medicine, Heidelberg 2007, ISBN 978-3-540-48632-9 , str.  478 f .
  8. ↑ A. Hesse: Typy močových kamenů. Původ jmen . In: Animal Stone Letter . páska 13 , č. 7 (1) , 2013, s. 2 ( harnsteinanalysezentrum-bonn.de [PDF; 1.9 MB ]).
  9. ↑ Elektrochemický proces pro získání fosforu. Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB, zpřístupněno 5. ledna 2018 .