{"id":23848,"date":"2019-11-26T07:16:23","date_gmt":"2019-11-26T07:16:23","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/magnetit-anwendungen-und-anwendungen\/"},"modified":"2024-09-17T12:18:27","modified_gmt":"2024-09-17T10:18:27","slug":"magnetit-anwendungen-und-anwendungen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/magnetit-anwendungen-und-anwendungen\/","title":{"rendered":"Magnetit-Anwendungen und -Anwendungen"},"content":{"rendered":"\r\n

Magnetit-Anwendungen und Verwendungen<\/b><\/h1>\r\n

Einf\u00fchrung in Magnetit<\/h2>\r\n

Magnetitoxid ist eine der wichtigsten Erte von Eisen, und die magnetischste aller nat\u00fcrlich vorkommenden Mineralien in der Natur. Seine prim\u00e4re Verwendung ist als Quelle von Eisen. Magnetit, das den Namen Eisen(ii,iii) der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) hat, ist ein metallisches, schwarzes, undurchsichtiges Mineral, das die chemische Formel Fe3<\/sub>O4<\/sub>hat und somit vier Sauerstoffatome f\u00fcr jedes drei Eisen enth\u00e4lt. Magnetit enth\u00e4lt Eisen in zwei Oxidationszust\u00e4nden, Eisen (Fe3+<\/sup>) und Eisen (Fe2+),<\/sup>das unter den Eisenoxiden einzigartig ist. Seine Struktur ist ein inverser Spinell, wobei die Oxidionen ein fl\u00e4chenzentriertes kubisches Gitter bilden, wobei Eisen den Raum in den interstitiellen Stellen einnimmt.<\/p>\r\n

Nat\u00fcrlich vorkommender Magnetit wird meist als Oktaederkristall gefunden. Als Hauptquelle von Eisen wird es in einem Hochofen behandelt, um Schwamm oder Roheisen herzustellen, die beide f\u00fcr die gro\u00dffl\u00e4chige Stahlherstellung verwendet werden. Magnetit ist weit verbreitet auf der ganzen Welt, vor allem als gro\u00dffl\u00e4chige Ablagerungen, in igneous und metamorphen Gestein, in Fossilien \u00fcber einen Biomineralisierungsprozess und auch in schwarzem Sand. Dar\u00fcber hinaus wurde festgestellt, dass sich Fe3<\/sub>O4<\/sub> auch \u00fcber einen Biomineralisationsprozess in S\u00e4ugetiergeweben, einschlie\u00dflich des menschlichen Gehirns, ablagert (1).<\/p>\r\n

\"Magnetiterz\"<\/p>\r\n

Magnetit und Magnetismus<\/h2>\r\n

Der Hinweis ist im Namen – viele historische Anwendungen von Magnetit sind aufgrund seiner Natur als magnetisches Material. Magnetit ist ferrimagnetisch, was bedeutet, dass er von einem Magneten angezogen wird und magnetisiert werden kann, um ein Permanentmagnet zu werden. Es wird weithin berichtet, dass V\u00f6gel Magnetfelder verwenden, um bei ihrer Navigation zu helfen – dieses Magnetionph\u00e4nomen ist auf die Reaktion von Einkristallmagnetit zur\u00fcckzuf\u00fchren, dessen physikalische Grundlage f\u00fcr viele Arten und Organismen gilt, die auf eine Empfindlichkeit gegen\u00fcber Magnetfelder (2). Es wurde auch oft berichtet, dass eine hohe Pr\u00e4senz von Magnetitoxid St\u00f6rungen auf dem Kompass eines Schiffes verursachen kann – sehr zum Nachteil vieler Seeleute in bestimmten Teilen der Welt.<\/p>\r\n

Nanopartikel aus Magnetit<\/h2>\r\n

Viele der hochkar\u00e4tigen Verwendungen von Magnetit sind, wenn Magnetit in Form eines Nanopartikels ist – d.h. in der Partikelgr\u00f6\u00dfe unterhalb der Mikrometerskala (3). Solche Beispiele f\u00fcr Nanopartikelmagnetit sind wie in Ferrofluiden, die sich als n\u00fctzlich bei der Medikamentenabgabe (4) und wasserreinigend erwiesen haben. Einige dieser Anwendungen verwenden mikroskalige Magnetit zus\u00e4tzlich zu Nanoskalige.<\/p>\r\n

\"das<\/p>\r\n

Magnetit-Anwendungen<\/h2>\r\n

Trotz der vielen Anwendungen von Magnetit in der Nanopartikelform hat es auch mehrere Anwendungen auf der Mikro- und bis zur Makroskala. Industrielle Prozesse wie in der Stahlherstellung (die hier nicht weiter behandelt werden), als Oxidquelle und im Gegensatz zu Wirkstoffen in der medizinischen Bildgebung. Weitere Verwendungen wie Katalysatoren, Ferrofluide, Pigmente und Tinten werden diskutiert.<\/p>\r\n

\"Wasseraufbereitungsanlage,<\/p>\r\n

Industrieller Prozess<\/h2>\r\n

Die wohl bekannteste Anwendung von Magnetit-Schwarzsand ist in der industriellen Synthese von Ammoniak durch das Haber-Bosch (H-B) Verfahren (5). Das H-B-Verfahren erzeugt Ammoniak, indem atmosph\u00e4rischer Stickstoff unter erh\u00f6hten Temperaturen und Dr\u00fccken mit Wasserstoff umgewandelt wird, wobei ein heterogener Eisenkatalysator verwendet wird. Magnetit ist das prim\u00e4re Ausgangsmaterial daf\u00fcr. Der Bodenmagnetit wird teilweise reduziert, wodurch er von einem Teil seines Sauerstoffs befreit wird, so dass ein Katalysator einen Magnetitkern mit einer \u00e4u\u00dferen Schale aus Eisenoxid (FeO, W\u00fcrstit) tr\u00e4gt. Der Vorteil dieses Katalysators liegt in seiner Porosit\u00e4t und ist somit ein hochaktives, hochfl\u00e4chenreiches Material. Ammoniak ist ein wichtiger chemischer Rohstoff und ein Wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von D\u00fcngemitteln, und die Verwendung von Magnetit in H-B bietet einen kosteng\u00fcnstigen und zuverl\u00e4ssigen Katalysator f\u00fcr diesen weltweit wichtigen Prozess (6).<\/p>\r\n

Eine weitere wichtige Anwendung von Magnetit-Schwarzsand liegt im Fischer-Tropsch (F-T)-Verfahren, bei dem Kohlenmonoxid und Wasserstoff in kleine, gerade Kettenkohlenwasserstoffe umgewandelt werden, die dann einem Riss-\/Reformierungsprozess\/Isomerisierung sprozessieren deiner Kunststoffe unterzogen werden k\u00f6nnen. F-T ist ein wesentlicher Bestandteil des globalen Erd\u00f6lsektors, der die Versorgung mit Kohlenwasserstoffen sicherstellt, wenn die traditionelle Produktion gehemmt wird, und durch die konsequente Herstellung schwefelarmer Dieselprodukte. Die F-T-Reaktion zwischen Kohlenmonoxid und Wasserstoff (Synthesegas) wird typischerweise durch einen \u00dcbergangsmetallkatalysator wie Nickel, Kobalt oder Ruthenium katalysiert. Eisenbasierte Katalysatoren sind auch aufgrund ihrer Allgegenwart und relativ preiswerten Natur eine beliebte Wahl \u2013 Magnetitoxid ist ein solches Beispiel. Pulvermagnetit wird teilweise mit Wasserstoff reduziert und erzeugt einen Katalysator mit geringer Porosit\u00e4t, geringer Porengr\u00f6\u00dfe mit Durchmessern im Bereich von 100 Mikrometern. Der Magnetitkatalysator ist bei geringer Belastung eines Promotors wie Kiesels\u00e4ure und bei typischen Reaktortemperaturen von 340\u00b0C (7) aktiv. Eisenkatalysatoren, wie Magnetit, haben sich auch bei F-T-Prozessen mit niedrigerer Temperatur als wirksam erwiesen, die fl\u00fcssige Kohlenwasserstoffe und Wachse produzieren. Eisenkatalysatoren sind weniger empfindlich gegen\u00fcber Vergiftungen durch Schwefelwasserstoff (ein gew\u00f6hnlicher Kontaminant im Synthesegas) als Kobaltkatalysatoren und von Natur aus billiger als ihre Ruthenium-Gegenst\u00fccke (8). Dar\u00fcber hinaus ist Magnetit in der Wasser-Gas-Verschiebungsreaktion aktiv, die die wichtigsten F-T-Reaktionen begleitet (9).<\/p>\r\n

\"kleine \"Hand<\/p>\r\n

Nat\u00fcrlich vorkommender Magnetit wurde als Katalysator f\u00fcr den hocheffizienten Abbau von Wasserstoffperoxid in Hydroxylradikale verwendet, die dann verwendet wurden, um Para-Nitrophenol zu abbauen. Magnetit-Schwarzsandpulver mit einer Partikelgr\u00f6\u00dfe von 75 Mikrometern wurde bei einer Belastung von 1 g\/L bei neutralem pH-Wert verwendet, um den Abbau von Peroxid zu Hydroxylradikalen schnell zu katalysieren, was schnell zur Zersetzung der para-nitrophenol<\/em>vorhanden(10). Para-Nitrophenol<\/em>ist ein bekannter Kontaminant aus einer Vielzahl von industriellen Verfahren, wie petrochemische, Pestizide und Papierherstellung; und einen bekannten Schadstoff. Magnetit-Schwarzoxid wurde in \u00e4hnlicher Weise beim Abbau von 2-Chlorobphenyl \u00fcber das Superoxid vermittelte, magnetitunterst\u00fctzte Produktion von Hydroxylradikalen nachgewiesen(11). In beiden F\u00e4llen wurde festgestellt, dass eine geringe Menge des Schadstoffs durch Oberfl\u00e4chenhaftung am Magnetitkatalysator entfernt wurde.<\/p>\r\n

Weitere Abbauprozesse, die durch Magnetitd\u00fcnger katalysiert werden, sind solche, die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, n-Alkane und feuerfeste \u00d6lr\u00fcckst\u00e4nde als Verunreinigungen in B\u00f6den eliminieren. In zwei Studien wurde pulverisierter Magnetitd\u00fcnger als hochwirksamer Katalysator f\u00fcr die Fenton-\u00e4hnlichen (Peroxid-zu-Hydroxyl-, wie oben) und \u00fcberzeugenden Oxidationsabbauwege nachgewiesen(12). Magnetit \u00fcbertraf einen l\u00f6slichen Fe2+-Katalysator<\/sup> bei der Entfernung von 80 bis 90 Roh\u00f6lr\u00fcckst\u00e4nden aus dem Boden in einer Woche, verglichen mit nur 10-15 f\u00fcr den regul\u00e4ren Eisenkatalysator(13). Die Verwendung von Magnetitd\u00fcnger als Bodenverunreinigungsmittel wird aufgrund der relativ geringen toxischen Natur von Magnetit besonders begr\u00fc\u00dft. Es hat sich auch als wirksamer Katalysator beim Abbau von Phenol – einem weiteren industriellen Nebenprodukt – unter ultravioletter Bestrahlung gezeigt, bei dem die Reduktion von Fe3+<\/sup> auf Fe2+<\/sup> als eine Schl\u00fcsselrolle bei der Katalysatoraktivit\u00e4t angesehen wurde, wobei die Gr\u00f6\u00dfe von Magnetit-Schwarzoxidpartikeln unwichtig war(14).<\/p>\r\n

\"Filmrolle \"Kassettenb\u00e4nder,<\/p>\r\n

Medizinischer Gebrauch<\/h2>\r\n

Magnetit hat breite Verwendung im medizinischen Bereich gefunden. Es hat sich gezeigt, dass DNA aus Maiskernen extrahiert wird, die die Verwendung von Magnet- und Magnetit-Silica-Kompositen betrafen, die beide besser abschneiden als kommerziell erh\u00e4ltliche DNA-Extraktionskits. Die Extraktion mit Magnetit-Schwarzoxid war ertragreich und f\u00fchrte zu Extrakten, die f\u00fcr die Enzymverdauung und den Polymerase-Kettenreaktionsprozess geeignet waren(15). 5 Mikron Magnetitpulver wurde als Farbstoff in gef\u00e4rbter Gelatine f\u00fcr den Test der proteolytischen Aktivit\u00e4t verwendet – der Abbau von Proteinen in kleinere Polypeptide und\/oder Aminos\u00e4uren(16).<\/p>\r\n

\"mri-Maschine,<\/p>\r\n

Magnetresonanztomographie (MRT) Kontrastmittel werden oft als hochwirksam Anwendungen f\u00fcr Magnetit aufgrund ihrer superparamagnetischen Eigenschaften berichtet – sie werden magnetisch innerhalb des starken Magnetfeldes des MRT-Instruments, verlieren aber diesen Magnetismus, wenn das Feld nicht mehr angewendet wird und stark nachweisbar ist(17). Vivo-Studien <\/em>mit Ratten haben gezeigt, dass es in Kombination mit Dextran (einem langkettigen Polysaccharid) die Blut-Hirn-Schranke \u00fcberschreitet und effektive Kontrasteigenschaften bietet(18). Ein Bericht zeigte, dass die absichtliche Einnahme von pulverisiertem Magnetit eine unerwartete Quelle von Kontrastmittel erwies, obwohl es zu beachten ist, dass der absichtliche Verzehr von Magnetit als Nahrungserg\u00e4nzungsmittel f\u00fcr Eisen nicht empfohlen wird(19).<\/p>\r\n

Als Ferrofluid hat Fe3<\/sub>O4<\/sub> eine m\u00f6gliche Verwendung bei der Behandlung von Unterk\u00fchlung(20) gefunden, wobei eine L\u00f6sung aus metallischen Materialien (in diesem Fall Magnetit) in einem kommerziellen Gel aufgeh\u00e4ngt wurde, um S\u00e4ugetiergewebe nachzuahmen. Durch die \u00dcbergabe eines Stroms \u00fcber das Magnetit-haltige Gel wurde lokalisierte W\u00e4rme induziert. Ein Ferrofluid ist eine Dispersion einer Eisensubstanz in einem fl\u00fcssigen Medium. In \u00e4hnlicher Weise wurde Magnetit in die Herstellung von ferrimagnetischen Glaskeramik enden und als „Thermosate“ f\u00fcr die hyperthermische Behandlung von Krebszellen mit einem Magnetitgehalt von bis zu 60 verwendet. Solche „Thermosaaten“ werden um Tumore in k\u00f6rniger Form implantiert und eine hyperlokalisierte Erw\u00e4rmung wird durch die Anwendung eines magnetischen Magnetitfeldes induziert(21), das den Zelltod verursacht.<\/p>\r\n

\"mri<\/p>\r\n

Andere Verwendungen<\/h2>\r\n

Als Bestandteil in Aufnahmemedien wurde Magnetit verwendet – obwohl er oft auf Gamma-Fe2<\/sub>O3<\/sub> f\u00fcr hochwertige Aufnahmeanwendungen reduziert wird(22), dotiert mit kleinen Mengen Kobalt f\u00fcr eine optimale Lesbarkeit. Magnetit hat sich als leistungsstarke schwarzes Pigment<\/a><\/u> in thermischen Beschichtungen, mit einer h\u00f6heren Lichtabsorption als andere g\u00e4ngige anorganische schwarze Pigmente(23). Es wird in Tonerkassetten in Druckanwendungen verwendet.<\/p>\r\n

\"Spritzwasser\"<\/p>\r\n

Magnetit wurde in der Wasseraufbereitung ausgiebig eingesetzt<\/a><\/u> und wurde zu polymeren Mikrosph\u00e4ren neben Styrol und Divinylbenzol gebildet, um magnetische Ionenaustauscherharze herzustellen(24), was eine gute Effizienz bei der Entfernung giftiger Kobalt- und Nitratkontaminanten aus dem Wasser zeigt. In einer Anlage in Australien wurde Magnetit im Mikron-Ma\u00dfstab als Reagenz zur Reinigung und Kl\u00e4rung von Wasser verwendet, wodurch eine Trinkwasserversorgung aus minderwertigem Boden- und Oberfl\u00e4chenwasser entsteht. Die Probleme im Zusammenhang mit einem schwer zu entfernenden „beladenen“ Reagenz wurden durch die magnetische Magnetitnatur gel\u00f6st (25). Chlorierte Kohlenwasserstoffe k\u00f6nnen \u00fcber Bakterien, die auf Magnetit adsorbiert wurden, aus dem Wasser entfernt werden, die dann mit einem Magnetfeld entfernt werden k\u00f6nnen(26).<\/p>\r\n

\"Wasserreinigungsprozess\"<\/p>\r\n

Zusammenfassung<\/h2>\r\n