{"id":29077,"date":"2020-05-05T09:46:52","date_gmt":"2020-05-05T09:46:52","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/metalloxide-in-boeden-die-auswirkungen-von-haematit-und-magnetit\/"},"modified":"2021-05-03T10:34:33","modified_gmt":"2021-05-03T10:34:33","slug":"metalloxide-in-boeden-die-auswirkungen-von-haematit-und-magnetit","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/metalloxide-in-boeden-die-auswirkungen-von-haematit-und-magnetit\/","title":{"rendered":"Metalloxide in B\u00f6den: Die Auswirkungen von H\u00e4matit und Magnetit"},"content":{"rendered":"

\n\tMetalloxide in B\u00f6den: Die Auswirkungen von H\u00e4matit und Magnetit<\/b>\n\t<\/h1>\n

\n\tEinf\u00fchrung in Eisen in B\u00f6den\n\t<\/h2>\n\t

Der Boden kann nat\u00fcrlich einen hohen Eisengehalt aufweisen. B\u00f6den mit einer starken roten oder orangen Farbe sind oft eisenreich, da nat\u00fcrliche Eisenoxide wie Pyrit, Magnetit oder H\u00e4matit vorliegen. Diese Oxide, w\u00e4hrend alle Oxide des gleichen Grundmetalls, k\u00f6nnen dem Boden \u00fcber die farbeschonende Farbe hinaus v\u00f6llig unterschiedliche Eigenschaften verleihen. Solche Ph\u00e4nomene werden im Folgenden er\u00f6rtert. Wichtig zu beachten ist das Potenzial von Eisen, in jedem Oxidationszustand unter relativ milden Bedingungen durch das Vorhandensein bestimmter Bakterienarten reduziert oder oxidiert zu werden(1). Eisenverbindungen werden den B\u00f6den l\u00e4ngst zugesetzt. Da das Eisenoxid in B\u00f6den im Vergleich zu anderen Verbindungen und dem Boden selbst so dispergiert ist, werden diese Eisenoxide, wenn sie aus dem Boden stammen, nicht als n\u00fctzlich f\u00fcr die Eisen-Stahl-Produktion angesehen(2).<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_1304979382\n

\n\tMagnetit in B\u00f6den\n\t<\/h2>\n\tMagnetit ist eine Form von Eisenoxid, Fe3<\/sub>O4<\/sub>, die einzigartig Eisen in den Oxidationszust\u00e4nden Fe2+<\/sup> und Fe3+<\/sup> besitzt. Mit der Form eines inversen Spinells sind seine magnetischen Eigenschaften sehr gesch\u00e4tzt.
\n Die Zugabe von Magnetit<\/a>
\n<\/u> in den Boden ist vorteilhaft, da er sp\u00e4ter durch magnetische Magnete leicht entfernt werden kann. Es kann nat\u00fcrlich im Boden vorkommen, oder als Bodenbehandlungsmittel hinzugef\u00fcgt werden.\n

Magnetit hat als Zusatzstoff in B\u00f6den die Hauptfunktion, den Abbau von Schadstoffen im Boden zu katalysieren. Zu diesen Verunreinigungen geh\u00f6ren unter anderem Industrieschadstoffe, aromatische organische Verbindungen und andere. Die Bodenzusammensetzung ist ein wichtiger Faktor bei der Auswahl dessen, was im Boden gepflanzt werden soll, daher ist es wichtig, Verunreinigungen nach M\u00f6glichkeit zu beseitigen.<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_438380083\n

\n\tUmgang mit kontaminierten B\u00f6den\n\t<\/h3>\n\t

Magnetit ist n\u00fctzlich bei der Entfernung anderer Schwermetalle aus kontaminiertem Boden, wobei eine Studie \u00fcber die effektive Immobilisierung\/Entfernung von Metallen einschlie\u00dflich Cadmium, Blei und Uran durch die Anwendung von ca. 1,5-Gewicht-Magnetit-Nanopartikel(3). Diese Studie behauptet, dass Magnetit starke Adsorptionseigenschaften gegen\u00fcber anderen Metallen aufweist und bei der In-situ-Entfernung<\/em> von Schadstoffen aus kontaminierten B\u00f6den n\u00fctzlich sein kann. Die reduktive Chlorierung von chlorierten Ethylenen wie Trichlorethylen und Vinylchlorid wurde aus B\u00f6den im Laborma\u00dfstab nachgewiesen(4). Die Entchlorung folgte einem Hydrolyseweg, der durch die Zugabe von Fe2+<\/sup> aus Magnetit um den Faktor zehn beschleunigt wurde. Magnetit wurde auch zur Reduktion von Nitrobenzol aus B\u00f6den verwendet, die mit industriellem Ablauf verbunden sind, und es wurde vorgeschlagen, dass zunehmende Stoichiometrien von Magnetit das Nitrobenzol reduzieren k\u00f6nnen, wenn es nicht vollst\u00e4ndig l\u00f6slichfeFe 2+<\/sup>(5) gibt. Es kann verwendet werden, um \u00fcbersch\u00fcssiges Arsen in Bergbauablagerungen zu stabilisieren(6), obwohl in den meisten F\u00e4llen von Boden\/Tailings Arsenkontamination entfernung, die Zugabe von Zink unterst\u00fctzt den Prozess in Bezug auf die Effizienz(7).<\/p>\n

Neben chlorierten Ethylen umfasst die Entfernung anderer industrieller Abf\u00e4lle, die durch Magnetit katalysiert werden k\u00f6nnen, Verfahren, die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, n-Alkane und feuerfeste \u00d6lr\u00fcckst\u00e4nde als Bodenverunreinigungen eliminieren. Fenton\u00e4hnliche Peroxid- und Persulfatoxidationsabbauprozesse, die durch Bodenmagnetit im Boden katalysiert wurden, wurden nachgewiesen(8). Studien haben gezeigt, dass komplexere Eisen(ii)-Katalysatoren durch die einfache Verwendung von pulverisiertem Magnetit \u00fcbertroffen werden, um bis zu 90 Roh\u00f6lkontaminanten aus dem Boden in nur sieben Tagen zu beseitigen, g\u00fcnstig im Vergleich zu nur 15 der Schadstoffentfernung f\u00fcr einen kommerziell erhaltenen Eisenkatalysator(9).<\/p>\n

Magnetit wird aufgrund seiner mangelnden Toxizit\u00e4t von Mensch und Tier besonders gesch\u00e4tzt, um die Kontamination von B\u00f6den aus industriellem und landwirtschaftlichem Ablaufen zu lindern. Andere industrielle Nebenprodukte, die h\u00e4ufig in B\u00f6den gefunden werden, sind Phenole und verwandte aromatische Kohlenwasserstoffe, deren Entfernung durch Magnetitpulver unter ultraviolettem Licht katalysiert wird. Die Reduktion von Fe3+<\/sup> auf Fe2+<\/sup> ist die f\u00fchrende Erkl\u00e4rung des katalytischen Prozesses. Insbesondere wird dieser Prozess nicht dadurch verbessert, dass der Magnetit in Nanopartikelform ist(10).<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_16867651\n\t\t\t\t\"shutterstock_1286536336\n

\n\tUmwandlung von Magnetit in Maghemit und andere Eisenoxide\n\t<\/h3>\n\t

Maghemit, ‚-Fe2<\/sub>O3<\/sub>, entsteht, wenn Magnetit Temperaturen im Bereich von 350-400 \u00b0C oder unter oxidierenden Bedingungen ausgesetzt ist. Einige nat\u00fcrlich magnetitreiche B\u00f6den k\u00f6nnen m\u00e4\u00dfig bis hohe Mengen an Maghemit enthalten, wie sie in tropischen Klimazonen vorkommen. Magnetit ist in nassen B\u00f6den \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume nicht stabil und wandelt sich in Magnemit(11) um.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus kann Magnetit mit Nitriten in B\u00f6den reagieren(12). Solche Nitrite sind oft Bestandteile von D\u00fcngemitteln, und wenn Magnetit vorhanden ist, der Fe3+<\/sup> Ionen in Gegenwart von Nitrit tr\u00e4gt, kann es Nitrat aus dem Boden entfernen und es schlie\u00dflich auf Stickoxid und dann auf Lachgas reduzieren, das den Boden verl\u00e4sst. Die Bodenverdichtung ist nicht ideal, da sie dazu f\u00fchrt, dass gem\u00e4\u00df dem Stickstoffkreislauf mehr Stickstoff in den Boden fixiert wird. In steatitabgeleiteten B\u00f6den kann Magnetit w\u00e4hrend der Bodenbildung in H\u00e4matit(13) umgewandelt werden.<\/p>\n

\n\tH\u00e4matit in B\u00f6den\n\t<\/h2>\n\t

Wie Magnetit ist H\u00e4matit ein Eisenoxid und hat die Formel Fe2<\/sub>O3<\/sub>. H\u00e4matit ist nicht magnetisch und wird daher nicht ohne weiteres von B\u00f6den entfernt, denen es hinzugef\u00fcgt wurde. Es kann auch nat\u00fcrlich im Boden vorkommen.<\/p>\n

H\u00e4matit ist das am weitesten verbreitete Eisenoxid im Boden, als solches ist es auch die gr\u00f6\u00dfte Eisenquelle f\u00fcr die Eisen-Stahl-Produktion. Lateritb\u00f6den reich an H\u00e4matit werden oft als Komponenten in Ziegeln und anderen Baustoffen in den Entwicklungsl\u00e4ndern verwendet, mit einer starken roten F\u00e4rbung. H\u00e4matit ist auch in bauxitischen B\u00f6den neben Aluminiumoxid vorhanden, die auch die Hauptbestandteile im „roten Schlamm“ sind – der Abfallstrom aus dem Bayer-Verfahren(14).<\/p>\n\t\t\t\t\"Mit\n

\n\tBehandlung kontaminierter B\u00f6den\n\t<\/h3>\n\t

Wie sein Cousin Magnetit ist H\u00e4matit auch ein guter Bodenzusatz stoffsam zur Entfernung sch\u00e4dlicher oder potenziell sch\u00e4dlicher Verunreinigungen. Ein solches Beispiel f\u00fcr H\u00e4matit ist die Verringerung der Arsenkonzentration in B\u00f6den, die f\u00fcr das Wachstum von Mais verwendet werden. Mais ist ein wichtiges Agrarprodukt, das jeden Tag Milliarden von Menschen erreicht. Arsen ist toxisch f\u00fcr das menschliche Leben und verlangsamt auch das Pflanzenwachstum. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, Arsen aus dem Boden zu entfernen. In einer Studie wurden in kontaminierten B\u00f6den mit Arsengehalten zwischen 0 und 96 mg\/kg 0 bis 0,2 Gewichtsh\u00e4matte-Nanopartikel eingesetzt. Es wurde festgestellt, dass die Menge der Arsenaufnahme in die Wurzeln und Bl\u00e4tter der Maispflanzen signifikant reduziert wurde, wenn der Boden mit H\u00e4matit behandelt worden war(15). Es wurde festgestellt, dass H\u00e4matit das Arsen „immobilisiert“ und so die Aufnahme verhindert. Bei der Nutzung in B\u00f6den, die auch hoch in Aluminiumoxid sind, wurde festgestellt, dass H\u00e4matit bei arsenimmobilisierung wirksamer ist(16). H\u00e4matit wurde auch als Teil einer daraus gebildeten magnetischen Biokohle und Kiefernholz verwendet, die verwendet wurde, um Arsen aus B\u00f6den zu entfernen, und ist besonders n\u00fctzlich, da die Arsen-belastete H\u00e4matit-Biochar mit Magneten entfernt werden kann(17). Der ‚-Fe2<\/sub>O3<\/sub> auf dem H\u00e4matit war der Arsenschwamm‘.<\/p>\n

Phosphat und Glyphosat, Bestandteile von D\u00fcngemitteln bzw. Industrieherbiziden, wurden nachweislich durch H\u00e4matit im Boden adsorbiert(18). Interessanterweise beg\u00fcnstigt die Adsorption Phosphat, w\u00e4hrend unhydriertes H\u00e4matit das Herbizid beg\u00fcnstigt, wenn das H\u00e4matit entweder zu Goethit oder Ferrihydrit hydratisiert wird. Es sei darauf hingewiesen, dass Glyphosat ein vermutetes Karzinogen ist und f\u00fcr Wasserorganismen giftig ist – daher sollte der Ablauf minimiert werden.<\/p>\n\t\t\t\t\"Boden\n

\n\tH\u00e4matit und Humins\u00e4uren\n\t<\/h3>\n\t

Humins\u00e4uren sind eine breite Klasse von organischen Verbindungen in Humus gefunden, die Hauptkomponente des Bodens. Schwermetallretention h\u00e4ngt mit Derins\u00e4urekonzentration zusammen, insbesondere wenn man H\u00e4matit als Methode zur Entfernung dieser Schwermetalle betrachtet. Humins\u00e4ureadsorption auf H\u00e4matit soll mit steigendem pH-Wert abnehmen, wobei andere Materialien bevorzugt koordinieren. Aber in diesen Systemen f\u00fchrt die Humins\u00e4ure zu einer verbesserten Adsorption schwerer (und toxischer) Metalle wie Cadmium(19). Diese Effekte werden auf andere Weise mit Thorium in Labortests beobachtet(20), wo \u00fcbersch\u00fcssige Humins\u00e4ure die Thoriumadsorption zu H\u00e4matit nicht verbessert hat.<\/p>\n

\n\tBodenzus\u00e4tze \/ Eisenmangelboden\n\t<\/h3>\n\t

Eisenmangel im Boden kann ein Problem sein, das Pflanzen tiefgreifend betrifft. In der Regel tritt dies auf, wenn der pH-Wert des Bodens \u00fcber 6,5 liegt. Die Zugabe von Eisen in den Boden ist keine schnelle L\u00f6sung, es sei denn, das Eisen ist biologisch verf\u00fcgbar, d.h. in chelatierter Form. Magnetit und H\u00e4matit sind biologisch nicht verf\u00fcgbar und daher ist die Behandlung von B\u00f6den, die Pflanzen enthalten, die im Verdacht stehen, eisenmangelig zu sein, sinnlos.<\/p>\n\t\t\t\t\"H\u00e4matitpulver\n\t\t\t\t\"Magnetitpulver\n

\n\tZusammenfassung\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • H\u00e4matit und Magnetit sind Eisenoxide, die nat\u00fcrlicherweise in B\u00f6den und\/oder<\/li>\n
  • Diese Eisenoxide verleihen den B\u00f6den Eigenschaften, einschlie\u00dflich Haltbarkeit (daher ihre Verwendung in Baustoffen) und oft intensive F\u00e4rbung<\/li>\n
  • Sie sind lebensf\u00e4hige Bodenzus\u00e4tze mit dem Potenzial, unerw\u00fcnschte Bodenverunreinigungen wie Arsen und andere Schwermetalle zu entfernen – oder zu katalysieren.<\/li>\n
  • Der Eisengehalt in b\u00f6den muss moduliert werden, um sicherzustellen, dass keine Probleme durch Abl\u00e4ufe in Wasserl\u00e4ufe entstehen und die Stickstofffixierung in B\u00f6den nicht \u00fcberm\u00e4\u00dfig verringert wird.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"coal_dust\"\n\t

    Verweise<\/strong><\/p>\n

    1 S. Xu et al.,<\/em>Env. Sci. Tech., 2016<\/strong>, 50, 2389<\/p>\n

    2 Daniel Hillel (Anm.), Encyclopedia of Soils in the Environment<\/em>, Elsevier, Amsterdam, 2005<\/p>\n

    3 A. M. Guettner et al.,<\/em> J. Nanopart. Res.<\/em>, 2011<\/strong>, 13, 2387<\/p>\n

    4 Woojin Lee und Bill Batchelor, Environ. Sci. Technol.<\/em> 2002<\/strong>, 36, 5147<\/p>\n

    5 C. A. Gorski und M. M. Scherer, Environ. Sci. Technol.<\/em> 2009<\/strong>, 43, 3675<\/p>\n

    6 K.-K. Kim et al.,<\/em> J. Geochem. Erkunden Sie.<\/em>, 2012<\/strong>, 113, 124<\/p>\n

    7 W. Yang et al.<\/em>, Water Res.<\/em>, 2010<\/strong>, 44, 5693<\/p>\n

    8 K. Hanna et al.<\/em>, Chemosphere<\/em>, 2012<\/strong>, 87, 234<\/p>\n

    9 P. Faure et al.<\/em>, Kraftstoff<\/em>, 2012<\/strong>, 96, 270<\/p>\n

    10 D. Vione et al.<\/em>, Appl. Catal. B: Umwelt<\/em>, 2014<\/strong>, 154, 102<\/p>\n

    11 H. J. M. Morrs et al.,<\/em>Physica B Cond. Matter, 2004<\/strong>, 354, 373<\/p>\n

    12 P. Dhakal et al.<\/em>, Environ. Sci. Technol.<\/em> 2013<\/strong>, 47, 6206<\/p>\n

    13 G. P. Santana et al.<\/em>, R. Bras. Ci. Solo<\/em>Transport , 2001<\/strong>, 25, 33<\/p>\n

    14 E. Eiche, Arsenmobilisierungsprozesse im Roten Flussdelta, Vietnam<\/em>, KIT Scientific Publishing, Karlsruhe, 2009<\/p>\n

    15 M. R. Neyestani et al.,<\/em> Int. J. Env. Sci. Tech.<\/em>, 2017<\/strong>, 14, 1525<\/p>\n

    16 Y. Jeong et al.<\/em>, Chem. Eng. Prozess.<\/em>Transportjahr 2007<\/strong>, 46, 1030<\/p>\n

    17 B. Gao et al.<\/em>, Bioresource Tech.<\/em>, 2015<\/strong>, 175, 391<\/p>\n18 A. L. Gimsing und O. K. Borggaard, Clays Clay Miner.<\/em>, 2007<\/strong>, 55, 108
    \n19 A. P. Davis und V. Bhatnagar, Chemosphere<\/em>, 1995<\/strong>, 30, 243\n

    20 V. Moulin et al.<\/em>, Environ. Sci. Technol.<\/em> 2005<\/strong>, 39, 1641<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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