Struvite - Struvite - Wikipedia

Struvite
Struvite krystaly pes s měřítkem 1.JPG
Krystaly struvitů ze psí moči
Všeobecné
KategorieFosfátový minerál
Vzorec
(opakující se jednotka)		NH4MgPO4· 6H2Ó
Strunzova klasifikace8. CH.40
Krystalový systémOrtorombický
Křišťálová třídaPyramidální (mm2)
Symbol HM: (mm2)
Vesmírná skupinaPmn21
Identifikace
BarvaBezbarvá, bílá (dehydratovaná), žlutá nebo nahnědlá, světle šedá
Krystalický zvykOd katedrály k deskové
TwinningDne {001}
Výstřih{100} perfektní
ZlomeninaNerovný
Mohsova stupnice tvrdost1.5–2
LeskSklovitý až nudný
PruhBílý
DiaphaneityPrůhledné až průsvitné
Specifická gravitace1.7
Optické vlastnostiBiaxiální (+) 2V měřeno: 37 °
Index lomunα = 1,495 nβ = 1,496 nγ = 1,504
Dvojlom5 = 0,009
RozpustnostMírně rozpustný, dehydratuje na suchém, teplém vzduchu
Další vlastnostiPyroelektrický a piezoelektrický
Reference[1][2][3]

Struvite (hořčík fosforečnan amonný ) je fosfátový minerál se vzorcem: NH4MgPO4· 6H2O. Struvite krystalizuje v ortorombický systém ve formě bílých až nažloutlých nebo hnědo-bílých pyramidových krystalů nebo v deskách slída -jako formy. Je to měkký minerál s Mohsova tvrdost 1,5 až 2 a má minimum specifická gravitace ze dne 1.7. Je těžko rozpustný v neutrálních a zásaditých podmínkách, ale snadno rozpustný v kyselině.

Struvitové močové kameny a krystaly se snadno tvoří v moči zvířat a lidí, kteří jsou infikováni amoniak -produkující organismy. Jsou potencovány alkalickou močí a vysokým vylučováním hořčíku (vysoce hořčíková / rostlinná strava). U domácích koček jsou také potencovány specifickým proteinem v moči.

název

Struvite poprvé popsal v roce 1845 německý chemik Georg Ludwig Ulex [de ] (1811–1883), který našel krystaly struvitů v tom, o čem předpokládal, že kdysi byl středověký prostředník v Hamburg, Německo; pojmenoval nový minerál po geografovi a geologovi Heinrich Christian Gottfried von Struve [de ] (1772–1851) Hamburku.[4][2]

Výskyt

Struvite se občas vyskytuje v konzervovaných mořských plodech, kde jeho vzhled je podobný malým skleněným pramenům, které jsou spotřebitelům nepříjemné z estetických důvodů, ale nemají žádné zdravotní důsledky.[5] Jednoduchý test může odlišit struvit od skla.[6]

Použití struvitu jako zemědělského hnojiva bylo ve skutečnosti poprvé popsáno v roce 1857.

Struvitové ledvinové kameny

Struvit se vysráží v zásaditém stavu moč, formování ledvinové kameny. Struvite je nejběžnější minerál nacházející se v kamenech močových cest u psů,[7] a nachází se také v kamenech močových cest koček a lidí. Struvitové kameny jsou potencovány bakteriální infekce, která hydrolyzuje močovina na amonný a zvyšuje moč pH na neutrální nebo zásadité hodnoty. Mezi organismy štěpící močovinu patří Proteus, Xanthomonas, Pseudomonas, Klebsiella, Staphylococcus, a Mykoplazma.

I bez infekce došlo k akumulaci struvitových krystalů v močový měchýř je problém často viděný v domácí kočky, s příznaky včetně obtíží s močením (za které si lze mylně myslet zácpa ) nebo krev v moči (hematurie ). Protein cauxin Nedávno bylo zjištěno, že protein vylučovaný ve velkém množství v kočičí moči, který produkuje kočičí feromon, způsobuje nukleaci struvitových krystalů v modelovém systému obsahujícím ionty nezbytné pro vytvoření struvitů. To může vysvětlovat část nadměrné produkce struvitů u domácích koček.[8] V minulosti byla nutná operace k odstranění struvitových urolitů u koček; dnes lze k rozpuštění sterilních struvitových kamenů použít speciální okyselující diety s nízkým obsahem hořčíku.[9]

Kameny horních močových cest, které postihují ledvinnou pánev a zasahují alespoň do 2 kalichů, jsou klasifikovány jako kameny staghorn. Ačkoli všechny typy močových kamenů mohou potenciálně tvořit staghornové kameny, přibližně 75% je složeno z matice struvit-karbonát-apatit.

  • Kameny struvitového močového měchýře

  • Krystaly struvitu ve vzorku lidské moči s pH 9. Lze také pozorovat hojné krystaly amorfního fosfátu, několik plochých a neskvamózních epiteliálních buněk a několik leukocytů.

  • Další obrázek ze stejného vzorku moči jako na obrázku vlevo.

Struvitové enterolity

Struvite je běžný minerál nacházející se v enterolity (střevní konkrementy) v koně.[10]

Čištění odpadních vod

Struvite může být problém v kanalizace a čištění odpadních vod, zejména poté, co anaerobní digestory uvolní amonium a fosfát z odpadního materiálu. Struvite může tvořit stupnici na vedeních a pásech, v odstředivkách a čerpadlech, ucpávat systémová potrubí a další zařízení včetně samotného anaerobního digestoře. Struvite, označovaný také jako MAP, se tvoří, když je v odpadní vodě molární poměr k molům (1: 1: 1) hořčíku, amoniaku a fosfátu. Hořčík se nachází v půdě, mořské vodě i pitné vodě. Amoniak se z močoviny rozkládá v odpadní vodě a fosfát, který se nachází v potravinách, mýdlech a detergentech. Tyto prvky na místě, struvit, se pravděpodobně tvoří v prostředí s vysokým pH, kde je vyšší vodivost, nižší teploty a vyšší koncentrace hořčíku, amoniaku a fosfátu. Obnova fosforu z odpadních proudů jako struvite a recyklace těchto živin do zemědělství jako hnojivo se jeví jako slibné, zejména v zemědělském hnoji a komunálním čistírny odpadních vod.

Mít struvitovou stupnici v a čištění odpadních vod systém může vést k velké neefektivnosti uvnitř závodu nebo provozu v důsledku ucpání potrubí, čerpadel a zařízení. Existuje několik možností, jak tento problém vyřešit, včetně výměny potrubí nebo čištění pomocí hydro-trysky nebo mechanické brusky. Mnoho linek však může být v podzemí a některá z těchto možností znamená značné prostoje a práci. Chemické čištění se nyní převážně používá k čištění systémů struvitu. Byly vyvinuty chemické čisticí prostředky, které odstraňují struvity a zabraňují jim. V čistírnách odpadních vod v USA byla vyvinuta a úspěšně otestována i elektrická metoda odstraňování a prevence struvitu bez použití chemikálií. Elektronická sinusová vlna, kterou produkuje, je posílána vodou v potrubí, a je tedy účinná i v podzemních potrubích. [11][12][13]

Použití

Existuje značný zájem o užitečnost struvitů pocházejících z moči jako hnojiva v přísných situacích.[14][15]

Reference

  1. ^ "Struvite" (PDF). Příručka mineralogie.
  2. ^ A b „Struvite Mineral Data“. Webminerál.
  3. ^ "Struvite". Mindat.
  4. ^ Ulex GL (1845). „Na struvit, nový minerál“. Monografie a sborník Chemické společnosti. 3: 106–110. doi:10,1039 / mp8450300106.
  5. ^ Thompson C (10.03.2011). „Podezření na„ sklo “v konzervovaných rybách, vlastně přírodní krystal. Novinky společnosti Komo. Citováno 2016-07-21.
  6. ^ „Struvitové krystaly, fakta ...“ (PDF). Hambleton okresní rada.
  7. ^ "Uroliths". Genetická pracovní skupina Shiloh Shepherd. únor 2014. Citováno 2014-02-07.
  8. ^ Matsumoto K, Funaba M (únor 2008). "Faktory ovlivňující krystalizaci struvitů (MgNH4PO4.6H2O) v kočičí moči". Biochimica et Biophysica Acta. 1780 (2): 233–9. doi:10.1016 / j.bbagen.2007.09.013. PMID  17976920.
  9. ^ Smith BH, Stevenson AE, Markwell PJ (prosinec 1998). „Močové relativní přesycení oxalátem vápenatým a struvitem u koček je ovlivněno stravou“. The Journal of Nutrition. 128 (12 doplňků): 2763S - 2764S. doi:10.1093 / jn / 128.12.2763S. PMID  9868260.
  10. ^ Blue MG, Wittkopp RW (červenec 1981). "Klinické a strukturální rysy koňských enterolitů". Journal of the American Veterinary Medical Association. 179 (1): 79–82. PMID  7251465.
  11. ^ Burns RT, Moody LB, Walker FR (listopad 2001). „Laboratorní a in situ redukce rozpustného fosforu v prasečích odpadních kalech“ (PDF). Environmentální technologie. 22 (11): 1273–8. doi:10.1080/09593332208618190. PMID  11804348. S2CID  25433506. Archivovány od originál (PDF) dne 2012-03-27.
  12. ^ Hume M. "Čistírna odpadních vod nese sladkou vůni fosforu". Zeměkoule a pošta. Citováno 2014-07-08.
  13. ^ Morton B. „Zpětné získávání minerálů z odpadních vod za účelem výroby hnojiv“. Vancouver Sun. Citováno 2013-06-05.
  14. ^ Antonini, Samantha (2012). Obnova živin z lidské moči: Možnosti léčby a potenciál opětovného použití (PDF) (PhD). University of Bonn, DE.
  15. ^ Pradhan, Surendra K; Mikola, Anna; Vahala Publikováno, Riku (květen 2017). "Dusíkatý a fosforový sběr z lidské moči pomocí procesu odizolování, absorpce a srážení". Věda o životním prostředí a technologie. 51 (9): 5165–5171. Bibcode:2017EnST ... 51.5165P. doi:10.1021 / acs.est.6b05402. PMID  28409915.

externí odkazy