Wasser-Wissen

 

 

Ammoniak, NH3

(ammonia

Stoffsystem

Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas. Es ist in Wasser außerordentlich gut löslich, bei Zimmertemperatur lösen sich 520 Liter Gas in einem Liter Wasser. Die Lösung des Gases in Wasser heißt Ammoniaklösung oder Salmiakgeist. Bei Zimmertemperatur ist das Gas relativ beständig. Bei höheren Temperaturen unter dem Einfluss von Katalysatoren oder bei der Einwirkung von UV-Licht oder einer elektrischen Funkenentladung zerfällt es in Stickstoff und Wasserstoff. Ammoniak-Luftgemische sind innerhalb der Explosionsgrenzen explosiv. Bei höheren Temperaturen lässt sich Ammoniak verbrennen. Mit Säuren verbindet sich Ammoniak zu Ammoniumsalzen, z.B. beim Zusammentreffen mit Chlorwasserstoff bildet sich ein weißer Nebel von Ammoniumchlorid.

Herstellung und Anwendung

Ammoniak wird als Spaltprodukt beim biologischen Protein- (Desaminierung) und Harnstoffabbau freigesetzt. Freies Ammoniak reagiert im Boden und im Gewässer rasch zu Additions- und Substitutionsverbindungen oder wird enzymatisch zu Nitrat umgewandelt (Nitrifikation).

Im Labor erhält man Ammoniak durch das Erhitzen von mit Calciumchlorid gesättigter Ammoniaklösung oder durch das Erhitzen eines Gemisches aus Calciumhydroxid und Ammoniumchlorid. Die großtechnische Herstellung erfolgt hauptsächlich durch das Haber-Bosch-Verfahren.

Ammoniak ist ein wichtiger Grundstoff der organischen Chemie und wird in der Industrie auch als Lösemittel verwendet. Es ist ein wichtiger Grundstoff zur Herstellung anderer Verbindungen (Harnstoff, Chemiefasern, Blausäure, Natriumcarbonat, Salpetersäure, Sprengstoffe, u.a.); wichtigstes Zwischenprodukt zur Herstellung von Düngemitteln; zur Entschwefelung von Rauchgas.

Als Lösung ist es auch im Abwasser vorhanden.

Umwelteinfluss und Gesundheit

Das Einatmen der Dämpfe reizt und verätzt die Schleimhäute und die Augen. Durch das kurzzeitige Einatmen kann es zu Entzündungen in den Atemwegen oder zu einem Lungenödem kommen. Eine Konzentration von 1,5 bis 2,5g/m3 Ammoniak in der Atemluft wirken nach 30 bis 60 Minuten tödlich. Als Gegenmaßnahmen wird völlige Ruhigstellung und das Einatmen von Essigdämpfen empfohlen. Die Aufnahme von Ammoniaklösung in den Magen verursacht Magenblutungen und Kreislaufkollaps. 3-5ml konzentrierte Ammoniaklösung sollen tödlich wirken. Zur Neutralisation im Magen eignet sich Essig- oder Zitronensäure.

Im Gewässer können erhöhte Ammoniak-Konzentrationen infolge pH-Wert-Verschiebungen in den basischen Bereich (Umwandlung von Ammonium zum Ammoniak) zu Fischsterben führen. Ammoniak stört bei der Reinigung schwermetallhaltiger Industrieabwässer.

Abwasserreinigung/Trinkwasseraufbereitung

Die Emissionen von NH3 in die Luft stammen heute zu ca. 90% aus der Tierhaltung in der Landwirtschaft (aus Stallluft, Lagerung und Ausbringung von Wirtschaftsdüngern). In der Luft wird es rasch zu Ammonium-Verbindungen umgewandelt, die zu einer Eutrophierung von Vegetation und Gewässern führen und indirekt als Säurebildner die Versauerung verstärken ( Waldschäden). NH3 wird auch als Reaktionsmittel bei Rauchgasreinigungsanlagen zur Entstickung eingesetzt (DENOX).

Strippverfahren in der Abwasseraufbereitung zur Ammoniakentfernung

Ein gängiges Verfahren der Entfernung von Ammoniak von Abwasser ist das Strippen. Kernstück derartiger Strippanlagen sind Füllkörperkolonnen. Dabei wird mit der Hilfe von Luft oder Dampf der Ammoniak aus dem Abwasser ausgetrieben. Die Auswahl des Strippmediums und die Auslegung der Strippanlage richtet sich nach den folgenden Kriterien:

  • Temperatur und Menge zu strippenden Wassers pro Zeiteinheit
  • zur Verfügung stehendes oder vom Betreiber gewünschtes Strippmedium mit Temperatur 
  • Ammoniakkonzentration im Abwasser 
  • pH-Wert und Feststoffanteil im Abwasser 
  • gewünschte Form des Ammoniaks am Prozessende 
  • gewünschte Reinwasserkonzentration 
  • zur Verfügung stehender Raum, Transportweg und Montagebedienung

Unter Anwendung des Henry'schen Gesetzes kann die zur Strippung benutzte Medienmenge bestimmt werden. Wichtig für die Auslegung ist der Abscheidegrad.

Siehe auch Ammonium