Veelvoorkomende boorzouten in waterige oplossingen en technologieën voor verwijdering en zuivering
Boor in natuurlijk en industrieel water wordt gemeten als totaal boor, maar de opgeloste vorm verandert met de pH en de watersamenstelling. Boorzuur en boraatsoorten zijn de belangrijkste vormen in water; boraatmineralen en boorhoudende zouten kunnen bronnen zijn in grondwater, proceswater en geconcentreerde pekel.
Heeft u te maken met een verhoogd boorgehalte in een watervoorziening, processtroom of pekel? De keuze van de behandeling hangt af van de speciatie van boor, het zoutgehalte, de vereiste waterkwaliteit en de wijze waarop concentraat of afval van regeneratie wordt verwerkt.
Veelvoorkomende boorzouten en vormen in water
De tabel maakt onderscheid tussen verbindingen die als vaste stof worden gebruikt of aangetroffen en de opgeloste soorten die in water worden gemeten. Een laboratoriumresultaat wordt doorgaans gerapporteerd als boor (B); daaruit blijkt niet dat een specifiek zout als intacte verbinding in het monster aanwezig is.
| Boorverbinding of -vorm | Formule | Typische toepassing / bedrijfstak / gebruik | Typische waterstromen waarin aangetroffen | Oplosbaarheid en gedrag in water |
|---|---|---|---|---|
| Boorzuur | H3BO3 of B(OH)3 | Glas, keramiek, chemische producten en boorverbindingen. | Zeewater, grondwater dat is beïnvloed door boraathoudende geologische formaties, geothermisch water en industrieel proceswater. | Oplosbaar in water; volgens het aangehaalde informatieblad circa 4,72% m/m bij 20 °C. De oplosbaarheid neemt toe met de temperatuur. In de meeste zoetwaters met een nagenoeg neutrale pH is dit de belangrijkste opgeloste vorm. |
| Natriumtetraboraatdecahydraat (borax) | Na2B4O7·10H2O | Productie van glas en email, reinigingsproducten en boraatverwerking. | Afstromend water of proceswater nabij boraatafzettingen, bij de verwerking van borax en bij industriële reiniging of productie. | Oplosbaar in water; volgens het aangehaalde informatieblad circa 4,71% m/m bij 20 °C. De hydraatvorm en temperatuur beïnvloeden deze waarde. Opgeloste borax levert natrium en boraatgerelateerde soorten aan het water. |
| Andere natriumtetraboraathydraten | Na2B4O7·5H2O; Na2B4O7 | Industriële boraatproducten, glas, wasmiddelen en chemische productie. | Spoelwater uit processen, water bij het oplossen van producten en boraatrijke pekel. | Oplosbaar; de oplosbaarheid hangt af van de temperatuur en hydratatietoestand. Waarden mogen niet worden vergeleken zonder de vorm van de vaste stof en de meetgrondslag te vermelden. |
| Natriummetaboraat (gehydrateerde vormen) | NaBO2·nH2O | Productie van gespecialiseerde chemicaliën en alkalische reinigingsmiddelen. | Industrieel waswater en oplossingen uit boraatverwerking. | Goed oplosbaar; de speciatie in water hangt af van de concentratie, pH en temperatuur. |
| Kaliumtetraboraat (gehydrateerde vormen) | K2B4O7·nH2O | Speciaalglas, keramiek en gebruik in laboratoria of de chemie. | Waterstromen bij het oplossen van producten en in gespecialiseerde productie; minder gebruikelijk dan natriumboraten. | Oplosbaar; voor een kwantitatieve waarde moeten het hydraat en de temperatuur worden gespecificeerd. |
| Colemaniet en ulexiet (natuurlijke boraatmineralen) | Ca2B6O11·5H2O; NaCaB5O6(OH)6·5H2O | Natuurlijke boraatertsen die worden gewonnen voor boorproducten. | Grondwater, drainagewater en uitloogwater dat in contact komt met boraatafzettingen, mijnwerken of mijnresidu. | Het oplossen van deze mineralen verloopt trager en is beperkter dan het oplossen van oplosbare natriumboraten; de snelheid hangt af van de pH, temperatuur, deeltjesgrootte en watersamenstelling. |
| Boraationen in oplossing | Voornamelijk B(OH)4− bij hogere pH | Een opgeloste soort, geen afzonderlijk droog zout. | Alkalisch grondwater, industrieel proceswater en geconcentreerde pekel. | Opgelost. Het aandeel ervan ten opzichte van neutraal boorzuur neemt toe naarmate de pH stijgt; de schijnbare speciatie hangt ook af van het zoutgehalte. |
Opmerking over de formule: Ulexiet wordt doorgaans weergegeven als NaCaB5O6(OH)6·5H2O (equivalent aan NaCaB5O9·8H2O). Gebruik de mineraalformule; beweer niet dat ulexiet als intact opgelost molecuul aanwezig blijft.
Waarom pH van belang is voor de verwijdering van boor
Boorzuur is een zwak zuur. Bij een vrijwel neutrale pH is opgelost boor voornamelijk aanwezig als neutraal B(OH)3; het negatief geladen boraation B(OH)4− wordt belangrijker naarmate de pH in zoet water ongeveer 9,2 nadert en overschrijdt. Het zoutgehalte en de ionsterkte kunnen de schijnbare overgang verschuiven. Omdat veel analyses het totale boorgehalte als B rapporteren, moet bij het ontwerp van de behandeling rekening worden gehouden met de pH en de volledige watersamenstelling, in plaats van uit te gaan van één specifiek zout.
Mogelijkheden voor verwijdering, scheiding en terugwinning
| Doel | Mogelijke technologie | Aandachtspunten bij de keuze |
|---|---|---|
| Het boorgehalte in drink- of proceswater verlagen | Omgekeerde osmose (RO) | Neutraal boorzuur wordt doorgaans minder effectief tegengehouden dan geladen boraat. Het membraantype, de pH, het zoutgehalte en de terugwinningsgraad beïnvloeden de prestaties. Een tweede doorgang met aangepaste pH of een membraan dat is geselecteerd voor boorverwijdering kan de verwijdering verbeteren; test het daadwerkelijke voedingswater. |
| Water verder zuiveren om een laag beoogd boorgehalte te bereiken | Boorspecifieke ionenwisseling of adsorptie | Specifieke materialen kunnen boor binden, maar de capaciteit en selectiviteit hangen af van de watersamenstelling. Regeneratie levert een reststroom op die op passende wijze moet worden beheerd. |
| Boor uit geconcentreerde pekel verwijderen of een boorproduct terugwinnen | Selectieve adsorptie of ionenwisseling; oplosmiddelextractie; precipitatie of kristallisatie | Dit zijn mogelijke routes, geen universele oplossingen. Concurrerende zouten, de boorconcentratie, productspecificaties, het gebruik van reagentia en de verwerking van reststromen bepalen de haalbaarheid. Proeven op pilot- of laboratoriumschaal kunnen zinvol zijn. |
| Het totale gehalte aan opgeloste zouten verlagen | Elektrodialyse (ED) of een procesketen zonder vloeibare lozing (ZLD) | Deze processen zijn gericht op de concentratie van ionen of het beheer van pekel, maar zijn niet automatisch selectieve stappen voor boorverwijdering. De verschijningsvormen van boor en het beoogde product of de beoogde lozingsgrens moeten worden beoordeeld. |
Conventionele coagulatie, sedimentatie, filtratie en chlorering verwijderen opgelost boor doorgaans niet in significante mate. Kies een proces op basis van een representatieve analyse die het totale boorgehalte, de pH, TDS, de belangrijkste ionen, de alkaliniteit, het silicagehalte, de temperatuur en het debiet omvat. Houd in het totale ontwerp rekening met de verdere verwerking van RO-concentraat, uitgeputte materialen en regeneratieoplossingen.
Bespreek uw uitdaging op het gebied van waterbehandeling
Bespreek uw waterbehandelingsvraagstuk
Neem voor overleg over een specifieke water- of pekelsamenstelling contact op met Lenntech via info@lenntech.com.
Bronnen en verder lezen
- WHO: Boor — voorkomen en prestaties van behandelingsmethoden
- Health Canada: Boor — overwegingen bij analyse en behandeling
- USGS: Chemie en voorkomen van boor in natuurlijk water
- National Pesticide Information Center: Technische factsheet over boorzuur
- Kim et al. (2023): Terugwinning van boor uit pekel van zoutmeren, zeewater en afvalwater — een overzicht