Erbium (Er) en water: voorkomen, chemie en verwijdering

Erbium is een zeldzame-aardelement dat in water kan voorkomen in opgeloste vorm of in deeltjes. De chemische vorm, de andere stoffen in het water en het beoogde doel van de terugwinning bepalen welke behandelingsopties het testen waard zijn.

Hoe kan erbium in water terechtkomen?

Erbium komt voor in mineralen, waaronder monaziet en bastnäsiet. Water dat in contact komt met erbiumhoudende mineralen of materialen kan opgelost erbium of minerale deeltjes meevoeren. Waar deze activiteiten plaatsvinden, zijn mineraalverwerking, laboratoriumwerk en recycling van erbiumhoudende materialen mogelijke routes om te onderzoeken. De aanwezigheid van dergelijke activiteiten toont niet aan dat een specifieke locatie verontreinigd is; daarvoor is bemonstering nodig.

Erbium wordt gebruikt in optischevezelversterkers en sommige speciale glassoorten. Zie voor algemene eigenschappen van het element erbium.

Chemie van erbium in water

De gebruikelijke oxidatietoestand is Er(III). De zuurgraad, complexvormende stoffen en andere ionen beïnvloeden hoeveel erbium opgelost blijft. Richtlijnen voor analytische oplossingen vermelden dat erbiumcarbonaat, -oxalaat en -fluoride slecht oplosbaar zijn en waarschuwen tegen neutrale of basische media wanneer analytische oplossingen in oplossing moeten blijven.

Een in water oplosbaar zout garandeert niet dat erbium opgelost blijft na menging met een andere stroom. Een verandering van de pH of toevoeging van een stof die erbium bindt, kan de verdeling ervan tussen vloeistof en vaste stoffen veranderen. Beoordeel de werkelijke watersamenstelling in plaats van de behandeling uitsluitend op basis van de naam van het oorspronkelijke reagens te voorspellen.

Maak onderscheid tussen totaal erbium en de opgeloste fractie zoals bepaald door de bemonsterings- en filtratiemethode. Fijne deeltjes en colloïden kunnen dit onderscheid bemoeilijken. Pas bij de vergelijking van onbehandeld en behandeld water een consistente monstervoorbereiding toe.

Erbium uit water verwijderen

Bezinking en filtratie kunnen erbiumhoudende deeltjes afscheiden als hun grootte en bezinkgedrag dat toelaten. Opgelost erbium vereist het afvangen van opgeloste vormen of omzetting in een afscheidbare vaste stof. Beoordeel neerslagvorming door het resterende opgeloste erbium en de afscheiding van vaste stoffen te meten, en betrek daarbij de effecten van concurrerende ionen en complexvormende stoffen.

In onderzoek specifiek naar erbium zijn adsorptie en desorptie met D113-III-hars onderzocht in batch- en kolomsystemen. Een afzonderlijke studie onderzocht verknoopte sericine-alginaatkorrels, waaronder de effecten van pH, dosering, contacttijd, temperatuur, concurrerende ionen en hergebruik. Zulke studies tonen prestaties aan onder hun experimentele omstandigheden; ze stellen geen universele bedrijfspH, capaciteit of verwijderingspercentage vast voor ander water.

Concentratieverhoging en terugwinning

Adsorptie gevolgd door desorptie, of ionenwisseling gevolgd door elutie, kan afgevangen erbium naar een andere vloeistofstroom overbrengen. Een kleiner eindvolume kan de concentratie ervan verhogen. De studie met sericine-alginaat toonde concentratieverhoging door hergebruik van het eluens aan en illustreert daarmee het verschil tussen erbium uit water verwijderen en het in een terugwinningsstroom verzamelen.

Meet de verwijdering van erbium, de teruggewonnen massa en de zuiverheid van het product afzonderlijk. Andere zeldzame aardmetalen en zouten kunnen tegelijkertijd worden geconcentreerd. Een massabalans moet de toevoer, het behandelde water, de vaste stoffen, de uitgeputte media en de regeneratievloeistoffen omvatten.

Nuttige gegevens voor de beoordeling van de behandeling

Debiet, temperatuur, pH en variatie in de watersamenstelling.
Totaal en opgelost erbium, met vermelding van de bemonsterings- en filtratiemethode.
Andere zeldzame aardmetalen, belangrijkste ionen, zwevende stoffen en bekende complexvormende stoffen.
De beoogde kwaliteit van het behandelde water en het gewenste terugwinningsproduct.
De samenstelling en bestemming van slib, uitgeputte media en regeneratievloeistoffen.

Rapporteer concentraties op een consistente basis. Een als elementair Er uitgedrukte waarde omvat geen tegenionen of kristalwater en verschilt van de massaconcentratie van een erbiumzout.