Erbiumzouten in water: oplosbaarheid, verwijdering en concentratie
Erbiumchloride en -nitraat zijn wateroplosbare bronnen van Er(III), terwijl carbonaat, oxalaat en fluoride slecht oplosbare verbindingen zijn. De chemische vorm na menging met water bepaalt het gedrag tijdens de behandeling; alleen de naam van het oorspronkelijke zout volstaat niet.
Zie voor bronnen en verspreidingsroutes in het milieu erbium in water.
Veelvoorkomende erbiumzouten en oplosbaarheid
Deze kwalitatieve beschrijvingen geven geen verzadigingsconcentraties of doseerspecificaties aan. Raadpleeg gegevens voor het specifieke hydraat, de temperatuur en de samenstelling van de oplossing. De zuurgraad, complexvormende stoffen en andere ionen kunnen beïnvloeden hoeveel erbium opgelost blijft.
| Zout | Representatieve formule | Gedrag in water | Praktische betekenis |
|---|---|---|---|
| Watervrij erbium(III)chloride | ErCl3 | Wateroplosbaar. | Levert opgelost Er(III). Controleer vóór de berekening van een dosis of het product watervrij of gehydrateerd is. |
| Erbium(III)nitraat-pentahydraat | Er(NO3)3·5H2O | Wateroplosbaar. | Zowel erbium als nitraat gaan in oplossing. Controleer het hydraat en het gehalte op het productcertificaat. |
| Erbium(III)sulfaat-octahydraat | Er2(SO4)3·8H2O | Wateroplosbaar volgens informatie van de leverancier. | Controleer het hydraat, de temperatuur en de sulfaatsamenstelling voordat u een oplossing bereidt of concentreert. |
| Erbium(III)carbonaat-hydraat | Er2(CO3)3·xH2O | Slecht oplosbaar in water. | Een suspensie is geen oplossing van opgeloste stoffen. Een variabele hydratatiegraad beïnvloedt massaberekeningen. |
| Erbium(III)oxalaat-hydraat | Er2(C2O4)3·xH2O | Slecht oplosbaar in water. | Een mogelijk neerslagproduct; meet het resterende opgeloste erbium in plaats van volledige verwijdering aan te nemen. |
| Erbium(III)fluoride | ErF3 | Slecht oplosbaar in water. | Neem naast erbium ook fluoride mee bij de beoordeling van de waterkwaliteit en residuen. |
Wat gebeurt er na het oplossen?
Deze verbindingen bevatten driewaardig erbium, Er(III). Veranderingen in de zuurgraad of de aanwezigheid van complexvormende stoffen kunnen de opgeloste vormen en de neiging om deeltjes te vormen of zich aan oppervlakken te binden veranderen. Een oplossing bereid uit een oplosbaar zout kan daardoor veranderen na menging met een andere waterstroom.
Meet het totale erbiumgehalte en, waar relevant, de opgeloste fractie zoals bepaald volgens een vastgelegde bemonsterings- en filtratiemethode. Fijne deeltjes en colloïden kunnen dit onderscheid beïnvloeden. Leg de monstervoorbereidingsmethoden vast zodat de resultaten vóór en na behandeling vergelijkbaar zijn.
Erbium uit water verwijderen
Scheiding van vaste stoffen en neerslagvorming
Bezinking en filtratie kunnen erbiumhoudende deeltjes verwijderen als die effectief kunnen worden afgescheiden. Op zichzelf tonen deze processen geen verwijdering van opgelost Er(III) aan. Neerslagvorming kan opgelost erbium omzetten in een slecht oplosbare vaste stof wanneer de samenstelling van de oplossing dat toelaat.
Controleer bij elke voorgestelde neerslagstap de zuurgraad, complexvormende stoffen, concurrerende ionen, het resterende opgeloste erbium en de filtreerbaarheid van de vaste stoffen. Uit een kwalitatieve aanduiding van de oplosbaarheid valt geen universele dosering of operationele pH af te leiden. Neem toegevoegde reagentia en slib mee in de behandelingsbalans.
Adsorptie en ionenwisseling
Onderzoek naar D113-III-hars bestudeerde de adsorptie en desorptie van erbium in batch- en kolomsystemen. Een afzonderlijke studie naar verknoopte sericine-alginaatparels onderzocht opname, desorptie, hergebruik en selectiviteit. Deze resultaten ondersteunen het testen van adsorptie- en ionenwisselingsmechanismen met het daadwerkelijke water, inclusief de invloed van concurrerende metalen en complexvormende stoffen.
Ionenwisseling wordt gebruikt voor het scheiden van zeldzame aardmetalen, maar voor een praktische keuze moet het daadwerkelijke mengsel worden getest. Beoordeel de capaciteit, contacttijd, doorbraak, effecten van concurrerende ionen en regeneratie. Een eenvoudige oplossing van een erbiumzout kan zich anders gedragen dan een oplossing met gemengde zeldzame aardmetalen of water met organische liganden.
Concentratie: mg/L als Er versus mg/L zout
Een waarde uitgedrukt als elementair erbium is exclusief tegenionen en kristalwater. Bij een atoommassa van erbium van 167,259 g/mol:
mg/L als Er = mg/L zout × (aantal Er-atomen per formule-eenheid × 167,259) / molaire massa van het zout.
| Zuiver zout | Formule | Benaderde molaire massa | Er uit 100 mg/L zout |
|---|---|---|---|
| Watervrij erbiumchloride | ErCl3 | 273,62 g/mol | 61,1 mg/L als Er |
| Erbiumchloride-hexahydraat | ErCl3·6H2O | 381,71 g/mol | 43,8 mg/L als Er |
| Erbiumnitraatpentahydraat | Er(NO3)3·5H2O | 443,35 g/mol | 37,7 mg/L als Er |
Deze voorbeelden gaan uit van de vermelde zuivere verbinding en volledige oplossing; het zijn geen oplosbaarheidsgrenzen. Corrigeer voor het gehalte van het product, het vochtgehalte, het werkelijke hydraat en niet-opgelost materiaal. Een erbiumconcentratie van 1 mmol/L komt overeen met 167,259 mg/L als Er. Alleen een analyse van het totale elementgehalte kan niet vaststellen welk zout oorspronkelijk aanwezig was.
Erbium concentreren en terugwinnen
Adsorptie gevolgd door desorptie, of ionenwisseling gevolgd door elutie, kan het afgevangen erbium naar een andere vloeistofstroom overbrengen. Een kleiner eindvolume kan de concentratie verhogen. Een concentraat kan ook andere zeldzame aardmetalen, zouten en onzuiverheden bevatten; daarom moeten terugwinning en zuiverheid afzonderlijk worden gemeten.
Voor een illustratieve massabalans bevat 1 m3 water met een concentratie van 10 mg/L als Er in totaal 10 g erbium. Als 90% van die massa wordt teruggewonnen in een uiteindelijk vloeistofvolume van 10 L, levert dat 900 mg/L als Er op, een concentratiefactor van 90. Dit is een berekening, geen te verwachten rendement van de behandeling. Neem in een werkelijke massabalans alle vloeistofuitgangen, resterende vaste stoffen en verliezen mee.
Nuttige procesgegevens zijn onder meer debiet, temperatuur, pH, totaal en opgelost erbium, andere zeldzame aardmetalen, belangrijke ionen, zwevende stoffen en bekende complexvormende stoffen. Bepaal zowel de doelwaarde voor het behandelde water als eventuele terugwinningsdoelen voordat de prestaties met laboratorium- of pilottesten worden vastgesteld.
Bronnen
- Thermo Scientific Chemicals: watervrij erbiumchloride, erbiumnitraatpentahydraat en erbiumsulfaatoctahydraat.
- Inorganic Ventures: Gids bij het periodiek systeem, oplossingschemie van erbium.
- Adsorptie van erbium(III) aan D113-III-hars uit waterige oplossingen: batch- en kolomonderzoek.
- Biosorptie van europium en erbium uit waterige oplossingen met verknoopte sericine-alginaatkorrels.
- Royal Society of Chemistry: atoomgegevens van erbium en scheiding.