Europium (Eu) en water

Europium is een zeldzaam aardmetaal dat wordt gebruikt in luminescerende materialen. Het gedrag ervan in water hangt af van de oxidatietoestand, de pH, opgeloste liganden en contact met vaste stoffen. De totale europiumconcentratie alleen geeft geen uitsluitsel over de opgeloste vormen of de benodigde behandeling.

Waar kan europium in water vandaan komen?

Europium komt samen met andere lanthaniden voor in mineralen zoals monaziet en bastnäsiet. Europiumverbindingen worden gebruikt in fosforen en andere gespecialiseerde materialen [1]. Contact met mineralen, verwerkingsresiduen of stromen uit recyclingprocessen kan een route naar water vormen. De vrijgekomen hoeveelheid hangt af van het materiaal en de waterchemie; de aanwezigheid van europium in een vaste stof zegt niets over de concentratie ervan in het omringende water.

Chemie van europium in water

Eu(III) is de oxidatietoestand die gewoonlijk wordt beschouwd in milieustudies van waterige systemen. Hydrolyse, complexvorming met carbonaat en interactie met oppervlakken beïnvloeden het gedrag ervan [2]. Opgelost europium kan gehydrateerde ionen en complexen omvatten. Ander europium kan voorkomen in zwevende deeltjes, colloïden of bezonken vaste stoffen. Vrije Eu-ionen, totaal opgelost Eu en totaal Eu zijn daarom verschillende grootheden.

Europium kan ook als Eu(II) voorkomen. Dit onderscheid is van belang bij scheidingsprocessen: reductie van Eu(III) tot Eu(II), gevolgd door neerslagvorming van slecht oplosbaar europium(II)sulfaat, is gebruikt om europium van andere zeldzame aardmetalen te scheiden [3]. De oxidatietoestand en blootstelling aan zuurstof moeten voor de betreffende oplossing worden beheerst en beoordeeld. Resultaten voor Eu(II) kunnen niet rechtstreeks worden toegepast op Eu(III), en omgekeerd.

Concentratie en bemonstering

Rapporteer de concentratie elementair europium als µg/L als Eu of mg/L als Eu. Vermeld of het resultaat betrekking heeft op de opgeloste fractie, de totale concentratie of een andere gedefinieerde fractie, en geef ook de filtratie, conservering en analytische monstervoorbereiding aan. Bespreek met het laboratorium afzonderlijk metingen van de oxidatietoestand wanneer redoxchemie relevant is. Een zoutdosering is niet hetzelfde als de concentratie elementair Eu, omdat anionen en kristalwater ook bijdragen aan de massa van het zout.

Er bestaat niet één representatieve europiumconcentratie voor alle natuurlijke wateren of industriële stromen. Gebruik metingen van het water dat wordt beoordeeld en maak onderscheid tussen detectiegrenzen en gemeten waarden.

Verwijdering en terugwinning

Neerslagvorming kan opgelost europium overbrengen naar een vaste fase. Die vaste stof moet vervolgens door bezinking of filtratie uit het water worden gescheiden. Neerslagvorming van europiumhydroxide is onderzocht in procesoplossingen, maar de prestaties hangen af van de watersamenstelling en de bedrijfsomstandigheden [4]. Een pH-waarde die voor een laboratoriumexperiment is gerapporteerd, is geen universele instelwaarde voor de behandeling.

Adsorptie is ook onderzocht voor Eu(III), onder meer met experimentele adsorbentia op basis van alginaat [2]. Beoordeel bij ionenwisseling of adsorptie de opname, concurrerende ionen, liganden, contacttijd en afgifte tijdens regeneratie. Het vastleggen van Eu op een materiaal brengt het over naar een andere stroom; het vernietigt het element niet. Regeneratie of elutie kan het concentreren voor verdere terugwinning, mits dit door tests wordt bevestigd.

Selectieve terugwinning is een ander doel dan het verlagen van de Eu-concentratie in behandeld water. Op redoxreacties gebaseerde sulfaatneerslag en oplosmiddelextractie zijn gespecialiseerde scheidingsmethoden [3,4]. Daarbij moeten het gebruik van reagentia, andere zeldzame aardmetalen en de samenstelling van resterende vloeistoffen en vaste stoffen worden beoordeeld. Terugwinningsresultaten op laboratoriumschaal tonen de zuiverheid van het product of de prestaties van een installatie niet aan.

Gegevens voor de beoordeling van de behandeling

Nuttige invoergegevens zijn onder meer het debiet, opgelost en totaal Eu, de pH, temperatuur, redoxomstandigheden, belangrijkste anionen, concurrerende metalen, organische liganden, zwevende stoffen en de vereiste uitlaatconcentratie. Bij laboratoriumproeven moeten de resterende Eu-concentratie, de scheiding van vaste stoffen en de samenstelling van eventuele concentraat- of afvalstromen worden gemeten.

Gerelateerde informatie

Zie europium: eigenschappen van het element en elementen en hun interactie met water. De onderstaande gids over zouten vergelijkt gangbare verbindingen, oplosbaarheid, berekeningen van de elementconcentratie en massabalansen voor terugwinning.