Gallium (Ga) en water

Gallium (Ga) en water: voorkomen, chemie en verwijdering

Gallium is een sporenelement dat voornamelijk voorkomt in aluminium- en zinkhoudende ertsen en wordt gebruikt in halfgeleiders. De concentraties opgelost gallium in natuurlijk water zijn doorgaans zeer laag, maar mijnbouw, zure drainage en industrieel proceswater kunnen plaatselijk uitzonderingen vormen. De chemische eigenschappen van gallium in water veranderen met de pH en de aanwezige liganden. Daarom moet de behandeling worden afgestemd op de betreffende processtroom.

Illustratie van halfgeleiderproductie, industriële waterbehandeling en glazen monstervaten; geen gemeten monster of galliumspecifieke test. — Illustratie van proceswater uit de halfgeleiderindustrie en de behandeling ervan; de afbeelding geeft geen gemeten galliumconcentraties weer.

Hoe komt gallium in water terecht?

Gallium vervangt in verschillende mineralen aluminium of zink en wordt voornamelijk als bijproduct van de verwerking van aluminiumoxide of zink teruggewonnen. Bij verwering komt meestal weinig opgelost gallium vrij, omdat veel galliumhoudende minerale fasen slecht oplosbaar zijn; gallium kan wel met fijne deeltjes worden meegevoerd. Zure drainage uit sulfiderijk mijnafval kan meer gallium mobiliseren. Industrieel afvalwater van de halfgeleiderproductie of de raffinage van aluminiumoxide kan hogere concentraties bevatten dan natuurlijk water. Een overzicht van de USGS meldt concentraties opgelost en colloïdaal gallium van meer dan 10 µg/L in grondwater nabij gebieden met halfgeleiderproductie in China; dit is een locatiespecifieke waarneming en geen algemene waarde voor grondwater.

De chemie van gallium in water

Gallium komt doorgaans voor als Ga(III) en gedraagt zich in veel natuurlijke wateren vergelijkbaar met aluminium. Hydrolyse en de vorming van hydroxidecomplexen variëren met de pH; ook sulfaat, chloride, fluoride en organische liganden kunnen de speciatie beïnvloeden. In waterlopen is gallium vaak gebonden aan zwevende of bezonken vaste stoffen, maar in zure of sterk alkalische industriële oplossingen kunnen verschillende galliumsoorten in oplossing blijven. Metingen van totaal en opgelost gallium kunnen daarom aanzienlijk verschillen.

Hoe kan gallium worden verwijderd of teruggewonnen?

Bij mijndrainage kunnen neutralisatie en klaring de hoeveelheid opgelost gallium verminderen door neerslagvorming of sorptie aan ijzer- en aluminiumrijke vaste stoffen. Het resultaat hangt af van de pH, de liganden en de samenstelling van de vaste stoffen; het ontstane slib moet worden beheerd. Voor geconcentreerde industriële oplossingen zijn ionenwisseling, extractie met oplosmiddelen en andere scheidingsmethoden voor de terugwinning van gallium onderzocht. Afvalwater uit de halfgeleiderindustrie kan ook galliumarsenide bevatten. Daarom moet bij elke methode voor terugwinning of behandeling ook de aanwezigheid van arseen worden beoordeeld en moet arseen worden beheerd. Deze gespecialiseerde terugwinningsprocessen zijn niet gelijk te stellen aan een gevalideerd ontwerp voor drinkwaterbehandeling.

Bepaal voor de procesevaluatie het totale en opgeloste gallium, de pH, de alkaliniteit en de gehalten aan aluminium, zink, sulfaat, chloride, fluoride, arseen indien relevant, en zwevende stoffen. Lees meer over ionenwisseling en elementen en hun interactie met water.

Laatst beoordeeld: 3 november 2026 door Lenntech.