Holmiumzouten in water: oplosbaarheid, verwijdering en concentratie

Holmiumchloride en -nitraat zijn in water oplosbare bronnen van Ho(III), terwijl carbonaat, oxalaat en fluoride slecht oplosbare verbindingen zijn. De chemische vorm die na menging met water aanwezig is, bepaalt hoe de stof zich bij behandeling gedraagt; de naam van het oorspronkelijke zout alleen is niet voldoende.

Zie voor bronnen en verspreidingsroutes in het milieu holmium in water.

Veelvoorkomende holmiumzouten en oplosbaarheid

Deze kwalitatieve beschrijvingen geven geen verzadigingsconcentraties of doseerspecificaties aan. Controleer de gegevens voor het specifieke hydraat, de temperatuur en de samenstelling van de oplossing. De zuurgraad, complexvormende stoffen en andere ionen kunnen beïnvloeden hoeveel holmium opgelost blijft.

Wat gebeurt er na het oplossen?

Deze verbindingen bevatten driewaardig holmium, Ho(III). Veranderingen in de zuurgraad of in complexvormende stoffen kunnen de opgeloste chemische vormen en de neiging tot deeltjesvorming of binding aan oppervlakken beïnvloeden. Een oplossing bereid uit een oplosbaar zout kan daardoor veranderen nadat deze met een andere waterstroom is gemengd.

Meet het totale holmiumgehalte en, indien relevant, de opgeloste fractie zoals gedefinieerd met 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.

Holmium uit water verwijderen

Scheiding van vaste stoffen en neerslagvorming

Bezinking en filtratie kunnen holmiumhoudende deeltjes verwijderen als die deeltjes effectief kunnen worden afgescheiden. Daarmee is op zichzelf niet aangetoond dat opgelost Ho(III) wordt verwijderd. Als de chemische samenstelling van de oplossing het toelaat, kan neerslagvorming opgelost holmium omzetten in een slecht oplosbare vaste stof.

Controleer bij elke voorgestelde neerslagstap de zuurgraad, complexvormende stoffen, concurrerende ionen, het resterende opgeloste holmium en de filtreerbaarheid van de vaste stoffen. Uit een kwalitatieve aanduiding van de oplosbaarheid volgt geen algemeen geldige dosering of operationele pH. Neem toegevoegde reagentia en slib mee in de balans van het behandelingsproces.

Adsorptie en ionenwisseling

Primair onderzoek heeft de adsorptie van holmium aan met aminogroepen gefunctionaliseerd magnetisch grafeenoxide en gemodificeerde alginaatcomposieten onderzocht. In het alginaatonderzoek werden pH, contacttijd, beginconcentratie, temperatuur, concurrerende metalen en regeneratie onderzocht. Deze resultaten ondersteunen het testen van mogelijke mechanismen voor het afvangen van holmium, niet de aanname dat dezelfde prestaties in ander water worden bereikt.

Ionenwisseling wordt gebruikt bij de scheiding van zeldzame aardmetalen, maar voor een praktische keuze moet het werkelijke mengsel worden getest. Beoordeel de capaciteit, contacttijd, doorbraak, effecten van concurrerende ionen en regeneratie. Een eenvoudige oplossing van holmiumzout kan zich anders gedragen dan een gemengde oplossing van zeldzame aardmetalen of water met organische liganden.

Concentratie: mg/L als Ho tegenover mg/L zout

Een waarde uitgedrukt als elementair holmium omvat geen tegenionen of kristalwater. Uitgaande van een atoommassa van holmium van 164,930 g/mol:

mg/L als Ho = mg/L zout × (aantal Ho-atomen per formule-eenheid × 164,930) / molaire massa van het zout.

Deze voorbeelden gaan uit van de vermelde zuivere verbinding en volledige oplossing; het zijn geen oplosbaarheidsgrenzen. Houd rekening met het gehalte van het product, het vochtgehalte, de werkelijke hydraatvorm en niet-opgelost materiaal. Een concentratie van 1 mmol/L holmium komt overeen met 164,930 mg/L als Ho. Een analyse van uitsluitend het totale elementgehalte kan de oorspronkelijke zoutverbinding niet identificeren.

Holmium concentreren en terugwinnen

Adsorptie gevolgd door desorptie, of ionenwisseling gevolgd door elutie, kan het afgevangen holmium naar een andere vloeistofstroom overbrengen. Een kleiner eindvolume kan de concentratie verhogen. Een concentraat kan ook andere zeldzame aardmetalen, zouten en onzuiverheden bevatten; terugwinning en zuiverheid moeten daarom afzonderlijk worden gemeten.

Voor een illustratieve massabalans bevat 1 m³ water met 10 mg/L als Ho 10 g holmium. Als 90% van die massa wordt teruggewonnen in een uiteindelijk vloeistofvolume van 10 L, resulteert dat in 900 mg/L als Ho, een concentratiefactor van 90. Dit is een berekening, geen te verwachten behandelingsrendement. Neem in een werkelijke massabalans alle vloeistofuitgangen, achterblijvende vaste stoffen en verliezen mee.

Nuttige procesgegevens zijn onder meer debiet, temperatuur, pH, totaal en opgelost holmium, andere zeldzame aardmetalen, belangrijkste ionen, zwevende stoffen en bekende complexvormende stoffen. Definieer zowel de doelstelling voor het behandelde water als een eventuele terugwinningsdoelstelling voordat u de prestaties vaststelt met laboratorium- of pilottests.

Bronnen

• Thermo Scientific Chemicals: holmiumchloride-hexahydraat en holmiumnitraat-pentahydraat.
• American Elements: holmiumsulfaat.
• Inorganic Ventures: Gids bij het periodiek systeem, holmiumchemie in oplossing.
• Terugwinning van zware zeldzame aardmetalen met amino-gefunctionaliseerd magnetisch grafeenoxide.
• Gemodificeerde composieten op basis van hernieuwbaar alginaat voor de adsorptie van samarium en holmium.
• Royal Society of Chemistry: atoomgegevens van holmium en scheiding.