Samarium (Sm) en water

Samarium is een zeldzaam aardmetaal dat wordt gebruikt in samarium-kobaltmagneten en andere gespecialiseerde materialen. Het gedrag ervan in water hangt af van de chemische vorm, de pH, opgeloste liganden en contact met vaste stoffen. Een meting van het totale samariumgehalte geeft op zichzelf geen uitsluitsel over de opgeloste fractie of de benodigde behandeling.

Waar kan samarium in water vandaan komen?

Samarium komt samen met andere lanthaniden voor in mineralen, waaronder monaziet en bastnäsiet [1]. Contact van water met zeldzame-aardmetalen bevattende mineralen of procesresiduen kan tot mobilisatie leiden. Of samarium vrijkomt en opgelost blijft, hangt af van de lokale chemische omstandigheden; de aanwezigheid ervan in gesteente of een product zegt niets over de concentratie in nabijgelegen water.

Chemie van samarium in water

Sm(III) is de belangrijkste vorm waarmee bij gangbare waterbehandeling rekening wordt gehouden. Opgelost samarium kan aanwezig zijn als gehydrateerde ionen of complexen, terwijl een andere fractie gebonden kan zijn aan zwevende of bezonken vaste stoffen. Carbonaat, sulfaat, fosfaat en organische liganden kunnen de speciatie en neerslagvorming beïnvloeden. Berekeningen van de neerslagvorming van zeldzame aardmetalen laten zien dat de pH en complexvorming gezamenlijk moeten worden beschouwd [2].

Een onderzoek specifiek naar samarium met ionenwisselaarhars wees uit dat de opname door de hars verband hield met de concentratie vrij samarium in de onderzochte oplossingen, waaronder systemen met NTA of EDTA [3]. Vrije ionen, totaal opgelost samarium en totaal samarium zijn verschillende grootheden en mogen niet door elkaar worden gebruikt.

Hoe moeten concentraties worden gerapporteerd?

Rapporteer de concentratie elementair samarium als µg/L als Sm of mg/L als Sm, en vermeld de monsterfractie en analytische monstervoorbereiding. Leg de filtratie- en conserveringsprocedures vast in overleg met het laboratorium. Er is geen enkele concentratie die representatief is voor alle natuurlijke wateren of industriële waterstromen. Ook verschilt de zoutconcentratie van de concentratie elementair Sm, omdat anionen en kristalwater bijdragen aan de massa van het zout.

Mogelijkheden voor verwijdering en terugwinning

Onder geschikte omstandigheden kan neerslagvorming opgeloste zeldzame aardmetalen overbrengen naar vaste stoffen; daarna zijn bezinking of filtratie nodig om deze vaste stoffen af te scheiden [2]. Hierbij komt samarium in een reststroom terecht in plaats van te worden vernietigd. De vaste stoffen kunnen andere zeldzame aardmetalen en metalen bevatten.

De verwijdering en terugwinning van samarium(III) zijn onderzocht met de kationenwisselaarhars Amberlite IRC-50. De prestaties hangen onder meer af van de pH, contacttijd, beginconcentratie en vorm van de hars [4]. Opname door de hars, gevolgd door elutie, kan concentratie voor verdere verwerking mogelijk maken, maar laboratoriumresultaten bieden geen garantie voor de prestaties van een installatie of voor scheiding van andere zeldzame aardmetalen.

Bij de beoordeling van de behandeling moet rekening worden gehouden met het debiet, opgelost en totaal Sm, de pH, concurrerende metalen, de belangrijkste ionen, organische liganden en de gewenste uitlaatconcentratie. Test representatief water en beoordeel het beheer van slib, uitgeputte filtermedia en concentraat.

Gerelateerde informatie

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