Lithium (Li) en water

Lithium in water: voorkomen, chemie, gezondheid en behandeling

Lithium komt van nature voor in sommige grond- en oppervlaktewateren, meestal als opgeloste lithiumionen (Li⁺). De concentraties variëren afhankelijk van de plaatselijke geologie en waterchemie. Metallisch lithium dat met water reageert, is een andere situatie dan lithiumionen die al in het geleverde water aanwezig zijn.

Hoe komt lithium in water voor?

Door verwering van lithiumhoudende mineralen kan lithium in het grondwater vrijkomen. Het wordt ook aangetroffen in sommige zoute wateren en pekels. De concentraties verschillen tussen watervoerende lagen en kunnen worden beïnvloed door het gesteentetype, het contact tussen water en gesteente, verdamping en vermenging met zout water. Mijnbouw, verwerking en het afdanken van lithiumhoudende producten kunnen, afhankelijk van de plaatselijke omstandigheden, eveneens bijdragen aan het vrijkomen van lithium.

In natuurlijk water is lithium doorgaans aanwezig als het opgeloste Li⁺-ion en niet als metallisch lithium. De verplaatsing ervan en de interacties met mineralen hangen af van de waterchemie, waaronder het zoutgehalte en de aanwezigheid van andere ionen.

Hoe reageert metallisch lithium met water?

Elementair metallisch lithium reageert met vloeibaar water, waarbij lithiumhydroxide en waterstofgas ontstaan:

2 Li(s) + 2 H₂O(l) → 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Deze vergelijking beschrijft metallisch lithium, niet opgelost Li⁺ in grondwater, rivieren of drinkwater. Metallisch lithium is niet de vorm die normaal gesproken in natuurlijk water wordt aangetroffen.

Gedrag in het milieu

Lithium komt voor in veel gesteenten en natuurlijke wateren, maar de concentraties verschillen aanzienlijk per locatie. Opgelost lithium kan met grond- en oppervlaktewater worden meegevoerd; een deel kan, afhankelijk van de plaatselijke geochemie, interacties aangaan met kleimineralen of sedimenten. Effecten op waterorganismen en planten hangen af van de concentratie, de blootstelling en de waterchemie.

De aanwezigheid van lithium in water toont op zichzelf geen voordeel voor de gezondheid of het milieu aan. Het wetenschappelijke bewijs over effecten bij lage concentraties in het milieu is nog in ontwikkeling.

Gezondheid en drinkwatermonitoring

Lithiumverbindingen worden aan sommige mensen met een bipolaire stoornis als geneesmiddel voorgeschreven. Bij medische behandeling worden doses gebruikt die niet vergelijkbaar zijn met de gebruikelijke blootstelling via het milieu, en is klinische controle noodzakelijk; bijwerkingen kunnen onder meer de nier- en schildklierfunctie beïnvloeden. Het wetenschappelijke bewijs over mogelijke gezondheidseffecten van de veel lagere concentraties die in sommige drinkwaterbronnen voorkomen, is beperkt en nog in ontwikkeling. Effecten die tijdens medische behandeling worden gemeld, mogen niet worden gebruikt om de effecten van blootstelling aan lage concentraties via water te voorspellen.

De Amerikaanse EPA heeft geen federale drinkwaternorm of gezondheidskundige advieswaarde voor lithium vastgesteld. De EPA gebruikt voor screening en prioritering een niet-wettelijk vastgelegd gezondheidsreferentieniveau (Health Reference Level, HRL) van 10 µg/L; de EPA stelt dat dit geen definitieve vaststelling is van een concentratie die nodig is om een bevolking te beschermen. Het minimale rapportageniveau van 9 µg/L dat wordt gebruikt voor de Unregulated Contaminant Monitoring Rule van de EPA, is een rapportagedrempel voor laboratoria en geen gezondheidskundige grenswaarde. Deze waarden hebben verschillende doelen en mogen niet worden opgevat als grenzen tussen veilig en onveilig water. Voorschriften en richtlijnen kunnen per rechtsgebied verschillen.

Welke waterbehandelingstechnologieën kunnen het lithiumgehalte verlagen?

Koken, verwarmen en desinfectie verwijderen geen lithium. De effectiviteit van de behandeling hangt af van het te behandelen water, concurrerende ionen, het systeemontwerp en de bedrijfsomstandigheden.

Omgekeerde osmose: een EPA-evaluatie van onderzoeken op pilot- en praktijkschaal rapporteerde een hoge lithiumverwijdering met omgekeerde osmose in de beoordeelde onderzoeken. De daadwerkelijke prestaties variëren afhankelijk van het membraan, de waterchemie en de bedrijfsomstandigheden; de evaluatie biedt geen garantie op een specifiek resultaat voor elke waterbron.
Ionenwisseling en ontharding met kalk: deze methoden lieten in de beoordeelde onderzoeken een variabele en inconsistente lithiumverwijdering zien. Ga zonder testen niet uit van een bepaalde verlaging.
Conventionele filtratie en gangbare behandelingsmedia: er mag niet worden aangenomen dat deze opgelost lithium effectief verwijderen. Controleer elk voorgesteld proces voor het specifieke water en het behandelingsdoel.

Membraanbehandeling levert ook een geconcentreerde reststroom op die op passende wijze moet worden beheerd. Lenntech biedt algemene informatie over omgekeerde osmose en ionenwisseling.

directe lithiumextractie

Pekelchemie en selectiviteitsoverwegingen bij directe lithiumextractie