Sais de érbio na água: solubilidade, remoção e concentração
O cloreto e o nitrato de érbio são fontes de Er(III) solúveis em água, enquanto o carbonato, o oxalato e o fluoreto são compostos pouco solúveis. A forma química presente após a mistura com água determina o comportamento no tratamento; o nome do sal original não é suficiente.
Para informações sobre fontes e vias de dispersão ambiental, consulte érbio na água.
Sais comuns de érbio e solubilidade
Estas descrições qualitativas não são concentrações de saturação nem especificações de dosagem. Consulte os dados relativos ao hidrato exato, à temperatura e à composição da solução. A acidez, as substâncias complexantes e outros iões podem alterar a quantidade de érbio que permanece dissolvida.
| Sal | Fórmula representativa | Comportamento na água | Relevância prática |
|---|---|---|---|
| Cloreto de érbio(III), anidro | ErCl3 | Solúvel em água. | Fornece Er(III) dissolvido. Antes de calcular uma dose, verifique se o produto é anidro ou hidratado. |
| Nitrato de érbio(III) pentahidratado | Er(NO3)3·5H2O | Solúvel em água. | Tanto o érbio como o nitrato passam para a solução. Verifique o grau de hidratação e o teor no certificado do produto. |
| Sulfato de érbio(III) octahidratado | Er2(SO4)3·8H2O | Solúvel em água, segundo informações do fornecedor. | Verifique o grau de hidratação, a temperatura e a composição em sulfatos antes de preparar ou concentrar uma solução. |
| Carbonato de érbio(III) hidratado | Er2(CO3)3·xH2O | Pouco solúvel em água. | Uma suspensão não é uma solução de substância dissolvida. A hidratação variável afeta os cálculos de massa. |
| Oxalato de érbio(III) hidratado | Er2(C2O4)3·xH2O | Pouco solúvel em água. | Um possível produto de precipitação; meça o érbio dissolvido residual em vez de presumir uma captura completa. |
| Fluoreto de érbio(III) | ErF3 | Pouco solúvel em água. | Inclua o fluoreto, bem como o érbio, na avaliação da qualidade da água e dos resíduos. |
O que acontece após a dissolução?
Estes compostos contêm érbio trivalente, Er(III). Alterações da acidez ou das substâncias complexantes podem modificar as espécies dissolvidas e a tendência para formar partículas ou aderir a superfícies. Por isso, uma solução preparada a partir de um sal solúvel pode mudar após ser misturada com outra corrente.
Meça o érbio total e, quando relevante, a fração dissolvida definida por um método especificado de amostragem e filtração. As partículas finas e os coloides podem afetar esta distinção. Registe os métodos de preparação para que os resultados anteriores e posteriores ao tratamento sejam comparáveis.
Remoção de érbio da água
Separação de sólidos e precipitação
A sedimentação e a filtração podem remover partículas que contêm érbio, se estas puderem ser separadas eficazmente. Por si só, não demonstram a remoção de Er(III) dissolvido. A precipitação pode transferir o érbio dissolvido para um sólido pouco solúvel quando a composição química da solução o permite.
Para qualquer etapa de precipitação proposta, verifique a acidez, as substâncias complexantes, os iões concorrentes, o érbio dissolvido residual e a filtrabilidade dos sólidos. Uma classificação qualitativa da solubilidade não permite estabelecer uma dose ou um pH de operação universais. Contabilize os reagentes adicionados e as lamas no balanço do tratamento.
Adsorção e permuta iónica
A investigação sobre a resina D113-III analisou a adsorção e a dessorção de érbio em sistemas descontínuos e em coluna. Um estudo separado de esferas de sericina-alginato reticuladas analisou a captura, a dessorção, a reutilização e a seletividade. Estes resultados fundamentam o ensaio de mecanismos de adsorção e permuta iónica com a água em causa, incluindo os efeitos de metais concorrentes e substâncias complexantes.
A permuta iónica é utilizada na separação de terras raras, mas a seleção prática exige ensaios com a mistura real. Avalie a capacidade, o tempo de contacto, a rutura, os efeitos dos iões concorrentes e a regeneração. Uma solução simples de sal de érbio pode comportar-se de forma diferente de uma solução mista de terras raras ou de uma água que contenha ligandos orgânicos.
Concentração: mg/L como Er versus mg/L de sal
Um valor expresso em érbio elementar exclui os contraíons e a água de cristalização. Utilizando uma massa atómica do érbio de 167,259 g/mol:
mg/L como Er = mg/L de sal × (número de átomos de Er por unidade de fórmula × 167,259) / massa molar do sal.
| Sal puro | Fórmula | Massa molar aproximada | Er proveniente de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Cloreto de érbio anidro | ErCl3 | 273,62 g/mol | 61,1 mg/L como Er |
| Cloreto de érbio hexahidratado | ErCl3·6H2O | 381,71 g/mol | 43,8 mg/L como Er |
| Nitrato de érbio penta-hidratado | Er(NO3)3·5H2O | 443,35 g/mol | 37,7 mg/L em Er |
Estes exemplos pressupõem o composto puro indicado e a dissolução completa; não representam limites de solubilidade. Corrija os cálculos tendo em conta o teor do produto, a humidade, o hidrato efetivo e o material não dissolvido. Uma concentração de 1 mmol/L de érbio corresponde a 167,259 mg/L em Er. A análise elementar total, por si só, não permite identificar o sal original.
Concentração e recuperação de érbio
A adsorção seguida de dessorção ou a permuta iónica seguida de eluição podem transferir o érbio capturado para outra corrente líquida. Um volume final menor pode aumentar a sua concentração. Um concentrado também pode conter outras terras raras, sais e impurezas, pelo que a recuperação e a pureza devem ser medidas separadamente.
Para ilustrar um balanço de massa, 1 m3 de água a 10 mg/L em Er contém 10 g de érbio. A recuperação de 90% dessa massa num volume final de líquido de 10 L resultaria em 900 mg/L em Er, um fator de concentração de 90. Trata-se de um cálculo, não de um rendimento esperado do tratamento. Inclua todas as saídas de líquido, os sólidos residuais e as perdas num balanço real.
Os dados úteis para o processo incluem caudal, temperatura, pH, érbio total e dissolvido, outros elementos de terras raras, iões principais, sólidos em suspensão e substâncias complexantes conhecidas. Defina tanto a meta para a água tratada como qualquer objetivo de recuperação antes de determinar o desempenho por meio de ensaios laboratoriais ou piloto.
Fontes
- Thermo Scientific Chemicals: cloreto de érbio anidro, nitrato de érbio penta-hidratado e sulfato de érbio octa-hidratado.
- Inorganic Ventures: Guia da Tabela Periódica, química do érbio em solução.
- Adsorção de érbio(III) em resina D113-III a partir de soluções aquosas: estudos em batelada e em coluna.
- Biossorção de európio e érbio de soluções aquosas utilizando esferas de sericina-alginato reticuladas.
- Royal Society of Chemistry: dados atómicos e separação do érbio.