Sais comuns de európio na água: solubilidade, remoção e concentração

Os sais comuns de európio incluem cloreto, nitrato e sulfato. Carbonato, fosfato e fluoreto são formas relevantes pouco solúveis. O európio apresenta ainda uma distinção importante entre Eu(III) e Eu(II): o estado de oxidação pode alterar a sua solubilidade e o seu comportamento na separação.

Para informações sobre a ocorrência e o contexto ambiental, consulte európio na água. «Comuns» refere-se aqui à química laboratorial e de processos, não a uma classificação dos sais detetados em águas naturais. Depois de um sal se dissolver, a fórmula original não descreve todas as espécies presentes em solução.

Sais comuns e solubilidade na água

Estas comparações são qualitativas, não concentrações numéricas de saturação. Um valor numérico deve indicar a temperatura, o pH, o estado de oxidação, o hidrato ou a fase sólida, a composição da solução e as unidades. Valores em g por 100 g de água não podem ser diretamente substituídos por valores em g/L de solução. Hidróxidos e óxidos são sólidos relevantes, mas não estão incluídos como sais nesta tabela.

Eu(III), Eu(II) e espécies dissolvidas

O Eu(III) pode formar complexos dissolvidos ou passar para partículas e precipitados. A hidrólise, a química dos carbonatos e a sorção afetam o seu comportamento em meio aquoso [8]. A concentração de iões livres, o Eu dissolvido total e o Eu total são medições diferentes. Ligandos orgânicos e iões concorrentes podem alterar o desempenho do tratamento.

A redução a Eu(II) tem sido utilizada antes da precipitação seletiva de sulfato [4]. Isto não significa que todos os sais de Eu se tornem insolúveis após a redução. EuCl₂ é solúvel em água: os resultados de recuperação baseados na precipitação de cloreto a partir de misturas alcoólicas com baixo teor de água não podem ser diretamente aplicados a um processo de tratamento de água em meio aquoso [9]. Avalie as condições redox e a exposição ao oxigénio, além do pH.

Concentração: mg/L como Eu versus mg/L de sal

Comunique a concentração de európio elementar, por exemplo, em µg/L como Eu ou mg/L como Eu, e defina a fração da amostra. A massa de um sal adicionado inclui os seus aniões e a água de cristalização. O cálculo da dose não determina a quantidade de Eu dissolvido que permanece após o equilíbrio.

Estes exemplos calculados pressupõem material puro, dissolução completa e ausência de perdas posteriores. Não são medições de solubilidade nem concentrações ambientais. Uma concentração de 1 mmol/L de Eu corresponde a aproximadamente 151,964 mg/L como Eu; 1 mg/L como Eu corresponde a aproximadamente 6,58 µmol/L. A massa atómica utilizada é 151,964 [10].

Remoção de európio da água

• Precipitação e separação de sólidos: testar o ajuste adequado do pH e os agentes precipitantes com uma amostra representativa da água. A precipitação de hidróxido de Eu foi investigada em soluções de processo [11]. Após a precipitação, proceder à decantação ou filtração; a formação de um sólido, por si só, não o remove da corrente de água.
• Adsorção e permuta iónica: avaliar um adsorvente ou uma resina adequada para o Eu dissolvido, tendo em conta os metais concorrentes, os ligandos, a acidez e a regeneração. A retenção de Eu(III) foi investigada com adsorventes experimentais à base de alginato [8]. A capacidade medida em laboratório não garante o desempenho à escala industrial nem a separação seletiva de outras terras raras.
• Separação baseada em reações de oxidação-redução: a redução e a precipitação de EuSO₄ podem permitir a recuperação seletiva em soluções de processo adequadas [4]. Os reagentes, a estabilidade do estado de oxidação e as correntes residuais exigem uma avaliação específica do processo.

A filtração, por si só, visa as partículas, não os iões Eu livremente dissolvidos. A remoção de Eu não demonstra que o cloreto, o nitrato, o sulfato ou outros constituintes cumpram os requisitos de qualidade da água.

Concentração e recuperação

A remoção reduz a concentração de Eu na água tratada; a recuperação recolhe o Eu noutra corrente ou num produto. A precipitação concentra-o num sólido. A eluição de uma resina carregada pode permitir recolher Eu num volume menor de líquido, mediante ensaios. Pode ser necessária uma purificação adicional antes de se obter um produto útil.

Fator de concentração no líquido = concentração de Eu no líquido recolhido / concentração de Eu na alimentação. Determinar separadamente a recuperação dividindo a massa de Eu recolhida pela massa de Eu na alimentação. Por exemplo, 1 m³ com 10 mg/L expressos em Eu contém 10 g de Eu. A recuperação de 90% em 10 L resulta em 900 mg/L expressos em Eu e num fator de concentração de 90. Trata-se de um balanço de massa ilustrativo, não de uma previsão de desempenho.

Informações para avaliar o tratamento

Os dados úteis incluem o caudal, as concentrações de Eu dissolvido e total, o pH, a temperatura, as condições de oxidação-redução, os principais aniões, os ligandos orgânicos, os metais concorrentes, os sólidos em suspensão e a concentração pretendida à saída. Acordar com o laboratório os procedimentos de amostragem e preparação das amostras para análise. Testar a concentração residual de Eu, a separação de sólidos, o consumo de reagentes e a composição dos concentrados.

Fontes e leituras adicionais

1. ProChem: cloreto de európio hexa-hidratado.
2. ProChem: nitrato de európio hexa-hidratado.
3. Thermo Scientific: sulfato de európio(III) octa-hidratado.
4. Separação de európio de um concentrado de terras raras intermédias obtido a partir de monazite das areias negras egípcias.
5. American Elements: carbonato de európio hidratado.
6. ProChem: fosfato de európio(III).
7. ProChem: fluoreto de európio(III).
8. Remoção de Eu(III) com aerogéis de alginato reticulados com poliureia.
9. Recuperação fotoquímica de európio a partir de soluções não aquosas.
10. Sociedade Real de Química: európio.
11. Separação de ítrio e európio por extração com solvente utilizando líquidos iónicos de tiocianato não diluídos.