Sais de hólmio na água: solubilidade, remoção e concentração
O cloreto e o nitrato de hólmio são fontes de Ho(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 durante o tratamento; o nome do sal original não é suficiente.
Para informações sobre fontes e vias de dispersão no ambiente, consulte hólmio na água.
Sais comuns de hólmio e solubilidade
Estas descrições qualitativas não indicam concentrações de saturação nem especificações de dosagem. Consulte os dados relativos ao hidrato específico, à temperatura e à composição da solução. A acidez, as substâncias complexantes e outros iões podem alterar a quantidade de hólmio que permanece dissolvida.
| Sal | Fórmula representativa | Comportamento na água | Relevância prática |
|---|---|---|---|
| Cloreto de hólmio(III) hexa-hidratado | HoCl3·6H2O | Solúvel em água. | Fornece Ho(III) dissolvido; a hidratação altera a fração mássica de hólmio. |
| Nitrato de hólmio(III) penta-hidratado | Ho(NO3)3·5H2O | Solúvel em água. | Tanto o hólmio como o nitrato passam para a solução. Verifique a forma hidratada e o teor no certificado do produto. |
| Sulfato de hólmio(III) | Ho2(SO4)3 | Moderadamente solúvel em água, segundo informações do fornecedor. | Verifique a forma hidratada, a temperatura e a composição em sulfatos antes de preparar ou concentrar uma solução. |
| Carbonato de hólmio(III) hidratado | Ho2(CO3)3·xH2O | Pouco solúvel em água. | Uma suspensão não é uma solução de substâncias dissolvidas. A hidratação variável afeta os cálculos de massa. |
| Oxalato de hólmio(III) hidratado | Ho2(C2O4)3·xH2O | Pouco solúvel em água. | Possível produto de precipitação; meça o hólmio dissolvido residual em vez de pressupor a sua captura completa. |
| Fluoreto de hólmio(III) | HoF3 | Pouco solúvel em água. | Inclua tanto o fluoreto como o hólmio na avaliação da qualidade da água e dos resíduos. |
O que acontece após a dissolução?
Estes compostos contêm hólmio trivalente, Ho(III). Alterações na acidez ou nas 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 hólmio total e, quando pertinente, a fração dissolvida definida por um método de amostragem e filtração especificado. As partículas finas e os coloides podem afetar esta distinção. Registe os métodos de preparação para que os resultados antes e depois do tratamento sejam comparáveis.
Remoção de hólmio da água
Separação de sólidos e precipitação
A sedimentação e a filtração podem remover partículas que contêm hólmio se estas puderem ser separadas eficazmente. Por si só, não demonstram a remoção de Ho(III) dissolvido. A precipitação pode transferir o hólmio 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 hólmio dissolvido residual e a filtrabilidade dos sólidos. Uma indicação qualitativa de solubilidade não permite estabelecer uma dose ou um pH de operação universais. Tenha em conta os reagentes adicionados e as lamas no balanço do tratamento.
Adsorção e troca iónica
Estudos de investigação primária examinaram a adsorção de hólmio em óxido de grafeno magnético funcionalizado com grupos amino e em compósitos de alginato modificados. O estudo sobre o alginato investigou o pH, o tempo de contacto, a concentração inicial, a temperatura, os metais concorrentes e a regeneração. Estes resultados justificam testar possíveis mecanismos de captura, em vez de pressupor o mesmo desempenho numa água diferente.
A troca 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 hólmio pode comportar-se de forma diferente de uma solução com várias terras raras ou de uma água que contenha ligandos orgânicos.
Concentração: mg/L como Ho versus mg/L de sal
Um valor expresso como hólmio elementar exclui os contra-iões e a água de cristalização. Utilizando uma massa atómica do hólmio de 164,930 g/mol:
mg/L como Ho = mg/L de sal × (número de átomos de Ho por unidade de fórmula × 164,930) / massa molar do sal.
| Sal puro | Fórmula | Massa molar aproximada | Ho proveniente de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Cloreto de hólmio anidro | HoCl3 | 271,29 g/mol | 60,8 mg/L como Ho |
| Cloreto de hólmio hexa-hidratado | HoCl3·6H2O | 379,38 g/mol | 43,5 mg/L como Ho |
| Nitrato de hólmio pentahidratado | Ho(NO3)3·5H2O | 441,02 g/mol | 37,4 mg/L como Ho |
Estes exemplos pressupõem o composto puro indicado e a dissolução completa; não representam limites de solubilidade. Efetue as correções necessárias tendo em conta o teor do produto, a humidade, o hidrato efetivamente presente e o material não dissolvido. Uma concentração de 1 mmol/L de hólmio corresponde a 164,930 mg/L como Ho. A análise dos elementos totais, por si só, não permite identificar o sal original.
Concentração e recuperação de hólmio
A adsorção seguida de dessorção ou a troca iónica seguida de eluição podem transferir o hólmio 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 exigem medições separadas.
Para ilustrar um balanço de massa, 1 m3 de água com 10 mg/L como Ho contém 10 g de hólmio. A recuperação de 90% dessa massa num volume final de líquido de 10 L resultaria em 900 mg/L como Ho, um fator de concentração de 90. Trata-se de um cálculo, não de um rendimento de tratamento esperado. Inclua todas as saídas de líquido, os sólidos residuais e as perdas num balanço real.
Os dados de entrada úteis para o processo incluem caudal, temperatura, pH, hólmio total e dissolvido, outros elementos de terras raras, iões principais, sólidos em suspensão e substâncias complexantes conhecidas. Defina tanto o objetivo para a água tratada como qualquer objetivo de recuperação antes de determinar o desempenho através de ensaios laboratoriais ou piloto.
Fontes
- Thermo Scientific Chemicals: cloreto de hólmio hexahidratado e nitrato de hólmio pentahidratado.
- American Elements: sulfato de hólmio.
- Inorganic Ventures: Guia da Tabela Periódica, química do hólmio em solução.
- Recuperação de elementos de terras raras pesadas utilizando óxido de grafeno magnético funcionalizado com grupos amino.
- Compósitos modificados de alginato de origem renovável para a adsorção de samário e hólmio.
- Royal Society of Chemistry: dados atómicos e separação do hólmio.