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.

SalFórmula representativaComportamento na águaRelevância prática
Cloreto de hólmio(III) hexa-hidratadoHoCl3·6H2OSolúvel em água.Fornece Ho(III) dissolvido; a hidratação altera a fração mássica de hólmio.
Nitrato de hólmio(III) penta-hidratadoHo(NO3)3·5H2OSolúvel 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)3Moderadamente 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) hidratadoHo2(CO3)3·xH2OPouco solúvel em água.Uma suspensão não é uma solução de substâncias dissolvidas. A hidratação variável afeta os cálculos de massa.
Oxalato de hólmio(III) hidratadoHo2(C2O4)3·xH2OPouco solúvel em água.Possível produto de precipitação; meça o hólmio dissolvido residual em vez de pressupor a sua captura completa.
Fluoreto de hólmio(III)HoF3Pouco 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 puroFórmulaMassa molar aproximadaHo proveniente de 100 mg/L de sal
Cloreto de hólmio anidroHoCl3271,29 g/mol60,8 mg/L como Ho
Cloreto de hólmio hexa-hidratadoHoCl3·6H2O379,38 g/mol43,5 mg/L como Ho
Nitrato de hólmio pentahidratadoHo(NO3)3·5H2O441,02 g/mol37,4 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