Lutécio (Lu) e água: ocorrência, química e remoção

O lutécio é um elemento de terras raras que pode ocorrer na água sob a forma de espécies dissolvidas ou em partículas. A sua forma química, as outras substâncias presentes na água e o objetivo de recuperação pretendido determinam quais as opções de tratamento que vale a pena testar.

Como pode o lutécio entrar na água?

O lutécio ocorre com outros elementos de terras raras em minerais como a monazite. A água em contacto com minerais que contêm lutécio ou com materiais de processo pode transportar lutécio dissolvido ou partículas minerais. O processamento de minerais, os trabalhos laboratoriais e a reciclagem são possíveis vias a investigar onde sejam manuseados materiais que contêm lutécio. Estas vias não demonstram contaminação num local específico; é necessária amostragem.

Para informações sobre as propriedades gerais e as utilizações do elemento, consulte lutécio.

Química do lutécio na água

O estado de oxidação habitual é Lu(III). A acidez, as substâncias complexantes e outros iões influenciam a quantidade de lutécio que permanece dissolvida. As orientações para soluções analíticas identificam o carbonato, o oxalato e o fluoreto de lutécio como pouco solúveis e desaconselham meios neutros ou básicos para a conservação dessas soluções.

Um sal solúvel em água não garante que o lutécio permaneça dissolvido após a mistura com outra corrente. Alterar o pH ou adicionar uma substância que se ligue ao lutécio pode modificar a sua distribuição entre o líquido e os sólidos. Avalie a composição real da água, em vez de prever o tratamento apenas com base no nome do reagente original.

Distinga o lutécio total da fração dissolvida definida pelo método de amostragem e filtração. As partículas finas e os coloides podem dificultar esta distinção. Use uma preparação de amostras consistente ao comparar a água não tratada com a água tratada.

Remoção do lutécio da água

A sedimentação e a filtração podem separar partículas que contêm lutécio quando o seu tamanho e comportamento de sedimentação o permitem. O lutécio dissolvido exige a captura das espécies dissolvidas ou a sua conversão num sólido separável. A precipitação deve ser avaliada mediante a medição do lutécio dissolvido residual e da separação dos sólidos, incluindo os efeitos dos iões concorrentes e das substâncias complexantes.

A investigação sobre a captura de lutécio a partir de uma solução de nitrato examinou combinações de permutadores catiónicos e aniónicos, incluindo os efeitos do tempo de contacto e das proporções dos materiais. Estas experiências apoiam a avaliação da captura por permuta iónica, mas não se deve pressupor que as suas capacidades e rendimentos se apliquem a uma água diferente. As terras raras concorrentes e as substâncias complexantes podem afetar a seletividade e a capacidade utilizável.

Concentração e recuperação

A adsorção seguida de dessorção, ou a permuta iónica seguida de eluição, pode transferir o lutécio capturado para outra corrente líquida. Um volume final menor pode aumentar a sua concentração. Um estudo sobre uma membrana de inclusão polimérica também investigou o transporte seletivo de Lu(III) e a regeneração da membrana. Trata-se de uma abordagem de separação especializada, distinta da suposição de que um filtro de partículas comum remove o lutécio dissolvido.

Meça separadamente a remoção do lutécio, a recuperação em massa e a pureza do produto. Outros elementos de terras raras e sais podem ser concentrados ao mesmo tempo. O balanço de massa deve abranger a alimentação, a água tratada, os sólidos, os materiais de tratamento esgotados e os líquidos de regeneração.

Informações úteis para avaliar o tratamento

Caudal, temperatura, pH e variação da composição da água.
Lutécio total e dissolvido, com indicação do método de amostragem e filtração.
Outros elementos de terras raras, iões principais, sólidos em suspensão e substâncias complexantes conhecidas.
O objetivo para a água tratada e o produto de recuperação pretendido.
A composição e o destino das lamas, dos materiais de tratamento esgotados e dos líquidos de regeneração.

Apresente as concentrações numa base consistente. Um valor expresso como Lu elementar exclui os contra-iões e a água de cristalização e difere da concentração mássica de um sal de lutécio.