Térbio (Tb) e água: ocorrência, química e remoção

O térbio é um elemento de terras raras utilizado em materiais fosforescentes e outros materiais técnicos. Nas correntes de tratamento de água e de reciclagem, a sua forma química determina se permanece dissolvido, se se liga a uma superfície ou se passa a fazer parte de um sólido. Medir apenas o térbio total não permite determinar qual o tratamento que funcionará.

Como pode o térbio entrar na água?

O térbio ocorre com outros elementos de terras raras em minerais como a monazite e a bastnasite. A água em contacto com materiais que contêm esses minerais pode conter térbio na forma dissolvida ou particulada. O processamento de minerais e a reciclagem também podem produzir correntes aquosas que contêm térbio. Investigação sobre águas residuais provenientes da recuperação de sucata de Nd-Fe-B estudou especificamente a captura de Tb(III) em baixas concentrações.

Estas são possíveis fontes a investigar, não provas de contaminação num local específico. Um programa de amostragem deve relacionar os resultados analíticos com os materiais manuseados, a química da água e o historial do processo. Para consultar as propriedades gerais do elemento, consulte térbio.

Química do térbio na água

Os estudos de tratamento examinam frequentemente o térbio trivalente, Tb(III). As suas formas dissolvidas variam com o pH e com as substâncias presentes na água. A hidrólise pode produzir espécies hidroxiladas, enquanto as substâncias complexantes podem alterar a adsorção e a precipitação. Estudos laboratoriais sobre a sorção do térbio demonstram que o pH afeta a remoção.

Os sais solúveis podem fornecer térbio dissolvido, enquanto os compostos pouco solúveis podem ocorrer como sólidos em suspensão. O sal originalmente utilizado para preparar uma solução não permanece necessariamente como a sua única forma química. Por isso, a temperatura, a acidez, os iões concorrentes e os ligandos orgânicos devem ser considerados na interpretação dos resultados de solubilidade ou de tratamento.

Como pode o térbio ser removido da água?

É necessário distinguir entre o térbio particulado e o dissolvido. A sedimentação e a filtração podem remover partículas que contêm o elemento. O térbio dissolvido requer um processo que capture as espécies dissolvidas relevantes ou as converta em sólidos separáveis.

A adsorção e a permuta iónica são opções a investigar. Estudos originais examinaram a captura de Tb(III) com materiais à base de celulose, partículas magnéticas modificadas e clinoptilolite natural. Estes resultados demonstram potencial nas condições experimentais descritas; não estabelecem uma percentagem de remoção universal nem garantem um projeto adequado para uma água industrial.

Para um tratamento proposto, ensaie a água em causa para avaliar a concentração residual atingível, o tempo de contacto, a capacidade do meio, os efeitos dos iões concorrentes e o comportamento durante a regeneração. Se for considerada a precipitação, verifique a separação dos sólidos resultantes e qualquer fração dissolvida residual. A remoção transfere o térbio para as lamas, o meio esgotado ou outra corrente; não destrói o elemento.

Remoção, concentração e recuperação

Reduzir a concentração de térbio na água tratada é diferente de recuperar um produto de térbio útil. A dessorção de um adsorvente carregado pode transferir o térbio capturado para um volume menor de líquido. Um estudo de adsorção com um material à base de celulose demonstrou a dessorção com ácido, ilustrando uma possível etapa de recuperação.

Uma corrente concentrada pode ainda conter outros elementos de terras raras e impurezas. Avalie a recuperação através de um balanço de massa que abranja a alimentação, a água tratada, os sólidos e as correntes de regeneração. A pureza do produto e a separação do térbio dos elementos de terras raras próximos exigem uma avaliação independente.

Informações úteis para avaliar o tratamento

Caudal, temperatura, pH e variabilidade da água de origem.
Concentrações de térbio total e dissolvido, com identificação dos métodos de amostragem e filtração.
Outros elementos de terras raras, iões principais, sólidos em suspensão e substâncias orgânicas ou complexantes.
A concentração exigida na água tratada e se a recuperação constitui um objetivo.
A composição e o destino das lamas, dos meios esgotados e dos líquidos de regeneração.

Compare os resultados expressos em termos de Tb elementar usando a mesma base. A concentração de um sal inclui os seus contra-iões e qualquer água de cristalização, pelo que não é igual à concentração expressa em termos de térbio.