Itérbio na água: ocorrência, química, remoção e recuperação

O itérbio (Yb) pode entrar na água associado a minerais de terras raras e a correntes de processo provenientes da extração, refinação e reciclagem de terras raras. Para os engenheiros de tratamento de água, a primeira questão é determinar se está presente como itérbio dissolvido, em partículas em suspensão ou em ambas as formas. Esta distinção, juntamente com a química da água, determina que opções de separação e recuperação vale a pena avaliar.

Ocorrência e forma química

O itérbio ocorre com outros lantanídeos em minerais como a monazite. Na água de processo, pode estar presente sob formas dissolvidas ou ser transportado por sólidos minerais e de processo em suspensão. Um resultado relativo ao itérbio total, por si só, não permite determinar quanto pode ser removido por filtração de partículas.

O Yb(III) é o estado de oxidação predominante em condições habituais, embora o Yb(II) exista em determinados sistemas químicos. A distribuição das espécies dissolvidas e dos sólidos depende do pH e das substâncias que se ligam ao itérbio, incluindo os ligandos dissolvidos. Alterações nestas condições podem modificar a solubilidade e a fração associada a partículas. Outros elementos de terras raras e constituintes dissolvidos também podem afetar a separação.

Para conhecer as propriedades e utilizações do elemento, consulte a página sobre o elemento itérbio.

Amostragem e avaliação do tratamento

Compare amostras não filtradas e filtradas, recolhidas de forma adequada, para distinguir o itérbio total do itérbio dissolvido, definido operacionalmente. Registe o pH e as condições de processo relevantes no momento da amostragem; os resultados da filtração dependem do filtro utilizado e não permitem, por si só, identificar cada uma das espécies dissolvidas. A análise do itérbio em conjunto com outros elementos de terras raras, iões maioritários e substâncias potencialmente complexantes pode ajudar a interpretar os resultados. Podem considerar-se métodos analíticos como a ICP-MS quando estiverem estabelecidos requisitos adequados de deteção e controlo de qualidade.

Precipitação e separação de sólidos

O ajuste do pH pode favorecer a formação de sólidos que contêm itérbio, cuja remoção por sedimentação e filtração pode então ser avaliada. O resultado depende da composição química inicial, das reações concorrentes e de quaisquer ligandos que mantenham o itérbio em solução. Ensaios em bancada devem determinar se uma faixa operacional viável produz sólidos separáveis e o que permanece na água tratada.

Troca iónica e membranas

A troca iónica pode ser avaliada para o itérbio dissolvido, tendo em conta a seletividade da resina, os iões concorrentes, a composição química da água de alimentação e a composição da corrente de regenerante. Os processos de membranas podem ser avaliados para concentrar constituintes dissolvidos que contêm itérbio, mas o desempenho depende da membrana selecionada e da composição da água de alimentação. Os sólidos em suspensão e o potencial de colmatação são relevantes para ambas as abordagens; não se deve pressupor qualquer grau de remoção sem ensaios em condições representativas.

Recuperação e resíduos

Quando a recuperação for um objetivo, avalie a concentração de itérbio e os elementos associados nos sólidos recolhidos, no eluato da troca iónica ou no concentrado das membranas. A adequação destes materiais a uma separação posterior depende da sua composição e do processo subsequente previsto. O planeamento do tratamento deve também ter em conta o volume e a composição destas correntes residuais, bem como a sua gestão adequada.

Assim, uma avaliação útil combina medições de itérbio dissolvido e total, dados sobre a composição química da água e ensaios de separação representativos antes de se selecionar uma via de tratamento ou recuperação.