Bario (Ba) e acqua

Nelle acque naturali e trattate, il bario si trova principalmente sotto forma di ioni bario disciolti (Ba²⁺) o in particelle minerali scarsamente solubili. Queste forme sono diverse dal bario metallico elementare, che reagisce con l’acqua.

Becher contenente acqua con una rappresentazione concettuale degli ioni bario e di apparecchiature per il trattamento dell’acqua a membrana — Illustrazione concettuale degli ioni bario nell’acqua e del trattamento a membrana; non rappresenta un campione d’acqua sottoposto a misurazione.

Il bario nelle acque naturali

Il bario è presente naturalmente nelle rocce e nei minerali, in particolare nella barite (solfato di bario, BaSO₄) e nella witherite (carbonato di bario, BaCO₃). La quantità che si dissolve dipende dalla forma mineralogica e dalla chimica dell’acqua. L’Organizzazione mondiale della sanità osserva che le concentrazioni nell’acqua potabile sono generalmente inferiori a 100 µg/L, sebbene in alcune acque sotterranee siano stati misurati livelli più elevati. Nell’acqua di mare, il bario è presente principalmente come Ba²⁺; una fonte del Monterey Bay Aquarium Research Institute riporta una concentrazione media di circa 109 nmol/kg, equivalente a circa 15 µg/kg. Le concentrazioni variano con la profondità e la regione oceanica.

Come reagisce il bario elementare con l’acqua

Il bario metallico elementare reagisce con l’acqua formando idrossido di bario e idrogeno gassoso:

Ba(s) + 2 H₂O(l) → Ba(OH)₂(aq) + H₂(g)

Questa reazione libera calore e produce una soluzione alcalina e idrogeno, che può incendiarsi. Il bario elementare non è la forma normalmente misurata nelle acque naturali. La reazione è illustrata esclusivamente per fornire un contesto chimico; non deve essere tentata al di fuori di un laboratorio adeguatamente attrezzato e controllato.

Composti del bario nell’acqua

I composti del bario differiscono notevolmente per solubilità. Il solfato di bario e il carbonato di bario si dissolvono solo in piccola misura, mentre composti come il cloruro di bario e il nitrato di bario sono molto più solubili. Il bario disciolto è generalmente presente come Ba²⁺; il solfato e il carbonato presenti nell’acqua possono influire sul fatto che il bario rimanga disciolto o formi un solido. Il solfato di bario, chiamato anche barite, è particolarmente poco solubile.

Contesto ambientale e sanitario

Il bario può raggiungere l’acqua attraverso la dissoluzione naturale dei minerali e, in alcune località, attraverso attività industriali e rifiuti. La concentrazione e la forma chimica sono importanti nell’interpretazione di un risultato. Per l’acqua potabile, il valore guida dell’Organizzazione mondiale della sanità per il bario è di 1,3 mg/L; i limiti normativi locali possono differire.

Quando l’acqua contiene sia bario sia solfato, il solfato di bario può precipitare. Questo aspetto è rilevante per i sistemi a osmosi inversa, poiché la concentrazione nel flusso di salamoia può aumentare il rischio di incrostazioni di barite. Valutare la chimica dell’acqua e le condizioni operative, anziché basarsi soltanto sul bario totale.

È possibile rimuovere il bario dall’acqua?

Sì. L’Organizzazione mondiale della sanità indica lo scambio ionico, l’addolcimento con calce e la filtrazione diretta con precipitazione chimica come metodi di trattamento in grado di ridurre il bario. L’osmosi inversa e l’elettrodialisi sono utilizzate anche per la rimozione degli ioni disciolti. Il processo idoneo e la concentrazione ottenuta dipendono dalla composizione dell’acqua di alimentazione, dal pH, dagli ioni concorrenti, dalla progettazione del trattamento e dalla qualità dell’acqua richiesta.

Per i sistemi a membrana, valutare il bario insieme al solfato e al tasso di recupero per stimare il potenziale di formazione di incrostazioni di solfato di bario. Per acque dolci a bassa concentrazione salina che rientrano nei limiti di ingresso dichiarati, il calcolatore del tasso di recupero e del potenziale di incrostazione per osmosi inversa (RO) può aiutare a valutare preliminarmente l’effetto del tasso di recupero; non è un modello validato per la progettazione di sistemi a membrana né un calcolatore per acqua di mare o salamoia. Un antincrostante può contribuire a controllare la precipitazione in condizioni idonee, ma non rimuove il bario disciolto dall’acqua. Confermare le prestazioni del trattamento utilizzando dati rappresentativi dell’acqua di alimentazione e delle condizioni operative.