Sali di bromuro comuni nell'acqua: presenza, solubilità e trattamento
Nell'acqua il bromuro è presente sotto forma di ioni Br− disciolti insieme ad altri ioni. Denominazioni come bromuro di sodio o bromuro di magnesio indicano i sali utilizzati per aggiungere bromuro o le combinazioni ioniche presenti in una salamoia; normalmente non rimangono in soluzione come molecole distinte.
Questa pagina presenta le acque contenenti bromuro, alcuni sali di bromuro rappresentativi e la loro solubilità approssimativa in acqua pura. Per una panoramica sulla presenza del bromuro, sulle considerazioni relative al trattamento dell'acqua e sul recupero industriale, vedere Il bromo nell'acqua.
Sali di bromuro nelle acque naturali e industriali
Nelle acque dolci, il bromuro è generalmente un componente disciolto presente in piccole quantità. L'acqua di mare contiene in media circa 65 mg/L di bromuro, con concentrazioni segnalate superiori a 80 mg/L in alcune regioni. Nell'acqua di mare e nelle salamoie naturali, il bromuro è presente insieme a sodio, magnesio, potassio, calcio e cloruro; attribuire il bromuro disciolto a un sale specifico è una convenzione utile per i calcoli, non una descrizione diretta di molecole distinte nell'acqua. Le acque madri derivanti dall'evaporazione dell'acqua di mare (bittern), le salamoie continentali e le acque di formazione dei giacimenti petroliferi possono raggiungere concentrazioni molto più elevate.
I flussi industriali contenenti bromuro comprendono le salamoie di alimentazione per la produzione di bromo e i fluidi speciali per il completamento o gli interventi di manutenzione dei pozzi petroliferi. Il bromuro di calcio e il bromuro di zinco sono utilizzati in salamoie limpide ad alta densità; anche il bromuro di sodio è impiegato nei fluidi di completamento. Il bromuro di ammonio è più tipico dei flussi chimici o di processo che delle acque naturali. Un'analisi dell'acqua dovrebbe riportare il bromuro e gli ioni associati, anziché dedurre la presenza di un sale dal solo bromuro.
Sali di bromuro rappresentativi e solubilità
I valori riportati di seguito indicano la solubilità approssimativa dei sali puri in acqua a circa 25 °C, espressa in grammi di sale per 100 g di acqua. Sono valori di riferimento, non limiti di progettazione per salamoie miste. Stato di idratazione, temperatura, pressione e altri sali disciolti possono modificare il comportamento delle fasi. Tutti i sali elencati sono molto solubili; durante la normale evaporazione dell'acqua, il bromuro rimane generalmente in soluzione, a meno che la salamoia non sia sottoposta a una sequenza specializzata di recupero dei sali.
| Sale | Formula | Solubilità approssimativa a circa 25 °C | Contesto idrico o di processo tipico |
|---|---|---|---|
| Bromuro di sodio | NaBr | 94,6 g/100 g di acqua | Acqua di mare e salamoie naturali sotto forma di ioni disciolti; alimentazione per la produzione di bromo e alcuni fluidi di completamento |
| Bromuro di magnesio | MgBr2 | Circa 100,6 g/100 g di acqua; la fase solida idrata influisce sul valore riportato | Acqua di mare, laghi salati, salamoie profonde e acque madri bittern |
| Bromuro di potassio | KBr | 67,8 g/100 g di acqua | Disciolto nelle acque saline naturali in quantità inferiori rispetto a sodio e magnesio; flussi chimici e di processi specializzati |
| Bromuro di ammonio | NH4Br | 78,3 g/100 g di acqua | Produzione chimica e soluzioni di processo; non è un sale predominante nelle acque naturali |
| Bromuro di calcio | CaBr2 | 156 g/100 g di acqua | Salamoie limpide ad alta densità per il completamento e la manutenzione dei pozzi petroliferi e come fluidi per packer |
| Bromuro di zinco | ZnBr2 | 471 g/100 g di acqua | Salamoie speciali ad alta densità per il completamento dei pozzi petroliferi, spesso miscelate con bromuro di calcio |
La solubilità è espressa per massa d'acqua, non per massa o volume della soluzione finale. Questi valori non consentono di prevedere quando un sale cristallizzerà da una salamoia reale senza considerare la composizione ionica completa e gli equilibri di fase dipendenti dalla temperatura.
Opzioni di rimozione, concentrazione e recupero
| Obiettivo | Possibile approccio | Considerazioni principali |
|---|---|---|
| Ridurre il bromuro in acque poco o moderatamente saline | Selettivo per il bromuro, mediante scambio ionico | Le prestazioni dipendono dalla selettività della resina, dalla competizione di cloruro e solfato, dalla capacità operativa, dalla rigenerazione e dalla gestione della soluzione rigenerante esausta. |
| Ridurre i sali disciolti nell'acqua e trasferire il bromuro in un concentrato | Osmosi inversa | La reiezione dei sali e il recupero dipendono dalla membrana, dalla composizione dell'acqua di alimentazione e dalle condizioni operative. Il concentrato rimane un flusso contenente bromuro, per il quale occorre prevedere il riutilizzo, il recupero o lo smaltimento. |
| Separare e concentrare gli ioni nell'alimentazione salina | Elettrodialisi o elettrodialisi a inversione di polarità | Trasferisce gli ioni attraverso membrane selettive in un concentrato. La selettività e il consumo energetico dipendono dalla salinità e dagli ioni concorrenti; il processo non distrugge il bromuro. |
| Recuperare bromo elementare da una salamoia industriale ricca di bromuro | Ossidazione controllata di Br− a Br2, seguita da strippaggio con aria o vapore e captazione | Un processo specializzato di recupero industriale che impiega bromo volatile e pericoloso e agenti ossidanti; richiede sistemi di contenimento e controllo appositamente progettati. |
| Concentrare una salamoia mista o ridurre gli scarichi liquidi | Evaporazione e cristallizzazione per stadi | Queste operazioni concentrano i sali ma non rimuovono selettivamente il bromuro. Poiché i sali di bromuro sono molto solubili, il bromuro rimane comunemente nell'acqua madre residua o nel bittern, mentre cristallizzano i minerali meno solubili. |
La chiarificazione e la filtrazione convenzionali non rimuovono in modo affidabile il bromuro disciolto. La precipitazione chimica può essere utile per altri costituenti della salamoia, ma non si deve presumere che faccia precipitare selettivamente il bromuro. La scelta del processo richiede la composizione misurata dell'acqua, la qualità richiesta del prodotto o dello scarico, l'obiettivo di recupero e una modalità adeguata di gestione del concentrato.
Discutere il trattamento di un'acqua o di una salamoia contenente bromuri
Per una valutazione del trattamento o del recupero, comunica a Lenntech la provenienza dell'acqua, la concentrazione di bromuri, gli ioni principali, la portata e l'obiettivo del processo.
Parla con noi di un problema di trattamento delle acque
Contatta Lenntech all'indirizzo info@lenntech.com.
Ultima revisione: a cura di Lenntech.
Fonti e ulteriori letture
- OMS: concentrazioni di bromuri nelle acque dolci, nell'acqua di mare e nell'acqua desalinizzata
- PubChem / HSDB: proprietà e solubilità del bromuro di sodio
- PubChem: proprietà e solubilità del bromuro di potassio
- PubChem / HSDB: solubilità del bromuro di calcio
- PubChem / HSDB: solubilità del bromuro di ammonio
- PubChem / HSDB: solubilità del bromuro di zinco
- USGS: bromuri nelle acque naturali e nelle salamoie
- SLB: salamoie limpide per operazioni di completamento e di ripristino dei pozzi
- Health Canada: riferimenti sulla formazione del bromato e sul trattamento a membrana
- Archivio dell'US EPA: recupero industriale del bromo dalle salamoie