Europio (Eu) e acqua

L'europio è un elemento delle terre rare utilizzato nei materiali luminescenti. Il suo comportamento nell'acqua dipende dallo stato di ossidazione, dal pH, dai ligandi disciolti e dal contatto con i solidi. La sola concentrazione di europio totale non permette di identificarne le forme disciolte né di determinare il trattamento necessario.

Da dove può provenire l'europio presente nell'acqua?

L'europio si trova insieme ad altri lantanidi in minerali tra cui la monazite e la bastnäsite. I suoi composti sono utilizzati nei fosfori e in altri materiali specialistici [1]. Il contatto con minerali, residui di lavorazione o flussi di riciclaggio può costituire una via di ingresso nell'acqua. La quantità rilasciata dipende dal materiale e dalla chimica dell'acqua; la presenza di europio in un solido non ne determina la concentrazione nell'acqua circostante.

Chimica dell'europio nell'acqua

Eu(III) è lo stato di ossidazione generalmente considerato negli studi ambientali sulle acque. L'idrolisi, la complessazione con i carbonati e l'interazione con le superfici ne influenzano il comportamento [2]. L'europio disciolto può comprendere ioni idratati e complessi. Altra parte dell'europio può trovarsi in particelle sospese, colloidi o solidi sedimentati. Gli ioni Eu liberi, l'Eu disciolto totale e l'Eu totale rappresentano quindi grandezze diverse.

L'europio può trovarsi anche come Eu(II). Questa distinzione è importante nei processi di separazione: la riduzione di Eu(III) a Eu(II), seguita dalla precipitazione del solfato di europio(II), scarsamente solubile, è stata utilizzata per separare l'europio dalle altre terre rare [3]. Lo stato di ossidazione e l'esposizione all'ossigeno devono essere controllati e valutati per la soluzione effettiva. I risultati relativi a Eu(II) non possono essere applicati direttamente a Eu(III), né viceversa.

Concentrazione e campionamento

Riportare la concentrazione di europio elementare in µg/L come Eu o mg/L come Eu. Specificare se il risultato si riferisce alla frazione disciolta, totale o a un'altra frazione definita, indicando anche filtrazione, conservazione e preparazione analitica. Quando la chimica redox è rilevante, discutere separatamente con il laboratorio le misure dello stato di ossidazione. La dose di un sale non equivale alla concentrazione di Eu elementare, poiché anche gli anioni e l'acqua di cristallizzazione contribuiscono alla massa del sale.

Non esiste una concentrazione di europio rappresentativa di tutte le acque naturali o di tutti i flussi industriali. Utilizzare misure effettuate sull'acqua in esame e distinguere i limiti di rilevabilità dai valori misurati.

Rimozione e recupero

La precipitazione può trasferire l'europio disciolto in una fase solida. Il solido deve poi essere separato dall'acqua mediante sedimentazione o filtrazione. La precipitazione dell'idrossido di europio è stata studiata in soluzioni di processo, ma le prestazioni dipendono dalla matrice acquosa e dalle condizioni operative [4]. Un valore di pH riportato per un esperimento di laboratorio non costituisce un valore di riferimento universale per il trattamento.

È stato studiato anche l'adsorbimento di Eu(III), anche mediante sorbenti sperimentali a base di alginato [2]. Per lo scambio ionico o l'adsorbimento occorre valutare la capacità di captazione, gli ioni concorrenti, i ligandi, il tempo di contatto e il rilascio durante la rigenerazione. La cattura di Eu su un materiale lo trasferisce in un altro flusso, ma non distrugge l'elemento. La rigenerazione o l'eluizione possono concentrarlo per un successivo recupero, previa verifica sperimentale.

Il recupero selettivo è un obiettivo distinto dalla riduzione dell'Eu nell'acqua trattata. La precipitazione dei solfati basata su processi redox e l'estrazione con solvente sono metodi di separazione specialistici [3,4]. Richiedono una valutazione dell'impiego di reagenti, delle altre terre rare e della composizione dei liquidi e dei solidi residui. I risultati di recupero ottenuti in laboratorio non dimostrano la purezza del prodotto né le prestazioni dell'impianto.

Dati per la valutazione del trattamento

Tra i dati utili figurano la portata, le concentrazioni di Eu disciolto e totale, il pH, la temperatura, le condizioni redox, gli anioni principali, i metalli concorrenti, i ligandi organici, i solidi sospesi e la concentrazione richiesta in uscita. Le prove di laboratorio dovrebbero misurare l'Eu residuo, la separazione dei solidi e la composizione di eventuali concentrati o flussi di scarto.

Informazioni correlate

Vedi europio: proprietà dell'elemento e elementi e loro interazione con l'acqua. La guida ai sali riportata di seguito confronta composti comuni, solubilità, calcoli della concentrazione elementare e bilanci di massa del recupero.