Sali comuni di europio in acqua: solubilità, rimozione e concentrazione
Tra i sali comuni dell'europio figurano cloruro, nitrato e solfato. Carbonato, fosfato e fluoruro sono forme pertinenti poco solubili. L'europio presenta inoltre un'importante distinzione tra Eu(III) ed Eu(II): lo stato di ossidazione può modificarne la solubilità e il comportamento durante la separazione.
Per informazioni sulla presenza e sul contesto ambientale, consultare l'europio in acqua. Qui «comuni» si riferisce alla chimica di laboratorio e di processo, non a una classifica dei sali rilevati nelle acque naturali. Una volta disciolto un sale, la sua formula originaria non descrive tutte le specie presenti in soluzione.
Sali comuni e solubilità in acqua
| Sale | Esempi di formule e idrati | Solubilità in acqua | Rilevanza pratica |
|---|---|---|---|
| Cloruro di europio(III) | EuCl3; EuCl3·6H2O | Solubile in acqua; verificare l'idrato specificato [1]. | Un sale solubile usato come fonte di Eu. La rimozione dell'Eu non comporta necessariamente la rimozione del cloruro. |
| Nitrato di europio(III) | Eu(NO3)3·6H2O | Solubile in acqua [2]. | Usato per preparare soluzioni di Eu; il nitrato resta un aspetto distinto da considerare per la qualità dell'acqua. |
| Solfato di europio(III) | Eu2(SO4)3·8H2O | Indicato come solubile in acqua; la saturazione dipende dalla temperatura, dall'idrato e dalla composizione della soluzione [3]. | Non confondere questo sale trivalente con il solfato di Eu(II). |
| Solfato di europio(II) | EuSO4 | Scarsamente solubile; usato nella precipitazione selettiva dopo riduzione [4]. | Una via di recupero specialistica che richiede il controllo dello stato di ossidazione dell'europio. |
| Carbonato di europio(III) | Eu2(CO3)3·xH2O | Poco solubile in acqua [5]. | Forma solida rilevante per il trattamento; le soluzioni acide o contenenti agenti complessanti richiedono una valutazione separata. |
| Fosfato di europio(III) | EuPO4 | Indicato come insolubile in acqua [6]. | Una fase solida che può trattenere Eu; insolubile non significa che la concentrazione disciolta sia pari a zero. |
| Fluoruro di europio(III) | EuF3 | Insolubile in acqua [7]. | L'aggiunta di fluoruro introduce un altro contaminante e non è una raccomandazione generale per il trattamento dell'acqua. |
Si tratta di confronti qualitativi, non di concentrazioni numeriche di saturazione. Un valore numerico dovrebbe specificare temperatura, pH, stato di ossidazione, idrato o fase solida, composizione della soluzione e unità di misura. I valori in g per 100 g di acqua non possono essere sostituiti direttamente ai valori in g/L di soluzione. Idrossidi e ossidi sono solidi pertinenti, ma non sono inclusi come sali in questa tabella.
Eu(III), Eu(II) e specie disciolte
Eu(III) può formare complessi disciolti o trasferirsi a particelle e precipitati. L'idrolisi, la chimica dei carbonati e il sorbimento influenzano il comportamento in acqua [8]. La concentrazione degli ioni liberi, l'Eu disciolto totale e l'Eu totale sono misure diverse. I ligandi organici e gli ioni concorrenti possono modificare le prestazioni del trattamento.
La riduzione a Eu(II) è stata utilizzata prima della precipitazione selettiva del solfato [4]. Ciò non significa che tutti i sali di Eu diventino insolubili dopo la riduzione. EuCl2 è solubile in acqua: i risultati del recupero basato sulla precipitazione del cloruro da miscele alcoliche a basso contenuto d'acqua non possono essere trasferiti direttamente a un processo acquoso di trattamento dell'acqua [9]. Valutare le condizioni redox e l'esposizione all'ossigeno insieme al pH.
Concentrazione: mg/L come Eu rispetto a mg/L di sale
Riportare l'europio elementare, per esempio in µg/L come Eu o mg/L come Eu, e definire la frazione del campione. La massa di un sale aggiunto comprende i suoi anioni e l'acqua di cristallizzazione. Il calcolo della dose non determina la quantità di Eu disciolto che rimane dopo il raggiungimento dell'equilibrio.
Concentrazione calcolata di Eu (mg/L) = dose di sale (mg/L) × n × 151,964 / massa molare del sale (g/mol).
Qui n è il numero di atomi di Eu per unità di formula. Includere l'acqua di cristallizzazione e, se opportuno, correggere il calcolo in base al titolo del prodotto.
| Sale specificato | Massa molare approssimativa (g/mol) | Eu da 100 mg/L di sale, valore calcolato |
|---|---|---|
| EuCl3, anidro | 258.31 | 58,8 mg/L come Eu |
| EuCl3·6H2O | 366.40 | 41,5 mg/L come Eu |
| Eu(NO3)3·6H2O | 446.06 | 34,1 mg/L come Eu |
Questi esempi calcolati presuppongono materiale puro, dissoluzione completa e nessuna perdita successiva. Non sono misure di solubilità né concentrazioni ambientali. Una concentrazione di 1 mmol/L di Eu corrisponde a circa 151,964 mg/L come Eu; 1 mg/L come Eu corrisponde a circa 6,58 µmol/L. La massa atomica utilizzata è 151,964 [10].
Rimozione dell'europio dall'acqua
- Precipitazione e separazione dei solidi: verificare su un'acqua rappresentativa un'adeguata regolazione del pH e l'impiego di agenti precipitanti. La precipitazione dell'idrossido di Eu è stata studiata in soluzioni di processo [11]. Dopo la precipitazione, procedere con la sedimentazione o la filtrazione; la formazione di un solido non comporta di per sé la sua rimozione dal flusso d'acqua.
- Adsorbimento e scambio ionico: valutare un sorbente o una resina adatti per l'Eu disciolto, tenendo conto di metalli concorrenti, ligandi, acidità e rigenerazione. L'assorbimento di Eu(III) è stato studiato con sorbenti sperimentali a base di alginato [8]. La capacità misurata in laboratorio non garantisce le prestazioni dell'impianto né la separazione selettiva dalle altre terre rare.
- Separazione basata su reazioni redox: la riduzione e la precipitazione di EuSO4 possono favorire il recupero selettivo in soluzioni di processo idonee [4]. Reagenti, stabilità dello stato di ossidazione e flussi residui richiedono una valutazione specifica del processo.
La sola filtrazione agisce sulle particelle, non sugli ioni Eu liberamente disciolti. La rimozione dell'Eu non dimostra che cloruri, nitrati, solfati o altri componenti soddisfino i requisiti di qualità dell'acqua.
Concentrazione e recupero
La rimozione riduce l'Eu nell'acqua trattata; il recupero raccoglie l'Eu in un altro flusso o prodotto. La precipitazione lo concentra in un solido. L'eluizione da una resina caricata può raccogliere l'Eu in un volume minore di liquido, previa verifica sperimentale. Può essere necessaria un'ulteriore purificazione prima di ottenere un prodotto utilizzabile.
Fattore di concentrazione nel liquido = concentrazione di Eu nel liquido raccolto / concentrazione di Eu nell'alimentazione. Determinare separatamente la percentuale di recupero dividendo la massa di Eu raccolta per la massa di Eu nell'alimentazione. Per esempio, 1 m³ contenente 10 mg/L come Eu contiene 10 g di Eu. Recuperandone il 90% in 10 L si ottengono 900 mg/L come Eu e un fattore di concentrazione pari a 90. Questo è un bilancio di massa illustrativo, non una previsione delle prestazioni.
Dati per la valutazione del trattamento
Tra i dati utili figurano la portata, l'Eu disciolto e totale, il pH, la temperatura, le condizioni redox, i principali anioni, i ligandi organici, i metalli concorrenti, i solidi sospesi e la concentrazione desiderata in uscita. Concordare con il laboratorio il campionamento e la preparazione dei campioni per l'analisi. Verificare l'Eu residuo, la separazione dei solidi, il consumo di reagenti e la composizione dei concentrati.
Fonti e ulteriori letture
- ProChem: cloruro di europio esaidrato.
- ProChem: nitrato di europio esaidrato.
- Thermo Scientific: solfato di europio(III) ottaidrato.
- Separazione dell'europio da un concentrato di terre rare intermedie ottenuto dalla monazite delle sabbie nere egiziane.
- American Elements: carbonato di europio idrato.
- ProChem: fosfato di europio(III).
- ProChem: fluoruro di europio(III).
- Rimozione di Eu(III) mediante aerogel di alginato reticolati con poliurea.
- Recupero fotochimico dell'europio da soluzioni non acquose.
- Royal Society of Chemistry: europio.
- Separazione di ittrio ed europio mediante estrazione con solvente usando liquidi ionici a base di tiocianato non diluiti.