Sali di olmio in acqua: solubilità, rimozione e concentrazione
Il cloruro e il nitrato di olmio sono fonti di Ho(III) solubili in acqua, mentre il carbonato, l'ossalato e il fluoruro sono composti poco solubili. La forma chimica presente dopo la miscelazione con l'acqua determina il comportamento durante il trattamento; il nome del sale di partenza non è sufficiente.
Per le fonti e le vie di diffusione nell'ambiente, vedere l'olmio nell'acqua.
Sali di olmio comuni e solubilità
Queste descrizioni qualitative non indicano concentrazioni di saturazione né specifiche di dosaggio. Verificare i dati relativi all'esatto idrato, alla temperatura e alla composizione della soluzione. L'acidità, le sostanze complessanti e altri ioni possono modificare la quantità di olmio che rimane disciolta.
| Sale | Formula rappresentativa | Comportamento in acqua | Rilevanza pratica |
|---|---|---|---|
| Cloruro di olmio(III) esaidrato | HoCl3·6H2O | Solubile in acqua. | Fornisce Ho(III) disciolto; l'idratazione modifica la frazione massica dell'olmio. |
| Nitrato di olmio(III) pentaidrato | Ho(NO3)3·5H2O | Solubile in acqua. | Sia l'olmio sia il nitrato passano in soluzione. Verificare l'idrato e il titolo sul certificato del prodotto. |
| Solfato di olmio(III) | Ho2(SO4)3 | Moderatamente solubile in acqua secondo le informazioni del fornitore. | Verificare l'idrato, la temperatura e la composizione in solfati prima di preparare o concentrare una soluzione. |
| Carbonato di olmio(III) idrato | Ho2(CO3)3·xH2O | Poco solubile in acqua. | Una sospensione non è una soluzione di sostanza disciolta. L'idratazione variabile influisce sui calcoli di massa. |
| Ossalato di olmio(III) idrato | Ho2(C2O4)3·xH2O | Poco solubile in acqua. | Un possibile prodotto di precipitazione; misurare l'olmio disciolto residuo anziché presumere una cattura completa. |
| Fluoruro di olmio(III) | HoF3 | Poco solubile in acqua. | Includere sia il fluoruro sia l'olmio nella valutazione della qualità dell'acqua e dei residui. |
Cosa succede dopo la dissoluzione?
Questi composti contengono olmio trivalente, Ho(III). Le variazioni di acidità o delle sostanze complessanti possono modificare le specie disciolte e la tendenza a formare particelle o a legarsi alle superfici. Una soluzione preparata da un sale solubile può quindi cambiare dopo la miscelazione con un'altra corrente.
Misurare l'olmio totale e, ove pertinente, la frazione disciolta definita mediante un metodo specificato di campionamento e filtrazione. Le particelle fini e i colloidi possono influire su questa distinzione. Registrare i metodi di preparazione affinché i risultati prima e dopo il trattamento siano confrontabili.
Rimozione dell'olmio dall'acqua
Separazione dei solidi e precipitazione
La sedimentazione e la filtrazione possono rimuovere le particelle contenenti olmio, se queste possono essere separate efficacemente. Da sole non dimostrano la rimozione dell'Ho(III) disciolto. La precipitazione può trasferire l'olmio disciolto in un solido poco solubile quando la chimica della soluzione lo consente.
Per ogni fase di precipitazione proposta, verificare l'acidità, le sostanze complessanti, gli ioni concorrenti, l'olmio disciolto residuo e la filtrabilità dei solidi. Una classificazione qualitativa della solubilità non stabilisce un dosaggio o un pH operativo universale. Includere i reagenti aggiunti e i fanghi nel bilancio del trattamento.
Adsorbimento e scambio ionico
Studi scientifici originali hanno esaminato l'adsorbimento dell'olmio su ossido di grafene magnetico funzionalizzato con gruppi amminici e su compositi di alginato modificati. Lo studio sull'alginato ha esaminato pH, tempo di contatto, concentrazione iniziale, temperatura, metalli concorrenti e rigenerazione. Questi risultati giustificano la sperimentazione di possibili meccanismi di cattura, non l'ipotesi di ottenere le stesse prestazioni in un'acqua diversa.
Lo scambio ionico è utilizzato nella separazione delle terre rare, ma per scegliere una soluzione applicabile è necessario testare la miscela effettiva. Valutare capacità, tempo di contatto, punto di esaurimento, effetti degli ioni concorrenti e rigenerazione. Una semplice soluzione di sale di olmio può comportarsi diversamente da una soluzione mista di terre rare o da un'acqua contenente ligandi organici.
Concentrazione: mg/L come Ho rispetto a mg/L di sale
Un valore espresso come olmio elementare esclude i controioni e l'acqua di cristallizzazione. Utilizzando una massa atomica dell'olmio di 164,930 g/mol:
mg/L come Ho = mg/L di sale × (numero di atomi di Ho per unità di formula × 164,930) / massa molare del sale.
| Sale puro | Formula | Massa molare approssimativa | Ho da 100 mg/L di sale |
|---|---|---|---|
| Cloruro di olmio anidro | HoCl3 | 271,29 g/mol | 60,8 mg/L come Ho |
| Cloruro di olmio esaidrato | HoCl3·6H2O | 379,38 g/mol | 43,5 mg/L come Ho |
| Nitrato di olmio pentaidrato | Ho(NO3)3·5H2O | 441,02 g/mol | 37,4 mg/L come Ho |
Questi esempi presuppongono il composto puro indicato e la completa dissoluzione; non rappresentano limiti di solubilità. Occorre tenere conto del titolo del prodotto, dell'umidità, dell'effettivo grado di idratazione e del materiale non disciolto. Una concentrazione di olmio pari a 1 mmol/L corrisponde a 164,930 mg/L come Ho. La sola analisi elementare totale non consente di identificare il sale originario.
Concentrazione e recupero dell'olmio
L'adsorbimento seguito dal desorbimento o lo scambio ionico seguito dall'eluizione possono trasferire l'olmio catturato in un altro flusso liquido. Un volume finale inferiore può aumentarne la concentrazione. Un concentrato può contenere anche altre terre rare, sali e impurità; il recupero e la purezza devono quindi essere misurati separatamente.
Per un esempio illustrativo di bilancio di massa, 1 m3 d'acqua a 10 mg/L come Ho contiene 10 g di olmio. Recuperando il 90% di questa massa in un volume liquido finale di 10 L si otterrebbero 900 mg/L come Ho, con un fattore di concentrazione pari a 90. Si tratta di un calcolo, non di una resa di trattamento attesa. In un bilancio effettivo occorre includere tutti i flussi liquidi in uscita, i solidi residui e le perdite.
Tra i dati utili per il processo figurano portata, temperatura, pH, olmio totale e disciolto, altri elementi delle terre rare, ioni principali, solidi sospesi e sostanze complessanti note. Prima di verificare le prestazioni mediante prove di laboratorio o pilota, definire sia l'obiettivo per l'acqua trattata sia l'eventuale obiettivo di recupero.
Fonti
- Thermo Scientific Chemicals: cloruro di olmio esaidrato e nitrato di olmio pentaidrato.
- American Elements: solfato di olmio.
- Inorganic Ventures: Guida alla tavola periodica, chimica dell'olmio in soluzione.
- Recupero degli elementi delle terre rare pesanti mediante ossido di grafene magnetico funzionalizzato con gruppi amminici.
- Compositi modificati a base di alginato da fonti rinnovabili per l'adsorbimento di samario e olmio.
- Royal Society of Chemistry: dati atomici e separazione dell'olmio.