Sali comuni di renio nell’acqua: solubilità, rimozione e concentrazione

I sali di renio nell’acqua sono rilevanti soprattutto per i reagenti specializzati e i processi di recupero dei metalli. Nelle soluzioni ossigenate, il renio disciolto si presenta comunemente come perrenato, ReO₄⁻. Il nome di un sale disciolto descrive il materiale di partenza o il prodotto; non significa che in soluzione rimangano molecole integre del sale.

Per informazioni sulla presenza e sulla chimica in soluzione acquosa, vedere il renio nell’acqua; per le fonti industriali e i circuiti di recupero, vedere il renio nelle acque minerarie e di processo.

Sali rappresentativi di renio e loro solubilità in acqua

Questi sono sali rappresentativi dei processi, non una classificazione delle sostanze presenti nelle acque naturali. L’acido perrenico, HReO₄, è un acido e non un sale; le soluzioni acide di recupero sono spesso descritte in questi termini. Una solubilità espressa in grammi di sale per litro non deve essere interpretata come grammi di renio elementare per litro. Anche i valori riferiti a un litro di soluzione e a un chilogrammo d’acqua hanno basi di riferimento diverse.

I dati in acqua pura costituiscono un primo riferimento. La saturazione effettiva dipende da temperatura, acidità, controioni e altri sali disciolti. Gli studi sul perrenato di ammonio in presenza di cloruro, nitrato e solfato di ammonio mostrano perché una soluzione mista richieda una propria valutazione dell’equilibrio.

Rimozione del renio dall’acqua

• Separare i solidi sospesi: la chiarificazione e la filtrazione rimuovono le particelle contenenti renio. La normale filtrazione delle particelle non rimuove il perrenato disciolto.
• Catturare il perrenato disciolto: lo scambio anionico e determinati adsorbenti possono trasferirlo dall’acqua a una fase solida. Verificare capacità, selettività e punto di esaurimento con l’acqua effettiva, considerando solfato, molibdato e altri ioni concorrenti.
• Separare e purificare le soluzioni di processo: l’estrazione con solvente è utilizzata nell’idrometallurgia del renio. Richiede un’alimentazione idonea e un circuito gestito di estrazione e strippaggio, senza estrapolarne direttamente l’impiego al trattamento dell’acqua potabile.
• Recuperare un prodotto cristallino: la precipitazione o la cristallizzazione possono recuperare sali di perrenato da soluzioni sufficientemente concentrate e condizionate. Rimuovere una concentrazione in tracce è un obiettivo diverso dal produrre un sale di elevata purezza.

Scegliere il metodo di trattamento in base alle concentrazioni di renio disciolto e totale, alla portata, al pH, alle condizioni redox, alla salinità, ai metalli concorrenti e all’obiettivo richiesto di scarico, riutilizzo o recupero. Le prove di laboratorio e, ove opportuno, le prove pilota consentono di stabilire le prestazioni. Tenere conto dei materiali esausti, delle soluzioni di rigenerazione, del raffinato e dei solidi: trasferire il renio in un flusso residuo non significa distruggerlo.

Concentrazione: mg/L espressi come Re rispetto a mg/L di sale

Per un sale puro di formula nota:

mg/L espressi come Re = mg/L di sale × numero di atomi di Re per unità di formula × 186,207 ÷ massa molare del sale.

Il perrenato di ammonio ha una massa molare di circa 268,24 g/mol e un atomo di renio per unità di formula. La sua frazione massica teorica di renio è del 69,42%. Pertanto, 100 mg/L di perrenato di ammonio puro corrispondono a circa 69,42 mg/L espressi come Re, se tutto il suo renio è presente nella frazione misurata. Un mmol/L di renio corrisponde a 186,207 mg/L espressi come Re.

Si tratta di calcoli di composizione, non di limiti di solubilità. Apportare le correzioni necessarie in base al titolo del reagente, allo stato di idratazione e alla formula chimica esatta. Specificare se un risultato analitico si riferisce al renio disciolto o totale. Un risultato espresso come perrenato include la massa dell’ossigeno e non può essere utilizzato direttamente come risultato espresso come Re.

Concentrazione del renio e calcolo del recupero

L’eluizione da un letto a scambio ionico o lo strippaggio di una fase di estrazione con solvente possono trasferire il renio catturato in un volume di liquido inferiore. La successiva purificazione e cristallizzazione possono produrre perrenato di ammonio. La concentrazione dipende dalla massa recuperata e dal volume finale:

Concentrazione nel volume di recupero = concentrazione nell’alimentazione × volume dell’alimentazione × frazione di massa recuperata ÷ volume di recupero.

Per esempio, 1.000 L contenenti 10 mg/L espressi come Re contengono 10 g di renio. Recuperarne il 90% in 10 L dà 900 mg/L espressi come Re, con un fattore di concentrazione pari a 90. Questo esempio illustra un bilancio di massa, non prestazioni di trattamento garantite.

Riportare separatamente l’efficienza di rimozione, il recupero in massa e la purezza del prodotto. Includere i liquidi di lavaggio e rigenerazione nel bilancio dei volumi e verificare le impurità prima di considerare commerciabile un flusso concentrato.

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Fonti e approfondimenti

• Todini Chemicals: solubilità del perrenato di ammonio.
• Carl Roth: dati di sicurezza del perrenato di ammonio e solubilità in acqua a 20 °C.
• Casas e colleghi: cristallizzazione del perrenato di sodio a 298 K.
• Studio sperimentale: solubilità e densità delle soluzioni di perrenato di ammonio e di potassio.
• Studio sperimentale: solubilità del perrenato di ammonio in miscele di sali di ammonio.
• Studio sperimentale: recupero del renio da soluzioni industriali di lisciviazione mediante estrazione con solvente.
• Rassegna delle tecnologie di estrazione e riciclo del renio.
• Thermo Scientific: formula e massa molare del perrenato di ammonio.
• CIAAW: peso atomico standard del renio.