Itterbio nell'acqua: presenza, chimica, rimozione e recupero

L'itterbio (Yb) può entrare nell'acqua in associazione a minerali delle terre rare e a correnti di processo provenienti dall'estrazione, dalla raffinazione e dal riciclaggio delle terre rare. Per i tecnici del trattamento delle acque, la prima questione è stabilire se sia presente come itterbio disciolto, in particelle sospese o in entrambe le forme. Questa distinzione, insieme alla chimica dell'acqua, determina quali opzioni di separazione e recupero valga la pena valutare.

Presenza e forma chimica

L'itterbio si trova insieme ad altri lantanidi in minerali come la monazite. Nelle acque di processo può essere presente in forme disciolte oppure trasportato da particelle sospese di origine minerale o di processo. Il solo valore dell'itterbio totale non permette di stabilire quanto possa essere rimosso mediante filtrazione delle particelle.

Yb(III) è lo stato di ossidazione predominante in condizioni ordinarie, sebbene Yb(II) esista in alcuni sistemi chimici. La distribuzione delle specie disciolte e dei solidi dipende dal pH e dalle sostanze che legano l'itterbio, tra cui i ligandi disciolti. Le variazioni di queste condizioni possono modificare la solubilità e la frazione associata alle particelle. Anche altri elementi delle terre rare e costituenti disciolti possono influire sulla separazione.

Per le proprietà e gli impieghi dell'elemento, consulta la pagina dedicata all'elemento itterbio.

Campionamento e valutazione del trattamento

Confrontare campioni non filtrati e filtrati, prelevati in modo appropriato, per distinguere l'itterbio totale da quello disciolto secondo una definizione operativa. Registrare il pH e le condizioni di processo pertinenti al momento del campionamento; i risultati della filtrazione dipendono dal filtro utilizzato e, da soli, non identificano le singole specie disciolte. L'analisi dell'itterbio insieme ad altri elementi delle terre rare, agli ioni principali e a potenziali sostanze complessanti può aiutare a interpretare i risultati. Si possono prendere in considerazione metodi analitici come l'ICP-MS, laddove siano stabiliti requisiti adeguati di rilevazione e controllo qualità.

Precipitazione e separazione dei solidi

La regolazione del pH può favorire la formazione di solidi contenenti itterbio, per i quali si può poi valutare la rimozione mediante sedimentazione e filtrazione. Il risultato dipende dalla composizione chimica iniziale, dalle reazioni concorrenti e da eventuali ligandi che mantengono l'itterbio in soluzione. Le prove di laboratorio devono stabilire se un intervallo operativo praticabile produca solidi separabili e che cosa rimanga nell'acqua trattata.

Scambio ionico e membrane

Lo scambio ionico può essere valutato per l'itterbio disciolto, prestando attenzione alla selettività della resina, agli ioni concorrenti, alla composizione chimica dell'acqua in ingresso e a quella della corrente di rigenerazione. I processi a membrana possono essere valutati per concentrare i costituenti disciolti contenenti itterbio, ma le prestazioni dipendono dalla membrana scelta e dalla composizione dell'acqua in ingresso. I solidi sospesi e il potenziale di fouling sono rilevanti per entrambi gli approcci; non si deve presumere alcun livello di rimozione senza prove in condizioni rappresentative.

Recupero e residui

Quando il recupero è un obiettivo, valutare la concentrazione di itterbio e gli elementi presenti insieme a esso nei solidi raccolti, nell'eluato dello scambio ionico o nel concentrato di membrana. La loro idoneità a un'ulteriore separazione dipende dalla composizione e dal processo successivo previsto. La pianificazione del trattamento deve inoltre tenere conto del volume e della composizione di queste correnti residue e della loro corretta gestione.

Una valutazione utile combina quindi misure dell'itterbio disciolto e totale, dati sulla chimica dell'acqua e prove di separazione rappresentative prima di scegliere un percorso di trattamento o recupero.