Sales de erbio en el agua: solubilidad, eliminación y concentración
El cloruro y el nitrato de erbio son fuentes de Er(III) solubles en agua, mientras que el carbonato, el oxalato y el fluoruro son compuestos poco solubles. La forma química presente tras la mezcla con agua determina el comportamiento durante el tratamiento; no basta con conocer el nombre de la sal original.
Para consultar las fuentes y las vías de dispersión en el medio ambiente, véase erbio en el agua.
Sales de erbio habituales y solubilidad
Estas descripciones cualitativas no representan concentraciones de saturación ni especificaciones de dosificación. Consulte los datos correspondientes al hidrato exacto, la temperatura y la composición de la solución. La acidez, las sustancias complejantes y otros iones pueden modificar la cantidad de erbio que permanece disuelta.
| Sal | Fórmula representativa | Comportamiento en el agua | Importancia práctica |
|---|---|---|---|
| Cloruro de erbio(III) anhidro | ErCl3 | Soluble en agua. | Aporta Er(III) disuelto. Compruebe si el producto es anhidro o hidratado antes de calcular la dosis. |
| Nitrato de erbio(III) pentahidratado | Er(NO3)3·5H2O | Soluble en agua. | Tanto el erbio como el nitrato pasan a la solución. Verifique el hidrato y el contenido declarado en el certificado del producto. |
| Sulfato de erbio(III) octahidratado | Er2(SO4)3·8H2O | Soluble en agua según la información del proveedor. | Compruebe el hidrato, la temperatura y la composición en sulfatos antes de preparar o concentrar una solución. |
| Carbonato de erbio(III) hidratado | Er2(CO3)3·xH2O | Poco soluble en agua. | Una suspensión no es una solución de material disuelto. La hidratación variable afecta a los cálculos de masa. |
| Oxalato de erbio(III) hidratado | Er2(C2O4)3·xH2O | Poco soluble en agua. | Posible producto de precipitación; mida el erbio disuelto residual en lugar de suponer una retención completa. |
| Fluoruro de erbio(III) | ErF3 | Poco soluble en agua. | Incluya tanto el fluoruro como el erbio en la evaluación de la calidad del agua y de los residuos. |
¿Qué sucede después de la disolución?
Estos compuestos contienen erbio trivalente, Er(III). Los cambios en la acidez o en las sustancias complejantes pueden alterar las especies disueltas y la tendencia a formar partículas o a unirse a superficies. Por tanto, una solución preparada a partir de una sal soluble puede cambiar tras mezclarse con otra corriente.
Mida el erbio total y, cuando corresponda, la fracción disuelta definida mediante un método de muestreo y filtración especificado. Las partículas finas y los coloides pueden afectar a esta distinción. Registre los métodos de preparación para que los resultados anteriores y posteriores al tratamiento sean comparables.
Eliminación del erbio del agua
Separación de sólidos y precipitación
La sedimentación y la filtración pueden eliminar partículas que contienen erbio si estas pueden separarse eficazmente. Por sí solas no demuestran la eliminación del Er(III) disuelto. La precipitación puede transferir el erbio disuelto a un sólido poco soluble cuando la química de la solución lo permite.
Para cualquier etapa de precipitación propuesta, compruebe la acidez, las sustancias complejantes, los iones competidores, el erbio disuelto residual y la filtrabilidad de los sólidos. Una indicación cualitativa de solubilidad no establece una dosis ni un pH de operación universales. Incluya los reactivos añadidos y los lodos en el balance del tratamiento.
Adsorción e intercambio iónico
Una investigación sobre la resina D113-III examinó la adsorción y desorción de erbio en sistemas discontinuos y de columna. Otro estudio, sobre perlas de sericina-alginato reticuladas, examinó la captura, la desorción, la reutilización y la selectividad. Estos resultados respaldan la evaluación de los mecanismos de adsorción e intercambio iónico con el agua real, incluidos los efectos de los metales competidores y las sustancias complejantes.
El intercambio iónico se utiliza para separar tierras raras, pero la selección práctica requiere ensayar la mezcla real. Evalúe la capacidad, el tiempo de contacto, el punto de ruptura, los efectos de los iones competidores y la regeneración. Una solución de una sal de erbio simple puede comportarse de forma distinta a una solución con varias tierras raras o a un agua que contenga ligandos orgánicos.
Concentración: mg/L expresados como Er frente a mg/L de sal
Un valor expresado como erbio elemental excluye los contraiones y el agua de cristalización. Utilizando una masa atómica del erbio de 167.259 g/mol:
mg/L expresados como Er = mg/L de sal × (número de átomos de Er por unidad fórmula × 167.259) / masa molar de la sal.
| Sal pura | Fórmula | Masa molar aproximada | Er procedente de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Cloruro de erbio anhidro | ErCl3 | 273.62 g/mol | 61.1 mg/L expresados como Er |
| Cloruro de erbio hexahidratado | ErCl3·6H2O | 381.71 g/mol | 43.8 mg/L expresados como Er |
| Nitrato de erbio pentahidratado | Er(NO3)3·5H2O | 443,35 g/mol | 37,7 mg/L como Er |
Estos ejemplos presuponen el compuesto puro indicado y su disolución completa; no representan límites de solubilidad. Corrija los cálculos según la riqueza del producto, la humedad, el hidrato real y la materia no disuelta. Una concentración de 1 mmol/L de erbio equivale a 167,259 mg/L como Er. El análisis elemental total por sí solo no permite identificar la sal original.
Concentración y recuperación del erbio
La adsorción seguida de desorción o el intercambio iónico seguido de elución pueden transferir el erbio capturado a otra corriente líquida. Un volumen final menor puede aumentar su concentración. Un concentrado también puede contener otras tierras raras, sales e impurezas, por lo que la recuperación y la pureza deben medirse por separado.
Como ejemplo ilustrativo de balance de masas, 1 m3 de agua con una concentración de 10 mg/L como Er contiene 10 g de erbio. Recuperar el 90 % de esa masa en un volumen líquido final de 10 L daría 900 mg/L como Er, un factor de concentración de 90. Se trata de un cálculo, no de un rendimiento esperado del tratamiento. En un balance real, incluya todas las salidas líquidas, los sólidos residuales y las pérdidas.
Entre los datos útiles para el proceso figuran el caudal, la temperatura, el pH, el erbio total y disuelto, otros elementos de tierras raras, los iones principales, los sólidos en suspensión y las sustancias complejantes conocidas. Defina tanto el objetivo de calidad del agua tratada como cualquier objetivo de recuperación antes de determinar el rendimiento mediante ensayos de laboratorio o a escala piloto.
Fuentes
- Thermo Scientific Chemicals: cloruro de erbio anhidro, nitrato de erbio pentahidratado y sulfato de erbio octahidratado.
- Inorganic Ventures: Guía de la tabla periódica, química del erbio en disolución.
- Adsorción de erbio(III) en resina D113-III a partir de disoluciones acuosas: estudios por lotes y en columna.
- Biosorción de europio y erbio de disoluciones acuosas mediante perlas de sericina-alginato reticuladas.
- Royal Society of Chemistry: datos atómicos y separación del erbio.
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