Sales de europio comunes en el agua: solubilidad, eliminación y concentración

Entre las sales de europio comunes se encuentran el cloruro, el nitrato y el sulfato. El carbonato, el fosfato y el fluoruro son formas pertinentes de baja solubilidad. El europio presenta además una distinción importante entre Eu(III) y Eu(II): el estado de oxidación puede modificar su solubilidad y su comportamiento durante la separación.

Para obtener información sobre su presencia y el contexto ambiental, consulte el europio en el agua. Aquí, «comunes» se refiere a la química de laboratorio y de procesos, no a una clasificación de las sales detectadas en aguas naturales. Una vez disuelta una sal, su fórmula original no describe todas las especies presentes en solución.

Sales comunes y solubilidad en agua

Estas son comparaciones cualitativas, no concentraciones numéricas de saturación. Un valor numérico debe especificar la temperatura, el pH, el estado de oxidación, el hidrato o la fase sólida, la composición de la solución y las unidades. Los valores en g por 100 g de agua no pueden sustituirse directamente por valores en g/L de solución. Los hidróxidos y óxidos son sólidos pertinentes, pero no se incluyen como sales en esta tabla.

Eu(III), Eu(II) y especies disueltas

El Eu(III) puede formar complejos disueltos o incorporarse a partículas y precipitados. La hidrólisis, la química de los carbonatos y la sorción afectan a su comportamiento en el agua [8]. La concentración de iones libres, el Eu disuelto total y el Eu total son mediciones diferentes. Los ligandos orgánicos y los iones competidores pueden modificar la eficacia del tratamiento.

La reducción a Eu(II) se ha utilizado antes de la precipitación selectiva de sulfato [4]. Esto no significa que todas las sales de Eu se vuelvan insolubles tras la reducción. El EuCl₂ es soluble en agua: los resultados de recuperación basados en la precipitación de cloruro en mezclas alcohólicas con poca agua no pueden extrapolarse directamente a un proceso acuoso de tratamiento del agua [9]. Evalúe las condiciones redox y la exposición al oxígeno además del pH.

Concentración: mg/L como Eu frente a mg/L de sal

Exprese la concentración de europio elemental, por ejemplo, en µg/L como Eu o mg/L como Eu, y defina la fracción de la muestra. La masa de una sal añadida incluye sus aniones y el agua de cristalización. El cálculo de una dosis no determina cuánto Eu disuelto permanece después de alcanzar el equilibrio.

Estos ejemplos calculados suponen material puro, disolución completa y ninguna pérdida posterior. No son mediciones de solubilidad ni concentraciones ambientales. Una concentración de 1 mmol/L de Eu equivale aproximadamente a 151,964 mg/L como Eu; 1 mg/L como Eu equivale aproximadamente a 6,58 µmol/L. La masa atómica utilizada es 151,964 [10].

Eliminación del europio del agua

• Precipitación y separación de sólidos: ensaye ajustes adecuados del pH y agentes precipitantes con agua representativa. Se ha estudiado la precipitación de hidróxido de Eu en soluciones de proceso [11]. Tras la precipitación, aplique sedimentación o filtración; la formación de un sólido no lo elimina por sí sola de la corriente de agua.
• Adsorción e intercambio iónico: evalúe un adsorbente o una resina adecuados para el Eu disuelto, teniendo en cuenta los metales competidores, los ligandos, la acidez y la regeneración. Se ha estudiado la captación de Eu(III) con adsorbentes experimentales a base de alginato [8]. La capacidad medida en laboratorio no garantiza el rendimiento a escala industrial ni la separación selectiva de otras tierras raras.
• Separación basada en reacciones redox: la reducción y la precipitación de EuSO₄ pueden favorecer la recuperación selectiva en soluciones de proceso adecuadas [4]. Los reactivos, la estabilidad del estado de oxidación y las corrientes residuales requieren una evaluación específica del proceso.

La filtración por sí sola actúa sobre las partículas, no sobre los iones de Eu disueltos libremente. La eliminación de Eu no demuestra que las concentraciones de cloruro, nitrato, sulfato u otros componentes cumplan los requisitos de calidad del agua.

Concentración y recuperación

La eliminación reduce la concentración de Eu en el agua tratada; la recuperación recoge el Eu en otra corriente o producto. La precipitación lo concentra en un sólido. La elución de una resina cargada puede recoger el Eu en un menor volumen de líquido, sujeto a ensayos. Puede ser necesaria una purificación adicional antes de obtener un producto útil.

Factor de concentración en el líquido = concentración de Eu en el líquido recogido / concentración de Eu en la alimentación. Calcule la recuperación por separado dividiendo la masa de Eu recogida entre la masa de Eu en la alimentación. Por ejemplo, 1 m³ que contiene 10 mg/L expresados como Eu contiene 10 g de Eu. La recuperación del 90 % en 10 L da 900 mg/L expresados como Eu y un factor de concentración de 90. Se trata de un balance de materia ilustrativo, no de una predicción del rendimiento.

Información para evaluar el tratamiento

Entre los datos útiles se incluyen el caudal, el Eu disuelto y total, el pH, la temperatura, las condiciones redox, los aniones principales, los ligandos orgánicos, los metales competidores, los sólidos en suspensión y la concentración deseada a la salida. Acuerde con el laboratorio el muestreo y la preparación de las muestras para el análisis. Compruebe el Eu residual, la separación de sólidos, el consumo de reactivos y la composición de los concentrados.

Fuentes y lecturas complementarias

1. ProChem: cloruro de europio hexahidratado.
2. ProChem: nitrato de europio hexahidratado.
3. Thermo Scientific: sulfato de europio(III) octahidratado.
4. Separación de europio a partir de un concentrado de tierras raras intermedias obtenido de monacita de arenas negras egipcias.
5. American Elements: carbonato de europio hidratado.
6. ProChem: fosfato de europio(III).
7. ProChem: fluoruro de europio(III).
8. Eliminación de Eu(III) mediante aerogeles de alginato entrecruzados con poliurea.
9. Recuperación fotoquímica de europio a partir de soluciones no acuosas.
10. Royal Society of Chemistry: europio.
11. Separación de itrio y europio mediante extracción con disolventes utilizando líquidos iónicos de tiocianato sin diluir.