Sales de holmio en el agua: solubilidad, eliminación y concentración
El cloruro y el nitrato de holmio son fuentes solubles en agua de Ho(III), mientras que el carbonato, el oxalato y el fluoruro son compuestos poco solubles. La forma química presente tras mezclarse con el agua determina el comportamiento durante el tratamiento; el nombre de la sal original no es suficiente.
Para consultar las fuentes y las vías de dispersión ambiental, véase holmio en el agua.
Sales comunes de holmio y su solubilidad
Estas descripciones cualitativas no indican 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 holmio que permanece disuelta.
| Sal | Fórmula representativa | Comportamiento en el agua | Importancia práctica |
|---|---|---|---|
| Cloruro de holmio(III) hexahidratado | HoCl3·6H2O | Soluble en agua. | Aporta Ho(III) disuelto; la hidratación modifica la fracción másica de holmio. |
| Nitrato de holmio(III) pentahidratado | Ho(NO3)3·5H2O | Soluble en agua. | Tanto el holmio como el nitrato pasan a la solución. Compruebe el hidrato y la valoración en el certificado del producto. |
| Sulfato de holmio(III) | Ho2(SO4)3 | Moderadamente 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 holmio(III) hidratado | Ho2(CO3)3·xH2O | Poco soluble en agua. | Una suspensión no es una solución de sustancias disueltas. La hidratación variable afecta a los cálculos de masa. |
| Oxalato de holmio(III) hidratado | Ho2(C2O4)3·xH2O | Poco soluble en agua. | Posible producto de precipitación; mida el holmio disuelto residual en lugar de suponer que se ha capturado por completo. |
| Fluoruro de holmio(III) | HoF3 | Poco soluble en agua. | Incluya tanto el fluoruro como el holmio en la evaluación de la calidad del agua y de los residuos. |
¿Qué ocurre después de la disolución?
Estos compuestos contienen holmio trivalente, Ho(III). Los cambios de acidez o de 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 al mezclarse con otra corriente.
Mida el holmio total y, cuando corresponda, la fracción disuelta definida mediante un método específico de muestreo y filtración. 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 holmio del agua
Separación de sólidos y precipitación
La sedimentación y la filtración pueden eliminar partículas que contienen holmio si estas pueden separarse eficazmente. Por sí solas, no demuestran que se haya eliminado el Ho(III) disuelto. La precipitación puede transferir el holmio 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 holmio disuelto residual y la filtrabilidad de los sólidos. Una indicación cualitativa de solubilidad no establece ninguna dosis ni ningún pH de operación universales. Tenga en cuenta los reactivos añadidos y los lodos en el balance del tratamiento.
Adsorción e intercambio iónico
Investigaciones originales han examinado la adsorción de holmio en óxido de grafeno magnético funcionalizado con grupos amino y en compuestos de alginato modificado. El estudio del alginato investigó el pH, el tiempo de contacto, la concentración inicial, la temperatura, los metales competidores y la regeneración. Estos resultados respaldan la evaluación de posibles mecanismos de captura, pero no permiten suponer el mismo rendimiento en un agua diferente.
El intercambio iónico se utiliza en la separación de tierras raras, pero su selección práctica exige analizar 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 sencilla de una sal de holmio puede comportarse de manera diferente a un licor mixto de tierras raras o a un agua que contenga ligandos orgánicos.
Concentración: mg/L como Ho frente a mg/L de sal
Un valor expresado como holmio elemental excluye los contraiones y el agua de cristalización. Utilizando una masa atómica del holmio de 164,930 g/mol:
mg/L como Ho = mg/L de sal × (número de átomos de Ho por unidad de fórmula × 164,930) / masa molar de la sal.
| Sal pura | Fórmula | Masa molar aproximada | Ho procedente de 100 mg/L de sal |
|---|---|---|---|
| Cloruro de holmio anhidro | HoCl3 | 271,29 g/mol | 60,8 mg/L como Ho |
| Cloruro de holmio hexahidratado | HoCl3·6H2O | 379,38 g/mol | 43,5 mg/L como Ho |
| Nitrato de holmio pentahidratado | Ho(NO3)3·5H2O | 441,02 g/mol | 37,4 mg/L como Ho |
Estos ejemplos suponen el compuesto puro indicado y su disolución completa; no representan límites de solubilidad. Ajuste los cálculos según la riqueza del producto, la humedad, el hidrato real y el material no disuelto. Una concentración de holmio de 1 mmol/L equivale a 164,930 mg/L como Ho. El análisis elemental total, por sí solo, no permite identificar la sal original.
Concentración y recuperación del holmio
La adsorción seguida de desorción, o el intercambio iónico seguido de elución, pueden transferir el holmio 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 masa, 1 m3 de agua con 10 mg/L como Ho contiene 10 g de holmio. Recuperar el 90 % de esa masa en un volumen líquido final de 10 L daría 900 mg/L como Ho, un factor de concentración de 90. Se trata de un cálculo, no de un rendimiento de tratamiento esperado. 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 holmio total y disuelto, otros elementos de tierras raras, los iones principales, los sólidos en suspensión y las sustancias complejantes conocidas. Defina tanto el objetivo para el 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 holmio hexahidratado y nitrato de holmio pentahidratado.
- American Elements: sulfato de holmio.
- Inorganic Ventures: Guía de la tabla periódica, química del holmio en disolución.
- Recuperación de elementos de tierras raras pesadas mediante óxido de grafeno magnético funcionalizado con grupos amino.
- Compuestos de alginato modificados de origen renovable para la adsorción de samario y holmio.
- Royal Society of Chemistry: datos atómicos y separación del holmio.
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