Erbium (Er) und Wasser: Vorkommen, Chemie und Entfernung

Erbium ist ein Seltenerdelement, das in Wasser in gelösten Formen oder in Partikeln vorkommen kann. Seine chemische Form, die anderen Stoffe im Wasser und das angestrebte Rückgewinnungsziel bestimmen, welche Aufbereitungsverfahren geprüft werden sollten.

Wie kann Erbium ins Wasser gelangen?

Erbium kommt unter anderem in den Mineralen Monazit und Bastnäsit vor. Wasser, das mit erbiumhaltigen Mineralen oder Materialien in Kontakt steht, kann gelöstes Erbium oder Mineralpartikel enthalten. Mineralaufbereitung, Laborarbeiten und das Recycling erbiumhaltiger Materialien sind mögliche Eintragswege, die dort untersucht werden sollten, wo diese Tätigkeiten stattfinden. Ihr Vorkommen belegt keine Kontamination an einem bestimmten Standort; dafür sind Probenahmen erforderlich.

Erbium wird in Glasfaserverstärkern und einigen Spezialgläsern verwendet. Allgemeine Informationen zu den Eigenschaften des Elements finden Sie unter Erbium.

Chemie des Erbiums in Wasser

Die übliche Oxidationsstufe ist Er(III). Säuregrad, komplexbildende Stoffe und andere Ionen beeinflussen, wie viel Erbium gelöst bleibt. Hinweise zum Umgang mit analytischen Lösungen nennen schwer lösliches Erbiumcarbonat, -oxalat und -fluorid und warnen davor, analytische Lösungen in neutralem oder basischem Milieu aufzubewahren.

Ein wasserlösliches Salz garantiert nicht, dass Erbium nach dem Mischen mit einem anderen Stoffstrom gelöst bleibt. Eine Änderung des pH-Werts oder die Zugabe eines Stoffes, der Erbium bindet, kann seine Verteilung zwischen Flüssigkeit und Feststoffen verändern. Bewerten Sie die tatsächliche Zusammensetzung des Wassers, statt die Aufbereitung allein anhand des Namens des ursprünglich eingesetzten Reagenzes vorherzusagen.

Unterscheiden Sie zwischen dem gesamten Erbiumgehalt und dem gelösten Anteil, der durch das Probenahme- und Filtrationsverfahren definiert wird. Feinpartikel und Kolloide können diese Unterscheidung erschweren. Bereiten Sie Proben beim Vergleich von unbehandeltem und behandeltem Wasser nach demselben Verfahren auf.

Entfernung von Erbium aus Wasser

Sedimentation und Filtration können erbiumhaltige Partikel abtrennen, sofern deren Größe und Absetzverhalten dies zulassen. Gelöstes Erbium muss entweder in gelöster Form gebunden oder in einen abtrennbaren Feststoff überführt werden. Die Fällung sollte anhand des verbleibenden gelösten Erbiums und der Feststoffabtrennung bewertet werden, auch unter Berücksichtigung der Auswirkungen konkurrierender Ionen und komplexbildender Stoffe.

Erbiumspezifische Forschung hat die Adsorption und Desorption mit D113-III-Harz in Batch- und Säulensystemen untersucht. Eine separate Studie untersuchte vernetzte Sericin-Alginat-Kügelchen, darunter die Auswirkungen von pH-Wert, Dosierung, Kontaktzeit, Temperatur, konkurrierenden Ionen und Wiederverwendung. Solche Studien belegen die Leistung unter ihren jeweiligen Versuchsbedingungen; sie legen weder einen allgemein gültigen Betriebs-pH-Wert noch eine allgemein gültige Kapazität oder einen Entfernungsprozentsatz für ein anderes Wasser fest.

Aufkonzentrierung und Rückgewinnung

Auf Adsorption folgende Desorption oder auf Ionenaustausch folgende Elution können gebundenes Erbium in einen anderen Flüssigkeitsstrom überführen. Ein geringeres Endvolumen kann seine Konzentration erhöhen. Die Sericin-Alginat-Studie zeigte eine Anreicherung durch Wiederverwendung des Elutionsmittels und verdeutlicht damit den Unterschied zwischen der Entfernung von Erbium aus Wasser und seiner Sammlung in einem Rückgewinnungsstrom.

Messen Sie die Entfernung von Erbium, die mengenmäßige Rückgewinnung und die Produktreinheit getrennt. Andere Seltenerdelemente und Salze können gleichzeitig aufkonzentriert werden. Eine Massenbilanz sollte Zulauf, behandeltes Wasser, Feststoffe, verbrauchte Aufbereitungsmedien und Regenerationsflüssigkeiten umfassen.

Nützliche Angaben für die Bewertung der Aufbereitung

Durchfluss, Temperatur, pH-Wert und Schwankungen der Wasserzusammensetzung.
Gesamtgehalt und gelöster Erbiumgehalt einschließlich Angaben zum Probenahme- und Filtrationsverfahren.
Andere Seltenerdelemente, Hauptionen, suspendierte Feststoffe und bekannte komplexbildende Stoffe.
Das Ziel für das behandelte Wasser und das gewünschte Rückgewinnungsprodukt.
Zusammensetzung und Verbleib von Schlamm, verbrauchten Aufbereitungsmedien und Regenerationsflüssigkeiten.

Geben Sie Konzentrationen auf einheitlicher Grundlage an. Ein als elementares Er angegebener Wert schließt Gegenionen und Kristallwasser aus und unterscheidet sich von der Massenkonzentration eines Erbiumsalzes.