Gängige Lutetiumsalze in Wasser: Löslichkeit, Entfernung und Konzentration

Lutetiumsalze verhalten sich in Wasser unterschiedlich. Chlorid-, Nitrat- und Sulfatreagenzien können gelöstes Lutetium liefern, während Carbonat, Oxalat und Fluorid schwer löslich sind. Die Behandlung hängt von der nach dem Mischen vorliegenden chemischen Form ab, nicht nur von der Bezeichnung des Ausgangssalzes.

Quellen und allgemeine Informationen zur Chemie in wässriger Lösung finden Sie unter Lutetium in Wasser.

Gängige Lutetiumsalze und ihre Löslichkeit in Wasser

Salz	Formel	Verhalten in Wasser	Praktischer Hinweis
Lutetium(III)-chlorid-Hexahydrat	LuCl₃·6H₂O	Löslich	Die Hydratation verändert die Reagenzmasse, die für eine bestimmte Lu-Konzentration benötigt wird.
Lutetium(III)-nitrat-Hydrat	Lu(NO₃)₃·xH₂O	Löslich	Verwenden Sie den angegebenen Hydratationsgrad oder den zertifizierten Lu-Gehalt; für ein Hydrat mit unbestimmtem Hydratationsgrad gibt es keine eindeutige Formelmasse.
Lutetium(III)-sulfat-Octahydrat	Lu₂(SO₄)₃·8H₂O	Löslich	Die Temperatur und die übrigen gelösten Salze beeinflussen die jeweils geltende Löslichkeit.
Lutetium(III)-carbonat-Hydrat	Lu₂(CO₃)₃·xH₂O	Schwer löslich	Die Zugabe von Säure kann die Auflösung und die Verteilung der chemischen Spezies verändern.
Lutetium(III)-oxalat-Hydrat	Lu₂(C₂O₄)₃·xH₂O	Schwer löslich	Nach der Fällung müssen die Feststoffe abgetrennt werden.
Lutetium(III)-fluorid	LuF₃	Schwer löslich	Fluorid kann es erschweren, Lutetium in einer Analyselösung gelöst zu halten.

Dies sind qualitative Beschreibungen, keine Sättigungskonzentrationen oder Garantien für die Behandlung. Verwenden Sie bei der Planung einer Zubereitung oder eines Verfahrens Löslichkeitsdaten für das genaue Produkt, die Temperatur und die Zusammensetzung der Lösung. Schwer löslich bedeutet nicht, dass kein gelöstes Lutetium vorhanden ist.

Was geschieht, nachdem sich ein Salz gelöst hat?

Lutetium liegt gewöhnlich in der Oxidationsstufe +3 vor. Seine Verteilung auf gelöste Spezies und Feststoffe hängt vom pH-Wert, von komplexbildenden Stoffen und von konkurrierenden Ionen ab. Ein lösliches Reagenz kann nach dem Mischen mit einem anderen Stoffstrom einen Niederschlag bilden. Umgekehrt können Säure oder ein komplexbildender Stoff die Auflösung eines Feststoffs verändern.

Messen Sie Gesamt- und gelöstes Lutetium mit einer klar definierten Probenvorbereitung. Kolloide und feine Partikel können den anhand des Messverfahrens definierten gelösten Anteil beeinflussen. Die Salzformel allein beschreibt nicht alle Spezies im behandelten Wasser.

Entfernung von Lutetium aus Wasser

Sedimentation und Filtration können abtrennbare Partikel entfernen. Sie belegen für sich genommen nicht die Entfernung von gelöstem Lu(III). Durch Fällung wird gelöstes Lutetium in einen abtrennbaren Feststoff überführt; prüfen Sie im tatsächlich zu behandelnden Wasser den pH-Wert, die Reagenzdosierung, das verbleibende gelöste Lutetium und das Schlammverhalten.

Ionenaustausch und Adsorption können gelöstes Lutetium binden. In Untersuchungen mit aktivierten Kationen- und Anionenaustauschern wurde die Aufnahme aus Nitratlösungen untersucht. Konkurrierende Seltenerdmetalle, der Säuregrad und komplexbildende Stoffe können die Leistung verändern; Laborergebnisse sollten daher nicht unmittelbar auf einen anderen Stoffstrom übertragen werden.

Auch spezialisierte Membranverfahren können geprüft werden. In einer Untersuchung zu einer Polymer-Inklusionsmembran wurden der Transport von Lu(III) und die Regeneration der Membran untersucht. Dabei handelt es sich um einen anderen Mechanismus als bei der gewöhnlichen Partikelfiltration. Prüfen Sie Selektivität, Rückgewinnung und die Zusammensetzung sämtlicher austretender Stoffströme, bevor Sie ein Verfahren auswählen.

Konzentration: mg/L als Lu gegenüber mg/L Salz

Eine als elementares Lu angegebene Konzentration berücksichtigt nur die Masse des Lutetiums. Eine Salzkonzentration umfasst auch die Gegenionen und gegebenenfalls das Kristallwasser. Für ein reines Salz bekannter Zusammensetzung gilt:

mg/L als Lu = mg/L Salz × (Anzahl der Lu-Atome in der Formel × 174.9668) / molare Masse des Salzes.

Reagenzgrundlage	Ungefähre molare Masse (g/mol)	Lu-Massenanteil	Lu aus 100 mg/L Salz
Wasserfreies LuCl₃	281.32	62.2%	62.2 mg/L als Lu
LuCl₃·6H₂O	389.41	44.9%	44.9 mg/L als Lu

Ein mmol/L Lutetium entspricht ungefähr 174.97 mg/L als Lu. Berechnen Sie den Wert für Nitrat-Hydrat mit unbestimmtem x anhand des zertifizierten Lu-Gehalts oder eines verifizierten Hydratationsgrads. Berücksichtigen Sie bei Reagenzberechnungen die Reinheit und die im Zertifikat angegebene Grundlage der Gehaltsbestimmung.

Aufkonzentrierung und Rückgewinnung von Lutetium

Nach der Bindung kann Lutetium durch Desorption oder Elution in ein kleineres Flüssigkeitsvolumen überführt werden. Die Entfernung aus dem Zulauf, die Rückgewinnung in dieser Flüssigkeit und die Reinheit des gewonnenen Produkts sind unterschiedliche Kenngrößen. Mitgebundene Seltenerdmetalle und Salze können die Produktreinheit verringern, selbst wenn die Lu-Konzentration steigt.

Als Beispiel für eine Massenbilanz: 1 m³ Zulauf mit 10 mg/L als Lu enthält 10 g Lu. Werden 90 % dieser Masse in 10 L Endlösung zurückgewonnen, enthält die Lösung 9 g Lu bzw. 900 mg/L als Lu. Das entspricht gegenüber dem Zulauf einem Konzentrationsfaktor von 90. Dies ist eine Berechnung, keine Prognose der Prozessausbeute.

Bilanzieren Sie das Lutetium im behandelten Wasser, in Feststoffen, verbrauchten Filter- und Sorptionsmaterialien, Spülflüssigkeiten und Regenerationslösungen. Berücksichtigen Sie zugesetztes Wasser und Reagenzien in der Volumenbilanz und überprüfen Sie das Endprodukt durch Analyse.

Quellen

Royal Society of Chemistry: Eigenschaften und Atomgewicht von Lutetium.
Inorganic Ventures: Leitfaden zum Periodensystem, Lösungschemie von Lutetium.
Thermo Scientific Chemicals: Spezifikation für Lutetium(III)-chlorid-Hexahydrat; Nitrathydrat; Sulfat-Octahydrat.
Verbesserte Sorption von Lutetiumionen aus wässrigen Lösungen mithilfe aktivierter Ionenaustauscher.
Eine vorläufige Studie zu Polymer-Inklusionsmembranen für die Trennung von Lutetium(III) und die Membranregeneration.