Erbium (Er) et eau : présence, chimie et élimination

L’erbium est un élément des terres rares qui peut être présent dans l’eau sous forme d’espèces dissoutes ou dans des particules. Sa forme chimique, les autres substances présentes dans l’eau et l’objectif de récupération visé déterminent les options de traitement qui méritent d’être testées.

Comment l’erbium peut-il se retrouver dans l’eau ?

L’erbium est présent dans des minéraux, notamment la monazite et la bastnäsite. L’eau en contact avec des minéraux ou des matériaux contenant de l’erbium peut transporter de l’erbium dissous ou des particules minérales. Le traitement des minerais, les travaux de laboratoire et le recyclage de matériaux contenant de l’erbium sont des voies potentielles à examiner là où ces activités ont lieu. Leur présence ne suffit pas à établir qu’un site particulier est contaminé ; un échantillonnage est nécessaire.

L’erbium est utilisé dans les amplificateurs à fibre optique et certains verres spéciaux. Pour connaître les propriétés générales de cet élément, voir l’erbium.

Chimie de l’erbium dans l’eau

L’état d’oxydation courant est Er(III). L’acidité, les substances complexantes et les autres ions influencent la quantité d’erbium qui reste dissoute. Les recommandations relatives aux solutions analytiques indiquent que le carbonate, l’oxalate et le fluorure d’erbium sont peu solubles et déconseillent les milieux neutres ou basiques pour la conservation des solutions analytiques.

Un sel soluble dans l’eau ne garantit pas que l’erbium reste dissous après mélange avec un autre flux. Une modification du pH ou l’ajout d’une substance qui se lie à l’erbium peut modifier sa répartition entre le liquide et les solides. Évaluez la composition réelle de l’eau plutôt que de prévoir le traitement à partir du seul nom du réactif initial.

Distinguez l’erbium total de la fraction dissoute telle que définie par la méthode d’échantillonnage et de filtration. Les particules fines et les colloïdes peuvent compliquer cette distinction. Utilisez une préparation des échantillons uniforme pour comparer l’eau avant et après traitement.

Élimination de l’erbium de l’eau

La décantation et la filtration peuvent séparer les particules contenant de l’erbium lorsque leur taille et leur comportement à la décantation le permettent. L’erbium dissous nécessite la capture des espèces dissoutes ou leur conversion en un solide séparable. La précipitation doit être évaluée en mesurant l’erbium dissous résiduel et la séparation des solides, en tenant compte des effets des ions concurrents et des substances complexantes.

Des recherches propres à l’erbium ont étudié l’adsorption et la désorption à l’aide de la résine D113-III dans des systèmes en discontinu et en colonne. Une autre étude a examiné des billes de séricine-alginate réticulées, notamment les effets du pH, de la dose, du temps de contact, de la température, des ions concurrents et de la réutilisation. Ces études établissent des performances dans leurs conditions expérimentales ; elles ne définissent pas un pH de fonctionnement, une capacité ou un pourcentage d’élimination universels pour une eau différente.

Concentration et récupération

L’adsorption suivie d’une désorption, ou l’échange d’ions suivi d’une élution, peuvent transférer l’erbium capturé vers un autre flux liquide. Un volume final plus faible peut augmenter sa concentration. L’étude sur les billes de séricine-alginate a démontré un enrichissement par réutilisation de l’éluant, illustrant la différence entre éliminer l’erbium de l’eau et le collecter dans un flux destiné à sa récupération.

Mesurez séparément l’élimination de l’erbium, la récupération en masse et la pureté du produit. D’autres éléments des terres rares et des sels peuvent être concentrés en même temps. Le bilan massique doit couvrir l’alimentation, l’eau traitée, les solides, les milieux de traitement usagés et les liquides de régénération.

Informations utiles pour évaluer le traitement

Débit, température, pH et variations de la composition de l’eau.
Erbium total et dissous, avec indication de la méthode d’échantillonnage et de filtration.
Autres éléments des terres rares, ions majeurs, matières en suspension et substances complexantes connues.
L’objectif de qualité de l’eau traitée et le produit de récupération souhaité.
La composition et la destination des boues, des milieux de traitement usagés et des liquides de régénération.

Exprimez les concentrations sur une base cohérente. Une valeur exprimée en Er élémentaire exclut les contre-ions et l’eau de cristallisation et diffère de la concentration massique d’un sel d’erbium.