L’europium (Eu) et l’eau

L’europium est un élément des terres rares utilisé dans les matériaux luminescents. Son comportement dans l’eau dépend de son état d’oxydation, du pH, des ligands dissous et du contact avec les solides. La concentration en europium total ne permet pas, à elle seule, d’identifier ses formes dissoutes ni de déterminer le traitement nécessaire.

D’où peut provenir l’europium présent dans l’eau ?

L’europium est présent avec d’autres lanthanides dans des minéraux tels que la monazite et la bastnäsite. Ses composés sont utilisés dans les luminophores et d’autres matériaux spécialisés [1]. Le contact avec des minéraux, des résidus de traitement ou des flux issus du recyclage peut constituer une voie d’entrée dans l’eau. La quantité libérée dépend du matériau et de la chimie de l’eau ; la présence d’europium dans un solide ne permet pas d’établir sa concentration dans l’eau environnante.

Chimie de l’europium dans l’eau

Eu(III) est l’état d’oxydation habituellement considéré dans les études environnementales en milieu aqueux. L’hydrolyse, la complexation par les carbonates et les interactions avec les surfaces influencent son comportement [2]. L’europium dissous peut comprendre des ions hydratés et des complexes. Une autre partie de l’europium peut se trouver dans des particules en suspension, des colloïdes ou des solides décantés. Les ions Eu libres, l’Eu dissous total et l’Eu total correspondent donc à des grandeurs différentes.

L’europium peut également se présenter sous la forme Eu(II). Cette distinction importe dans les procédés de séparation : la réduction de Eu(III) en Eu(II), suivie de la précipitation du sulfate d’europium(II) peu soluble, a été utilisée pour séparer l’europium des autres terres rares [3]. L’état d’oxydation et l’exposition à l’oxygène doivent être maîtrisés et évalués pour la solution considérée. Les résultats obtenus pour Eu(II) ne peuvent pas être appliqués directement à Eu(III), ni inversement.

Concentration et échantillonnage

Exprimez la concentration en europium élémentaire en µg/L en Eu ou en mg/L en Eu. Précisez si le résultat correspond à la fraction dissoute, à la fraction totale ou à une autre fraction définie, ainsi que les modalités de filtration, de conservation et de préparation analytique. Lorsque la chimie redox est pertinente, discutez séparément avec le laboratoire des mesures de l’état d’oxydation. Une dose de sel ne correspond pas à la concentration en Eu élémentaire, car les anions et l’eau de cristallisation contribuent aussi à la masse du sel.

Il n’existe pas de concentration unique en europium représentative de toutes les eaux naturelles ou de tous les flux industriels. Utilisez les mesures réalisées sur l’eau étudiée et distinguez les limites de détection des valeurs mesurées.

Élimination et récupération

La précipitation peut transférer l’europium dissous vers une phase solide. Ce solide doit ensuite être séparé de l’eau par décantation ou filtration. La précipitation de l’hydroxyde d’europium a été étudiée dans des solutions de procédé, mais son efficacité dépend de la composition de l’eau et des conditions opératoires [4]. Une valeur de pH publiée pour une expérience de laboratoire ne constitue pas une consigne de traitement universelle.

L’adsorption de Eu(III) a également été étudiée, notamment avec des sorbants expérimentaux à base d’alginate [2]. Pour l’échange d’ions ou l’adsorption, évaluez la capacité de fixation, les ions concurrents, les ligands, le temps de contact et la libération lors de la régénération. La fixation de l’Eu sur un matériau le transfère vers un autre flux ; elle ne détruit pas l’élément. La régénération ou l’élution peut le concentrer en vue d’une récupération ultérieure, sous réserve d’essais.

La récupération sélective est un objectif distinct de la réduction de la concentration en Eu dans l’eau traitée. La précipitation de sulfates fondée sur des réactions redox et l’extraction par solvant sont des méthodes de séparation spécialisées [3,4]. Elles nécessitent une évaluation de l’utilisation des réactifs, des autres terres rares et de la composition des liquides et solides résiduels. Les résultats de récupération obtenus en laboratoire ne permettent pas d’établir la pureté du produit ni les performances d’une installation.

Données nécessaires à l’évaluation du traitement

Les données utiles comprennent le débit, les concentrations en Eu dissous et total, le pH, la température, les conditions redox, les principaux anions, les métaux concurrents, les ligands organiques, les matières en suspension et la concentration requise en sortie. Les essais à l’échelle du laboratoire doivent mesurer l’Eu résiduel, la séparation des solides et la composition de tout concentrat ou flux de déchets.

Informations connexes

Voir europium : propriétés de l’élément et éléments et leurs interactions avec l’eau. Le guide sur les sels ci-dessous compare les composés courants, leur solubilité, les calculs de concentration élémentaire et les bilans massiques de récupération.