Sels d’europium courants dans l’eau : solubilité, élimination et concentration
Les sels d’europium courants comprennent le chlorure, le nitrate et le sulfate. Le carbonate, le phosphate et le fluorure sont des formes pertinentes peu solubles. L’europium présente aussi une distinction utile entre Eu(III) et Eu(II) : son état d’oxydation peut modifier sa solubilité et son comportement lors de la séparation.
Pour des informations sur sa présence et le contexte environnemental, voir l’europium dans l’eau. Ici, « courants » renvoie à la chimie de laboratoire et des procédés, et non à un classement des sels détectés dans les eaux naturelles. Une fois un sel dissous, sa formule initiale ne décrit pas toutes les espèces présentes en solution.
Sels courants et solubilité dans l’eau
| Sel | Exemples de formules et d’hydrates | Solubilité dans l’eau | Importance pratique |
|---|---|---|---|
| Chlorure d’europium(III) | EuCl3; EuCl3·6H2O | Soluble dans l’eau ; vérifier l’hydrate indiqué [1]. | Sel soluble utilisé comme source d’Eu. Éliminer l’Eu n’élimine pas nécessairement le chlorure. |
| Nitrate d’europium(III) | Eu(NO3)3·6H2O | Soluble dans l’eau [2]. | Utilisé pour préparer des solutions d’Eu ; le nitrate reste un paramètre distinct à prendre en compte pour la qualité de l’eau. |
| Sulfate d’europium(III) | Eu2(SO4)3·8H2O | Indiqué comme soluble dans l’eau ; la saturation dépend de la température, de l’hydrate et de la composition de la solution [3]. | Ne pas confondre ce sel trivalent avec le sulfate d’Eu(II). |
| Sulfate d’europium(II) | EuSO4 | Peu soluble ; utilisé pour la précipitation sélective après réduction [4]. | Voie de récupération spécialisée nécessitant la maîtrise de l’état d’oxydation de l’europium. |
| Carbonate d’europium(III) | Eu2(CO3)3·xH2O | Peu soluble dans l’eau [5]. | Forme solide pertinente pour le traitement ; les solutions acides ou contenant des agents complexants nécessitent une évaluation distincte. |
| Phosphate d’europium(III) | EuPO4 | Indiqué comme insoluble dans l’eau [6]. | Phase solide pouvant retenir l’Eu ; insoluble ne signifie pas que la concentration dissoute est nulle. |
| Fluorure d’europium(III) | EuF3 | Insoluble dans l’eau [7]. | L’ajout de fluorure introduit un autre contaminant et ne constitue pas une recommandation générale pour le traitement de l’eau. |
Il s’agit de comparaisons qualitatives, et non de concentrations de saturation chiffrées. Toute valeur chiffrée devrait préciser la température, le pH, l’état d’oxydation, l’hydrate ou la phase solide, la composition de la solution et les unités. Les valeurs en g pour 100 g d’eau ne peuvent pas être directement assimilées à des valeurs en g/L de solution. Les hydroxydes et les oxydes sont des solides pertinents, mais ne figurent pas parmi les sels de ce tableau.
Eu(III), Eu(II) et espèces dissoutes
Eu(III) peut former des complexes dissous ou se fixer sur des particules et des précipités. L’hydrolyse, la chimie des carbonates et la sorption influencent son comportement en milieu aqueux [8]. La concentration en ions libres, l’Eu dissous total et l’Eu total correspondent à des mesures différentes. Les ligands organiques et les ions concurrents peuvent modifier les performances du traitement.
La réduction en Eu(II) a été utilisée avant une précipitation sélective sous forme de sulfate [4]. Cela ne signifie pas que tous les sels d’Eu deviennent insolubles après réduction. EuCl2 est soluble dans l’eau : les résultats de récupération fondés sur la précipitation du chlorure dans des mélanges alcooliques pauvres en eau ne peuvent pas être transposés directement à un procédé aqueux de traitement de l’eau [9]. Évaluer les conditions d’oxydoréduction et l’exposition à l’oxygène, ainsi que le pH.
Concentration : mg/L en Eu et mg/L de sel
Indiquer la concentration en europium élémentaire, par exemple en µg/L en Eu ou en mg/L en Eu, et définir la fraction de l’échantillon analysée. La masse d’un sel ajouté comprend ses anions et son eau de cristallisation. Un calcul de dosage ne permet pas de déterminer la quantité d’Eu dissous restant après l’établissement de l’équilibre.
Concentration calculée en Eu (mg/L) = dose de sel (mg/L) × n × 151,964 / masse molaire du sel (g/mol).
Ici, n est le nombre d’atomes d’Eu par unité de formule. Tenir compte de l’eau de cristallisation et, le cas échéant, corriger selon la teneur indiquée pour le produit.
| Sel défini | Masse molaire approximative (g/mol) | Eu calculé à partir de 100 mg/L de sel |
|---|---|---|
| EuCl3, anhydre | 258.31 | 58,8 mg/L en Eu |
| EuCl3·6H2O | 366.40 | 41,5 mg/L en Eu |
| Eu(NO3)3·6H2O | 446.06 | 34,1 mg/L en Eu |
Ces exemples calculés supposent un matériau pur, une dissolution complète et aucune perte ultérieure. Il ne s’agit ni de mesures de solubilité ni de concentrations environnementales. Une concentration de 1 mmol/L d’Eu correspond à environ 151,964 mg/L en Eu ; 1 mg/L en Eu correspond à environ 6,58 µmol/L. La masse atomique utilisée est de 151,964 [10].
Élimination de l’europium de l’eau
- Précipitation et séparation des solides : tester sur une eau représentative un ajustement du pH et des agents précipitants appropriés. La précipitation de l’hydroxyde d’europium a été étudiée dans des solutions de procédé [11]. Faire suivre la précipitation d’une décantation ou d’une filtration ; la formation d’un solide ne suffit pas à l’éliminer du flux d’eau.
- Adsorption et échange d’ions : évaluer un adsorbant ou une résine appropriés pour l’Eu dissous, en tenant compte des métaux concurrents, des ligands, de l’acidité et de la régénération. La capture de l’Eu(III) a été étudiée avec des adsorbants expérimentaux à base d’alginate [8]. La capacité mesurée en laboratoire ne garantit ni les performances à l’échelle industrielle ni la séparation sélective des autres terres rares.
- Séparation par oxydoréduction : la réduction et la précipitation de l’EuSO4 peuvent permettre une récupération sélective dans des solutions de procédé appropriées [4]. Les réactifs, la stabilité de l’état d’oxydation et les flux résiduels nécessitent une évaluation propre au procédé.
La filtration seule cible les particules plutôt que les ions Eu libres dissous. L’élimination de l’Eu ne garantit pas que les concentrations de chlorure, de nitrate, de sulfate ou d’autres constituants satisfont aux exigences de qualité de l’eau.
Concentration et récupération
L’élimination réduit la teneur en Eu de l’eau traitée ; la récupération recueille l’Eu dans un autre flux ou produit. La précipitation le concentre dans un solide. L’élution d’une résine chargée peut permettre de recueillir l’Eu dans un plus petit volume de liquide, sous réserve d’essais. Une purification supplémentaire peut être nécessaire avant d’obtenir un produit utile.
Facteur de concentration dans le liquide = concentration en Eu dans le liquide recueilli / concentration en Eu dans l’alimentation. Déterminer séparément le taux de récupération en divisant la masse d’Eu recueillie par la masse d’Eu dans l’alimentation. Par exemple, 1 m³ contenant 10 mg/L exprimés en Eu contient 10 g d’Eu. Une récupération de 90 % dans 10 L donne 900 mg/L exprimés en Eu et un facteur de concentration de 90. Il s’agit d’un bilan de masse illustratif, et non d’une prévision des performances.
Informations nécessaires à l’évaluation du traitement
Les données utiles comprennent le débit, les teneurs en Eu dissous et total, le pH, la température, les conditions d’oxydoréduction, les principaux anions, les ligands organiques, les métaux concurrents, les matières en suspension et la concentration souhaitée en sortie. Convenir avec le laboratoire des modalités d’échantillonnage et de préparation des échantillons pour l’analyse. Mesurer l’Eu résiduel, évaluer la séparation des solides, la consommation de réactifs et la composition des concentrats.
Sources et lectures complémentaires
- ProChem : chlorure d’europium hexahydraté.
- ProChem : nitrate d’europium hexahydraté.
- Thermo Scientific : sulfate d’europium(III) octahydraté.
- Séparation de l’europium à partir d’un concentré de terres rares intermédiaires issu de la monazite des sables noirs égyptiens.
- American Elements : carbonate d’europium hydraté.
- ProChem : phosphate d’europium(III).
- ProChem : fluorure d’europium(III).
- Élimination de l’Eu(III) au moyen d’aérogels d’alginate réticulés par de la polyurée.
- Récupération photochimique de l’europium à partir de solutions non aqueuses.
- Royal Society of Chemistry : europium.
- Séparation de l’yttrium et de l’europium par extraction par solvant à l’aide de liquides ioniques à base de thiocyanate non dilués.