Samarium (Sm) et l’eau

Le samarium est une terre rare utilisée dans les aimants samarium-cobalt et d’autres matériaux spécialisés. Dans l’eau, son comportement dépend de sa forme chimique, du pH, des ligands dissous et du contact avec les solides. La mesure du samarium total ne permet pas, à elle seule, de déterminer la fraction dissoute ni le traitement nécessaire.

D’où peut provenir le samarium présent dans l’eau ?

Le samarium est présent avec d’autres lanthanides dans des minéraux, notamment la monazite et la bastnäsite [1]. Le contact de l’eau avec des minéraux contenant des terres rares ou des résidus de procédés peut entraîner sa mobilisation. Sa libération et son maintien sous forme dissoute dépendent de la chimie locale ; sa présence dans une roche ou un produit ne permet pas d’établir sa concentration dans l’eau à proximité.

Chimie du samarium dans l’eau

Sm(III) est la principale forme considérée dans le traitement courant des eaux. Le samarium dissous peut être présent sous forme d’ions hydratés ou de complexes, tandis qu’une autre fraction peut être associée à des solides en suspension ou décantés. Les carbonates, sulfates, phosphates et ligands organiques peuvent influer sur la spéciation et la précipitation. Les calculs de précipitation des terres rares montrent que le pH et la formation de complexes doivent être pris en compte conjointement [2].

Une étude portant spécifiquement sur le samarium et utilisant une résine échangeuse d’ions a montré que la quantité retenue par la résine était liée à la concentration de samarium libre dans les solutions testées, y compris celles contenant du NTA ou de l’EDTA [3]. Les ions libres, le samarium dissous total et le samarium total correspondent à des grandeurs différentes et ne doivent pas être confondus.

Comment exprimer les concentrations ?

Exprimez la concentration en samarium élémentaire en µg/L de Sm ou en mg/L de Sm, et précisez la fraction de l’échantillon analysée ainsi que sa préparation analytique. Consignez avec le laboratoire les procédures de filtration et de conservation. Il n’existe pas de concentration unique représentative de toutes les eaux naturelles ou de tous les effluents industriels. La concentration d’un sel diffère également de celle du Sm élémentaire, car les anions et l’eau de cristallisation contribuent à la masse du sel.

Options d’élimination et de récupération

Dans des conditions appropriées, la précipitation peut transférer les terres rares dissoutes vers une phase solide ; une décantation ou une filtration est ensuite nécessaire pour séparer ces solides [2]. Le samarium est ainsi transféré vers un flux de résidus, et non détruit. Les solides peuvent contenir d’autres terres rares et métaux.

L’élimination et la récupération du samarium(III) ont été étudiées au moyen de la résine échangeuse de cations Amberlite IRC-50. Les performances dépendent notamment du pH, du temps de contact, de la concentration initiale et de la forme de la résine [4]. La capture sur résine suivie d’une élution peut permettre de concentrer le samarium en vue d’un traitement ultérieur, mais les résultats de laboratoire ne garantissent ni les performances à l’échelle industrielle ni la séparation d’avec les autres terres rares.

L’évaluation du traitement doit prendre en compte le débit, les concentrations en Sm dissous et total, le pH, les métaux concurrents, les ions majeurs, les ligands organiques et la concentration souhaitée en sortie. Testez une eau représentative et évaluez la gestion des boues, des milieux filtrants usagés et des concentrats.

Informations connexes

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