Wybrane sole irydu w wodzie: formy chemiczne i uzdatnianie
Iryd może trafiać do przemysłowych systemów wodnych z materiałów specjalistycznych, chemikaliów procesowych lub pozostałości. Wymienione poniżej związki to wybrane odczynniki irydu, a nie wykaz form chemicznych powszechnie występujących w wodach naturalnych. Ogólne informacje o pierwiastku znajdują się na stronie poświęconej irydowi. Przy ocenie strumienia zawierającego iryd należy odróżnić dodany odczynnik od form chemicznych obecnych po jego kontakcie z wodą.
Szerszy kontekst chemiczny i zagadnienia związane z uzdatnianiem omówiono na stronie iryd w wodzie.
Wybrane związki zawierające chlor
| Związek | Wzór | Klasyfikacja i uwagi dotyczące zachowania w wodzie |
|---|---|---|
| Uwodniony chlorek irydu(III) | IrCl3·xH2O | Uwodniony chlorek irydu(III); wartość x może być różna. |
| Uwodniony heksachloroirydan(III) potasu | K3[IrCl6]·xH2O | Sól potasowa zawierająca kompleks irydu(III) z ligandami chlorkowymi. Zgodnie z podanym źródłem uwodniony produkt jest rozpuszczalny w wodzie. |
| Uwodniony heksachloroirydan(IV) wodoru | H2[IrCl6]·xH2O | Pokrewny kwas zawierający kompleks irydu(IV) z ligandami chlorkowymi; nie jest solą obojętną. |
Wzory te identyfikują dostarczone związki, a nie ich zmierzone stężenia ani jednoznacznie określone formy w próbce wody. W szczególności informacji o rozpuszczalności produktu uwodnionego nie należy odnosić do postaci bezwodnej; nie należy też przyjmować jednej liczbowej wartości rozpuszczalności dla wszystkich chlorków i chloroirydanów irydu.
Rozpuszczalność w wodzie
W katalogu związków metali szlachetnych Alfa Aesar uwodniony chlorek irydu(III) opisano jako rozpuszczalny w wodzie, natomiast bezwodny chlorek irydu(III) jako nierozpuszczalny w wodzie. Te jakościowe opisy produktów nie określają liczbowych granic nasycenia. Przed przygotowaniem roztworu lub oceną strumienia odpadów należy potwierdzić dokładny produkt, stopień uwodnienia, temperaturę i skład roztworu. Rozpuszczalny w wodzie odczynnik wyjściowy nie gwarantuje, że cały iryd pozostanie rozpuszczony po rozcieńczeniu lub uzdatnianiu.
Formy chemiczne po rozcieńczeniu
Ligandy chlorkowe i stopień utlenienia irydu wpływają na to, jakie formy chemiczne mogą występować. Rozcieńczenie i skład wody, do której trafia iryd, mogą zmienić proporcje między rozpuszczonymi kompleksami a innymi formami. Dlatego sam nominalny wzór dodanej soli lub kwasu nie pozwala ustalić, które formy irydu pozostają w roztworze. Identyfikacja poszczególnych form wymaga odpowiednio dobranej metody analitycznej; sam wynik oznaczenia irydu całkowitego nie daje takiej odpowiedzi.
Pomiary i ocena metod uzdatniania
Należy określić, czy podane stężenie wyrażono w mg/L w przeliczeniu na Ir, czy w mg/L związku. Są to różne podstawy wyrażania stężenia masowego, a zmienna zawartość wody w hydracie dodatkowo utrudnia przeliczenie masy odważonego odczynnika na stężenie związku. Pomiary w próbce całkowitej i po filtracji mogą pomóc rozróżnić frakcje zdefiniowane operacyjnie, ale żaden z tych pomiarów nie potwierdza tożsamości rozpuszczonego kompleksu ani zatrzymanej cząstki.
Ocena metod uzdatniania powinna uwzględniać zmierzoną postać irydu i rzeczywisty skład wody. Usuwanie cząstek może mieć zastosowanie, gdy iryd jest związany z możliwymi do usunięcia ciałami stałymi; rozpuszczone kompleksy wymagają osobnej oceny odpowiednich metod usuwania lub rozdziału. Nie można zakładać jednakowej skuteczności membran i żywic jonowymiennych przy różnych stężeniach chlorków, stopniach utlenienia i warunkach pracy. Przy porównywaniu metod uzdatniania należy uwzględnić wychwycone ciała stałe i wszelkie strumienie koncentratu w bilansie masy irydu.
Stężenie: mg/L w przeliczeniu na Ir a mg/L odczynnika
Przyjmując standardową masę atomową według CIAAW równą 192,217 dla irydu, 1 mmol/L irydu odpowiada 192,217 mg/L w przeliczeniu na Ir. W przypadku związku o znanym składzie należy pomnożyć jego stężenie w mg/L przez udział masowy irydu: liczbę atomów Ir w jednostce wzoru pomnożoną przez 192,217 i podzieloną przez masę molową związku w g/mol. Przy obliczaniu masy molowej należy uwzględnić wodę krystalizacyjną.
W przypadku hydratów o zmiennej zawartości wody, takich jak IrCl3·xH2O, należy korzystać z certyfikowanego udziału masowego irydu dla danej partii, jeśli jest dostępny. Wyłącznie jako przykład obliczeniowy: odczynnik o certyfikowanej zawartości 40,0% Ir wniósłby 40,0 mg/L w przeliczeniu na Ir, gdyby dodano 100 mg odczynnika na litr końcowej mieszaniny. Jest to ilość wynikająca z bilansu masy, a nie dowód całkowitego rozpuszczenia. Przyjęte 40,0% nie stanowi specyfikacji żadnego z produktów w tabeli.
Usuwanie i zatężanie w celu odzysku
Usunięcie irydu z uzdatnionej wody oznacza przeniesienie go do innego strumienia, chyba że zostanie odzyskany jako osobny materiał. Aby ocenić bilans masy, należy zmierzyć zawartość irydu w wodzie dopływającej, wodzie uzdatnionej, ciałach stałych, zużytych materiałach filtracyjnych i sorpcyjnych oraz koncentratach. Stężenie irydu w ciekłym strumieniu odzysku jest równe masie odzyskanego irydu podzielonej przez objętość tego strumienia.
Na przykład 1 000 L wody dopływającej o stężeniu 1 mg/L w przeliczeniu na Ir zawiera 1 000 mg irydu. Jeśli 90% tej masy przejdzie do 10 L koncentratu, będzie on zawierał 900 mg, czyli 90 mg/L w przeliczeniu na Ir. Współczynnik zatężenia wynosi 90. Jest to przykładowy bilans masy, a nie prognoza skuteczności uzdatniania; rzeczywisty rozdział, straty i możliwa do uzyskania objętość koncentratu wymagają badań dla konkretnej wody.
Źródła dotyczące związków
Wzory uwodnionego chlorku irydu(III) i uwodnionego heksachloroirydanu(IV) wodoru podano w publikacji Material Matters. Karta produktu: uwodniony heksachloroirydan(III) potasu identyfikuje uwodniony kompleks i opisuje go jako rozpuszczalny w wodzie.