Wybrane sole platyny w wodzie: formy chemiczne i uzdatnianie
Wybrane sole platyny mają znaczenie dla inżynierów gospodarki wodnej oceniających specjalistyczne strumienie procesowe i ścieki przemysłowe. Poniższe przykłady wskazują związki, które mogą być stosowane w takich warunkach; nie oznacza to, że sole te powszechnie występują w wodach naturalnych. Szersze informacje o tym pierwiastku zawiera strona poświęcona platynie.
Szersze informacje o chemii, pobieraniu próbek i oczyszczaniu zawiera strona poświęcona platynie w wodzie.
Wybrane sole i stopnie utlenienia platyny
| Sól | Wzór | Platyna we wskazanym kompleksie |
|---|---|---|
| Tetrachloroplatynian(II) potasu | K2[PtCl4] | Pt(II) w anionowym kompleksie [PtCl4]2− |
| Heksachloroplatynian(IV) potasu | K2[PtCl6] | Pt(IV) w anionowym kompleksie [PtCl6]2− |
Informacje producentów o produktach wskazują tetrachloroplatynian(II) potasu oraz heksachloroplatynian(IV) potasu, przy czym ten drugi opisano jako prekursor. Dane o produktach określają nazwy soli wyjściowych, a nie form platyny, które pozostaną w konkretnej próbce wody.
Rozpuszczalność w wodzie
| Sól | Podana rozpuszczalność w wodzie | Źródło i interpretacja |
|---|---|---|
| Tetrachloroplatynian(II) potasu | 10 g/L w 20 °C | Informacje Thermo Scientific o produkcie dotyczące wskazanej soli. |
| Heksachloroplatynian(IV) potasu | 50 g/L w 95 °C | Informacje Thermo Scientific o produkcie; tej wartości dla gorącej wody nie wolno traktować jako granicy w temperaturze pokojowej. |
Wartości te odnoszą się do masy wskazanej soli, a nie do platyny pierwiastkowej. Są to wartości referencyjne dla produktów w podanych temperaturach, a nie gwarantowane granice rozpuszczalności w ściekach. Nie pozwalają na bezpośrednie porównanie w tej samej temperaturze. Przy ocenie rozpuszczania lub krystalizacji należy korzystać z danych dotyczących konkretnego produktu i warunków roztworu.
Formy chemiczne i sposób podawania wyników analiz
Rozpuszczalność należy oceniać dla konkretnej soli i określonych warunków. Temperatura i skład matrycy wodnej mogą wpływać na rozpuszczanie oraz występujące formy. Po rozcieńczeniu stężenie chlorków, pH, warunki utleniająco-redukcyjne i inne ligandy mogą wpływać na formy chemiczne platyny. Dlatego kompleksów Pt(II) i Pt(IV) przedstawionych w tabeli nie należy bez odpowiednich analiz traktować jako pełnego opisu strumienia procesowego.
Jednostki stężenia również należy podawać jednoznacznie. Wynik w mg/L w przeliczeniu na Pt określa masę platyny, a nie masę K2[PtCl4] ani K2[PtCl6]. Przeliczenie masy związku wymaga prawidłowego ustalenia tożsamości i składu materiału, w tym, w stosownych przypadkach, postaci uwodnionej i oznaczonej zawartości substancji. Wyniki oznaczenia platyny całkowitej oraz platyny w próbce po filtracji mogą pomóc odróżnić materiał zatrzymany przez wybrany filtr od platyny, która przez niego przeszła, lecz żaden z tych wyników nie identyfikuje poszczególnych form rozpuszczonych.
Ocena metod oczyszczania
Jeśli platyna jest związana z cząstkami, usuwanie zawiesin może objąć tę frakcję. Platyna przechodząca przez filtr wymaga odrębnej oceny jej form rozpuszczonych i możliwych metod oczyszczania. Można rozważyć wymianę jonową i procesy membranowe, lecz ich skuteczności nie da się założyć na podstawie samej nazwy soli: do oceny usuwania i przebiegu eksploatacji konieczne są badania w konkretnej matrycy. Każdy bilans masy procesu powinien uwzględniać zarówno platynę zatrzymaną w fazie stałej, jak i przeniesioną do koncentratów lub innych strumieni odpadowych.
Aby rzetelnie ocenić oczyszczanie, należy odróżnić dostarczoną sól od platyny oznaczonej w wodzie, określić podstawę podawania wyników i ocenić odpowiednie frakcje w rzeczywistych warunkach matrycy.
Stężenie: mg/L w przeliczeniu na Pt a mg/L soli
Standardowa masa atomowa według CIAAW dla platyny wynosi 195,084. Zatem 1 mmol/L platyny odpowiada 195,084 mg/L w przeliczeniu na Pt. W przypadku soli o znanym składzie należy pomnożyć jej stężenie w mg/L przez liczbę atomów Pt w jednostce wzoru chemicznego oraz przez 195,084, a następnie podzielić przez masę molową soli w g/mol.
Dla czystego, bezwodnego K2[PtCl4], masa molowa wynosi około 415,08 g/mol, a udział masowy platyny około 0,4700, czyli 47,00%. Zatem 100 mg/L tej soli odpowiada około 47,00 mg/L w przeliczeniu na Pt przy założeniu całkowitego rozpuszczenia. Jest to obliczenie na podstawie składu, a nie zmierzone stężenie platyny rozpuszczonej. Należy uwzględnić rzeczywistą oznaczoną zawartość substancji i ewentualną wodę krystalizacyjną; czystość podana w odniesieniu do zawartości metali nie jest automatycznie udziałem masowym platyny w całym odczynniku.
Usuwanie i zatężanie na potrzeby odzysku
Należy odróżnić cel, jakim jest zmniejszenie zawartości platyny w oczyszczonej wodzie, od wytworzenia strumienia nadającego się do odzysku. Oddzielanie fazy stałej, adsorpcja, wymiana jonowa i procesy membranowe przenoszą platynę do różnych strumieni odpadowych; w reprezentatywnej wodzie należy zbadać odpowiednie formy chemiczne, pojemność i skuteczność rozdziału. Trzeba uwzględnić platynę w wodzie dopływającej, wodzie oczyszczonej, wychwyconych osadach, zużytych materiałach filtracyjnych i ciekłych koncentratach.
Przykładowy bilans masy: 1 000 L wody dopływającej o stężeniu 1 mg/L w przeliczeniu na Pt zawiera 1 000 mg platyny. Przeniesienie 90% tej masy do 10 L koncentratu daje 900 mg platyny w koncentracie, co odpowiada stężeniu 90 mg/L w przeliczeniu na Pt i 90-krotnemu zatężeniu. Nie jest to prognoza skuteczności usuwania ani wydajności odzysku. Rzeczywiste wyniki i przydatność koncentratu do dalszego odzysku zależą od procesu i składu wody.