Waar komt nikkel vandaan?
Zuiver nikkel (Ni) is een zilverwit metaal dat zelden als zuiver metaal in de aardkorst wordt aangetroffen omdat het zal oxideren als het in contact komt met zuurstof. Zuiver nikkel kan worden gevonden in het interieur van grotere nikkel-ijzer meteorieten die niet werden blootgesteld aan zuurstof wanneer ze zich buiten de atmosfeer van de aarde bevinden of in ultramafische gesteenten.
Nikkel wordt voornamelijk gewonnen uit twee groepen ertsafzettingen. De eerste groep ertsafzettingen zijn de laterieten zoals limoniet (Fe,Ni)O(OH), een nikkelhoudend mengsel, of garnieriet, een mengsel van verschillende nikkelrijke silicaten en hydrous nikkel. De tweede groep zijn de sulfide-ertsen waarbij het belangrijkste erts mineraal pentlandiet is [(FeNi)₉S₈].
Tabel 1: Meest voorkomende nikkelertsen
|
Laterieten |
Sulfide-ertsen |
|
|
Limoniet |
Garnieriet |
Pentlandite |
 |
 |
 |
Nikkelmetaal reageert niet met de zuurstof van de lucht onder omgevingsomstandigheden. Nikkelmetaal wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van roestvrij staal en nikkellegeringen. Het meest voorkomende nikkelkation is Ni²⁺, maar ook andere oxidatietoestanden van nikkel zoals Ni ³, Ni ⁴⁺ worden voor verschillende toepassingen geproduceerd.
Hoe is nikkel aanwezig in het grondwater?
Het Pourbaix- of potentiaal/pH-diagram in figuur 1 van nikkel toont de nikkelspeciatie in water. Het gebied tussen de oranje stippellijnen geeft de stabiliteitszone van water weer. Het diagram laat zien dat de nikkelspeciatie in water wordt gedomineerd door zijn kationische elementaire vorm Ni²⁺.
Figuur 1: Het Pourbaix- of potentiaal/pH-diagram van nikkelsoorten
Nikkel (Ni²⁺) concentratie in natuurlijk water is over het algemeen lager dan 20 ppb (µg/l), maar een verontreinigd gebied kan grondwater bevatten met een concentratie die de richtlijn van de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) van 70ppb (µg/l) overschrijdt.
Hoe wordt nikkel uit het grondwater verwijderd?
De kationische elementaire vorm van nikkel (Ni²⁺) kan efficiënt worden opgevangen en uit het grondwater worden verwijderd met behulp van een zwak zure kation (WAC) selectieve chelaatvormende hars met een iminodiacetische groep, zoals Resinex™ CH-23.
Figuur 2: Een selectieve chelaatvormende hars met een iminodiacetische groep
De gemiddelde kationische nikkel (Ni²⁺) verwijderingscapaciteit van Resinex™ CH-23 is 20g van Ni²⁺ per liter hars, maar is afhankelijk van de watermatrix. Vaak bevat het water andere kationen die bijdragen aan de uitputting van het bed; daarom is het altijd aan te raden om contact op te nemen met onze technische experts voor de dimensionering van een systeem voor het verwijderen van zware metalen, aangezien andere metalen het geschatte verbruik kunnen beïnvloeden.
Resinex™ CH-23 is een chelaatvormig hars dat ook andere zware metalen zoals koper (Cu²⁺), vanadium (Va²⁺), lood (Pb²⁺), zink (Zn²⁺) en cadmium (Cd²⁺) in hun elementaire kationische vorm efficiënt verwijdert.
Aanbevolen verwijdering van nikkel (Ni²⁺)
De keuze van de bedrijfsomstandigheden van een nikkelverwijderingssysteem is afhankelijk van:
- De minimale oppervlakkige contacttijd die nodig is voor de toepassing
- Andere kationische soorten in het water
- Gewenste levensduur bed
- Bedrijfsomstandigheden (continu, discontinu)
Eén AquaFlow™ kan gebruikt worden voor het verwijderen van nikkel (Ni²⁺) bij een oppervlakkige contacttijd van minimaal zes minuten, maar meestal worden er twee AquaFlow™ in serie gebruikt met een typische stroomsnelheid per vat: 10-20BV/u.
Hoe bereken je de verwijdering van nikkel (Ni²⁺) uit het grondwater?
Ga uit van een verontreinigd grondwater met 0,3 mg/l nikkel (Ni²⁺) dat gezuiverd moet worden met de volgende eigenschappen:
- Gemiddeld debiet van 30m³/h
- Continue werking 24/24 -7/7
De jaarlijkse nikkelbelasting (Ni²⁺) wordt dan als volgt berekend:
- Nikkelconcentratie: 0,3mg/l = 0,3g/m³
- Jaarlijks met nikkel (Ni²⁺) verontreinigd grondwatervolume: 30m³/h x 8.600hpa= 258.000 m³
- De jaarlijkse nikkel (Ni²⁺) belasting: 3g/m³ x 258.000m³= 77.400g = 77,4kg Ni²⁺
Dit geeft bij een gemiddelde belasting van 20kg Ni²⁺/m³ Resinex™ CH-23 een verbruik van ongeveer 4m³ per jaar. Een AquaFlow™ filter kan worden gekozen uit ons industriële mobiele filterassortiment om de gewenste uitwisselingsfrequentie te verkrijgen.
Het is altijd aan te raden om contact op te nemen met onze technische expert voor de dimensionering van een systeem voor het verwijderen van zware metalen, aangezien andere metalen kunnen interfereren in het geschatte verbruik.