# Grondstoffen uit spaarlampen

Oude spaarlampen en oude tl-buizen bevatten stoffen die worden aangeduid met de afkorting HALO. HALO geeft de gewenste kleur aan het licht. De kleur wordt onder andere bepaald door een klein percentage antimoonionen (Sb3+) in HALO. Het aantal elektronen (en de verdeling ervan over de schillen) in de Sb3+-ionen zijn daarbij van belang.

Aangezien antimoon hoog staat op de lijst van elementen die schaars dreigen
te worden, is men op zoek naar naar methoden om Sb3+-ionen uit HALO terug te winnen. Behalve Sb3+-ionen bevat HALO fosfaationen en calciumionen die kunnen worden gebruikt om hydroxyapatiet te maken. Hydroxy-apatiet is een grondstof voor kunstmest.
Onderzoekers hebben daarom een methode ontwikkeld waarbij uit HALO twee producten worden verkregen: antimoonoxide en hydroxy-apatiet.

In deze methode wordt een ionische vloeistof gebruikt. Een ionische vloeistof is een zout dat vloeibaar is bij lage temperaturen, bijvoorbeeld bij kamertemperatuur. De gebruikte ionische vloeistof ((C8H17)3CH3NCl) bestaat uit (C8H17)3CH3N+-ionen en Cl–-ionen. De (C8H17)3CH3N+-ionen zijn in figuur 1 met een vereenvoudigde structuurformule en op schematische wijze weergegeven.

De vaste stof (C8H17)3CH3NCl heeft een veel lager smeltpunt dan het zout NaCl. Het verschil in smeltpunt kan verklaard worden aan de hand van de roosteropbouw van beide stoffen.
Een mogelijke roosteropbouw van (C8H17)3CH3NCl is vereenvoudigd en schematisch weergegeven in figuur 2.

De ontwikkelde methode verloopt in een aantal stappen.
stap 1: Aan HALO wordt een overmaat zoutzuur gevoegd. Daarbij ontstaat een waterige
oplossing. De Sb3+-ionen uit HALO worden omgezet tot SbCl4– -ionen.
stap 2: Aan de oplossing uit stap 1 wordt de eerdergenoemde ionische vloeistof toegevoegd.
De ionische vloeistof mengt niet met de oplossing die in stap 1 is ontstaan. Er ontstaat een
twee-lagensysteem. Tussen de twee vloeistoffen worden de Cl–-ionen uit de ionische
vloeistof met de SbCl4– -ionen van stap 1 uitgewisseld (zie figuur 3). Na enige tijd worden
de twee vloeistoflagen A en B van elkaar gescheiden.

stap 3: Aan laag A wordt een natriumhydroxide-oplossing toegevoegd. De twee vloeistoffen
worden flink door elkaar geschud. De volgende reactie treedt op:
2 SbCl4– + 6 OH– --> Sb2O3 (s) + 3 H2O + 8 Cl–
Sb2O3 wordt afgescheiden van de twee vloeistoffen.
stap 4: Nadat Sb2O3 is afgescheiden, worden ook de twee vloeistoffen (de ionische vloeistof en de
ontstane natriumchloride-oplossing) van elkaar gescheiden.
stap 5: Aan de laag B die in stap 2 is afgescheiden, wordt ook een natriumhydroxide-oplossing
toegevoegd. Fosfaationen en calciumionen, afkomstig van HALO, reageren met
hydroxide-ionen tot vast hydroxy-apatiet. Het hydroxy-apatiet en de overgebleven
natriumchloride-oplossing (die ook enige verontreinigingen bevat) worden gescheiden.
Hydroxy-apatiet bestaat uit calciumionen, fosfaationen en hydroxide-ionen. De fosfaationen en de hydroxide-ionen komen voor in de molverhouding 3 : 1.

Hieronder is het beschreven proces om Sb2O3 en hydroxy-apatiet te produceren uit HALO, in een vereenvoudigd en nog onvolledig blokschema weergegeven. In dit blokschema ontbreken enkele
stofstromen en de namen van de bijbehorende stoffen.