Affinite de differents cations metalliques (co, ni, cu, zn, cd et pb) pour une montmorillonite calcique : experimentation et applications

par MICHEL AUBOIROUX

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Claude Touray.

Soutenue en 1998

à Orléans .

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  • Résumé

    L'etude experimentale des interactions entre metaux lourds (co, ni, cu, zn, cd, pb) et une montmorillonite purifiee calcique est menee en considerant differentes conditions experimentales (force ionique moderee ou elevee, argile en suspension ou compactee). L'argile et les solutions utilisees sont prealablement caracterisees. Le mecanisme d'echange ionique est mis en evidence par analyse quantitative xps d'echantillons echanges avec cd et pb. Le traitement des resultats experimentaux obtenus en solutions de force ionique moderee et constante, par un modele d'echange ionique et sa fonction puissance permettent de retracer la repartition entre especes adsorbees et especes dissoutes, sur le code de calcul phreeqc. La theorie hsab (hard and soft acid and base) permet de quantifier la sequence de selectivite observee experimentalement pour cu, zn, cd et pb en reliant les proprietes de surface de l'argile a l'electronegativite et la softness des metaux. Une discussion est proposee concernant le role joue par l'heterogeneite energetique des surfaces basales de l'argile et l'hydratation des cations sur la selectivite. Des experiences en solutions de force ionique 3m, montrent l'adsorption anionique de zn et pb (essentiellement presents sous forme m(cl 4) 2 -) mettant en evidence le role preponderant de la speciation des metaux (determinee par le modele de pitzer) sur leurs interactions avec l'argile. Le reste de ce travail est consacre a deux applications de l'echange ionique : _ les performances hydrodynamiques et chimiques d'un geosynthetique bentonitique (gsb) et d'une couche d'argile dans un dispositif d'etancheite de fond de decharge, sont comparees par simulation. Compte tenu de leur faible epaisseur, les gsb ne peuvent pas etre consideres comme equivalents a une couche d'argile compactee ; _ l'utilisation d'argiles comme depolluants est envisagee par des experiences portant sur des effluents industriels reels. La calcination des argiles permet l'inertage des metaux.


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  • Détails : 304 p.
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