Interactions eaux-argiles etude experimentale

par Eric Gaucher

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de Gil Michard.

Soutenue en 1998

à Paris 7 .

mots clés

Résumé

Les mineraux argileux contribuent par des reactions de surface et de dissolution/precipitation a la composition chimique des eaux des sols et sediments. Or, la comprehension de ces processus est, jusqu'a present, restee fragmentaire. Notre objectif experimental est d'identifier les contributions de chacune de ces reactions a la chimie de la solution d'un systeme modele eaux/argiles. Une kaolinite, une illite et une montmorillonite ont servi d'argiles de reference. Apres une etude mineralogique fine, nous avons caracterise les equilibres d'echange k#+/h#+ a leurs surfaces. Differents sites reactionnels ont ete identifies, dont nous avons quantifie les cec et les coefficients de selectivite. Puis, des melanges de ces trois argiles ont ete equilibres en milieu kcl 10##2 m, acide ou basique, a 25c, 60c et 80c, pendant 320 jours. L'evolution du systeme a ete suivie par analyse chimique des solutions et analyse mineralogique au met. On montre ainsi que la montmorillonite se destabilise au profit de l'assemblage kaolinite/silice amorphe pour des solutions de ph<7. La silice aqueuse est probablement controlee par la cinetique de dissolution de la montmorillonite dans les milieux de ph moderes. Dans les milieux les plus acides, la silice amorphe precipite. L'aluminium est controle, quant a lui, par des kaolinites neoformees. L'utilisation des coefficients de selectivite dans une simulation numerique montre que k#+ est soumis aux reactions d'echanges d'ions. Le ph a une evolution complexe, insuffisamment comprise, dependante des equilibres d'echange et de la presence d'acides organiques. Dans ce type d'experiences, nous avons pu demontrer que la notion d'equilibre entre smectite et kaolinite est inexacte. Le probleme de la nature thermodynamique des argiles demeure et n'est pas resolu par ces experiences de solubilite.

Titre traduit

Waters/clays interactions experimental study

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