Coprécipitation d'ions FeII et FeIII par Na2CO3 en milieu sulfaté et synthèse de la rouille verte substituée aluminium

par Rabha Aissa

Thèse de doctorat en Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux

Sous la direction de Jean-Marie Robert Génin.

Soutenue en 2004

à Nancy 1 , en partenariat avec Polytech Nancy (autre partenaire) .

mots clés

• Précipitation (chimie)
• Fer -- Corrosion
• Magnétite
• Rouille verte
• Goethite

Résumé

L'étude de la substitution des cations FeIII par les cations AlIII dans la structure de RV2(SO42-) montre qu'il est nécessaire d'introduire en solution un excès d'ions FeII par rapport à la formule chimique FeII4FeIII2(OH)12(SO4). 8H2O pour obtenir une seule phase de rouille verte sulfatée substituée aluminium. Ce nouveau composé se caractérise par une taille de cristaux de l'ordre de 50 nm et un spectre Mössbauer constitué par un doublet ferreux supplémentaire. La coprécipitation des ions FeII et FeIII en milieu sulfaté par la base faible Na2CO3 a été étudiée. Le taux d'alcalinisation et le temps de vieillissement des précipités sont les facteurs essentiels qui conditionnent la formation des rouilles vertes. Pour des taux d'alcalinisation croissant, la rouille verte sulfatée précède la formation de la rouille verte carbonatée {RV1(CO32-)}. Les rouilles vertes alors obtenues sont instables vis-à-vis d'un mélange de magnétite et de sidérite et nécessitent une analyse immédiate après synthèse. Cette transformation est inhibée par la présence d'anions silicate dans le milieu réactionnel qui réagissent avec la surface des rouilles vertes empêchant ainsi leur dissolution.

Résumé

Formation of sulphated green rust {RV2(SO42-)} is preceded by precipitation of a sulphated ferric basic salt and a badly crystallized ferric oxyhydroxyde. The study of the substitution of the FeIII cations by the AlIII cations in the structure of RV2(SO42-) shows that it is necessary to introduce an excess of FeII ions in solution as required for the stoichiometry of the green rust to obtain a single phase aluminium substituted sulphated green rust. This new compound is characterized by a crystal size of about 50 nm and the Mössbauer spectrum is characterised additional ferrous doublet. The coprecipitation of the FeII ions and FeIII in sulphated medium by the weak Na2CO3 was studied. Green rusts then obtained are unstable and require immediate analysis after synthesis. This transformation is inhibited by the presence of silicate anions in the reaction medium which react with the surface of green rusts thus preventing their dissolution. The transformation of the RV2(SO42-) in RV1(CO32-) is carried out by exchange of anions.