Comportement des smectites ammoniées en présence d'acides carboxyliques à courtes chaînes

Résumé : Le devenir des déchets constitue aujourd'hui un enjeu important. Les sites de stockage des déchets présentent des risques importants de pollution, notamment des sols et de la nappe phréatique. Les propriétés intéressantes des smectites (faible perméabilité après compaction, capacité d'expansion et de fixation de molécules, forte capacité d'échanges cationiques) les amènent à être utilisées comme barrières passives en fond de site. Les lixiviats de déchets présents en fond de site sont notamment caractérisés par une importante concentration en ions ammonium qui ne décroît pas au cours du temps, et un échange cationique naturel peut donc être prédit avec les cations de la barrière. Cette étude s'est intéressée aux interactions entre une montmorillonite préalablement échangée NH4+ et des acides carboxyliques à courtes chaînes, qui constituent des produits de dégradation. Les expériences ont été réalisées avec des acides à différentes concentrations et la ont été agités pendant 7 jours dans des solutions d'acide, rincés et séchés à 40°C. Le pH de la montmorillonite de référence SWy-2. Les échantillons de smectite ammoniée solution a été mesuré. Les argiles traitées ainsi que les solutions ont été analysés par ICP-AES. L'effet du traitement acide subit par l'argile a ainsi pu être quantifié. Les acides acétique (pKa=4,74) et formique (pKa=3,75) présentent sensiblement le même comportement : principalement un échange cationique. Dans nos conditions, l'absence de fixation observée en spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) est corrélée par l'analyse du carbone quantifiée avec un appareillage LECO CNS-2000. La quantité d'azote dans le solide présente quant à elle une diminution avec l'augmentation de la concentration en acide. Cette modification est également observée en spectroscopie IRTF par une baisse de l'intensité de la bande de bending de H-N-H après le traitement acide. Les concentrations en ammonium en solution ont été quantifiées par chromatographie ionique et confirment clairement cet échange cationique partiel de NH4+. Les diffractogrammes de poudre de rayons X ont été obtenus à 30°C et 50% d'humidité relative. Un déplacement progressif de la réflexion 001 vers des angles inférieurs est observé avec l'augmentation de la force acide de la solution. De l'ordre de 1,20 nm pour l'argile ammoniée, la distance basale augmente pour atteindre des valeurs tendant vers 1,50 nm lorsque les taux d'échange sont supérieurs à 50%. L'acide chloroacétique (pKa=2,86) présente le même comportement avec l'augmentation du taux d'échange. Cependant une fixation de cet acide sur l'argile est également observée, caractérisée par une augmentation de la concentration en carbone dans la phase solide. Ces observations sont confirmées par l'analyse infrarouge, grâce notamment à l'apparition de bandes nouvelles de stretching dans la région de vibration des C=O. Outre un échange cationique, l'espace interfoliaire n'est pas modifié et cette adsorption intervient donc principalement à la surface des particules argileuses. Dans le cas de l'acide oxalique (pKa1=1,25 ; pKa2=4,27) une fixation est mise en évidence de la même façon que dans le cas de l'acide chloroacétique. Les observations des diffractogrammes de rayons X montrent cependant un léger accroissement de la distance basale vers 1,26 nm avec l'augmentation de la concentration en acide, suivi d'une stabilisation à cette valeur. Ce léger déplacement est accompagné d'un affinement important de la réflexion 001, significatif d'une réorganisation importante de l'espace interfoliaire. La fixation de l'acide oxalique intervient donc entre les feuillets.
Complete list of metadatas

https://hal-insu.archives-ouvertes.fr/insu-00153705
Contributor : Nathalie Pothier <>
Submitted on : Monday, June 11, 2007 - 3:57:55 PM
Last modification on : Friday, April 5, 2019 - 8:08:17 PM

Identifiers

  • HAL Id : insu-00153705, version 1

Collections

Citation

Mathieu Gautier, Fabrice Muller, Lydie Le Forestier, Jean-Michel Bény, Patrick Albéric. Comportement des smectites ammoniées en présence d'acides carboxyliques à courtes chaînes. 5ème colloque du Groupe Français des Argiles, 2007, Mulhouse, France. ⟨insu-00153705⟩

Share

Metrics

Record views

110