Retention de l'uranium(vi) sur le quartz et la kaolinite. Experiences et modelisations

• Auteur / Autrice : GWENAELLE MIGNOT
• Direction : Gilles Duplatre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Dans le cadre d'etudes de surete relatives au stockage de dechets radioactifs dans la geosphere ou a des zones contaminees en uranium, il est necessaire de pouvoir modeliser de facon fiable les processus de retention de u(vi) aux interfaces mineral - solution, qui limitent la migration de u(vi) dans les eaux naturelles. Ce travail concerne la caracterisation des processus de sorption / desorption de u(vi) sur deux mineraux : le quartz et la kaolinite. Nous avons etudie la sorption de u(vi) sur ces mineraux pour des systemes favorisant la formation en solution : (i) de uo 2 + 2 et des produits d'hydrolyse, (ii) ou d'especes aqueuses di- ou trimeres et / ou de precipites de type uo 2(oh) 2 -voire de phases colloidales uranyles-, (iii) ou de complexes carbonates de l'ion uranyle. Nous proposons des mecanismes reactionnels, des equilibres de complexation de surface et des constantes intrinseques associees, capables de decrire les resultats dans une large gamme de ph, force ionique, concentration initiale en u(vi) 0,1 a 10 m et temps de contact mineral - solution. Les propositions sont egalement basees sur l'etude des caracteristiques surfaciques initiales des mineraux, et des processus de dissolution / precipitation pouvant les modifier au cours du temps. Deux combinaisons d'equilibres permettent de simuler la retention de u(vi) sur le quartz. Elles correspondent a la formation (i) des complexes de surface siouo + 2, siouo 2oh et sio(uo 2) 3(oh) 5 et (ii) du complexe monodente sio(uo 2) 3(oh) 5 et du complexe bidente (sio) 2uo 2. L'analyse des caracteristiques surfaciques de la kaolinite a mene a des hypotheses sur les proprietes acido-basiques et la densite de chaque type de sites surfaciques, qui permettent une modelisation raisonnable de la retention de u(vi), avec pour ligands de surface predominants vis-a-vis de u(vi) les sites aluminols des bords de feuillets. Nous presentons aussi des hypotheses sur l'influence de la presence de carbonates en solution sur la sorption de u(vi).