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Thèse soutenue

Interactions entre le fer (III) et les ions nitrate, phosphate et carboxylate : mécanismes de complexation, nucléation, croissance

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Auteur / Autrice : Jérôme Rose
Direction : Jean-Yves Bottero
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Géosciences et matières premières
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Jury : Président / Présidente : Jean-Maurice Cases
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Buffle, Anne-Marie Flank

Résumé

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Les mécanismes de formation des colloïdes et particules formés lors de l'hydrolyse du fer(III) en présence de nitrate, phosphate, carboxylate, silicate ont été déterminés par EXAFS, DPAX et IRTF. L'étude de l'hydrolyse partielle du fer(III) en présence de nitrate (ion peu complexant), montre que la structure locale des colloïdes formés pour des taux d'hydrolyse (R=OH/Fe) faibles ne correspond pas à celle des oxyhydroxydes de fer cristallisés. La présence de phosphate lors de l'hydrolyse de fer(III), quant à elle, inhibe partiellement la polymérisation du fer. L'hydrolyse du fer est bloquée au stade de dimère. Le phosphate est associé à deux ou trois dimères, en fonction du taux d'hydrolyse et de la quantité de phosphate initiale (P/Fe). Pour un rapport P/Fe=0,2, lorsque le taux d'hydrolyse augmente, la structure interne des colloïdes se densifie (dimension fractale variant de 2,3 à 2,8), mais la taille des objets reste de l'ordre de 100-150 a. Pour un rapport P/Fe=0,5, la structure des colloïdes est plus ouverte (dimension fractale de 2) et un gel se forme pour R=2. En ce qui concerne l'adsorption des ions phosphates sur les oxyhydroxydes de fer, il apparait qu'a pH 5, des complexes de type bidentate binucléaire se forment, alors qu'à pH 10 seuls des monodentates existent. La matière organique (MO) présente dans les eaux de surface bloqué partiellement l'hydrolyse du fer. La spéciation du fer semble dépendre non seulement du rapport massique MO/fer mais aussi de la nature chimique de la MO. Dans des eaux ou la quantité de MO est très faible, mais ou le silicium est un élément majeur, il apparait que le fer forme des phases amorphes avec les ions SiO4