Etude de la lixiviation de milieux poreux contenant des espèces solubles : application au cas des déchets solidifiés par liants hydrauliques

= Leaching of porous media containing soluble species : Application to concrete stabilized wastes

• Auteur / Autrice : Florence Sanchez
• Direction : Pierre Moszkowicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques du déchet
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAEPSI - Laboratoire d'Analyse Environnementale des Procédés et Systèmes Industriels (Lyon, INSA1995-2007) - école doctorale non créée

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arsenic

Plomb

Lixiviation

Ciment Portland

Déchets dangereux -- Stabilisation

Résumé

Cette recherche s'inscrit dans la problématique générale de l'évaluation environnementale des déchets stabilisés et est consacrée à l'étude des transferts de polluants des déchets Solidifiés au contact de l'eau et au développement d'un modèle d'interprétation et de simulation. Le comportement à la lixiviation de polluants (plomb et arsenic) solidifiés dans une matrice ciment (CPA) a été étudié en relation avec différents contextes. Le contrôle du relargage par la solubilité des espèces dans le contexte chimique de l'eau des pores de la matrice ciment et par l'évolution du pH à l'intérieur de la matrice (notamment à l'interface solide-liquide) a été montré et la nécessité du couplage chimie/transport pour les espèces sensibles au contexte physico-chimique confirmée. Un modèle de transfert de matière couplant dissolution et diffusion a été développé pour décrire le relargage des espèces solubles contenues dans un milieu solide poreux en contact avec l'eau et appliqué plus particulièrement au cas d'un milieu poreux contenant de l'hydroxyde de calcium et de l'hydroxyde de plomb (cas typique d'un déchet solidifié à base de ciment Portland contenant du plomb). Pour valider ce modèle une démarche expérimentale consistant à étudier la lixiviation d'un milieu poreux créé artificiellement pour une bonne connaissance et un bon contrôle du milieu d'étude a été développée. Ce milieu est obtenu par ''frittage'' d'un mélange de poudre de verre (squelette de la matrice) et d'hydroxyde de calcium auquel les polluants sont ajoutés. Appliqué au cas de la lixiviation à l'eau déminéralisée des matrices ciment contenant du plomb, le modèle a permis de montrer que le relargage du plomb semble régi par un phénomène de solubilisation à l'interface solide/liquide. Dans ce cas un modèle prenant en compte l'évolution du pH à l'interface et la solubilité variable en fonction de ce pH permet de rendre qualitativement compte des phénomènes.

This research, whose aim is the environmental assessment of stabilized wastes, is focused on the study of the transfer of the pollutants contained in solidified wastes in contact with water, and on the development of an interpretation and a simulation model. The leaching behaviour of lead and arsenic solidified in a cement matrix (Ordinary Portland Cement - OPC) was studied in different physico-chemical contexts. The set of results obtained have shown that the release of pollutants is controlled by the solubility of chemical species in the pore water and the pH evolution within the matrix, especially at the solid/liquid interface; it is necessary to take into account the coupling of chemical and transport phenomena. A coupled dissolution/diffusion model has been developed to describe the release of soluble chemical species contained in a stable porous matrix in contact with water. The model was applied to the case of a porous matrix containing two components, calcium hydroxide and lead hydroxide (typical case of an OPC solidified waste containing lead). In order to valid the model a specific experimental approach has been developed: it consists of studying the leaching of an artificial porous matrix. This medium is obtained by ''sintering'' a glass powder, lime and pollutants mixture. Different simulations were carried out and compared to the results obtained from leaching, in demineralized water, of cement matrixes containing lead. Simulations have shown that the release of lead is controlled by a solubilisation phenomenon at the solid/liquid interface. In this case, a model taking into account pH evolution at the solid/liquid interface and variable solubility of lead according to this pH allows to represent phenomena.