Etude des interactions cations compensateurs/feuillets dans les argiles : contribution a la connaissance des mecanismes de retention selective

• Auteur / Autrice : Magali Diaz Pinthier
• Direction : Jean-Louis Robert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

La gestion des intrants k et n en agriculture, le devenir des elements toxiques dans les sols et l'efficacite des barrieres geochimiques dans les sites de stockage de dechets reposent sur la connaissance des mecanismes de la retention des cations par les argiles. Ce phenomene est connu, mais les processus sont mal compris. Ce travail propose une approche nouvelle de ce probleme en analysant les interactions cations/feuillets par spectrometrie infrarouge lointain (irl) et en utilisant la frequence de vibration des cations compensateurs pour evaluer leur aptitude a la retention. Pour etudier les mecanismes de retention selective, on a analyse les proprietes physicochimiques des elements pieges et les caracteristiques du piege que constituent les argiles. Des modeles (vermiculite de llano, micas de synthese) et des mineraux argileux communs (interstratifies illite/smectite (i/s) et phlogopite/vermiculite (p/v)) ont ete etudies afin de determiner les parametres essentiels du processus de retention. On montre que les cations retenus selectivement, k +, nh 4 +, rb + et cs +, sont directement engages dans des liaisons avec les atomes d'oxygene des feuillets. Les mineraux argileux presentant des espaces interlamellaires ouverts, un deficit de charge tetraedrique et une structure dioctaedrique sont potentiellement de bons pieges. Les interstratifies i/s ne presentent pas de selectivite pour les cations, contrairement aux interstratifies p/v et montmorillonite/beidellite. Les argiles ideales seraient les vermiculites dioctaedriques et les beidellites. Ces conclusions doivent permettre l'utilisation de materiaux argileux autres que la montmorillonite dans les sites de stockage et encouragent l'etude d'autres structures minerales pour pieger d'autres cations, par exemple ceux qui conservent leur sphere d'hydratation (zn 2 +, cd 2 +,).