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Étude de sorption du cuivre sur des oxyhydroxydes de fer synthétiques et diagénétiques.

Lecomte, Pierre (1993). Étude de sorption du cuivre sur des oxyhydroxydes de fer synthétiques et diagénétiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 98 p.

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Résumé

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Les oxyhydroxydes de fer diagénétiques ont été identifiés comme substrats importants pour expliquer le comportement de sorption du Cu dans les sédiments en milieu lacustre. La présence de plusieurs oxyhydroxydes de fer tels la ferrihydrite, la lépidocrocite et la goethite a été observée en milieu naturel. Quelques études de sorption du Cu ont déjà été effectuées au laboratoire sur de courtes périodes de temps avec les oxyhydroxydes de fer synthétiques de goethite et de ferrihydrite. Le modèle de complexation de surface (MCS) a été utilisé pour représenter adéquatement les données expérimentales obtenues. Le choix des substrats ainsi que les conditions expérimentales utilisées pour ces expériences au laboratoire ne correspondent pas nécessairement aux conditions qui prévalent en milieu naturel. A cet égard, la force ionique des solutés, le pH et les temps de contact entre le métal et l'oxyhydroxyde de fer sont des éléments importants à considérer. De manière à discuter l'utilisation des données actuellement disponibles au milieu naturel, il nous est apparu important d'étudier le comportement de sorption du Cu sur des oxyhydroxydes de fer synthétiques et diagénétiques pour un ensemble de conditions se rapprochant de celles observées dans le milieu. Du point de vue expérimental, l'exclusion du gaz carbonique contenu dans les milieux réactionnels s'avère indispensable pour maintenir constant le pH de ceux-ci sur des périodes de temps relativement longues (jours). Pour remplir cette condition, il est nécessaire de travailler sous atmosphère d'azote dans une enceinte fermée. Les expériences de cinétique de sorption entre le cuivre et les différents oxyhydroxydes de fer étudiés démontrent que le % de sorption observé est fonction du pH et du temps d'équilibration. Aux faibles valeurs de pH (4.0), les temps d'équilibration estimés se situent entre 3 jours (ferrihydrite) et 32 jours (goethite). Pour un pH plus élevé (pH 6.5), seulement quelques heures d'équilibration sont nécessaires. Deux protocoles expérimentaux ont été utilisés pour réaliser les expériences de sorption du cuivre sur les oxyhydroxydes de fer. Etant donné les grandes quantités d'oxyhydroxydes de fer disponibles, l'approche simultanée (batch) a été utilisée pour les oxyhydroxydes de fer synthétiques. Une approche séquentielle a été utilisée pour les oxyhydroxydes de fer diagénétiques étant donnée les faibles quantités récoltées en milieu naturel. Les résultats de l'expérience de sorption sur la ferrihydrite obtenus pour un temps de contact faible (4 heures) et un temps de contact élevé (72 heures) permettent d'observer une augmentation assez importante de la valeur de la constante intrinsèque de sorption du Cu (KinCu) de 102.33 à 102.83. Le comportement de sorption du Cu pour les oxyhydroxydes de fer synthétiques de lépidocrocite, de ferrihydrite et de goethite, représenté à l'aide du MCS, nous a permis d'observer qu'en utilisant un rapport [Cu]/ [Fe] de 10-3, la séquence d'affinité pour le Cu est de lépidocrocite > ferrihydrite"> goethite. Nous avons finalement utilisé ces résultats pour prédire le comportement de sorption d'oxyhydroxydes de fer diagénétiques obtenus in si tu et au laboratoire. Le comportement de sorption prédit par les oxyhydroxydes de fer synthétiques de lépidocrocite et de ferrihydrite représente assez bien les résultats observés sur les oxyhydroxydes de fer diagénétiques récoltés sur des collecteurs de Téflon©. Aux valeurs correspondant à une sorption de plus de 80 % (≈pH 5-6.5), la complexation du cuivre par des ligands organiques dissous pourrait expliquer la différence observée entre les résultats de sorption prédits par le MCS et ceux obtenus lors des expériences.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: cuivre ; oxyhydroxydes de fer; sédiment; fer; milieu lacustre; ferrihydrite
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 10 févr. 2014 16:46
Dernière modification: 23 nov. 2015 21:52
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1836

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