La destruction de l’argile sous condition acide

Des solutions acides peuvent entraîner la destruction des couches octaédriques et tétraédriques. La dissolution même partielle de l’argile conduit ainsi à la présence de cations en solution qui peuvent venir participer au processus d’échange cationique. Le tableau en annexe 2 donne les compositions chimiques des argiles après interaction, toujours mesurées par ICP-AES. Ces analyses montrent que la chimie des argiles est relativement constante après interaction de l’argile ammoniée avec les acides acétique, formique et chloroacétique. Pour ces trois acides, la dissolution de l’argile est donc limitée, et l’effet de la concentration est également relativement modéré. Dans l’échantillon original, le rapport Al/Si est de 0,37. Les rapports Al/Si obtenus après interaction sont très proches de cette valeur. Par contre, dans le cas de l’acide oxalique, le ratio Al/Si décroît et atteint 0,33. Une destruction partielle

de la couche octaédrique préférentiellement à la couche tétraédrique est donc envisagée pour l’acide oxalique.

La destruction des couches tétraédrique et octaédrique est difficile à quantifier avec seulement les analyses globales de la phase solide sans différenciation des cations présents dans les couches de ceux présents dans l’espace interfoliaire. Pour aller plus loin dans la compréhension de la dissolution, les concentrations de chacune des espèces présentes en solution ont été mesurées par ICP-AES après interaction et sont rassemblées en annexe 3. Dans ce tableau, les concentrations ont été ramenées en pourcentage de la quantité initiale. La figure V.14 montre l’évolution avec le pH du rapport massique Al/Si obtenu en solution. Après 7 jours dans l’eau la quantité d’espèce en solution est très faible. Du fait de l’absence d’aluminium en solution, le rapport Al/Si est proche de 0. Après interaction avec les acides acétique, formique et chloroacétique, le rapport Al/Si est très faible et varie entre 0 et 0,1, ce qui est caractéristique d’une dissolution partielle plus importante des couches tétraédriques par rapport aux couches octaédriques. La quantité d’Al2O3 observée en solution est en effet

très faible. Ces résultats sont en concordance avec les travaux de Huang et Keller (1971) sur la dissolution des minéraux argileux avec des acides organiques dilués (acides aspartique, citrique, salicylique, tartarique et tannique) à température ambiante. Les minéraux argileux se dissolvent de manière incongruente, Si préférentiellement à Al dans l’eau et dans tous les acides utilisés. Pour ces trois acides la dissolution croit avec l’augmentation de la concentration mais il est important de préciser qu’elle reste très modérée. La quantité de silicium en solution atteint au maximum 2,1, 3,3 et 4,1 mg de silicium par gramme d’argile initiale avec respectivement les acides acétique, formique et chloroacétique en concentration 1 mol/L (annexe 3). La quantité d’aluminium en solution est très faible, et atteint au maximum 0,3 mg d’aluminium par gramme d’argiles avec l’acide chloroacétique 1 mol/L (annexe 3).

Figure V.14 : Evolution du rapport Al/Si en solution après interaction en fonction du pH de la solution avec les différents acides en différentes concentrations. La valeur initiale du rapport Al/Si dans l’argile

de départ SWy-2(NH4) est rappelée comme référence.

Dans le cas de l’acide oxalique les résultats sont tout de même légèrement différents. La dissolution est plus importante (annexe 3). Le rapport Al/Si varie entre 0,4 et 0,5 ce qui montre cette fois une plus faible dissolution des couches tétraédriques en comparaison des couches octaédriques. Ces résultats sont en accord avec ceux de Chin et Mills (1991) qui ont travaillé sur l’effet des acides organiques à faibles poids moléculaires sur la dissolution de la kaolinite. Ils soulignent notamment qu’avec le ligand oxalate, l’aluminium est relargué plus vite que le silicium. Afin de mieux comprendre cette dissolution de l’argile par l’acide oxalique, nous avons étudié plus particulièrement les trois bandes identifiées dans la zone de déformation angulaires des OH : les vibrations Al-Al-OH (918 cm-1), Al-Fe-OH (882 cm-1) et Al-Mg-OH (850 cm-1). Le tableau V.4 représente les résultats obtenus après la déconvolution de chacune de ces bandes. L’augmentation générale de la largeur à mi-hauteur des bandes infrarouge est significative d’une destruction de l’argile. Ces observations justifient notamment la présence de l’aluminium, du magnésium et du fer retrouvé en solution après interaction. L’aire des bandes exprimée en pourcentage relatif nous renseigne sur les « quantités » relatives des groupements Al-Al-OH, Al-Mg-OH et Al-Fe-OH et sur l’éventuelle dissolution préférentielle de certaines espèces. D’une manière générale, nous observons une diminution du nombre de groupements Al-Al-OH et une augmentation relative de Al-Mg-OH et Al-Fe-OH. Dans la couche octaédrique la dissolution des Al-Al-

OH par l’acide oxalique semble favorisée par rapports aux autres. Ces résultats confirment la présence d’aluminium en solution après les interactions.

Tableau V.4 : Comparaisons des largeurs à mi-hauteur et des aires des bandes de vibrations Al-Al-OH (918 cm-1), Al-Fe-OH (882 cm-1) et Al-Mg-OH (850 cm-1) dans le spectre infrarouge de l’argile avant et

après traitement avec l’acide oxalique 1 mo/L

Al-Mg-OH Al-Fe-OH Al-Al-OH 850 cm-1 882 cm-1 918 cm-1

Largeur à mi-hauteur (cm-1)

SWy-2(NH4) avant interaction 22,06 23,55 26,21

SWy-2(NH4) après interaction 35,40 28,39 31,11

Aire des bandes (% relatif)

SWy-2(NH4) avant interaction 14,28 29,97 55,75

SWy-2(NH4) après interaction 17,17 36,96 45,87