Interactions between ammonium clay and organic molecules in waste landfill context. Case of short-chain molecules.
Interactions entre argile ammoniée et molécules organiques dans le contexte du stockage des déchets. Cas de molécules à courtes chaînes.
Résumé
Nowadays waste issue is an important stake. The compacted clay and more particular the smectite is the standard material used as pollutant barrier at the bottom of waste landfill. Landfill leachates are characterized by large amounts of ammonium and are composed of several organic molecules. To limit the pollution, the barrier must retain pollutants and limit the permeability. This study is interested in interaction between a montmorillonite exchanged with ammonium cation and short-chain molecule characteristic of those in leachates. The works demonstrated that the ammonium cation in interfoliar position reduces the hydratation ability of the SWy-2(NH4) smectite. The study of the interactions with batch method showed that acetic and formic acids, acetonitrile, dichloromethane, MTBE, benzene, acetone and ethanol are not or very weakly adsorbed on ammonium clay. On the contrary, chloroacetic and oxalic acids, aniline, formamide and phenol are strongly fixed according to several mechanisms. The interactions with carboxylic acids also underlines a weak clay dissolution and a cationic exchange NH4 + to H3O+ / Al3+, notably dependent on the granulometry. The study of the permeability of geochemical barrier by oedometry showed that the ammonium clay and the molecule polluted clay have a higher hydraulic conductivity, which reduces largely barrier efficiency.
Le devenir des déchets constitue aujourd'hui un enjeu important. L'argile compactée, et plus particulièrement la smectite, est le matériau traditionnel utilisé comme barrière passive en fond de site de stockage. Les lixiviats de déchets sont notamment caractérisés par une importante concentration en ions ammonium et par la présence de nombreuses molécules organiques. Pour limiter la pollution, la barrière doit répondre à deux critères importants : la rétention de polluants et l'imperméabilité. Cette étude s'est intéressée aux interactions entre une montmorillonite préalablement échangée NH4 + et des molécules à courtes chaînes caractéristiques de celles présentes dans les lixiviats. Le travail de thèse a d'abord montré que la présence d'ammonium en cation interfoliaire réduit les capacités d'hydratation de la smectite SWy-2(NH4). L'étude des interactions en méthode " batch " a montré que les acides acétique et formique, l'acétonitrile, le dichlorométhane, le MTBE, le benzène, l'acétone et l'éthanol ne sont pas ou sont très faiblement retenus sur l'argile ammoniée. Au contraire, les acides chloroacétique et oxalique, l'aniline, le formamide et le phénol se fixent selon différents mécanismes. Les interactions avec les acides carboxyliques mettent aussi en évidence une légère dissolution de l'argile et un échange cationique de NH4 + par H3O+ et Al3+, dépendant en particulier de la granulométrie. L'étude de la perméabilité des barrières géochimiques en oedométrie a permis de montrer que l'argile ammoniée et les argiles polluées par des molécules présentent une conductivité hydraulique plus élevée, qui réduit fortement l'efficacité de la barrière.