Synthèse documentaire
Chapitre I : Les argiles
14
« Les cations échangeables sont ceux qui attirent l’eau des feuillets et ainsi les molécules d’eau s’y
organisent en couches moléculaires planes, ce qui provoque l’écartement des feuillets. »
Le degré de gonflement est en fonction de :
- la nature de l’argile,
- la nature des cations échangeables.
6.1.3. Capacité d’échange cationique :
C’est la propriété de fixer certains cations présents dans une solution aqueuse tout en cédant de
quantités équivalente d’autres cations à la solution.
Les faibles liaisons créées par les cations compensateurs sont facilement dissociables par l’eau
qui pénètre entre les feuillets en les écartant expliquant ainsi la cause du gonflement. Ces cations
compensateurs se trouvent alors à l’état hydraté, ils sont mobiles entre les feuillets et en contact
avec la phase liquide. Ils se trouvent ainsi en excellente position pour l’échange avec les cations de
la solution mise en contact.
Le taux de substitution des cations Al
3+ des centres octaédriques par Mg
+2 (Fe
+3 ou Fe
+2 )
détermine la capacité d’échange cationique (C.E.C) de la bentonite. Cette dernière s’exprime en
milliéquivalents pour 100 g de produit. Pour la montmorillonite, elle varie de 60 à 100
milliéquivalents pour 100 g de produit et cela ; selon les origines des bentonites.
6.1.4. Capacité de fixation
Elle est liée à l'existence des charges, et à la surface spécifique ou surface d'échange. Par leur
viscosité plastique, les argiles présentent un pouvoir d'étalement et un pouvoir de division définis in
vitro par les mesures de surface spécifique réalisées par adsorption gazeuse. Les valeurs observées
sont en faveur de l'attapulgite (surface spécifique de l'attapulgite 140 m
2 par gramme, de la
beidellitique 80 m
2 par gramme) et s'expliquent par la structure en tunnels de cette argile.
Pour les smectites, la capacité de fixation est très importante, grâce aux charges (négatives des
feuillets, positives entre les feuillets) et à la surface spécifique considérable de 100 m
2 pour un
gramme. Ces interactions peuvent se faire en trois sites différents :
o dans les feuillets pour les ions simples, entre les feuillets pour les molécules plates ou
petites,
o à la périphérie pour les macromolécules.
Il faut bien différencier la surface externe ou surface de recouvrement, qui définit le pouvoir
couvrant, de la surface interne.
o kaolinite : S ext = 10 à 30 m
2 , S int = 0
o illite et montmorillonite : S ext = 80 m
2 , S int = 800 m
2 (Soltner, 1990).
En plus de toutes ces propriétés, pour qu’un adsorbant soit performant des critères sont mis en
évidence (voir annexe I-1).
Chapitre I : Les argiles
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« Les cations échangeables sont ceux qui attirent l’eau des feuillets et ainsi les molécules d’eau s’y
organisent en couches moléculaires planes, ce qui provoque l’écartement des feuillets. »
Le degré de gonflement est en fonction de :
- la nature de l’argile,
- la nature des cations échangeables.
6.1.3. Capacité d’échange cationique :
C’est la propriété de fixer certains cations présents dans une solution aqueuse tout en cédant de
quantités équivalente d’autres cations à la solution.
Les faibles liaisons créées par les cations compensateurs sont facilement dissociables par l’eau
qui pénètre entre les feuillets en les écartant expliquant ainsi la cause du gonflement. Ces cations
compensateurs se trouvent alors à l’état hydraté, ils sont mobiles entre les feuillets et en contact
avec la phase liquide. Ils se trouvent ainsi en excellente position pour l’échange avec les cations de
la solution mise en contact.
Le taux de substitution des cations Al
3+ des centres octaédriques par Mg
+2 (Fe
+3 ou Fe
+2 )
détermine la capacité d’échange cationique (C.E.C) de la bentonite. Cette dernière s’exprime en
milliéquivalents pour 100 g de produit. Pour la montmorillonite, elle varie de 60 à 100
milliéquivalents pour 100 g de produit et cela ; selon les origines des bentonites.
6.1.4. Capacité de fixation
Elle est liée à l'existence des charges, et à la surface spécifique ou surface d'échange. Par leur
viscosité plastique, les argiles présentent un pouvoir d'étalement et un pouvoir de division définis in
vitro par les mesures de surface spécifique réalisées par adsorption gazeuse. Les valeurs observées
sont en faveur de l'attapulgite (surface spécifique de l'attapulgite 140 m
2 par gramme, de la
beidellitique 80 m
2 par gramme) et s'expliquent par la structure en tunnels de cette argile.
Pour les smectites, la capacité de fixation est très importante, grâce aux charges (négatives des
feuillets, positives entre les feuillets) et à la surface spécifique considérable de 100 m
2 pour un
gramme. Ces interactions peuvent se faire en trois sites différents :
o dans les feuillets pour les ions simples, entre les feuillets pour les molécules plates ou
petites,
o à la périphérie pour les macromolécules.
Il faut bien différencier la surface externe ou surface de recouvrement, qui définit le pouvoir
couvrant, de la surface interne.
o kaolinite : S ext = 10 à 30 m
2 , S int = 0
o illite et montmorillonite : S ext = 80 m
2 , S int = 800 m
2 (Soltner, 1990).
En plus de toutes ces propriétés, pour qu’un adsorbant soit performant des critères sont mis en
évidence (voir annexe I-1).