Mécanismes d’adsorption des métaux sur les phyllomanganates
Parallèlement, les mécanismes structuraux d’adsorption de métaux de transition (Co, Zn, Pb, Cu) sur la birnessite obtenue selon le protocole de Giovanoli et al. (1970) ont été étudiés afin de mieux caractériser la réactivité de surface de ces phases. Cette étude, combinant diffraction des rayons X et des électrons et spectroscopie EXAFS et réalisée à des concentrations variées en éléments métalliques, a permis de décrire les différents sites d’adsorption de ces éléments dans l’espace interfoliaire de ces minéraux. Ce travail a également permis de caractériser les modifications structurales induites et de mettre en lumière l’extrême hétérogénéité structurale de ces minéraux.
L’intégration de l’ensemble de ces données conduit à une meilleure compréhension microscopique du comportement macroscopique des cations en présence de ces matériaux minéraux mal organisés. L’intérêt prédictif d’un tel modèle est clair, en particulier pour les problèmes environnementaux liés à la rétention de polluants métalliques puisque ces minéraux contrôlent, au moins pour partie, le devenir de ces éléments dans le milieu naturel. La figure 2 montre en effet que dans les sols contaminés par les émissions anthropiques résultant de la métallurgie des métaux non ferreux Zn est associé à Mn pour une large part. Il faut cependant noter que dans les zones où il est le plus concentré Zn est généralement associé à Fe.
La spectroscopie d’absorption des rayons X a permis de montrer que dans les zones où Mn et Zn sont associés, la spéciation de Zn est similaire à celle observée pour les échantillons de birnessite synthétique sur lesquels ont été adsorbées de faibles quantités de cet élément (Fig. 3). Zn est alors uniquement présent en coordination tétraédrique à l’aplomb de lacunes foliaires (Fig. 3)
1 Manceau et al. (2000) Amer. J. Science, 300, 289-343. Manceau et al. (2002) Geochim. Cosmochim. Acta, 66, 2639-2663.