Étude des facteurs influencant l'evolution structurale de la montmorillonite k et sa réversibilité

Résumé

La rétention du K par la montmorillonite est liée à une modification de l'ordre de superposition des feuillets élémentaires apparaissant au cours des cycles d'humectation et de dessiccation (HD). A ce sujet deux questions sont évoquées:

• (1) L'importance relative des facteurs expérimentaux mis en jeu: température de séchage et hydratation. Pour un nombre donné d'HD la quantité de K fixé ainsi que les diagrammes de diffraction X et électronique sont indépendants de la température. Le facteur essentiel de la transformation est donc le mouvement de l'eau au niveau interfeuillet.

• (2) Les conditions de libération du K de la montmorillonite et les conséquences de cette libération sur la structure acquise.

L'eau ne pénètre plus dans les espaces interfeuillets de la montmorillonite ayant subi plus de 100 HD; cependant l'éthylène glycol provoque encore une ouverture presque complète à 17 Å, sans pour autant perturber la structure tridimensionnelle.

Des essais d'extraction par différents cations ont montré qu'une fraction importante du K demeure à l'état non échangeable. Mais lorsque la quantité de K extraite atteint 70%, la structure tridimensionnelle est détruite, et l'on revient à un empilement turbostratique.

Abstract

The fixation of K by montmorillonite is due to a modification in the stacking of the elementary layers after an increasing number of wetting and drying cycles (WD). Two questions are discussed:

(1)

(1) The relative importance of the experimental factors concerned: drying temperature and hydration. For a given number of WD cycles, the amount of K fixed, the SAD and the X-ray patterns are independent of the temperature. Therefore the main factor of the transformation is the water movement in the interlayer space.

(2)

(2) The conditions of K release from montmorillonite and the subsequent effects on the structure.

The samples which were submitted to more than 100 WD cycles do not expand in water. However, ethylene-glycol produces an almost complete expansion of the interlayer space to about 17 Å, without alteration of the three-dimensional organization of the clay.

Some experiments of K-exchange using various cations have shown that a relatively high proportion of K remains fixed. But when the amount of K exchanged reaches about 70% the three-dimensional order of the clay is destroyed.

Kurzreferat

Fixierung von K durch Montmorillonit führt nach mehrmaligen Feucht-Trocken-Zyklen zu einer anderen Schichtpaketfolge. Zwei Fragen werden diskutiert:

(1)

(1) Bedeutung der experimentellen Bedingungens oweit sie die Trocknungstemperatur und die Hydration betreffen. Bei bestimmter K-Fixierung zeigen für eine gegebene Zahl von Feucht-Trocken-Zyklen Feinbereichsbeugung (SAD) und Röntgendiagramme keine Temperaturabhängigkeit. Deshalb wird die Wasserbewegung der Hauptvorgang in der Zwischenschicht sein.

(2)

(2) Die Bedingungen der K-Abgabe vom Montmorillonit und die daraus folgenden Wirkungen auf die Struktur. Die mehr als 100 Mal dem Feucht-Trocken-Zyklus ausgesetzten Proben quellen nicht in Wasser. Indessen bewirkt Ethylenglykol eine fast vollkommene Aufweitung der Zwischenschicht bis etwa 17 Å, ohne dabei die dreidimensionale Anordnung des Tons zu verändern. Ein relativ grosser Teil des K bleibt bei Austauschversuchen mit anderen Kationen fixiert. Sobald allerdings mehr als 70% von K ausgetauscht werden, bricht die dreidimensionale Gitterordnung zusammen.

Resumen

La fijación de K por la montmorillonita se debe a una modificación en el apilamiento de las capas elementales después de un número creciente de ciclos de humectación y secado (WD). Se tratan dos cuestiones:

(1)

(1) La importancia relativa de los factores experimentales afectados: temperatura de secado e hidratación. Para un número dado de ciclos WD, la cantidad de K fijado, el SAD y las formas de rayos X son independientes de la temperatura. Por eso, el factor principal de la transformación es el movimiento del agua en el espacio entre capas.

(2)

(2) Las condiciones de la liberación de K de la montmorillonita y los ulteriores efectos en la estructura.

Las muestras que se sometieron a más de 100 ciclos de humectación y secado no se expanden. Sin embargo, el glicoletileno produce una expansión casi completa del espacio entre capas a unos 17 Å, sin alteración de la organización tridimensional de la arcilla.

Algunos experimentos de intercambio de K empleando diversos cationes han mostrado que permanece fijada una proporción de K relativamente grande. Pero cuando la cantidad de K intercambiado llega a alrededor del 70% se destruye el orden tridimensional de la arcilla.