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Investigation of sodium silicate derived gels as encapsulating materials for scorodite

Authors
Publisher
McGill University
Publication Date
Keywords
  • Earth Sciences - Geochemistry
Disciplines
  • Chemistry
  • Physics

Abstract

Les déchets avec de haute teneur en arsenic qui sont produits par l'industrie métallurgique peuvent être convertis en un minéral synthétique : la scorodite FeAsO4•2H2O. Les déchets convertis vont être ensuite disposés dans un site d'élimination des déchets. Dans des conditions oxiques, la scorodite est plus stable pour une certaine gamme de pH. Une nouvelle façon d'améliorer la gamme de stabilité de la scorodite consiste à l'encapsuler avec un matériau inerte. Dans ce travail, un gel de silicate est développé et étudié comme matériau d'encapsulation de la scorodite. Cette thèse comprend: 1) La synthèse de la scorodite par précipitation à pression atmosphérique; 2) La production, l'optimisation et la caractérisation des gels de silicate; 3) Étude de différents traitements de vieillissement des gels de silicate (scellés et non scellés à la température ambiante de 22°C, séchage à 40°C et un traitement hydrothermique à 110 et 160°C); 4) Essais de stabilité des scorodites revêtus de gel de silicate (Scorogel) à un pH de 9 dans des conditions oxiques (600 mV Eh) et anoxiques (0 mV Eh); 5) La caractérisation des particules de Scorogel. Le procédé initial de formation du gel de silicate (titrage avec 1 M d'acide sulfurique dans 1 M de silicate de sodium) produit un gel de silicate à haute alcalinité (un pH de 10) qui est incompatible avec la scorodite, une méthode de titrage inverse a été développée pour produire un gel avec un pH optimal entre 5-6.5. Le gel ainsi produit c'est avéré avoir un effet marginal sur la stabilisation de la scorodite. Ce résultat a amené l'étude de différentes techniques de vieillissement comme un moyen de produire des revêtements de silicate avec une meilleure stabilisation de la scorodite. Les techniques de vieillissement incluent le séchage (à 22 et 40°C) et le traitement hydrothermique (à 110 et 160°C) des Scorogels. Étonnamment ces vieillissements se sont révélés contre-productifs car les Scorogels âgées ont exhibé une plus grande libération d'arsenic que la scorodite sans revêtement. L'analyse chimique de surface profondeur (XPS, la spectrométrie photoélectronique X) par profile en et l'analyse moléculaire (IRTF, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et la cartographie Raman) des Scorogels ont démontré que le silicate est impliqué dans une réaction de type "échangeur d'ions" à la surface de la scorodite par liaison avec le fer, ce qui explique la libération observée d'arsenic.

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