Influence de la carbonatation sur le relargage de l'arsenic et du plomb et sur les propriétés chimiques et minéralogiques des matrices cimentaires

El Bedoui, Sarra (2016). Influence de la carbonatation sur le relargage de l'arsenic et du plomb et sur les propriétés chimiques et minéralogiques des matrices cimentaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La contamination des sols est un enjeu important qui constitue une vraie menace pour la santé humaine. La stabilisation/solidification (S/S) est une technique de traitement des sols contaminés qui consiste à ajouter un liant hydraulique, la plupart du temps du ciment Portland, dans le sol contaminé. Cette technique transforme les contaminants mobiles en formes plus stables. Bien que son efficacité ait été démontrée, cette méthode n’est pas fréquemment utilisée au Québec, entre autres à cause du potentiel d’altération des sols S/S à long terme qui demeure méconnu. Ce projet porte sur la carbonatation des sols S/S, soit la réaction de la matrice cimentaire avec le CO2 atmosphérique, un des phénomènes qui peut affecter les performances à long termes des sols S/S. On s’intéresse particulièrement à l’impact de la carbonatation sur le relargage de l’arsenic et du plomb des matrices cimentaires et sur l’évolution de la minéralogie et les caractéristiques chimiques de ces matériaux suite à ce phénomène.

Des essais de lixiviation en batch, basés sur l’équilibre thermodynamique, ont été utilisés pour évaluer la solubilité de ces métaux lourds en fonction du pH et au pH naturel des matrices non carbonatées et carbonatées. L’analyse thermogravimétrique, la phénolphtaléine et l’analyse par diffraction des rayons X ont été utilisées pour suivre l’évolution de la carbonatation au cours du temps et son effet sur les propriétés chimiques et minéralogiques des monolithes. Les résultats obtenus montrent que la carbonatation provoque la diminution du pH des matériaux S/S et la transformation complète de la portlandite et partielle des C-SH en carbonate de calcium. Suite à la carbonatation, la dissolution de ces hydrates de ciment, qui jouent un rôle important dans la rétention des métaux lourds, cause le relargage de l’arsenic immobilisé par le traitement S/S sur tout l’intervalle du pH. Le plomb, quant à lui, est fixé davantage par la carbonatation.

Titre traduit

Influence of carbonation on the release of arsenic and lead and on chemical and mineralogical properties of cementitious matrices

Résumé traduit

Soil contamination is an important issue that poses a real threat to human health. The stabilization/solidification (S/S) technique consists in adding a hydraulic binder, usually Portland cement, to the contaminated soil. This technique transforms mobile contaminants in more stable phases. Even if its efficiency has been demonstrated, this technique is seldom used in Quebec, among others because the potential long term behaviour of S/S soils remains uncertain. This project is centered on carbonation of S/S soils, the reaction of cement phases with atmospheric CO2, one of the phenomena that can influence the long term performances of S/S soils. We are particularly interested in the impact of carbonation on the release of arsenic and lead from cementitious matrix and the evolution of the mineralogy and chemical characteristics of these materials due to carbonation.

Batch leaching tests, based on thermodynamic equilibrium, were used to evaluate the solubility of these heavy metals as a function of pH and at the natural pH of the noncarbonated and carbonated matrices. The thermogravimetric analysis (TGA), phenolphthalein and X-ray diffraction analysis (XRD) were used to follow the progress of carbonation with time and its effect on the monoliths’ chemical and mineralogical properties. The obtained results showed that the carbonation caused the decrease of pH of the S/S materials and the complete and partial transformation of the portlandite and C-S-H respectively to calcium carbonate. Following carbonation, the dissolution of these cement hydrates, which played an important role in the retention of heavy metals, led to the release of the arsenic immobilized by the S/S treatment over the entire pH range. Lead, on the contrary, was less mobile after
carbonation.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire par article présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie de l'environnement". Bibliographie : pages 82-90.
Mots-clés libres:	Composites de ciment Effets du gaz carbonique atmosphérique sur. Composites de ciment Propriétés. Sols Décontamination. Sols Teneur en métaux lourds. Déchets dangereux Stabilisation. Déchets dangereux Solidification. Ciment Portland. Arsenic. Plomb. Carbonate de calcium. Lixiviation. carbonatation, minéralogique, propriété, relargage, stabilisation/solidification, métaux lourds, pH
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Duhaime, François
Codirecteur:	Codirecteur Dubé, Jean-Sébastien
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt:	10 janv. 2017 17:12
Dernière modification:	10 janv. 2017 17:12
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1787

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