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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT DE

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DES SCIENCES EXACTES Département de Chimie MEMOIRE DE MASTER Présenté par : Mr. Rachid Souddi Filière : Chimie Parcours : Master de chimie des matériaux Intitulé : Soutenu le :…. /06/2022 Devant le jury composé de : Présidente : Mme Feddal Imène M.C.A, Université de Mostaganem Examinatrice : Mme Djellouli H.Mebarka Professeur, UDL, Sidi Bel Abbes Encadrant : Mme TALEB Zoubida M.C.A, UDL, Sidi Bel Abbes Année universitaire : 2021-2022 Caractérisations d'une nouvelle argile locale Remerciement Avant tous je remercie ALLAH tout puissant et miséricordieux, pour tout le courage et la force qu’il m’a donné pour faire ce travail. J'ai le plaisir de remercier : Ma sincère reconnaissance ira tout d’abord à ma Directrice de mémoire Madame TALEB ZOBIDA, Professeur à l’université DJILALI LIABES. de son encadrement, sa disponibilité, sa compétence, son dévouement et de ses conseils judicieux qui m’ont été d’un grand soutien moral et qui m’ont amené à réaliser ce travail. Elle m’a témoignée une grande disponibilité pour me guider dans mon travail . Qu’elle en soit remerciée. Je souhaite exprimer toute ma gratitude à tous les membres du jury, qui ont accepté de Juger ce travail et m’ont autorisé à soutenir. Mes vifs remerciements s’adressent à Madame Feddal Imène Maitre conférences A à l’université DJILALI LIABES de SIDI BEL ABBES d'avoir accepté de présider le jury de cette soutenance. On remercie, également Madame DJELLOULI H. Mebarka maitre à l’université DJILALI LIABES de SIDI BEL ABBES d’avoir accepté d'examiner ce travail et faire partie de ce jury. J’associe à ces remerciements aussi Mon co-encadreur Monsieur SERRORI. Abdelhak pour ses précieux conseils et pour son aide constante durant la période de l’expérimentation. Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à tous les professeurs qui nous ont aidés tout au long de notre cursus universitaire. Et enfin on remercie nos familles pour leur soutien moral et leur aide, ainsi que tous ce qui nous ont soutenu et aidé tout au long de cette étude et toutes les personnes qui ont contribué directement ou indirectement à ce travail. Merci à vous tous. Dédicaces A la mémoire de mon père A ma très chère mère que DIEU lui protège, qui a été le secret de ma patience et la poursuite de mes études et qui a oeuvré pour ma réussite. qui ne saurais assez vous la remercier. Je dédie également : A mes frères et sœurs A toute ma famille Souddi et Fatah A tous ceux qui me sont chers A ceux qui m'ont tout donné sans rien en retour A Tous mes amis de la promotion de chimie des matériaux A Tous ceux que j’aime et ceux qui m’aiment A tous qui m’ont aidé de près ou de loin. Souddi Rachid 2022 Liste des tableaux Chapitre II Tableau I.1 : Propriétés physico-chimiques de Kaolinite. 17 Tableau I.2: La composition chimique de kaolinite . 17 Tableau I.3 : Surface spécifique et capacité d’échanges cationiques de quelques minéraux argileux. 35 Chapitre III Tableau 1. Analyses chimiques de la bentonite sodée . 46 Tableau II.2 : Répartition des minéraux contenus dans les bentonites 47 Tableau II.3 Capacité d’échange cationique et dosage des cations 48 Tableau III.4 : pH des argiles 48 Tableau III.5 Surface spécifique 48 Liste des figures Figure Chapitre I Figure I-1: Résumé pour les constituants en general de l’argil. Figure I-2: représentation schématique pour les Processus de formation de l’argile. Figure I-3: Les différents types de phyllosilicates formés au cours de l'altération Figure I-4: Représentation schématique de la Couche tétraédrique Figure I-5:. Représentation schématique de la Couche tétraédrique Figure I-6: Représentation schématique de Structure élémentaire de feuillet d’argiles Figure I-7: Représentation schématique de Structure d'Argile de type 1:1 Figure I-9: Représentation schématique de structure d’une argile de type 2:1 Figure I-9: Représentation schématique de Structure d’une argile de type2:1:1. Figure I-10: Représentation schématique de la structure de la kaolinite. Figure I.11 : Représentation schématique de la structure d’une smectite Figure I.12 : Représentation schématique de la structure de l’illite /mica Figure I.13 : Représentation schématique de la structure de chlorite . Figure I-14 : Représentation schématique de la structure d’une montmorillonite. Figure I-16: Structure multi-échelle de la montmorillonite. Figure I.18 : Représentation schématique de la couche interfoliaire dans le cas de cations interfoliaires hydratés. Figure I.19 : Surface des particules argileuses (smectite), interne et externe. Figure I.20 : Illustration de l'empilement des feuillets d'argile, montrant les surfaces basales ,les bordures des particules, ainsi que les espaces interfeuillet. Figure Chapitre II Figure II.1: schéma de la loi de Bragg donnant les directions où les interférences sont constructrices. Figure II.2 : Cône de diffraction et anneaux de Debye dans une chambre de Debye Scherrer. Figure II.3 : Indexation des pics : association d’un pic de diffraction et d’un plan (hkl) note : forme du faisceau incident. Figure II.4 : Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier de type PERKIN- ELMER Frontier. Figure Chapitre III Figure III.1: Détermination des points de charge nulle pour AB Figure III.2 : les spectres FTIR des deux matériaux argileux (Brute et Sodée) Figures III.3 : Diffractogramme de la bentonite AS et AB Sommaire Titre Page Liste des abréviations Liste des Figures Liste des Tableaux Introduction Générale Chapitre I : Etude bibliographique I.1. Introduction ………………………………………………………………………..…3 I.2. Définition d’Argile ………………………………………………..………………….7 I.3. Les Formation des Minéraux Argileux…………………………………….…………8 I.4. Structure des Minéraux Argileux …………………………………………………….9 I.5. Les Grandes Familles des Minéraux Argileux …………………………...…………11 I.5.1. Classification …………………………………………………………………...…12 I.5.2. Les Types des minéraux Argileux ……………………………………………...…12  Type (1/1) ou (T-O)  Type (2/1) ou (T-O-T)  Type (2/1/1) ou (T-O-T-O)  Minéraux Inter-Stratifiées  Minéraux Fibreuse I.6. Les Groupes des Argiles ……………………………………………………….……16 I.6.1. La Kaolinite ………………………………………………………………….……16 I.6.1.1. Les Propriétés Physico-Chimiques de Kaolin………………………………...…17 I.6.1.2. Les Composition Chimiques des Kaolinite…………………………………...…17 I.6.2. Les Smectites………………………………………………………………………18 I.6.2.1. Les Propriétés Physico-Chimiques des Smectites……………………….………19 I.6.3. Les Illites……………………………………………………………………….….20 I.6.4. Les Chlorites……………………………………………………………………… 21 I.6.5. Les Bentonites………………..………………………………………………….…21 I.6.5.1. Origine de la Bentonite………………………………………………………..…22 I.6.5.2. Les Différents Type de la Bentonite……………………………………..………22 I.6.5.2.A Bentonites naturelles…………………………………………………..……… 23 a. Bentonites naturelles a. Bentonite Calciques b. Bentonite Sodiques I.6.5.2.B Bentonite Activées ………………………………………………….…………23 I.6.5.3. Structure et Composition de la Bentonite ……………………………………….23 I.6.5.4. L’Utilisation de la Bentonite ………………………………………………..…..23 I.6.5.5. La Montmorillonite…………………………………………………………...….24 I.6.5.5.1 Propriétés de la Montmorillonite………………………………………….……25 I.7. Les Propriétés Physico-Chimiques des Argiles………………………………...……28 I.7.1. Propriétés Colloïdales…………………………………………………………...…28 I.7.2. Gonflement……………………………………………………………………...…28 I.7.3. Degré d’Hydratation…………………………………………………………….…29 I.7.4. Réactivité………………………………………………………………….……….…….30 I.7.5. Floculation…………………………………………………………..……………..31 I.7.6. Plasticité……………………………………………………………...…………….32 I.7.7. Capacité d’Échange Cationique (CEC) …………………………….……………. 32 I.7.8. Surface Spécifique des Argiles………………………………………...…………..33 I.8. Les Domaines d’Application de la Montmorillonite………………………...………35 I.9. Argile et Enivrement…………………………………………………………...……36 Références du Chapitre I…………………………………………………………...…..37 Chapitre II : Matériels et Méthodes II.1. Introduction…………………………………………………………………………43 II.2. Diffraction des rayons X (DRX) ……………………………………………...……43 II.2.1. La loi de Bragg……………………………………………………………………43 II.3. Spectroscopie Infra Rouge (IRTF) …………………………………………………45 II.3.1. Introduction………………………………………………………………….……45 II.3.2. Principe……………………………………………………………………………45 II.3.3. Appareillage………………………………………………………………………46 II.4. Méthode Spectrométrie d’Émission de Rayons X ………………..………………..47 II.4.1. Introduction……………………………………………………………………….47 II.4.2. Principe……………………………………………………………………………47 II.5. Mesure de pH……………………………...………………………………………...47 II.6. Point de Zéro Charge……………………………………………………….……….48 Références du Chapitre II………………………..……………………………………..49 Chapitre III : Résultats et Discussions Conclusion générale………………………………………………………………..….…80 Références bibliographiques…………………………………………………………..…81 Résumé…………………………………………………………………………….….….83 Liste de abréviation DRX : Diffraction des rayons X. MMt : Montmorillonite. B.E.T: Brunauer, Emmen et Teller. Mt-Na : Montmorillonite sodique. T -O – T: Deux Couches Tétraédriques et Couche Octaédrique T : O : Couche Tétraédrique et Couche Octaédrique Arg-Br : Argile brute. IRFT : Spectroscopie Infra Rouge à Transformé de Fourier. FX : fluorescence X. H(⁒) : Taux d’humidité. SP : Surface Spécifique. T : Température. % : Pourcentage. CEC : capacité d’échange cationique. λ: Longueur d'onde du faisceau de rayons X incident. n : L’ordre de la diffraction (nombre entier). d : Distance entre les plans réticulaires d’une même famille désignée C : Conventionnellement par les indices de Miller h, k, l. θ : Angle de diffraction (°). C : Concentration Q : Quartz pH: Potentiele d'Hydrogène meq : milliéquivalents ENOF: Enterprise Nationale des produits miniers non ferreux et des substance utiles. Bent-B: Bentonite Brute Introduction générale 2 Introduction générale Introduction générale 3 Introduction générale La recherche de nouveaux matériaux pour des applications dans les domaines industriels est un enjeu économique important. Cette recherche est particulièrement orientée vers leur préparation et leur caractérisation. L’élaboration et le développement d’un matériau adéquat pour une telle application industrielle, notamment reposant en partie sur la bonne connaissance de ces propriétés physico-chimiques et structurales. Les argiles sont considérées aujourd’hui comme étant des matériaux adsorbants intéressants, en raison de leur coût faible, leur abondance sur tous les continents, leur petite taille en condition naturelle (inférieure à 2 μm) fait que ces minéraux développent de grandes surfaces spécifiques, la présence des charges électriques sur cette surface ,du fait de leur réactivité vis à- vis des cations interfoliaires (propriétés d’échange de cations) , du gonflement, de la plasticité et ils confèrent à ces argiles des propriétés hydrophiles (Pédro.1994) En conséquent ces minéraux sont considérés comme des puits naturels vis- à-vis des polluants organiques et inorganiques. L’argile qui fait l’objet de ce travail est connue sous le nom de "bentonite". Elle désigne généralement une poudre minérale constituée essentiellement de la montmorillonite. Dans leur état naturel, la plupart des gisements de bentonite sont hétérogènes, ils sont constitués de smectites interstratifiées uploads/Geographie/ souddi-memoire-10-6-2022.pdf