Analyse critique des données de complexation des lanthanides et actinides par la matière organique naturelle : cas des substances humiques - Archive ouverte HAL Access content directly
Reports (Research Report) Year : 2010

Analyse critique des données de complexation des lanthanides et actinides par la matière organique naturelle : cas des substances humiques

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Abstract

Critical analysis of the data on complexation of lanthanides and actinides by natural organic matter: particular case of humic substances.» Abstract-This document proposes a critical analysis of the models that describe the actinides and lanthanides complexation by natural organic matter in general and by humic substances in particular. In order to better delimit the particular properties of these substances the most influent physical and chemical properties on complexation are recalled as a preamble. Models as well as data that has been used are reviewed, compiled, and eventually compared to independent data in order to identify (i) their application domain, (ii) the possible simplifications which permit to obtain operational models, (iii) the conditions in which simplifications cannot be ascertained yet, and (iv) the data or fields of knowledge which are still too uncertain. A comparison between the different models is proposed in order to adapt parameters from one model to another minimising the experimental acquisitions, or at least to focus on missing data. Usually, data on the complexation of free ions M$^{z+}$ are reliable; as soon as hydrolysis, or competition with another ligand in general, in at stake data are much less reliable. Predictions from models are much more uncertain: formation of mixed complexes with hydroxide or carbonate anions is not univocal whatever the modelling strategy. Hints for transfer functions between models which are believed to be incompatible could be explored in order to justify necessary simplifications for using operational modelling. Influence on the solubility of oxides could be quantified, but it is difficult to clearly separate it from colloidal particles stabilisation. The account of the competition between cations by the models has also been tested. In view of the small number of available experimental data there still lie some uncertainties especially for the media that are close to neutrality and in the case of competition with magnesium, but overall in the case of the competition with aluminium and iron. The influence of redox activity of humic substances is also approached in the case of iron and actinides. Although the formal redox couple(s) cannot be yet identified, it seems that an operational E$_h$ = f(pH) relationship can be proposed
Ce document propose une analyse critique sur les modèles de description de la complexation des actinides et lanthanides par la matière organique naturelle en général, et par les substances humiques en particulier. Afin de mieux cerner les contraintes liées aux propriétés particulières de ces milieux, un bref rappel des propriétés les plus influentes sur la complexation est fait en introduction. Les modèles, ainsi que les données qui ont servi à les dimensionner, sont revus et comparés, éventuellement à des données indépendantes, afin d'identifier (i) leurs domaines d'applications, (ii) les simplifications possibles permettant d'obtenir des modèles opérationnels exploitables, (iii) les conditions dans lesquelles des simplifications ne sont pas encore justifiables, et (iv) les données ou les champs de connaissance encore trop incertains. Une comparaison entre les différents modèles est menée afin de tenter de transférer des paramètres d'un modèle à l'autre en minimisant les acquisitions expérimentales, ou au moins en permettant de cibler les données manquantes. De manière générale, les données sur les ions libres M$^{z+}$ sont fiables ; dès que l'hydrolyse, ou la compétition avec un autre ligand entrent en jeu, les données le sont moins. Les prédictions des modèles sont donc plus incertaines : la formation de complexes mixtes avec les hydroxydes ou les carbonates n'est pas univoque, quel que soit le type de modélisation envisagé. Des pistes de fonctions de transfert entre modèles réputés incompatibles pourraient être explorées afin de justifier les nécessaires simplifications en vue de l'utilisation de modèles opérationnels. L'influence sur la solubilité des oxydes peut être quantifiée, mais il est difficile de la découpler de phénomènes de stabilisation de particules colloïdales. La prise en compte de la compétition entre cations par les modèles a aussi été testée. A la vue du faible nombre de données expérimentales disponibles, il reste encore des incertitudes à lever, notamment pour des milieux proches de la neutralité, et dans le cas de la compétition avec le magnésium, mais surtout avec l'aluminium et le fer. L'influence de l'activité redox des substances humiques est aussi abordée dans les cas du fer et des actinides. Bien que le(s) couple(s) formel(s) ne puisse(nt) pas encore être identifié(s), il semble qu'une relation E$_h$ = f(pH) opérationnelle puisse être avancée.
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  • HAL Id : cea-02285988 , version 1

Cite

Pascal E. Reiller. Analyse critique des données de complexation des lanthanides et actinides par la matière organique naturelle : cas des substances humiques. [Rapport de recherche] CEA-R-6240, CEA. 2010, pp.184. ⟨cea-02285988⟩
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