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AbstractAbstract
[en] The study of adsorption and ion mobility in clay minerals is important for a better understanding of many geochemical and environmental processes, as well as to predict the behavior of radionuclides in geological storage conditions. Because of their very small size (<2 μm), it is not always easy to study clays by using the existing experimental methods and techniques. One alternative to this issue is to use computational molecular modeling to carry out clay studies. In addition to their tiny size, clays minerals also have complex structures, which can appear due to various possibilities in the distribution and arrangement of isomorphic substitutions in their layers. It has been clearly demonstrated that there is a strong correlation between the distribution of substitutions in the clay layers and their properties. However, this remains to be shown regarding the arrangement of the substitutions in the layers of the clay. In this work, computational molecular modeling techniques are used to determine and compare the hydration properties, as well as the structure and mobility of ions (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ni2+, UO22+) and water in the interlayer space of the three models of montmorillonite, that differ from each other by the arrangement of isomorphic substitutions in the clay layers. The adsorption and diffusion of the previously listed cations and water are also studied on the surface of montmorillonite clay and the results are compared to those obtained in the interlayer space both at 298 K and at 363 K. The data generated in this work agree well with experimental observations, and show a more or less significant correlation between the clay model used and the type of property calculated. (author)
[fr]
L'etude de l'adsorption et de la mobilite des ions dans les argiles est importante pour mieux apprehender de nombreux processus geochimiques et environnementaux, de meme que pour predire le comportement des radionucleides dans les conditions du stockage geologique. A cause de leurs tailles tres petites (< 2 μm), il n'est pas toujours evident d'etudier les argiles a l'aide des methodes et techniques experimentales existantes. L'une des alternatives a ce probleme consiste alors a utiliser la modelisation moleculaire pour les etudier. En plus de leurs tailles fines, les argiles presentent egalement des structures complexes, qui peuvent survenir en raison de la multiplicite de possibilites de distributions et d'arrangements des substitutions isomorphiques dans leurs couches. Il a ete clairement demontre qu'il existe une correlation entre la distribution des substitutions dans les couches des argiles et les proprietes de ces dernieres. En revanche, ceci reste a demontrer en ce qui concerne l'arrangement de ces substitutions dans les couches de l'argile. Dans ce travail, la modelisation moleculaire est utilisee pour determiner et comparer les proprietes d'hydratation, ainsi que la structure et la mobilite des ions (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Ni2+, UO22+) et de l'eau dans l'espace interfoliaire de trois modeles de montmorillonite, differents entre eux par l'arrangement des substitutions isomorphiques dans les couches de l'argile. L'adsorption et la diffusion des cations cites plus haut et de l'eau sont egalement etudiees a la surface de la montmorillonite et les resultats sont compares a ceux obtenus dans l'espace interfoliaire a 298 K et a 363 K. Les resultats obtenus dans ce travail s'accordent bien avec les observations experimentales, et font ressortir une correlation plus ou moins importante entre le modele d'argile utilise et le type de propriete calculee. Cette correlation depend egalement de la nature du cation present dans la structure de la montmorillonite et de sa teneur en eau. (auteur)Original Title
Modelisation moleculaire de l'hydratation, de la structure, et de la mobilite des ions et de l'eau dans l'espace interfoliaire et a la surface d'une argile smectitique
Primary Subject
Secondary Subject
Source
4 Apr 2014; 309 p; [270 refs.]; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These Docteur de l'Ecole des Mines de Nantes, Discipline: Chimie theorique, physique et analytique, Specialite: Modelisation moleculaire
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
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INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue