Cette thèse présente une étude physico-chimique concernant le traitement d’eaux contaminées par des cations métalliques en utilisant la coacervation complexe et la régénération des réactifs. Cette recherche a été menée afin d’évaluer les bénéfices de la coacervation par rapport à l’approche traditionnelle de la combinaison de la complexion métallique par des polymères avec leur séparation par ultrafiltration. Après un premier chapitre consacré à l’état de l’art, le deuxième concerne l’étude de la combinaison de deux poly-électrolytes complémentaires, l’acide polyacrylique et la poly-éthylèneimine, pour optimiser l’élimination simultanée de cations mono et divalents en un nombre réduit d’étapes. L’ordre d’addition des réactifs s’est avéré primordial sur la qualité et l’aisance de la séparation. L’action de la séparation la plus efficace a été obtenue lorsque la poly-éthylèneimine vient parachever la neutralisation du complexe métal polyacrylate. Cette séparation peut alors être facilement obtenue par voie gravitaire, mais l’ultrafiltration des surnageants améliore significativement l’élimination d’espèces colloïdales du plomb et du cadmium. Le troisième chapitre présente la première partie du traitement des boues métalliques qui vise à favoriser le recyclage des métaux et la réutilisation des poly-électrolytes. Dans cette partie, la séparation des métaux a été étudié par électrolyse et par précipitation sélective à l’aide du sulfure de fer. L’électrolyse en milieu acide, s’est avérée la méthode la plus favorable au recyclage du métal et à la récupération des poly-électrolytes. Le dernier chapitre concerne la séparation des deux poly-électrolytes en vue de leur réutilisation comme réactif de traitement, car il a été démontré que le traitement des métaux dans les solutions contaminées est bien meilleur lorsque les deux poly-électrolytes sont ajoutés de manière espacée. Un traitement par précipitation sélective du polyacrylate de sodium avec l’acétone a été comparé avec la séparation par ultrafiltration. Tandis que le premier s’est avéré efficace, mais polluant, le second n’a pas permis de trouver des conditions favorables à la séparation des deux poly-électrolytes. / This thesis presents physicochemical study devoted to treatment of aqueous solutions contaminated by metal cations using complex coacervation and recovery of reactants. The aim of this research study was to assess the benefits of coacervation with respect to the usual approach that involves the combination of metal complexation with polymers and their removal from solutions by ultrafiltration. The first part was devoted to the state of the art, the second on reports the study concerning the combination of two complementary polyelectrolytes, the polyacrylic acid and polyethyleneimine, in order to optimize the simultaneous removal of mono and divalent cations in a reduced number of steps. The order of addition was of main importance on the quality and the easiness of separation. The most effective separation was obtained when the polyethyleneimine was used to end the charge neutralization of the metal polyacrylate complex. In this conditions, a gravy separation may be carried easily, but the ultrafiltration of supernatant solutions significantly improved the removal of Pb-and colloidal species colloidal species. The third chapter presents the first step of the sludge treatment which aims at encouraging the recycling of metals and reuse of polyelectrolytes. In this part, electrolysis and selective precipitation using iron sulphide were assessed to remove metals. The the most favorable method for metal recycling and polyelectrolyte reuse was electrolysis in moderately acid conditions. The last part reports a study for the separation of polyacrylic acid and poly ethyleneimine from the free metal sludges as it was shown that the removal of metal contamined solutions was much more effective when the polyelectrolytes are added separately. Polyelectrolytes separation was compared using acetone for the polyacrylate precipitation and ultrafiltration.Whereas the former method was effective, but not green, the latter was not found compatible with the selective separation of the polyelectrolytes

Les multicouches de polyelectrolytes, systèmes auto-assemblés par adsorption successive de polycations et de polyanions, constituent un matériau d’intérêt pour la fonctionnalisation de surface. Ce type de revêtement possède toutefois quelques limitations majeures : leur construction est lente et fastidieuse ; leur tenue mécanique et chimique est faible. Récemment, une méthode basée sur l’auto-construction de films par l’utilisation d’un morphogène, i.e. un gradient de catalyseur généré depuis une surface, a été développé permettant ainsi une rapide construction de revêtements robustes. Cette technique reste toutefois limitée à des systèmes particuliers basés sur la chimie click ou sur des interactions hôtes-invités. Nos travaux ont permis de diversifier cette approche de construction tout-en-un par l’utilisation de morphogènes. Dans un premier temps, des brosses de polymères ont été construites en une étape depuis une surface par la réaction de polymérisation ATRP. Cette réaction a été catalysée par la formation d’ions Cu(I) (le morphogène) par électrochimie depuis la surface de travail. L’approche morphogénique a également été utilisée afin de construire des films de polyélectrolytes et de polyampholytes en une étape par la génération électrochimique d’un gradient de protons (le morphogène) depuis la surface de travail. Ces films ont été fonctionnalisés pour présenter une activité enzymatique. / Polyelectrolyte multilayers, i.e. self-assembled systems based on successive polycation and polyanion adsorptions, constitute interesting materials for surface functionalization. These coatings possess several limitations: they are weak towards chemical and mechanical constraint and their buildup is long and tedious. Recently, a new method based on the self-construction of films by the means of a morphogen (a catalyst gradient generated from a surface) has attracted attention since it allows the quick self-assembly of robust films. Nevertheless, this technique was quite limited to peculiar systems based on click chemistry or on host-guest interactions.This present work generalize the one-pot morphogenic approach to other systems. In the first place, polymer brushes were built up from a surface by ATRP polymerization. The Cu(I) catalyst (the morphogen) was electrochemically generated at the interface.The morphogenic approach was later used to buildup polyelectrolytes and polyampholyte films in a one-pot manner by electrochemically generating protons (the morphogens) at the interface. These films exhibited an enzymatic activity.