Le sulfure de zinc obtenu par précipitation homogène présente une grande importance dans l'industrie des matériaux à propriétés optiques et électroniques, laquelle souhaiterait maîtriser son procédé de fabrication. Le sulfure de zinc correspondant, qui est sous forme agglomérée, a été choisi pour sa morphologie structurée : chaque agglomérat présente quatre échelles quant à la taille des particules le constituant. Il est préparé via la décomposition thermique de la thioacétamide dans une solution acide contenant le sulfate de zinc.<br />La précipitation est effectuée dans un réacteur fermé et parfaitement agité. Le but de cette étude est de présenter une méthodologie originale pour suivre en continu les concentrations en ions et les caractéristiques du solide formé : la production et la disparition des ions sulfure libérés par la thioacétamide, la consommation des ions zinc, l'évolution de la sursaturation relative au produit précipité ZnS. et les caractéristiques morphologiques des particules de ZnS. Les capteurs utilisés sont des électrodes spécifiques, des cellules conductimétriques et une sonde turbidimétrique. D'autres méthodes d'analyses, telles que la microscopie électronique, la granulométrie et la diffraction des RX, complètent cette étude expérimentale.<br />La morphologie des grains de sulfure de zinc dépend des conditions opératoires : vitesse d'agitation, concentrations initiales en réactifs, pH et température. Le pH est le paramètre qui conduit à la plus grande variabilité morphologique. Nous présentons donc les résultats expérimentaux et l'interprétation correspondante issus de la précipitation de ZnS réalisée à différents pH.

Dans une perspective d'avenir pour le développement durable, les gisements de zinc non-sulfurés seront favorisés relativement aux gisements sulfurés conventionnels. Les marbres mésoprotérozoïques du Supergroupe de Grenville ainsi que leurs équivalents dans les terrains grenvilliens exposés au New Jersey contiennent deux types de minéralisations zincifères SEDEX : (1) Les gisements plus communs et compris de zinc sulfuré SEDEX (i.e. district de classe-mondial de Balmat-Edwards, New York), et (2) les gisements hypogènes et stratiformes rares, et moins compris, de zinc non-sulfuré (i.e. gisements de classe-mondial de Franklin et Sterling Hill, New Jersey). La rareté et la localisation isolée des gisements de Franklin et Sterling Hill ne permettent pas d'imaginer une relation entre les gisements SEDEX sulfurés et non-sulfurés de zinc. Cependant, un horizon de marbre contenant un oxyde de zinc est présent près du village de Bryson (Québec), à environ 30 kilomètres au nord du gisement SEDEX de zinc sulfuré de Cadieux (Renfrew, Ontario). La région de Bryson-Renfrew nous offre conséquemment l'opportunité d'étudier la relation pouvant exister entre les deux pôles de minéralisation zincifère SEDEX. La région de Bryson-Renfrew est caractérisée par (1) une abondance de marbres dolomitiques pures, (2) par la présence d'horizons stratiformes d'anhydrite ainsi que (3) par des niveaux riches en magnésium (i.e. brucite). De telles caractéristiques indiquent une précipitation de carbonates dans un environnement évaporitique peu profond. Ce type d'environnement est typique des gisements SEDEX de zinc sulfuré du type McArthur (i.e. district de Balmat-Edwards). La région de Bryson-Renfrew contient plusieurs indices de zinc sulfuré, associés aux unités de marbres dolomitiques riches en minéraux silicatés. Elle contient aussi plusieurs indices de zinc non-sulfuré également encaissées dans des marbres dolomitiques riches en silicates. Ainsi, les minéralisations SEDEX zincifères non-sulfurés et sulfurés de zinc se forment dans un environnement géologique similaire. Les études pétrographiques sur l'assemblage zincifère non-sulfuré révèlent des exsolutions dendritiques de wurtzite/sphalerite dans des grains de magnétite. De plus, des analyses de diffraction au rayons-X et à la microsonde révèlent que le silicate zincifère est une serpentine contenant jusqu'à 4.31% de ZnO. D'autres serpentines sont plutôt caractérisées par la présence d'inclusions fines de pyrophanite zincifère ((Fe,Mg,Zn,Mn)TiO3) , une ilmenite zincifère rare mais connue aux gisements de Franklin et Sterling Hill. Les exsolutions dendritiques de wurtzite/sphalerite sont interprétés comme résultant de la déstabilisation rétrograde de la franklinite. De plus, le produit d'altération de la willémite (Zn2SiO4), le principal minerai de zinc aux gisements de Franklin et Sterling Hill, résulte en une serpentine lors d'une déstabilisation métamorphique rétrograde. Des minéralisations zincifères non-sulfurées de type-Franklin sont ainsi confirmées. Un lien entre les gisements SEDEX zincifères sulfurés et non-sulfurés existe donc puisqu'ils se présentent dans le même environnement géologique. La présence de minéralisations SEDEX zincifères non-sulfurées pourrait de ce fait être expliquée et indiquer la présence d'un système exhalatif à haute température plutôt qu'un système à température moyenne déposant des sulfures de zinc. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Supergroupe de Grenville, sulfures de zinc, silicates de zinc, oxydes de zinc

Les Quantum Dots (QDs) sont des particules cristallines de semi-conducteur ou du métal de forme sphérique et de dimension nanométrique. L'intérêt majeur des QDs réside dans leur grande adaptabilité à de nombreuses applications biologiques.Le but de mon travail était de développer une nouvelle classe de QDs de faible toxicité afin de les utiliser pour la bio-imagerie des cellules cancéreuses. Pour cela, il est nécessaire de préparer des sondes hydrosolubles, photostables, biocompatibles, de luminescence élevée et possédant une faible toxicité. La synthèse des cœurs de type ZnS and ZnSe dopés au manganèse ou au cuivre et stabilisés par l’acide 3-mercapropropionique ou par le 1-thioglycérol a été réalisée par la voie hydrothermale. Les techniques analytiques de caractérisation utilisées sont la spectroscopie UV-visible, la spectroscopie de fluorescence, la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie photoélectronique de rayon X (XPS), la microscopie électronique à transmission (TEM), la diffusion dynamique de la lumière DLS, la spectroscopie infra-rouge (IR), et la résonance paraélectronique (RPE). La toxicité des QDs a été déterminée sur des cellules cancéreuses. Les différents test de cytotoxicité (MTT, XTT et ferrous oxidation-xylenol orange) ont été réalisés. Finalement, les QDs de type ZnS:Mn conjugués à l’acide folique ont été utilisés pour la bio-imagerie des cellules cancéreuses par le biais d’une excitation biphotonique / Semiconductor QDs are tiny light-emitting crystals, and are emerging as a new class of fluorescent labels for medicine and biology. The aim of this work was to develop a new class of non-toxic QDs probes with essential attributes such as water dispersibility, photostability, biocompatibility, high luminescence and possible excitation with low-energy visible light, using simple processing method. Such nanoprobes could be used for bio-imaging of cancer cells. In the performed studies, I focused on ZnS and ZnSe QDs as they are cadmium-free and might be excited biphotonically.The synthesis protocols of ZnS and ZnSe QDs doped with two ions such as Mn or Cu and stabilized by 3-mercaptopropionic acid or 1-thioglycerol were established, followed by NCs characterization (diameter, surface charge, photophysical properties, …) using analytical techniques such as spectrophotometry UV-vis, fluorimetry, X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM), dynamic light scattering (DLS), infra-red analysis (FT-IR), thin layer chromatography (TLC) and electron paramagnetic resonance (EPR). The cytotoxicity of synthesized bare and conjugated NPs was evaluated on cancer cell lines using MTT, XTT and ferrous oxidation-xylenol orange assay.Finally, chosen well fluorescent and weakly toxic types of as-prepared and characterized QDs were used for bio-imaging of cancer cells. In these experiments, FA-functionalized NCs were excited biphotonically. The performed experiments showed the potential of QDs as cancer cells fluorescent markers and that they accumulate around the cell nuclei

Ce travail traite d’un problème de pollution liée à la présence de métaux de base dans des passifs environnementaux issus d’un traitement métallurgique des minerais sulfureux cuivre – zinc provenant de la mine de Kipushi en République Démocratique du Congo. L’objectif principal de ce travail a été d’arriver à proposer des scénarios de gestion durable au passif environnemental de la filière présentant les risques environnementaux les plus élevés. Pour cela, on a d’abord procédé à une identification des différents problèmes environnementaux tout au long de la filière de traitement sur les quatre sites d’exploitation. Ensuite on a prélevé des échantillons puis procéder par des tests de disponibilité à la lixiviation à l’eau déminéralisée pour évaluer les fractions solubles des métaux de base présents et aussi par des tests de conformité de mise en décharge afin de classer ces rejets conformément à la directive européenne 2003-33-CE. Ainsi, les rejets Ex – UZK ont été identifiés comme les plus dangereux de la filière au regard de cette directive, car les quantités lixiviées de cuivre et de zinc dans ces rejets ont dépassé largement les limites fournies par la directive, et donc ils ne peuvent même pas être mis en décharge de classe I sans traitement métallurgique préalable pouvant permettre leur dépollution. <p>Par contre, les autres rejets de la filière, en l’occurrence les rejets de flottation de Kipushi et les scories de fusion pour matte de cuivre, peuvent eux être acceptés en décharge de classe I, sans traitement préalable au regard des limites fournies par la même directive. Les procédés de lixiviation acide chaude et de digestion ont été proposés et retenus comme scénarios de gestion durable à appliquer à ces rejets Ex – UZK, car ils se réalisent tous deux en milieu acide sulfurique d’une part et d’autre part leur application et surtout leur faisabilité en République Démocratique du Congo reste possible ;en outre ils aboutissent à des nouveaux rejets contenant le fer sous forme d’hématite, pouvant être stocké aisément et durablement dans la nature, ce qui est conforme au principe du développement durable. Nous avons tenté de modéliser ces deux scénarios en discutant et comparant la circulation des flux de matière dans les deux procédés, d’abord autour de chaque opération métallurgique unitaire, et ensuite sur l’ensemble du procédé. Ainsi nous avons pu chiffrer tous les flux entrant et sortant dans le système étudié, en considérant 1000 kg de rejets Ex –UZK alimentés. Cette quantification nous a permis de comparer les coûts opératoires de ces deux procédés. Les résultats obtenus dans la présente étude sont encourageants et nous ont permis de formuler des recommandations pour les études ultérieures éventuelles dont les résultats pourront l’enrichir davantage, notamment sur les aspects technologiques, économiques et environnementaux, de manière à faciliter les applications sur terrain.<p><p>This work deals with environmental liabilities consisting of base metals pollution due to metallurgical processing of copper – zinc sulphide ores in Kipushi mine in Democratic Republic of Congo. The main objective of this work was to propose sustainable management scenarios for the most important environmental liabilities from metallurgical sector. For this purpose, liabilities were first identified on four metallurgical plants. Then, leaching tests with deionized water were carried out to assess the soluble fractions of base metals. These effluents were also classified according to the test described in european decision 2003-33-EC, which determines the conformity of waste to landfill. Ex – UZK effluents are the most dangerous from this sector, according to this directive, since the quantities of leached copper and zinc were far beyond the limits :they cannot be sent to class I landfill without prior metallurgical processing. However, other effluents like flotation wast and Lubumbashi slag originating from melting for copper matte, are acceptable without prior treatment. Hot acid leaching and digestion were proposed as sustainable management scenarios for to these Ex – UZK waste because :both can be performed in sulfuric acid and they are feasible in Democratic Republic of Congo. They also lead to an iron – rich waste consisting of hematite that can be stored easily and sustainably in nature, which is consistent with the principle of sustainable development. We have modeled these two scenarios by discussing and comparing the flows in both processes, first for each individual metallurgical unit process, and then for the whole chain of value. So we could assess all the inputs and outputs of the studied system, expressed per ton of Ex – UZK waste. The operating costs of both processes were calculated and compared. The results are encouraging. Recommendations were proposed for further studies, in order to investigate more deeply the technological, economical and environmental aspects, to facilitate the final application. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished