Si la République Centrafricaine, ne manque pas d’eau, de nombreux forages sont abandonnés, en raison de teneurs en fer trop élevées. Parmi les techniques d’élimination des polluants métalliques utilisables en vue de rendre l’eau propre à la consommation humaine, l’adsorption par l’hydroxyde de fer déposé sur un support semble être une méthode bien adaptée, en raison de son faible coût d’utilisation et de la non génération d’autres polluants. En vue d’optimiser cette technique et de la rendre exploitable dans les pays en voie de développement, nous avons remplacé le support sable par un matériau naturel présent dans la plupart des pays, la brique, et nous avons choisi parmi les oxyhydroxydes de fer, la ferrihydrite qui possède l’aire spécifique la plus élevée. Deux méthodes d’activation du support constitué par des grains de brique ont été optimisées : HCl 1M durant 24h et HCl 6M 6h à 90°C. La composition de la brique et son état de surface ont été étudiés par les techniques FTIR, ESEM/EDS, RX, RMN du solide (27Al et 28Si), ATG /MS, ATG/ATD, mesure d’aire spécifique, ICP-AES. Des études cinétiques sur l’adsorption des ions ferreux ont été réalisées sur la ferrihydrite déposée sur la brique modifiée par les deux traitements chimiques. Le traitement des données cinétiques expérimentales nous a permis d’estimer l’énergie d’activation des systèmes étudiés et les paramètres thermodynamiques résultants. La gamme optimale du pH des eaux à traiter a été établie par la mesure du point de charge nulle (PZNPC). Une approche théorique des phénomènes mis en jeu a été abordée par des expériences sur colonne. La possibilité de régénérer l’adsorbant par l’utilisation d’eau de Javel, comme éluant, a été examinée, en vue de rendre le système opérationnel sur le terrain. / In developing countries, freshwaters contain frequently undesirable and naturally occurring inorganic, microbial contaminants. Thus, ground waters in Bangui regions (Central Africa Republic) _ that serve as sole source of drinking water in the rural communities of the country _ are known to contain elevated amounts of soluble iron (up to 10 mg/liter). This metal precipitates easily in the presence of air oxygen, this becoming undrinkable and even inappropriate to be used for washing / … the laundry. To eliminate this pollutant, there is evidence in the literature that ….with iron oxides / hydroxides can be used as an adsorbent for cations / anions removal from waters. In the present work, we are poured our attention on the use of a new low-cost material, brick _ that is commonly made by local craftsmen in Central African Republic_ which is mainly composed of sand and metakaolinite. To enhance the efficiency of water purification process with the brick, this adsorbent had however to be improved in its chemical nature, crystalline surface properties and preparation methods thermal and acid treatments by using several techniques: FTIR, ESEM/EDS, RX, Solid- RMN (27Al et 28Si), ATG /MS, ATG/ATD, Specific surface, ICP-AES. In this thesis, we have poured our attention on the determination of the chemical composition and crystalline / morphological characteristics of the raw brick and its various modified forms obtained by acid activation. Some kinetic aspects of Fe (II) adsorption onto FeOOH coated brick were further … in this work and activated energy and thermodynamic parameters were evaluated and discussed. Finally, the adsorption of iron (II) onto brick pellets from aqueous solutions was investigate by using a …glass column and performances when filling of the various composites prepared in this work were compared each other : Thomas model was applied to our experimental data to assess the characteristic parameters of the column. Furthermore the possibility to regenerate the adsorbent by the use of bleach as an elute and to use it directly in the field was raised.

Malgré les ressources importantes en eau de la République Centrafricaine 70 % de la population ne dispose pas d’eau potable et la question se pose cruellement de potabiliser l’eau . Nous nous sommes intéressés à la technique d'adsorption sur une brique locale comme adsorbant aisément accessible pour purifier l'eau en milieu rural. Après traitement acide et dépôt de ferrihydrite à pH fixé, la brique s’est avérée être un bon adsorbant par échanges d'ions. Le composite obtenu, permet ainsi la rétention de cations métalliques tels : Fe2+, Pb2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Cd2+ et UO2+ et selon le traitement préalable d'anions tels les phosphates grâce aux charges opposées entre la surface du solide et les ions dans l'eau. L’influence de paramètres : temps de contact, température, masse d’adsorbant et pH, ont été pris en compte. La régénération sur colonne a été effectuée par une solution de NaCl ou de NaClO. L’étude analytique de cycles d’adsorption/désorption sur colonne a mis en évidence l’implication des espèces H+ et Na+ à l’interface « brique-eau ». Pour justifier nos hypothèses, diverses techniques ont été utilisées: Diffraction RX, MEB /EDS, IRTF, BET, RMN 23Na, 29Si, 27Al, 1H. Les mesures des adsorptions ont été suivies in situ par potentiométrie et conductimétrie.Les isothermes d'adsorption, la cinétique et thermodynamie des processus hétérogènes mis en jeu ont été abordés. Les mesures électrocinétiques ont confirmé l'implication de forces électrostatiques dans le mécanisme d'adsorption. / Despite the great ressources of water in Centrafrican Republic, drinking water is not accessible for about 70% of the population in this country. To resolve this problem, waters need to be treated. We have chosen the adsorption technique,by using a local brick as adsorbant in the purification of water in rural region. After acid treatment and deposition of ferrihydrite at a fixed pH, brick was found to be a good adsorbant in the elimination : Fe2+, Pb2+, Zn2+,Cu2+, Ni2+, Cd2+, UO2+. This adsorption process was also applied to phosphates elimination. The effects of the parameters: contact time, temperature, mass of material, and pH were taken into account. Column regeneration was performed either by using NaCl solution or NaClO as eluent. The analytical studies of adsorption/desorption cycles on the column showed the implication of H+ and Na+ ions at the "brick-water" interface. Depending upon the treatment used, cations or anions could be adsorbed owing to the existence of opposite charges between solid surface and ions in water. To ascertain our assumptions, several techniques were used : X-Ray diffraction, SEM /EDS, FTIR, BET, 23Na, 29Si, 27Al, and 1H NMR. Adsorption measurements were also followed by potentiometry and conductimetry. Adsorption isotherms, kinetics and thermodynamie of heterogeneous processes involved were addressed. Electrokinetic measurements conformed the involvement of electrostatic forces in the adsorption mechanism.

Le développement d'un colorant naturel sensibilisateur pour les applications de cellules solaires a attiré beaucoup d'attention en raison de ses avantages inhérents, tels que son faible coût, la préparation simple, les ressources facilement disponibles et le respect de l'environnement. Toutefois, les principaux problèmes liés à la cellule solaire sensibilisée par colorant (CSSC) sont une faible photostabilité et une faible efficacité. Dans cette thèse, la bixine extrait de graines de rocou (Bixa orellana L.) a été utilisée comme sensibilisateur. Pour améliorer sa stabilité et la performance des CSSC, l’utilisation de la kaolinite activée a également été étudiée. Une CSSC à haute efficacité nécessite une photo-électrode avec une grande surface spécifique pour adsorber efficacement le colorant. Ainsi le couple TiO2/kaolinite a été préparé dans ce but. Il est considéré que la kaolinite peut confiner la lumière incidente à l'intérieur de l'électrode et peut aussi améliorer la conduction d'électrons. Dans ce système, la kaolinite a également un rôle important pour accroître la photostabilité de la bixine. Un autre facteur affectant les performances des CSSC est le rôle important de l’électrolyte. Dans ces travaux, les carbonates organiques cycliques qui ont une constante diélectrique élevée et aussi un point d’ébullition élevé (plus de 300oC) ont été évalués comme solvants de l’électrolyte. Ces travaux ont été réalisés en quatre étapes: (1) extraction, purification et caractérisation de la bixine, (2) préparation, activation et caractérisation de la kaolinite, (3) étude d’adsorption de la bixine sur la surface de la kaolinite et du TiO2, et (4) fabrication des cellules solaires sensibilisées par la bixine (CSSB). Les résultats montrent que l’extraction accélérée par solvant en utilisant un mélange de 60% de cyclohexane et 40% d’acétone peut être une méthode d’extraction efficace pour la bixine. Après purification par la chromatographie flash, la bixine est isolée avec un dégré de pureté de 99,86%. Elle est composée de 88,11% de cis-bixine et 11,75% de dicis- bixine. L’activation par l’ammoniaque de la kaolinite calcinée (la métakaolinite) est une bonne méthode pour produire la kaolinite avec une très grande surface spécifique et un rapport Si/Al élevé. L’étude d’absorption de la bixine a montré que le carbonate de diméthyle est un solvant approprié pour la bixine. Il permet à la bixine un coefficient d’absorption élevé et de bonnes caractéristiques d’adsorption sur la surface de la photo-électrode. L’adsorption de monocouche de la bixine sur la surface de TiO2 ou la surface de la kaolinite est plus favorable pour obtenir un rendement énergétique plus élevée. La présence de la métakaolinite activée dans la photo-électrode TiO2 a contribué à améliorer les performances et la stabilité de la CSSB par rapport à la CSSB fabriquée avec la photoélectrode de TiO2 pur. Ces performances sont reproductibles. L’électrolyte exerce un effet synergétique avec la métakaolinite activée en faveur de l’amélioration des paramètres électriques de la CSSB. Sous une intensité lumineuse de 200 W/m2, la CSSB comprenant une photo-électrode de TiO2 modifié par 5% de métakaolinite activée et un système électrolyte de KiI/I2 dans l’acétate de carbonate de glycérol produit un rendement énergétique de (0,050+0,006)%, ce qui est plus élevé que celui de la CSSB comprenant une photo-électrode de TiO2 pur (0,027+0,012)%. L’utilisation d’un couple redox de LiI/I2 dans l’acétate de carbonate de glycérol produit le rendement maximum (0,086+0,014)%. La fonction de stockage et de chargement d’énergie des CSSB fonctionnent bien jusqu’au troisième jour de l’analyse. A ce jour, la CSSB fabriquée en utilisant la photoélectrode de TiO2 modifiée par la métakaolinite activée est 16 fois plus stable que celle de la CSSB fabriquée en utilisant la photo-électrode de TiO2 pur.

La réactivité pouzzolanique de la métakaolinite, silico-aluminate désordonné obtenu par deshydroxylation de la kaolinite, était corrélée jusqu'à présent, à des variables structurales comme le niveau de cristallinité de la kaolinite et le niveau de désordre de la métakaolinite. Nous avons examiné l'influence d'un nouveau type de variables sur cette réactivité: Les variables dimensionnelles. Six kaolinites possédant une large diversité de caractéristiques dimensionnelles et structurales ont été retenues. Ces kaolinites se présentent sous la forme d'agglomérats poreux de plaquettes que l'on peut caractériser par leur surface externe et leur indice d'agglomération (rapport de la surface interne des agglomérats sur la surface totale des agglomérats). Les métakaolinites ont été obtenues par un traitement thermique de cinq heures à 735°C. Ce traitement thermique s'accompagne d'un phénomène d'agglomération des plaquettes de kaolinite et conduit a la formation d'agglomérats poreux de plaquettes de métakaolinite. Un traitement de désagglomération est nécessaire si l'on désire restituer tout ou partie de la surface externe des grains de kaolinites. L'étude minéralogique à 20°C et à 100°C des produits de la réaction pouzzolanique dans des milieux en excès de chaux nous a permis de définir le taux d'avancement de la réaction qui est le pourcentage de métakaolinite réactive. Ce taux d'avancement ne se corrèle pas aux caractéristiques structurales des kaolinites et des métakaolinites. Par contre le taux d'avancement à long terme est une fonction linéaire décroissante de l'indice d'agglomération des métakaolinites alors que le taux d'avancement à court terme est une fonction croissante de la surface externe des métakaolinites.

Le développement d'un colorant naturel sensibilisateur pour les applications de cellules solaires a attiré beaucoup d'attention en raison de ses avantages inhérents, tels que son faible coût, la préparation simple, les ressources facilement disponibles et le respect de l'environnement. Toutefois, les principaux problèmes liés à la cellule solaire sensibilisée par colorant (CSSC) sont une faible photostabilité et une faible efficacité. Dans cette thèse, la bixine extrait de graines de rocou (Bixa orellana L.) a été utilisée comme sensibilisateur. Pour améliorer sa stabilité et la performance des CSSC, l’utilisation de la kaolinite activée a également été étudiée. Une CSSC à haute efficacité nécessite une photo-électrode avec une grande surface spécifique pour adsorber efficacement le colorant. Ainsi le couple TiO2/kaolinite a été préparé dans ce but. Il est considéré que la kaolinite peut confiner la lumière incidente à l'intérieur de l'électrode et peut aussi améliorer la conduction d'électrons. Dans ce système, la kaolinite a également un rôle important pour accroître la photostabilité de la bixine. Un autre facteur affectant les performances des CSSC est le rôle important de l’électrolyte. Dans ces travaux, les carbonates organiques cycliques qui ont une constante diélectrique élevée et aussi un point d’ébullition élevé (plus de 300oC) ont été évalués comme solvants de l’électrolyte. Ces travaux ont été réalisés en quatre étapes: (1) extraction, purification et caractérisation de la bixine, (2) préparation, activation et caractérisation de la kaolinite, (3) étude d’adsorption de la bixine sur la surface de la kaolinite et du TiO2, et (4) fabrication des cellules solaires sensibilisées par la bixine (CSSB). Les résultats montrent que l’extraction accélérée par solvant en utilisant un mélange de 60% de cyclohexane et 40% d’acétone peut être une méthode d’extraction efficace pour la bixine. Après purification par la chromatographie flash, la bixine est isolée avec un dégré de pureté de 99,86%. Elle est composée de 88,11% de cis-bixine et 11,75% de dicis- bixine. L’activation par l’ammoniaque de la kaolinite calcinée (la métakaolinite) est une bonne méthode pour produire la kaolinite avec une très grande surface spécifique et un rapport Si/Al élevé. L’étude d’absorption de la bixine a montré que le carbonate de diméthyle est un solvant approprié pour la bixine. Il permet à la bixine un coefficient d’absorption élevé et de bonnes caractéristiques d’adsorption sur la surface de la photo-électrode. L’adsorption de monocouche de la bixine sur la surface de TiO2 ou la surface de la kaolinite est plus favorable pour obtenir un rendement énergétique plus élevée. La présence de la métakaolinite activée dans la photo-électrode TiO2 a contribué à améliorer les performances et la stabilité de la CSSB par rapport à la CSSB fabriquée avec la photoélectrode de TiO2 pur. Ces performances sont reproductibles. L’électrolyte exerce un effet synergétique avec la métakaolinite activée en faveur de l’amélioration des paramètres électriques de la CSSB. Sous une intensité lumineuse de 200 W/m2, la CSSB comprenant une photo-électrode de TiO2 modifié par 5% de métakaolinite activée et un système électrolyte de KiI/I2 dans l’acétate de carbonate de glycérol produit un rendement énergétique de (0,050+0,006)%, ce qui est plus élevé que celui de la CSSB comprenant une photo-électrode de TiO2 pur (0,027+0,012)%. L’utilisation d’un couple redox de LiI/I2 dans l’acétate de carbonate de glycérol produit le rendement maximum (0,086+0,014)%. La fonction de stockage et de chargement d’énergie des CSSB fonctionnent bien jusqu’au troisième jour de l’analyse. A ce jour, la CSSB fabriquée en utilisant la photoélectrode de TiO2 modifiée par la métakaolinite activée est 16 fois plus stable que celle de la CSSB fabriquée en utilisant la photo-électrode de TiO2 pur. / The development of natural dye sensitizer for solar cell applications has attracted much attention because of its inherent advantages such as low cost, simple preparation, readily available resources, and low impact in the environment. However, the main problems related to dye-sensitized solar cell (DCCS) are low photostability and low efficiency. In this thesis, the bixin extracted from annatto (Bixa orellana L.) seeds was used as sensitizer. To improve its stability and the performance of the DSSC, the use of activated kaolinite was also studied. A high efficiency DSSC requires a photo-electrode with a high surface area to effectively adsorb the dye. So the couple of TiO2/kaolinite photo-electrode was prepared for this purpose. It is considered that kaolinite can confine the incident light within the electrode and can also improve the conduction of electrons. In this system, kaolinite also has an important role to increase the photostability of bixin. Another factor affecting the performance of DSSC is the important role of the electrolyte. In these studies, cyclic organic carbonates that have a high dielectric constant and also a high boiling point (above 300oC) were evaluated as solvents in the electrolyte. These works were carried out in four stages: (1) extraction, purification and characterization of bixin, (2) preparation, characterization and activation of kaolinite, (3) study of adsorption of bixin on the surface of kaolinite and TiO2, and (4) manufacturing of bixin sensitized solar cell (BSSC). The results show that the accelerated solvent extraction using a mixture of 60% cyclohexane and 40% acetone can be an effective method of extraction for bixin. After purification by flash chromatography, bixin with a degree of purity of 99.86% was isolated. It is composed of 88.11% cisbixin and 11.75% di-cis-bixin. The activation of calcined kaolinite (metakaolinite) by ammonia is a good method to produce kaolinite with very high specific surface area and a higher Si/Al ratio. The absorption study bixin has shown that the dimethyl carbonate is a suitable solvent for bixin. It allows bixin to have a high absorption coefficient and good adsorption characteristics onto the surface of the photo-electrode. The monolayer adsorption of bixin on the surface of TiO2 or kaolinite is more favorable to obtain higher energy efficiency. The presence of activated metakaolinite in the photo-electrode TiO2 has proven to improve the performance and stability of the BSSC compared to the BSSC manufactured with the pure TiO2 photo-electrode. These performances are reproducible. The electrolyte has a synergistic effect with the activated metakaolinite for improving the electrical parameters of the BSSC. Under a light intensity of 200 W/m2, the BSSC including a photo-electrode of TiO2 modified by 5% of the activated metakaolinite and KI/I2 electrolyte system in glycerol carbonate acetate produced an energy efficiency of (0.050+ 0.006)%, which is higher than that of the BSSC comprising a pure TiO2 photoelectrode (0.027+0.012)%. The use of LiI/I2 a redox couple in the glycerol carbonate acetate produces the maximum energy efficiency of (0.086+0.014)%. Its function of energy storage and loading worked well until the third day of analysis. To date, the BSSC manufactured using the photoelectrode TiO2 modified by activated metakaolinite is 16 times more stable than the BSSC manufactured using the pure TiO2 photo-electrode.

Les géopolymères apparaissent comme une alternative potentielle aux liants hydrauliques classiques. Ces aluminosilicates alcalins sont des matériaux amorphes produits à partir de métakaolin, ou de cendres volantes réagissant avec une liqueur d'hydroxyde, ou de silicate alcalin. Cette thèse a pour but d'évaluer le potentiel des géopolymères pour la construction des puits de pétrole. Il s'agit de combler un déficit de caractérisation et de compréhension sur le comportement rhéologique, et sur l'évolution mécanique et chimique, du gâchage à la prise des géopolymères. Pour ce faire, des méthodes aussi diverses que la RMN, le SAXS, la DLS et l'USWR ont été mobilisées pour expliquer les observations rhéologiques et mécaniques. Dans un premier temps, nous avons étudié la viscosité d'un des réactifs de la géopolymérisation : la liqueur alcaline. Nous avons montré que les variations de viscosité peuvent être expliquées par des considérations de volumes effectifs des espèces en solution. Les variations de ces volumes effectifs en fonction de la composition peuvent être rationalisées en invoquant le phénomène de volume d'excès molaire, lié à la solvatation des ions, ainsi que l'organisation de la liqueur en paires d'ions. Une fois la viscosité de la liqueur connue, il est possible de suivre l'évolution des propriétés rhéologiques de la suspension de métakaolin lors des premières heures de la réaction, en fonction de la composition et de la température. Finalement, un suivi combiné de la dissolution du métakaolin par RMN du solide et du développement des propriétés mécaniques de la matrice géopolymère du gâchage au durcissement par USWR nous a permis de conclure au caractère limitant de l'étape de dissolution du métakaolin.