Doctorat
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Item Formulation et caractérisation de liants alcali-activés à base de matériaux locaux : alternative au ciment portland(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Sarri, Arezki; Oualit, Mehena(Directeur de thèse)La croissance soutenue de la production de ciment Portland, portée par la demande mondiale en matériaux de construction, entraîne des impacts environnementaux majeurs, notamment des émissions élevées de CO et une forte consommation énergétique. Cette situation met en évidence la nécessité de développer des liants alternatifs plus durables et respectueux de l’environnement. Dans ce contexte, les matériaux alcali-activés (MAA) constituent une voie prometteuse, reposant sur l’activation alcaline de sous-produits industriels riches en oxydes, afin de produire des liants présentant des propriétés physiques et mécaniques compétitives. Cette thèse a pour objectif le développement de liants à base de laitier granulé de haut fourneau, en étudiant l’influence de plusieurs paramètres de formulation, notamment le type d’activateur alcalin, le rapport massique activateur/précurseur, la molarité de la solution activante et la température de cure, sur les propriétés physiques, mécaniques et microstructurales des matériaux obtenus. Par ailleurs, des précurseurs secondaires — à savoir le laitier cristallisé et une boue calcinée issue de station d’épuration — ont été introduits en substitution partielle du laitier vitreux, dans les mêmes conditions d’activation, afin d’évaluer leur potentiel de valorisation. Les résultats ont montré que l’activation au silicate de sodium (Na 2 2 SiO ) conduit à des performances mécaniques nettement supérieures à celles obtenues avec l’hydroxyde de sodium (NaOH), en particulier à température ambiante, où une résistance à la compression maximale de 105 MPa a été atteinte à 28 jours. L’augmentation de la concentration en NaOH favorise la densification de la matrice et la réduction de la porosité ; cependant, le traitement thermique à 60 °C entraîne une nette contraction et des pertes massiques importantes, surtout pour les formulations activées au NaOH. Les observations par microscopie électronique à balayage (MEB) révèlent une 3 microstructure dense et homogène pour les échantillons activés au silicate, confirmant leur meilleure performance mécanique. L’introduction du laitier cristallisé et de la boue calcinée engendre toutefois une diminution significative des propriétés mécaniques, particulièrement dans le cas du laitier cristallisé, en raison de sa faible réactivité chimique et de sa structure cristalline ordonnée. La boue calcinée, bien que présentant une réactivité légèrement supérieure, ne permet pas d’atteindre les performances du laitier vitreux. Enfin, l’application de la méthodologie des plans d’expériences a permis d’identifier les facteurs les plus influents et d’optimiser les formulations des matériaux alcali-activés. L’étude conclut que le laitier vitreux constitue le précurseur le plus adapté à l’élaboration de MAA performants, tout en ouvrant des perspectives pour l’intégration raisonnée de certains résidus industriels dans une démarche de valorisation durable.Item Removal of pollutants from industrial sludge by electro kinetic remediation process(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Metali, Aicha; Ziati, Mounir(Directeur de thèse)One of the most problems in the paint industry is the production of toxic and environmentally hazardous waste, such as solvent-based paint sludge containing volatile organic compounds (VOCs) and heavy metals that negatively impact both ecosystems and human health. This study aims to develop two parts: The first part focuses on quantifying the gaseous compounds released from solvent-based paint sludge. The results revealed that the paint sludge sample emitted a wide range of VOCs. Among the identified compounds were aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, and alkanes. These compounds are carcinogenic, toxic, or harmful by inhalation. Therefore, it is essential to monitor and control gas emissions during waste management and treatment. The second part dedicates to remove lead and chromium content in the paint sludge using electrokinetic treatment, often referred to as "electromigration", it is an emerging technology for the remediation of contaminated soils or industrial sludge through the application of an electric field. This technique has proven effective in the decontamination of heavy metals. Four factors such as applied potential, electrolyte, solid /liquid ratio and time were studied by Plackett-Burman design. Two factors were selected applied potential and electrolyte. Their effect on the electrokinetic remediation of lead and chromium were evaluated and optimized using Response Surface Methodology based on Central Composite Design. The optimization study revealed that 55.33% removal of lead and 84.37% of chromium could be achieved in 10 days of treatment with a S/L ratio of 1.5, using citric acid at 0.39 M and applied potential of 17.07 V, with energy consumption of 413.73 Wh.kg -1Item Etude de l’adsorption des éléments-traces métalliques (Cd, Zn, Pb et Cr) en milieu aqueux, sur une poudre de Kératine obtenue à partir d’un adsorbant naturel d’origine animale(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Sid Ali, Fatiha; Souag, Rafika(Directeur de thèse)La présente étude vise à la valorisation des sous-produits animaux, notamment la kératine extraite des cornes de mouton., pour l'élimination des métaux lourds (Pb2+, Cd2+, Zn2+ et Cr6+) en solution aqueuse. A cet effet une poudre brute de kératine (PBK) a été préparée à partir des cornes de moutons issues d'abattoirs locaux la région de Boumerdes. La caractérisation de notre adsorbant a été effectuée au moyen des techniques FTIR, MEB et DRX. Le pH correspondant au point de charge nulle (pHpzc), la teneur en humidité, la densité apparente et réelle, la porosité et l'indice d'iode ont été aussi détermines. Des expériences d'adsorption compétitive et non compétitive des ions (Pb2+, Cd2+et Zn2+), en batch, ont été menées en faisant varier le pH du milieu, le temps de contact, la température ainsi que la concentration initiale des ions métalliques. L'adsorption par le PBK atteint son équilibre en quelques minutes (30 minutes), tandis que le pH initial du milieu joue un rôle déterminant dans la performance d'élimination des ions métalliques. Le modèle du pseudo -second ordre ainsi que la diffusion intra-particulaire décrivent mieux le processus de la cinétique d'adsorption pour les deux systèmes monométallique (non compétitive) et trimétallique (compétitive). L'ajustement des données expérimentales des modèles (Langmuir, Freundlich, Elovich et Temkin) confirme la bonne affinité entre les ions et la surface adsorbante. Dans le système ternaire, Les ions Pb²?, Cd²? et Zn²? entrent en compétition lors de leur adsorption sur le matériau adsorbant. L'étude des interactions poudre de kératine-chrome(V) est représenté de manière adéquate par le modèle de la physique statistique, qui a permis de déterminer le nombre de sites actifs, l'énergie d'adsorption moyenne, notée (E) exprimée en kJ/mol et le facteur de stœchiométrie d'adsorption (n). Les paramètres thermodynamiques (?G°, ?H°, ?S°) ont été calculés à partir des courbes de Van 'Hof. Les valeurs négatives de ?G° ont confirmé la spontanéité du processus, tandis que les valeurs positives de ?H° et ?S° indiquent un processus endothermique et entropiquement favorisé. Par conséquence, Cette étude démontre que la poudre brute de kératine est un adsorbant économique, régénérable et efficace dont l'efficacité d'élimination de Pb2+, Cd2+, Zn2+et Cr6+ était respectivement de 99,4%, 96,20% ,94.6% et 99.%. Donc la PBK peut être considéré comme un biosorbant efficace pour l'élimination des ions métalliques lourds à faible concentration dans les eauxItem Développement de nouveaux composites par greffage de matrices polymériques sur un polysaccharide Agar-agar : caractérisation et étude du comportement(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2026) Betraoui, Amina; Seddiki, Nesrine(Directeur de thèse)Cette thèse a pour objet la synt hèse et la caractérisat ion d’hydrogels intelligents formulés à partir d’agar-agar, un polysaccharide naturel, modifié par greffage avec des monomères acryliques, l’acide acrylique (AAc) et l’acrylamide (AAm) seuls ou en copolymérisat ion. Ces matériaux sont développés en vue d’applications dans les domaines biomédical et environnemental. La synt hèse, menée par polymérisat ion radicalaire, utilise le persulfate d’ammonium (APS) comme init iateur et un contrôle thermique précis. Cette approche met en lumière l’intérêt de la modificat ion chimique des hydrogels pour obtenir des matériaux dotés d’une capacité d’absorption élevée et d’une stabilité structurale améliorée. Les hydrogels synthétisés ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge (IR), analyse thermogravimétrique (ATG), microscopie électronique à balayage (MEB) et spectrophotométrie UV-visible. Leur comportement de gonflement a été évalué dans divers milieux : eau désionisée, solution saline et fluides biologiques simulés. Les applicat ions étudiées concernent l’adsorption d’un colorant modèle cationique (bleu de méthylène) et la libérat ion contrôlée d’un ant ibiotique (amoxicilline, AMX). Les mécanismes sous-jacents ont été analysés à l’aide de modèles cinét iques et thermodynamiques afin d’optimiser les performances des matériaux. L’influence de paramètres clés comme le pH et la température a également été examinée. Les résultats indiquent que les hydrogels présentent une sensibilité au pH et à la force ionique. Le gonflement est maximal à un pH physiologique (7,4) et diminue dans des milieux plus acides ou plus concentrés en sels. La diffusion de l’eau dans le réseau polymère suit une cinét ique non fickienne. L’incorporation de l’amoxicilline par la méthode de gonflement est plus efficace pour les copolymères (AAm-co-AAc), avec une quantité chargée directement liée au pouvoir gonflant de l’hydrogel. Ces formulat ions chargées montrent une libération plus rapide et plus complète, optimale à pH 7,4, dont la cinétique est correctement décrite par le modèle de Korsmeyer-Peppas. Parallèlement, l’adsorption du bleu de méthylène est fortement dépendante du pH. Les données cinét iques s’ajustent au modèle pseudo-second ordre, et les isothermes d’adsorption suivent le modèle de Langmuir. Les hydrogels se sont par ailleurs révélés régénérables et réutilisables pour l’adsorption de colorants. En conclusion, ce travail démontre le potentiel des hydrogels à base d’agar-agar greffé pour des applicat ions duales : la dépollution des eaux usées et l’administration contrôlée de principes actifs. Il contribue ainsi à la valorisation des ressources renouvelables et au développement de solutions polymères à faible impact environnemental.Item Synthèse et activités biologiques de nouvelles séries hétérocycliques d'intérêts thérapeutiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Khellafi, Nassima; Makhloufi, Malika(Directeur de thèse)Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une étude lancée au niveau de notre laboratoire pour la préparation de nouvelles molécules hétérocycliques hybrides comme voie vers de nouveau médicaments. La première partie porte sur la synthèse d'une série de 3,4-dihydropyrimidine-2(1H)-ones/thiones dérivés de la curcumine dans des conditions douces par chauffage conventionnel et sous irradiations aux micro-ondes. Leurs structures ont été identifiées par la spectrophotométrie UV-Visible, l'infrarouge IR et l'analyse élémentaire. L'activité biologique de ces composés a été évaluée et a montré une excellente activité antioxydante mais une activité antibactérienne modérée. L'analyse DFT a été effectuée pour mieux comprendre les propriétés électroniques des composés synthétisés. La deuxième partie décrit une stratégie simple et efficace pour la synthèse d'une série de substituants coumarines et benzo[f]coumarines, dans des conditions douces. Des évaluations spectroscopiques IR, RMN, UV-Visible et biologiques ont été étudiées pour tous les composés préparés. L'analyse drug-like a montré que les composés synthétisés ont des propriétés physico-chimiques acceptables pour le corps humain ce qui leurs confèrent une bonne biodisponibilitéItem Evaluation de la contamination par les métaux lourds des sols agricoles, eau d’irrigation et les cultures maraichères de la région de Boumerdès(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Aksouh, Mohamed Younes; Benosmane, Nadjib(Directeur de thèse)Ce travail analyse la contamination des sols agricoles et des cultures maraîchères par les métaux lourds, un phénomène préoccupant pour la santé publique et l'environnement. Les principales sources de cette pollution incluent les activités industrielles, minières, les émissions provenant des transports, ainsi que l’utilisation inadéquate des eaux usées. Ces métaux lourds peuvent s’accumuler dans les sols agricoles et être absorbés par les cultures, représentant ainsi un risque direct pour la santé humaine lors de leur consommation. L’étude porte sur trois matrices principales : l’eau d’irrigation, les sols agricoles et les cultures maraîchères. La qualité de l'eau d’irrigation est d'abord évaluée, et des échantillons prélevés seront analysés par spectroscopie d'absorption atomique (SAA) afin de déterminer les niveaux de contamination. Les résultats permettront d’évaluer l’étendue de la pollution dans chaque matrice et de comprendre le mécanisme de transfert des métaux lourds. Par ailleurs, une analyse des risques sanitaires associés à la consommation de cultures contaminées sera réalisée en utilisant plusieurs paramètres d’évaluation des risques, tels que le Taux de Risque Total (THQ), le Taux de Risque Total Harmonisé (TTHQ), l’Indice de Risque Sanitaire (HRI), l’Indicateur de Risque Sanitaire (HI), l’Exposition Diététique Estimée (EDI) et le Facteur de Transfert (TF). Cette recherche vise à mieux comprendre les enjeux sanitaires liés à la contamination des sols et des cultures et à formuler des recommandations visant à atténuer ces risquesItem DFT study of conjugated molecular systems containing transition metals(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Benkouider, Imen; Sahnoune, Hiba(Directeur de thèse)This thesis explores the structural, electronic, and photophysical properties of two distinct classes of transition metal complexes platinum-based molecular wires and fluorinated metallocorroles (Re, Os, Au) using advanced computational methodologies. The study integrates density functional theory (DFT), time-dependent DFT (TD-DFT), and nonequilibrium Green’s function (NEGF) techniques to elucidate key structure-property relationships and their implications for functional applications. For platinum molecular wires, DFT-NEGF calculations reveal that conjugated carbon chains mediate coherent electron transport, with conductance exhibiting exponential length dependence. Oxidation studies show spin density localization on the organic backbone rather than platinum centers, highlighting the role of ligand design in modulating redox properties. In fluorinated metallocorroles, fluorination enhances metal-ligand stability, electronic gaps, and photophysical performance, as evidenced by TD-DFT/PCM simulations of UV-Vis spectra and frontier orbital analyses. These findings align with experimental data, demonstrating the predictive power of computational tools. The results underscore the potential of tailored molecular engineering for applications in molecular electronics, photodynamic therapy, and catalysis. By bridging theoretical insights with experimental validation, this work advances the rational design of high-performance organometallic systems and paves the way for future studies on dynamic processes and broader metal-ligand architecturesItem Elaboration et caractérisation de nanoparticules et de polymères conducteurs pour la réalisation de matériaux composites multifonctionnels(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Makhloufi, Mohamed Cherif; Djelali, Nacer-Eddine(Directeur de thèse)Cette thèse vise à améliorer les performances électrochimiques des matériaux pseudocapacitifs tels que le MnO2, le PPy, la PANI, le nanocomposite PPy/ZnO et le nanocomposite PANI/TiO2 pour les utiliser comme matière active dans les supercondensateurs. Les caractérisations physico-chimiques telles que l'IRTF, le DRX, le MEB-EDS, la surface BET, ainsi que les caractérisations électrochimiques telles que la voltampérométrie cyclique (CV) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE) ont été réalisées pour évaluer leurs performances et comprendre la relation entre leurs structures-propriétés et leurs performances électrochimiques. Le dioxyde de manganèse a été d'abord élaborée selon deux procédés, hydrothermal et par micro-ondes, afin d'obtenir différentes structures. Il a été observé une influence significative de la méthode de synthèse sur la morphologie et les performances des dioxydes de manganèse. La capacité spécifique a été calculée à 445 F.g-1 pour le MnO2-HT (synthèse hydrothermal) et à 577 F.g-1 pour le MnO2-MO (synthèse par micro-ondes). En outre, après 1000 cycles de charge-décharge, une perte de 15,7 % par rapport à la capacité spécifique initiale a été observée pour le MnO2-MO, ce qui indique une bonne stabilité électrochimique. La synthèse par micro-ondes a donc permis d'obtenir un matériau aux propriétés électrochimiques attractives, avec un gain de temps de synthèse considérable. Les performances des matériaux nanocomposites PPy/ZnO et PANI/TiO2 ont ensuite été évaluées avec succès. Ces matériaux ont été préparés par une simple polymérisation chimique in-situ, en utilisant la poudre de MnO2 comme agent d'oxydation. Les caractérisations électrochimiques ont révélé les excellentes performances du nouveau nanocomposite PPy/ZnO et PANI/TiO2, où leur capacité spécifique atteint respectivement 1299 F.g-1 et 1110 F.g-1. Ces valeurs sont supérieures à celles obtenues pour l'électrode PPy, qui est de 945 F.g-1, et pour l'électrode PANI, qui est de 800.25 F.g-1. L'introduction des nanoparticules (ZnO, TiO2) dans la matrice de polymère conducteur entraîne un effet synergique efficace entre les deux constituants, ce qui permet une amélioration de la conductivité électronique, de la capacité à haute vitesse de balayage et de la stabilité électrochimique durant le cyclage répétitif de charge/décharge. Ces bonnes performances électrochimiques indiquent que les poudres développées dans ce travail seraient prometteuses comme matériaux actifs pour les supercondensateurs à haute performanceItem Synthèse électrochimique de films d'hydroxydes doubles lamellaires sur un substrat métallique : application à l'environnement(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Meguellati, Zineb; Ghemmit-Doulache, Naïma(Directeur de thése)L'augmentation de la consommation de produits chimiques a considérablement amplifié la contamination organique des effluents aquatiques et des ressources des eaux. L'objectif de ce travail est l'élaboration des hydroxydes double lamellaires (HDL) suivant deux méthodes, et leur application dans le domaine environnemental. Plusieurs techniques physicochimiques, notamment XRD, FTIR, SEM/EDS, TGA/DTG et caractérisations électrochimiques, ont été utilisées afin d'évaluer les propriétés structurelles et morphologiques des poudres de MgAl-HDL, MgFe-HDL et CoAl-HDL synthétisées par la méthode de coprécipitation. D'autre part, des films minces de MgAl-HDL et de CoAl-HDL ont été électrodéposés avec succès sur des substrats métalliques (électrodes de Nickel et d'acier inoxydable). Des poudres MgAl-HDL, MgFe-HDL et CoAl-HDL ont été appliquées pour l'adsorption de l'azocarmine G (ACG), et les paramètres expérimentaux ont été optimisés à l'aide de la méthode des surfaces de réponse pour atteindre des capacités d'adsorption (mg/g) expérimentales maximales de 105,9 ; 101,6 et 98,66 pour MgAl-HDL, MgFe-HDL et CoAl-HDL, respectivement. Le comportement d'adsorption du MgAl-HDL électrodéposé sur une électrode en acier inoxydable a été testé en vue de l'élimination du bleu de bromophénol (BPB), l'effet des conditions expérimentales a été étudié et la capacité d'adsorption maximale était de 4,96 mg/g. Plusieurs modèles cinétiques et isothermes ont été appliqués aux résultats expérimentaux pour évaluer les processus d'adsorption. L'aspect énergétique des processus a été également étudié en déterminant les paramètres thermodynamiques tels que l'énergie libre standard de Gibbs (?G?), l'enthalpie (?H?) et l'entropie (?S?). La régénération des matériaux a été étudiée par deux voies chimiques et électrochimiques ; les expériences ont révélé que l'utilisation de poudres a permis d'obtenir des capacités d'adsorption extrêmement élevées, tandis que l'avantage de l'utilisation de film formé réside dans la rapidité, la simplicité et l'efficacité de la régénération. La poudre de MgFe-HDL synthétisée via la méthode de coprécipitation a été utilisée pour la modification de l'électrode en graphite (électrode G/MF). L'électrode modifiée a été ensuite testée pour la détection électrochimique sélective du métronidazole (MNZ) par voltamétrie cyclique. Le capteur développé a présenté de bonnes performances en termes de sensibilité et de sélectivité avec une limite de détection de 0,74 mMItem Application de l'adsorption et de la photocatalyse dans la dépollution des eaux(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Merrad, samiya; Abbas, Moussa(Directeur de thèse)Dans ce travail, deux semi-conducteurs à base de titanates ainsi qu'un charbon actif dérivé des coquilles de noix ont été élaborés par des méthodes simples, pour des applications environnementales. Diverses techniques d'analyses ont été utilisées pour la caractérisation des matériaux, notamment l'analyse thermique, la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage, la spectroscopie FTIR-ATR, l'analyse texturale, la caractérisation optique, ainsi que des mesures électrochimiques et électriques des catalyseurs. Les résultats mettent en évidence le défi associé à la dépollution des eaux contenant des colorants, par l'utilisation des Pérovskites SrTiO3-? et BaTiO3-?, révélant un fort potentiel de photo-oxydation du " Rouge Congo " grâce à l'exploitation de la lumière solaire. Par ailleurs, le charbon actif (ACWS) a également démontré une capacité d'adsorption considérable en éliminant le colorant cationique " Vert de Malachite ". Une étude d'optimisation des variables influençant les cinétiques d'élimination des deux colorants a été effectuée. De plus, la régénération chimique et oxydante du charbon, en le combinant avec les Pérovskites, souligne la durabilité du processus