Le dimensionnement et l'optimisation energetique des procedes de separation dependent fortement de la connaissance des proprietes thermodynamiques des differentes phases en equilibre. L'etude des equilibres presente un grand interet aussi bien du point de vue academique que du point de vue des applications industrielles pour lesquelles leur connaissance est indispensable. Ce travail presente diverses techniques experimentales permettant la mesure de proprietes physico-chimiques et de diagrammes de phases ainsi que la modelisation des proprietes thermodynamiques de systemes tels que les fluides petroliers et les liquides ioniques. Dans un premier temps, une etude chromatographie presente les interactions entre composes organiques et systemes complexes. Ensuite, l'etude des equilibres entre phases de systemes contenant des liquides ioniques a permis d'evaluer leurs performances dans differents problemes de separation (desulfuration de carburants et capture de gaz a effet de serre). Enfin, nous presentons differents modeles thermodynamiques predictifs bases soit sur les methodes de contributions de groupes, soit sur un modele de solvatation."