La pervaporation est une technique de fractionnement de mélanges liquides mettant en oeuvre des membranes organiques denses. Cette technique est principalement utilisée dans le cadre du fractionnement de mélanges aqueux, mais beaucoup moins pour la séparation de mélanges organiques. Le présent travail concerne la conception de matériaux membranaires efficaces pour le fractionnement de deux types de mélanges organiques d'intérêt industriel : les mélanges de solvants aromatiques et aliphatiques ainsi que les mélanges d'alcools et d'éthers. Les mélanges modèles étudiés sont composés d'une part de toluène et d'heptane, et d'autre part d'éthanol et d'éthyl tert-butyl éther. Différents matériaux polymères ont été mis en oeuvre tels que des polymères aromatiques, des polymères halogénés, des polyélectrolytes, des esters cellulosiques, des poly( éthylène glycol) ou des copolymères à bloc poly(éther-bloc-amide). Ces études ont permis de mettre en évidence l'affinité existant entre des motifs éthers de type éthylène glycol et les solvants aromatiques. Le contrôle du gonflement du matériau par l'utilisation de différentes structures (polymères semi-interpénétrés, copolymères à blocs) permet d'obtenir de bons compromis entre les caractéristiques décrivant le transfert en pervaporation (flux, sélectivité). Le transfert de matière à travers un polymère semi-interpénétré a été étudié. Les matériaux ont été préparés par photopolymérisation, sous rayonnement ultraviolet, d'oligomères de poly(éthylène glycol) diméthacrylate en présence d'acétate butyrate de cellulose. Une anisotropie de composition a pu être mis en évidence dans les membranes. Cette anisotropie influe sur les propriétés de séparation des matériaux, et permet leur modulation en fonction de la nature de la face exposée au mélange liquide. Pour les mélanges de solvants aromatiques et aliphatiques, la sélectivité de transfert semble principalement gouvernée par la sélectivité de sorption, contrairement au mélange d'éthanol et d'éthyl tert-butyl éther ou la sélectivité de transfert semble gouvernée par l'étape diffusionnelle.