Probing the Interaction Mechanism between Air Bubbles and Bitumen Surfaces in Aqueous Media Using Bubble Probe Atomic Force Microscopy
Notice bibliographique
Résumé
Surface interactions involving deformable air bubbles have attracted tremendous interest in a wide range of engineering applications, such as mineral flotation and bitumen extraction. In this work, for the first time, the interaction forces between air bubbles and bitumen surfaces in complex aqueous media of varying pH, salinity, and salts were directly measured using a bubble probe atomic force microscope (AFM) technique. The AFM topographic imaging reveals that bitumen surface tends to be rougher and form distinct domains at high NaCl concentration or under strongly alkaline environment. The force measurements demonstrate the critical role of ionic strength and solution pH in bubble-bitumen interaction and attachment, which could be well described by a theoretical model based on Reynolds lubrication theory and augmented Young-Laplace equation by including the effect of disjoining pressure. In 1 mM NaCl, the electrical double layer (EDL) repulsion inhibited bubble-bitumen attachment, and such a repulsive effect could be further strengthened with increasing solution pH. In 500 mM NaCl, the hydrophobic attraction could lead to bubble-bitumen attachment, while a high solution pH could weaken the hydrophobic interaction. The addition of calcium ion in 500 mM NaCl could enhance the hydrophobic interaction and facilitate the bubble-bitumen attachment, most likely attributed to the bridging effect between calcium ions and the functional groups (e.g., carboxyl group) of interface-active molecules on bitumen surfaces, thus leading to higher surface roughness and hydrophobic moieties/aggregates on bitumen as confirmed by AFM imaging. Our results provide quantitative information on the interaction mechanism between air bubbles and bitumen surfaces in complex aqueous solutions at the nanoscale, which has useful implications to many related interfacial interactions in industrial processes such as oil production, oil-water separation, and wastewater treatment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».