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Enregistrement W2801585762 · doi:10.7939/r3n59w

Surface Charge Heterogeneities and Shear-Induced Coalescence of Bitumen Droplets

2012· article· en· W2801585762 sur OpenAlexaboutno aff
Feng Lin

Notice bibliographique

RevueUniversity of Alberta Library · 2012
Typearticle
Langueen
DomaineChemistry
ThématiqueElectrostatics and Colloid Interactions
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCoalescence (physics)Shear (geology)AsphaltMaterials scienceMechanicsGeologyComposite materialPhysicsAstrobiology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The coalescence of emulsified liquid drops is critically important to many separations processes. It is, for example, central to the extraction of bitumen (a form of extra heavy crude oil) from the Alberta oil sands. This research concerns the colloidal interactions between bitumen droplets in water, and how these interactions affect the coalescence of bitumen droplets under static (or at least quasi-static) and dynamic conditions. Experiments utilizing fine capillary pipettes were designed to create controlled oblique shear contacts involving a small oil drop (approx. 250 micron in diameter) sliding along the surface of a much larger droplet (effectively a flat surface). Procedures were developed to allow direct quantification of the probabilities of coalescence between the two oil drops. The experimental parameters include: zeta potential of the bitumen drops (through manipulation of solution pH and calcium ion concentration in the electrolyte), distance of shear contact, and shear speed. These parameters were varied to observe their effects on the probabilities of drop coalescence. Contrary to traditional DLVO theory, it was demonstrated that the coalescence of bitumen droplets was stochastic, and that the process can be characterized by only a probability. This probability of coalescence was shown to dramatically increase with larger contact areas and/or longer distances of shear (i.e. sliding) contact. Regarding the dynamics of contact, our results suggested that the probability of coalescence was slightly lowered with higher shear speeds. Experimental evidence from this study has pointed to significant departures from the classical DLVO theory, which predicts deterministic and contact-area-independent coalescence behaviors. In addition, a theoretical model was developed to explain our observations. The proposed model adopts a statistical approach, combining familiar results of the DLVO theory (which is deterministic in nature) with surface charge heterogeneities (SCH) introduced as the stochastic element. It was demonstrated that our proposed SCH model was remarkably successful in predicting both the trend and the magnitude of the observed coalescence probabilities under quasi-static shearing conditions. It was also shown that the aqueous phase pH not only affected the average zeta potential of the bitumen drops (something that is already known), but also modified the degree of surface charge heterogeneity (in the context of our SCH model). More precisely, an increase in pH of the aqueous solution led to two effects: (i) reduction in zeta potential uniformity (i.e. a larger standard deviation for the local ), and (ii) reduction in the size of the ‘domains’ over which local zeta potentials were effectively uniform. These two effects contributed to a more random distribution of zeta potentials on the bitumen droplet surfaces. Ultimately, it is the randomness of zeta potential, together with its average value (measured, for example, by electrophoresis), that determine the probability of bitumen droplet coalescence. Finally, the validity of our theoretical model was verified by directly mapping surface charge heterogeneities at the bitumen-water interface using atomic force microscopy (AFM). Local zeta potentials were obtained from force curves quantified at different locations, and the results clearly indicated that charges on the bitumen-water interface were heterogeneously distributed. In addition, it was found that the average zeta potential and the important charge heterogeneity parameter (namely, the local domain size), as determined by direct AFM measurements, were comparable to those obtained based on the SCH model (i.e. from fitting the SCH model to observed coalescence probabilities).

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,192
Écart entre enseignants0,182 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2012
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Résumé présentoui

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