Role of Caustic Addition in Bitumen-Clay Interactions

Coating of bitumen by clays, known as slime coating, is detrimental to bitumen recovery from oil sands using the warm slurry extn. process. Sodium hydroxide (caustic) is added to the extn. process to balance many competing processing challenges, which include undesirable slime coating. The current research aims at understanding the role of caustic addn. in controlling interactions of bitumen with various types of model clays. The interaction potential was studied by quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D). After confirming the slime coating potential of montmorillonite clays on bitumen in the presence of calcium ions, the interaction of kaolinite and illite with bitumen was studied. To represent more closely the industrial applications, tailings water from bitumen extn. tests at different caustic dosage was used. At caustic dosage up to 0.5 wt % oil sands ore, a negligible coating of kaolinite on the bitumen was detd. However, at a lower level of caustic addn., illite was shown to attach to the bitumen, with the interaction potential decreasing with increasing caustic dosage. Increasing concn. of humic acids as a result of increasing caustic dosage was identified to limit the interaction potential of illite with bitumen. This fundamental study clearly shows that the crit. role of caustics in modulating interactions of clays with bitumen depends upon the type of clays. Thus, clay type was identified as a key operational variable

The surface properties of humus acids fractions extracted from the selected soil

Specyficzna struktura chemiczna związków humusowych, zawartość grup funkcyjnych pełniących rolę centrów ad sorpcyjnych oraz niestałość składu pierwiastkowego sprawiają, że materiał organiczny jest uważany za bardzo skomplikowany i trudny do pomiarów, zwłaszcza badań powierzchniowych. W niniejszej pracy przeprowadzono pomiary powierzchni właściwej kwasów humusowych (kwasu huminowego i frakcji fulwokwasów ß-humusu) metodami opartymi na podstawach ad sorpcyjnych. Stosowano w tym celu adsorbat polarny - parę wodną oraz apolarny - azot. Przy zastosowaniu niskotemperaturowej adsorpcji azotu (metodą chromatograficzną) oznaczano powierzchnię właściwą zewnętrzną. Na podstawie zaś izoterm adsorpcji pary wodnej w 20 i 40°C wyznaczono powierzchnię właściwą całkowitą i molową energię adsorpcji dla monowarstwy badanego adsorbenta. Powierzchnia właściwa całkowita kwasów huminowych mieściła się w przedziale od 201 do 238 m2/g, zaś ß-humusu od 319 do 385 m2/g. Powierzchnia zaś zewnętrzna kwasów huminowych wyniosła ok. 1 m2/g, zaś dla ß-humusu ok. 34,5 m2/g. Duże różnice sorpcji azotu i pary wodnej na preparatach kwasów próchnicznych są efektem skomplikowanego mechanizmu adsorpcji adsorbatem polarnym i apolarnym na tym preparacie. Uzyskane duże wielkości powierzchni właściwej mierzonej parą wodną na preparatach kwasów humusowych oraz kształt izoterm adsorpcji wskazują, że pod wpływem działania pary wodnej następuje ruch cząsteczek pary wodnej wewnątrz i ich adsorpcja na centrach aktywnych 7, powyższego wynika, że wytworzona w stanie uwilgotnionym mikrostruktura kwasu humusowego jest nietrwała, zaś po wysuszeniu tego kwasu (niezależnie od metody suszenia), ta mikrostruktura zanika, następuje załamanie się struktury (collapse) i występuje ona w formie zbitej, nieporowatej, niedostępnej zarówno dla rtęci jak też dla adsorbatów apolarnych, co wykazały pomiary adsorpcji i desorpcji azotu na tym preparacie.The specific chemical structure of humus compounds, the content of functional groups acting as adsorption centres, and the instability of elementary composition cause organic material to be considered as highly complex and difficult to measure, especially in surface studies. In this study the author conducted measurements of the specific surface area of humous acids (humic acid arid ß-humus fulvic acid fraction), employing methods based on adsorption. For the purpose she used a polar adsorbate - water vapour, and an apolar adsorbate - nitrogen. Using low temperature nitrogen adsorption (chromatographic method) she determined the external specific surface area. Specific surface area determinations by means of water vapour were performed by weight, using a vacuum drier to determine the initial fragment of water vapour adsorption isotherms at 20°C and calculating the specific surface area by means of the BET equation. Also, the molar energy of adsorption was determined on the basis of the isotherms at 20 and 40°C. The specific surface area of the humic acids fell within the range of 201-238 m2/g, while that of the ß-humus fulvic acid fraction varied from 319 to 3X5 m2/g. The external specific surface area of the humic acids was about I nr/g, while that of the ß-humus was approximately 34,5 m2/g. The high values of specific surface area measured by means of water vapour on humous preparations and the shape of the isotherms indicate that the effect of water vapour on the material causes the formation of a variable microstructure, while the drying of the organic material (irrespective of the drying method emplyed) results in the disappearance of the microstructure; it appears in a compact and non-porous from, inaccessible for mercury and for appolar adsorbates, which was demonstrated by measurements of nitrogen adsorption and desorption on the materal

Specific surface area as a parameter characterizing degree of reaction of humic acids with bentonite and illite

Mając na względzie fakt, że kwasy humusowe w bardzo małym procencie występują w sianie wolnym w glebie, lecz tworzą połączenia z mineralną częścią gleby, dokonano próby syntetyzowania preparatów kwasów humusowych z bentonitem i illitem oraz scharakteryzowano wybrane właściwości fizykochemiczne tych preparatów jak również określono ich stopień prze reagowania przy różnych wartościach pH, W preparatach tych wykonano pomiary powierzchni właściwej metodą adsorpcji pary wodnej BET oraz molowej energii adsorpcji na podstawie izoterm w dwóch temperaturach (20 i 40 °C). Powierzchnia właściwa illitu i bentonitu po dodaniu kwasów humusowych (kwasu huminowego i p-humusu) przy wszystkich wartościach pH uległa zmniejszeniu. Świadczy to o różnym stopniu ich przereagowania oraz prawdopodobnie o częściowej hydrofobizacji minerałów. Okazało się. że stopień przereagowania preparatów kwasów humusowych z minerałem jest uzależniony od wartości ph oraz, że dla wszystkich kombinacji jest on największy przy pH 4.Taking into consideration the fact that there are a small percentage of humic acids in a free state in soils and they join with the mineral part of the soil, the trial of the synthesis of the preparations of humic acids with bentonitc and illitc was experimented. Some physicochcmical properties and their degree of reaction were characterized. The measurements of the surface area were made in the organo-mineral associates. Using the adsorption method of water vapour BET on the basis of the beginning part of the adsorption isotherm in 20 °C. The physico-chemical properties of the associates of illitc and bentonite with humic acids, p-humus with humic acids and p-humus with different pH were presented. The results of surface area and the molar energy adsorption were particularly discusscd. At the beginning, it was thought that the highest degree of reaction of humic acids with minerals should be set when pH equals the pH of the moment when humic acids are precipitated from the liquids as the precipitate. After studying the results something ese was slated, the surface area of illitc after adding the humic acids with all kinds of pH becomes smaller. The falling surface areas of the all combinations of the organo-mineral connections proves the different degree of their reactions and probably the part mineral hydrofobization. It turned out that the degree of reactions of humic acids preparations with mineral depends on pH and it is the highest for all combinations for pH 4

Effect of the soil type on the molecular structure, properties and conditions of occurrence of humous acids

The study presented here concentrates on the characteristics of the humous compounds of humic and fulvic acid fractions of ß-humus, originating from the typologically differentiated soils (podzolic soil and chernozem). The soils were chosen so as to emphasize differences between chemical structure and degree of aromatic nucleus condensation in the humous acids isolated from them. It was found that the structure of the humous substances isolated from the podzolic soil is characterised by the lowest degree of condensation of the aromatic nucleus and the lowest polymerisation, while the humous acids from the chernozem are characterised by the highest degree of condensation of the aromatic nucleus and the strongest polymerisation

Surface properties of humic acids extracted from soil fertilized with sewage sludge and vermicompost

Analizowano izotermy adsorpcji pary wodnej oraz wyznaczono wielkości powierzchni właściwej kwasów hu mi nowych i frakcji fu twok wąsów ¡3-humusu. Kwasy humusowe wydzielono z gleby brunatnej kwaśnej, wytworzonej z piasku słabo gliniastego w 4 lata po zastosowaniu osadu ściekowego i wermikompostu w dawkach 30, 150, 600 Mg ha1. Kontrolę stanowiła gleba nienawożona i nawożona obornikiem w dawce 30 Mg ha"1. Kwasy huminowe wysc- parowano metodą Schnitzera, a w nadsączu po ich wydzieleniu, metoda Stevensona strącono frakcje fulwokwasów P-humus. Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowane substancje odpadowe wpłynęły modyfikująco na wielkość adsorpcji pary wodnej przez kwasy humusowe. W przypadku kwasów huminowych było to zwiększenie adsorpcji, a dla frakcji fulwokwasów ¡3-humusu zmniejszenie. Powierzchnia właściwa frakcji p-humusu jest znacznie większa niż kwasów huminowych. Na obniżenie wielkości powierzchni właściwej analizowanych kwasów humusowych wpłynęła najwyraźniej dawka 600 Mg ha"1 osadu ściekowego.Isotherms of water vapour adsorption were analyzed and specific surface area of humic acids and fractions of P-humus fulvic acids were determined. Humic acids were separated from soil 4 years after using sewage sludge and vcrmicompost in doses of 30, 150, 600 Mg haˉ1. The control was the nonfertilized soil, as well as the soil fertilized with manure in the dose of 30 Mg haˉ1. Humic acids were separated using Schnitzers method, while after their separation, fractions of p-humus fulvic acids were precipitated in the supernatant using Stevensons method. The obtained results indicate that the used waste substanccs had a modifying effect on the magnitude of vapour adsorption by humic acids. In the ease of humic acids it was an increase of adsorption, while tor fractions of β-humus fulvic acids, the adsorption decreased. The specific surface area of P-humus fractions is much greater than the one of humic acids. The decrease of the specific surface area of the analyzed humic acids was influenced most significantly by the dose of 600 Mg haˉ1 of sewage sludge

Zastosowanie porozymetrii rteciowej do badan mikrostruktury materialow rolniczych

The paper discussed the application of mercury porosimetry method to investigations of agricultural materials. Most of these investigations concerned the soil materials. Pores systems of soils were characterized taking into account the pore classifications. The effects of polyamide sorbent on sandy and clay soils microstructure were investigated. Also the influence of mechanical deformations on the dimension of soils particle aggregates and on the microstructure of soil were described. The microporosity of humic fractions (humic acids and ß-humus) and internal porosity of wheat grain and starch extrudates were described.W pracy przedstawiono wykorzystanie metody porozymetrii rtęciowej do badań mikrostruktury materiałów rolniczych. Większość tych badań dotyczy materiału glebowego, dlatego też scharakteryzowano porowaty układ gleby, uwzględniając klasyfikację porów oraz podkreślono celowość badań mikroporowatości gleby. Zwrócono również uwagę na wpływ dodatku sorbentu poliamidowego na mikrostrukturę gleby piaszczystej i gliniastej, jak również na wpływ mechanicznych odkształceń gleby na zmiany mikroporowatości oraz na stopień agregacji gleby. Opisano także mikroporowatość frakcji kwasów próchnicznych (kwasu huminowego i ß-humusu) oraz określono porowatość wewnętrzną ziarna pszenicy i coraz bardziej popularnych ekstrudatów skrobiowych

Number of microorganisms and electrolitical conductivity of soil under various cultivation systems

Autorzy niniejszej pracy przedstawili badania mające na celu określenie zmian zachodzących we właściwościach mikrobiologicznych i przewodnictwa elektrolitycznego w glebie w zależności od systemu jej użytkowania. Gleba spod uprawy jęczmienia z nawożeniem organicznym charakteryzowała się najwyższą liczebnością, badanych mikroorganizmów. Różne systemy uprawy miały wpływ także na wielkości przewodnictwa elektrolitycznego właściwego badanych prób glebowych.Autors of this paper presented the research which goal was to present changes undergoing in microbiological properties in electrolitic conductivity dependently on cultivation system. Organically fertilized soil received from under barley cultivation was characterized by higher number of microorganisms.Different systems of cultivation had also influence on specific electrolic conductivity of examined soil samples

Characterisation of the specific surface area of arable soils of Poland

Przeprowadzono badania powierzchni właściwej gleb ornych z trenu całej Polski. Analizie poddano dwa poziomy glebowe orny i podorny Powierzchnię właściwą wyznaczano w oparciu o adsorpcję pary wodnej i niskotemperaturową adsorpcję azotu.Research on the specific surface area of main mineral arable Polish soils was made. Two soil hirizons surface and subsurface were examined with water vapour and nitrogen adsorption