| 中文摘要 | 第3-9页 |
| ABSTRACT | 第9-10页 |
| Chapter 1 INTRODUCTION | 第16-25页 |
| 1.1 Bitumen extraction from oil sands (Water-based extraction) | 第16-18页 |
| 1.2 Issues in water-based extraction | 第18-20页 |
| 1.3 Objectives | 第20-23页 |
| 1.4 Research methodologies | 第23-24页 |
| 1.5 Organization of the thesis | 第24-25页 |
| Chapter 2 LITERATURE REVIEW | 第25-44页 |
| 2.1 Oil sands resources | 第25-31页 |
| 2.1.1 Bitumen | 第26-29页 |
| 2.1.1.1 Asphaltene | 第27-29页 |
| 2.1.1.2 Maltenes | 第29页 |
| 2.1.2 Solids | 第29-31页 |
| 2.2 Oil sands froth treatment | 第31-36页 |
| 2.2.1 Aromatic froth treatment | 第32-33页 |
| 2.2.2 Paraffinic froth treatment | 第33-34页 |
| 2.2.3 Current mechanism of paraffinic froth treatment | 第34-36页 |
| 2.3 Sedimentation of fine particles | 第36-38页 |
| 2.3.1 Flocculation | 第37-38页 |
| 2.3.2 Effect of flocculation on sedimentation | 第38页 |
| 2.4 Forces in colloidal systems | 第38-44页 |
| 2.4.1 Electrostatic forces | 第40-41页 |
| 2.4.2 Steric forces | 第41-42页 |
| 2.4.3 Van der Waals forces | 第42-44页 |
| Chapter 3 MACRO-SCALE EXPERIMENT: AGGREGATION OF SILICA PARTICLES IN NON-AQUEOUS MEDIA | 第44-61页 |
| 3.1 Introduction | 第44-45页 |
| 3.2 Experimental | 第45-48页 |
| 3.2.1 Materials and chemicals | 第45-46页 |
| 3.2.2 Experimental apparatus | 第46页 |
| 3.2.3 Sample preparation | 第46-48页 |
| 3.2.3.1 Preparation of untreated (“clean”) silica particles | 第47页 |
| 3.2.3.2 Preparation of hydrophobic silica particles | 第47页 |
| 3.2.3.3 Preparation of bitumen-treated silica particles | 第47-48页 |
| 3.3 Results and discussion | 第48-59页 |
| 3.3.1 Dispersion of silica particles | 第48-51页 |
| 3.3.2 Quantifying settling rate of silica particles in non-aqueous media | 第51-55页 |
| 3.3.2.1 Quantifying solid content-Evaluating the “ashing”technique | 第52-53页 |
| 3.3.2.2 Determining settling rate of silica particles in non-aqueous media | 第53-55页 |
| 3.3.3 Aggregation of silica particles | 第55-59页 |
| 3.3.3.1 Effect of surface treatment | 第55-58页 |
| 3.3.3.2 Effect of solid concentration | 第58-59页 |
| 3.4 Summary | 第59-61页 |
| Chapter 4 MICRO-SCALE EXPERIMENT: THE INTERACTIONS BETWEEN GLASS SPHERES IN NON-AQUEOUS MEDIA | 第61-81页 |
| 4.1 Introduction | 第61-62页 |
| 4.2 Experimental | 第62-70页 |
| 4.2.1 Materials and chemicals | 第62页 |
| 4.2.2 Experimental apparatus | 第62-63页 |
| 4.2.3 Sample preparation | 第63页 |
| 4.2.3.1 Preparation of bitumen-treated silica particles | 第63页 |
| 4.2.3.2 Preparation of bitumen-treated glass spheres | 第63页 |
| 4.2.4 Microscopy observation | 第63-64页 |
| 4.2.5 Preparation of micropipette | 第64-67页 |
| 4.2.6 Interaction-measuring between glass spheres-Micropipette technique | 第67-70页 |
| 4.3 Results and discussion | 第70-79页 |
| 4.3.1 Microscope observations | 第70-71页 |
| 4.3.2 The interactions between glass spheres in non-aqueous media — Micropipette technique | 第71-77页 |
| 4.3.2.1 Interactions between untreated glass spheres in toluene | 第72-73页 |
| 4.3.2.2 Interactions between bitumen-treated glass spheres in toluene | 第73-74页 |
| 4.3.2.3 Interactions between untreated glass spheres in heptane | 第74-76页 |
| 4.3.2.4 Interactions between bitumen-treated glass spheres in heptane | 第76-77页 |
| 4.3.3 Attachment between two glass spheres in toluene (and in heptane) | 第77-79页 |
| 4.4 Summary | 第79-81页 |
| Chapter 5 MICRO-SCALE EXPERIMENT: ADHESIVE FORCE BETWEEN TWO GLASS SPHERES IN NON-AQUEOUS MEDIA | 第81-98页 |
| 5.1 Introduction | 第81页 |
| 5.2 Experimental | 第81-89页 |
| 5.2.1 Materials and chemicals | 第81-82页 |
| 5.2.2 Experimental apparatus | 第82-83页 |
| 5.2.3 Sample preparation | 第83-84页 |
| 5.2.3.1 Preparation of micropipette with melted round tip | 第83页 |
| 5.2.3.2 Preparation of bitumen-treated tips | 第83-84页 |
| 5.2.4 Microcantilever technique | 第84-89页 |
| 5.2.4.1 Preparation of microcantilever | 第84-85页 |
| 5.2.4.2 Adhesive force measurement | 第85-89页 |
| 5.3 Results and discussion | 第89-97页 |
| 5.3.1 Calculating stiffness of the microcantilever | 第89-92页 |
| 5.3.2 Calibrating the microcantilever | 第92-93页 |
| 5.3.3 Adhesive force measurement | 第93-97页 |
| 5.3.3.1 Adhesive force between two untreated glass particles | 第93-94页 |
| 5.3.3.2 Adhesive force between two bitumen-treated glass particles | 第94-97页 |
| 5.4 Summary | 第97-98页 |
| Chapter 6 BITUMEN ADSORPTION ON SILICA SURFACES | 第98-110页 |
| 6.1 Introduction | 第98页 |
| 6.2 Experimental | 第98-100页 |
| 6.2.1 Basic principles of XPS | 第98-99页 |
| 6.2.2 Quantification of surface elements by X-ray photoelectron spectroscopy | 第99-100页 |
| 6.3 Results and discussion | 第100-109页 |
| 6.3.1 Survey spectra | 第100-102页 |
| 6.3.2 High resolution analysis | 第102-109页 |
| 6.3.2.1 Oxygen spectra | 第102-104页 |
| 6.3.2.2 Silica spectra | 第104-106页 |
| 6.3.2.3 Carbon spectra | 第106-107页 |
| 6.3.2.4 Sulfur spectra | 第107-108页 |
| 6.3.2.5 Nitrogen spectra | 第108-109页 |
| 6.4 Summary | 第109-110页 |
| Chapter 7 PRELIMINARY STUDY OF AGGREGATION OF BITUMEN-TREATED SILICA PARTICLES IN NON-AQUEOUS MEDIA | 第110-119页 |
| 7.1 Introduction | 第110-111页 |
| 7.2 Experimental | 第111-115页 |
| 7.2.1 Materials and chemicals | 第111页 |
| 7.2.2 Experimental apparatus | 第111-112页 |
| 7.2.3 Sample preparation | 第112-115页 |
| 7.2.3.1 Preparation of solids-free bitumen | 第112-114页 |
| 7.2.3.2 Preparation of asphaltene | 第114页 |
| 7.2.3.3 Preparation of de-asphalted bitumen | 第114页 |
| 7.2.3.4 Preparation of bitumen-treated silica particles | 第114-115页 |
| 7.2.3.5 Preparation of asphaltene-treated silica particles | 第115页 |
| 7.2.3.6 Preparation of de-asphalted-bitumen-treated silica particles | 第115页 |
| 7.3 Results and discussion | 第115-117页 |
| 7.3.1 Effect of surface treatment methods | 第115-116页 |
| 7.3.2 Effect of bitumen concentration | 第116-117页 |
| 7.4 Summary | 第117-119页 |
| Chapter 8 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS | 第119-123页 |
| 8.1 General findings | 第119-121页 |
| 8.2 Claim of original research | 第121页 |
| 8.3 Recommendations for further research | 第121-123页 |
| REFERENCES | 第123-141页 |
| APPENDIX Ⅰ | 第141-158页 |
| APPENDIX Ⅱ | 第158-160页 |
| 发表论文和科研情况说明 | 第160-161页 |
| ACKNOWLEDGEMENTS | 第161-162页 |
