Einfluss der Größe und Zusammensetzung von Bitumetropfen auf die intra-öl Diffusion und das Lösen von Kohlenwasserstofflösungsmitteln in Ablagerungsbecken für Schaumbehandlung

Die Massentransfergeschwindigkeit von Kohlenwasserstoffen mit niedrigerer molarer Masse (Naphtha) aus Bitumetropfen in reifen feinen Ablagerungen von Ölsandablagerungsbecken (OSTPs) kann ihre Bioverfügbarkeit und die damit verbundene Rate der Treibhausgasproduktion kontrollieren. Experimente wurden mit mit o-Xylol und 1-Methylnaphthalen versetzten Bitumetropfen durchgeführt, um die Massentransfergeschwindigkeit dieser Naphthakomponenten aus Bitumetropfen zu bestimmen. Die Ergebnisse wurden mit Simulationen unter Verwendung eines multikomponenten numerischen Modells verglichen, das den Transport im Tropfen und über die Öl-Wasser-Grenzfläche berücksichtigte. Die Ergebnisse zeigen einen geschwindigkeitsbegrenzten Massentransfer, wobei die aqeuous Konzentrationen nach 60 Tagen der Auflösung von denen im Gleichgewicht mit der ursprünglichen Tropfenzusammensetzung unterschiedlich waren (weniger für o-Xylol und mehr für 1-Methylnaphthalen). Die Simulationen legen nahe, dass die Molanteile im Zentrum des Tropfens unverändert blieben, was zu Konzentrationsgradienten bis zur Öl-Wasser-Grenzfläche führte. Numerische Simulationen, die mit unterschiedlichen Tropfengrößen und Bitumenviskositäten durchgeführt wurden, deuten ebenfalls auf das Potenzial für eine anhaltende Naphtha-Auflösung hin, wobei die Zeit, die erforderlich ist, um 80 % der Masse von o-Xylol und 1-Methylnaphthalen aus einem Öltropfen zu entziehen, auf der Größenordnung von Monaten bis Jahren für mm-große Tropfen und Jahren bis Jahrzehnten für cm-große Tropfen geschätzt wurde, wobei eine sofortige Biodegradation in der wässrigen Phase, die das Bitumen umgibt, angenommen wurde.