專利名稱：測(cè)定固體水處理產(chǎn)物溶解速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理產(chǎn)物領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于工業(yè)水系統(tǒng)的水處理產(chǎn)物領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)水系統(tǒng)的存在使得可以進(jìn)行必要的化學(xué)、機(jī)械和生物工藝以達(dá)到所需的結(jié)果。工業(yè)水系統(tǒng)包括如下冷卻水系統(tǒng)，該冷卻水系統(tǒng)包括開放循環(huán)，密閉和單程冷卻水系統(tǒng)；鍋爐和鍋爐水系統(tǒng)；石油井、井底地巖層、地?zé)峋推渌吞飸?yīng)用；包括礦物質(zhì)洗滌、浮選和捐助的礦物質(zhì)工藝水；造紙廠蒸煮器、洗滌器、漂白裝置和白水系統(tǒng)；紙漿工業(yè)中的黑液蒸發(fā)器；氣體洗滌器和空氣洗滌器；冶金工業(yè)中的連續(xù)鑄造工藝；空調(diào)和致冷系統(tǒng)；工業(yè)和石油工藝水；間接接觸冷卻和加熱水，如巴氏消毒水；水再生和精制系統(tǒng)；膜過(guò)濾水系統(tǒng)；食品加工系統(tǒng)(肉、蔬菜、甜菜、甘蔗、谷粒、家禽、水果和大豆)；和廢物處理系統(tǒng)以及在澄清器中、液固應(yīng)用、市政污水處理和工業(yè)或市政水系統(tǒng)。
普遍存在類型工業(yè)水系統(tǒng)的例子是冷卻水系統(tǒng)，其中冷卻水系統(tǒng)包括冷卻塔，換熱器，泵和使水移動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)的所有必須管道。冷卻水系統(tǒng)的控制是基于平衡在可能的最高濃度循環(huán)下操作系統(tǒng)的需要，而不引起有害的結(jié)垢，腐蝕，污染，或微生物控制模式。
如采用許多工業(yè)水系統(tǒng)的情況，許多冷卻水系統(tǒng)使用處理產(chǎn)物以控制不所需的現(xiàn)象如結(jié)垢，腐蝕，污染和微生物生長(zhǎng)。這些處理產(chǎn)物包括化學(xué)物質(zhì)如聚合物、磷酸鹽、膦酸鹽、吡咯、鋅、鉬酸鹽、殺蟲劑、和其它物質(zhì)且是冷卻水系統(tǒng)領(lǐng)域中技術(shù)人員已知的。
典型地通過(guò)取這些化學(xué)物質(zhì)和配制它們成分布到和輸送入冷卻水系統(tǒng)的含水液體相而制備處理產(chǎn)物。輸送入冷卻水系統(tǒng)可以由泵進(jìn)料或噴射器進(jìn)料系統(tǒng)或甚至由處理產(chǎn)物的手動(dòng)加入完成。可以根據(jù)滲出/進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)定冷卻水系統(tǒng)以加入處理產(chǎn)物，其中排料的作用觸發(fā)加入處理產(chǎn)物的化學(xué)進(jìn)料泵或閥，或者，冷卻水系統(tǒng)根據(jù)計(jì)量器使用“進(jìn)料程序”加入處理產(chǎn)物，或在補(bǔ)充水管線上的流量計(jì)根據(jù)被泵送的確定數(shù)量補(bǔ)充水觸發(fā)處理產(chǎn)物的泵送。這些控制方法的限制在于這些系統(tǒng)沒有一個(gè)直接在線測(cè)量處理產(chǎn)物濃度，故如果存在機(jī)械問(wèn)題，例如，如果泵停機(jī)，罐排空，或高，低或未知排料發(fā)生，系統(tǒng)體積變化或補(bǔ)充水質(zhì)量變化，不能保持正確的處理產(chǎn)物濃度。由于此問(wèn)題是通常的，典型地向冷卻水系統(tǒng)過(guò)度加入處理產(chǎn)物以保證系統(tǒng)中處理產(chǎn)物的水平不由于產(chǎn)物計(jì)量的高可變性而下降太低，或不能意識(shí)到未加夠處理產(chǎn)物。由于成本和性能缺點(diǎn)，處理產(chǎn)物的過(guò)度進(jìn)料和不足夠進(jìn)料兩者不是所需的。
已知控制方案的一個(gè)方面是采用已知比例向處理產(chǎn)物的活性成分中加入惰性熒光化學(xué)示蹤劑和將處理產(chǎn)物和示蹤劑的此混合物加入到冷卻水系統(tǒng)中。然后熒光計(jì)用于監(jiān)測(cè)惰性熒光化學(xué)品的熒光信號(hào)。此技術(shù)可以TRASAR購(gòu)得，它是Ondeo Nalco Company，Ondeo NalcoCenter，1601 W.Diehl Road，Naperville IL60563((630)305-1000)的注冊(cè)商標(biāo)。惰性熒光化學(xué)品的熒光信號(hào)用于確定存在多少惰性熒光示蹤劑，和通過(guò)知道存在的惰性熒光示蹤劑數(shù)量，可以確定冷卻塔中存在的處理產(chǎn)物的數(shù)量。如果存在的處理產(chǎn)物數(shù)量不是所需的數(shù)量，則可以調(diào)節(jié)處理產(chǎn)物的進(jìn)料速率以提供處理產(chǎn)物的所需數(shù)量。
當(dāng)水從冷卻塔蒸發(fā)時(shí)，塔中不所需物質(zhì)的濃度增加。在已知為排料的工藝中，控制方法，如塔中的水電導(dǎo)率可用于開始水從塔的釋放。在已知為補(bǔ)充的工藝中，為保持恒定的水體積，將含有低濃度不所需物質(zhì)的額外水加入到塔中。排料也降低系統(tǒng)中惰性示蹤劑和處理化學(xué)品的數(shù)量。降低系統(tǒng)中惰性示蹤劑的數(shù)量，降低從惰性示蹤劑的熒光信號(hào)。當(dāng)從示蹤劑的熒光信號(hào)降低時(shí)，設(shè)定示蹤劑控制系統(tǒng)以加入處理產(chǎn)物和惰性示蹤劑化學(xué)品的新鮮混合物，以補(bǔ)償排料中損失的惰性熒光示蹤劑和處理化學(xué)品的降低。
控制向冷卻水系統(tǒng)的產(chǎn)物進(jìn)料的另一種已知方法包括使用示蹤劑技術(shù)的另一方面。這包括使用包含分子或聚合物的處理產(chǎn)物，該分子或聚合物是固有熒光的或由熒光部分“標(biāo)記”。與較早描述的惰性熒光示蹤劑形成對(duì)照，這些熒光部分不是惰性的，反而，由于它們起作用以處理設(shè)計(jì)它們以處理的無(wú)論什幺性能相關(guān)狀況，推想它們被消耗。因此，通過(guò)測(cè)量標(biāo)記的處理部分的熒光信號(hào)，可以測(cè)定標(biāo)記處理部分的消耗數(shù)量。通過(guò)知道標(biāo)記處理聚合物的消耗數(shù)量，可以使用該信息以控制包含標(biāo)記處理部分的新處理產(chǎn)物的進(jìn)料。
由于它們輸送入冷卻水系統(tǒng)的相對(duì)容易和與產(chǎn)物配制變化有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)，液相處理程序有利于冷卻水處理?？梢詫⒒钚越M分在液相中配制和相對(duì)容易地與其它活性組分結(jié)合。液相產(chǎn)物輸送的這些相同優(yōu)點(diǎn)可以由與輸送和配制有關(guān)的其它缺點(diǎn)抵消。例如，由于鎖氣室的泵故障，加油啟動(dòng)的損失，或其它機(jī)械原因可導(dǎo)致進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)的不足夠產(chǎn)物輸送。可以由固有的原材料不兼容性如酸/堿行為或pH依賴性溶解度限制液相產(chǎn)物結(jié)合和濃度。原材料的一些結(jié)合物不能簡(jiǎn)單地結(jié)合成所需的產(chǎn)物配制劑。此外，液相產(chǎn)物可隨時(shí)間和溫度變得不穩(wěn)定，通常導(dǎo)致輸送容器中的不所需產(chǎn)物組分分離，或更差，輸送罐和管線中的沉降物和沉淀物積累。一些配制劑易于受微生物攻擊和必須采取措施以排除產(chǎn)物中的微生物生長(zhǎng)。這些故障可導(dǎo)致向冷卻塔系統(tǒng)的不足夠或不所需組分輸送。
克服與液相產(chǎn)物輸送有關(guān)的缺點(diǎn)的一種方式是以固體或干燥相輸送產(chǎn)物入冷卻系統(tǒng)。存在先前以固體形式提供的某些水處理產(chǎn)物。這些固體材料典型地由鉻酸鹽和其它成分組成和發(fā)現(xiàn)為冷卻水系統(tǒng)中的有效污垢和腐蝕抑制劑，甚至不采用濃度控制。發(fā)現(xiàn)使用固體“含鉻酸鹽”處理產(chǎn)物的處理程序是有效的，甚至當(dāng)固體不完全溶解或在非最優(yōu)速率下溶解時(shí)。這些產(chǎn)物的主要成功是由于鉻酸鹽作為腐蝕抑制劑的效力。在大多數(shù)區(qū)域環(huán)境和健康規(guī)范現(xiàn)在禁止在冷卻水處理系統(tǒng)中使用鉻酸鹽和進(jìn)化液相處理程序以滿足變化的市場(chǎng)需求。
對(duì)固體水處理產(chǎn)物成功使用的進(jìn)一步限制在于固體水處理產(chǎn)物的使用要求以所需的分率或濃度在所需的時(shí)間間隔內(nèi)，將水處理產(chǎn)物中存在的所有活性水處理化學(xué)品輸送入工業(yè)水系統(tǒng)的水中。活性材料的此輸送取決于固體處理產(chǎn)物在工業(yè)水系統(tǒng)的水中的溶解速率。
因此需要具有提供具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物的能力。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一方面是一種制備具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物的方法，它包括如下步驟1)提供成分以制備固體水處理產(chǎn)物，其中該成分選自a)活性成分；b)非必要的非活性成分；和c)熒光示蹤劑，其中該熒光示蹤劑選自惰性熒光示蹤劑和活性熒光示蹤劑；其中該固體水處理產(chǎn)物基本由約10％-約99.99％該活性成分，約0％-約98％該非必要的非活性成分和約0.01％-約10％該熒光示蹤劑組成；2)制備固體水處理產(chǎn)物；3)將固體水處理產(chǎn)物放入測(cè)試水中；4)提供熒光計(jì)；5)使用該熒光計(jì)測(cè)量該測(cè)試水中該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；6)在一定間隔下重復(fù)步驟5)的熒光信號(hào)測(cè)量；7)通過(guò)分析步驟5)中測(cè)量的熒光信號(hào)隨時(shí)間的增加測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率，其中如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率是最優(yōu)的，則步驟8)和9)是非必要的，如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率不是最優(yōu)的，則要求步驟8)和9)；8)非必要地根據(jù)步驟7)中測(cè)定的溶解速率調(diào)節(jié)該固體水處理產(chǎn)物的制備，以制備具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物；和9)如需要非必要地重復(fù)步驟3)，4)，5)，6)，7)和8)以獲得具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物。
本發(fā)明的第二方面是一種在工業(yè)水系統(tǒng)中采用固體水處理產(chǎn)物處理水的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，該方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；
d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水。
本發(fā)明的第三方面是一種控制工業(yè)水系統(tǒng)中固體水處理產(chǎn)物數(shù)量的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，該方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，其中該固體水處理產(chǎn)物包括熒光示蹤劑；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水；e)提供熒光計(jì)；f)使用該熒光計(jì)測(cè)量該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；g)將該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)與該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量關(guān)聯(lián)；h)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量與該工業(yè)水系統(tǒng)中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量關(guān)聯(lián)；i)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量與最優(yōu)存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量進(jìn)行比較；j)調(diào)節(jié)加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物流量，使得該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量是最優(yōu)的。
發(fā)明詳述在整個(gè)此專利申請(qǐng)中，如下術(shù)語(yǔ)具有所示的定義“aka”表示“也稱為”。
Aldrich表示Aldrich，P.O.Box 355，Milwaukee，WI 53201 USA，電話號(hào)碼(800)558-9160。
Nalco表示Ondeo Nalco Company，Ondeo Nalco Center，1601 W.DiehlRoad，Naperville IL60563電話號(hào)碼(630)305-1000。
本發(fā)明的第一方面是一種制備具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物的方法，它包括如下步驟1)提供成分以制備固體水處理產(chǎn)物，其中該成分選自
a)活性成分；b)非必要的非活性成分；和c)熒光示蹤劑，其中該熒光示蹤劑選自惰性熒光示蹤劑和活性熒光示蹤劑；其中該固體水處理產(chǎn)物基本由約10％-約99.99％該活性成分，約0％-約98％該非必要的非活性成分和約0.01％-約10％該熒光示蹤劑組成；2)制備固體水處理產(chǎn)物；3)將固體水處理產(chǎn)物放入測(cè)試水中；4)提供熒光計(jì)；5)使用該熒光計(jì)測(cè)量該測(cè)試水中該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；6)在一定間隔下重復(fù)步驟5)的熒光信號(hào)測(cè)量；7)通過(guò)分析步驟5)中測(cè)量的熒光信號(hào)隨時(shí)間的增加測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率，其中如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率是最優(yōu)的，則步驟8)和9)是非必要的，如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率不是最優(yōu)的，則要求步驟8)和9)；8)非必要地根據(jù)步驟7)中測(cè)定的溶解速率調(diào)節(jié)該固體水處理產(chǎn)物的制備，以制備具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物；9)如需要非必要地重復(fù)步驟3)，4)，5)，6)，7)和8)以獲得具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物。
該方法中的第一步驟是提供成分以制備固體水處理產(chǎn)物。當(dāng)然要求的成分取決于制備的固體水處理產(chǎn)物。例如，適用于冷卻水的水處理產(chǎn)物可以分成幾類，鉬酸鹽-膦酸鹽、堿-鋅、穩(wěn)定的磷酸鹽、全有機(jī)物、分散劑、和殺蟲劑。對(duì)于用于工業(yè)水系統(tǒng)的所有類型處理產(chǎn)物，已知是否可以采用固體物理形式獲得成分。
以下列出一些代表性固體產(chǎn)物配制劑?；谠希詗t％給出配方。配方1-10是用作冷卻水系統(tǒng)處理產(chǎn)物的配制劑的代表物，然而，可以理解，這些配制劑的一些，特別是1，2，7，和8也可用作熱水鍋爐和低壓鍋爐中的處理產(chǎn)物。配方11-13是用于鍋爐處理產(chǎn)物的配制劑代表物。
采用“A”表示在這些固體水處理產(chǎn)物中存在的活性成分。采用“I”表示在這些固體水處理產(chǎn)物中存在的非活性成分。采用“FT”表示在這些固體水處理產(chǎn)物中存在的熒光示蹤劑。
配制劑1-產(chǎn)生一些腐蝕抑制的“全有機(jī)物”污垢抑制劑27.6％苯并三唑A70.4％1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸A2％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑2-產(chǎn)生一些污垢抑制的“堿性磷酸鹽”緩蝕劑1.9％苯并三唑A48.2％膦基琥珀酸類低聚物A8.4％六偏磷酸鈉A39.5％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A2.0％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑3-分散劑包98％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A2％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑41％-99％刃天青，鈉鹽FT99％-1％1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸A2％-98％惰性賦形劑如氯化鈉I配制劑51％-99％刃天青，鈉鹽FT99％-1％2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺A2％-98％惰性賦形劑如氯化鈉I配制劑6-“鋅-磷酸鹽”緩蝕劑10.2％氯化鋅A15.3％膦基琥珀酸類低聚物A35.7％磷酸鈉A35.7％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A2.6％苯并三唑A0.5％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑7-堿性磷酸鹽緩蝕劑36.2％磷酸鈉A
9.3％膦基琥珀酸類低聚物A23.3％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A4.7％苯并三唑A0.3％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑8-鉬酸鹽膦酸鹽污垢/腐蝕控制產(chǎn)物25.2％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A16.5％苯并三唑A38.9％1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(59.2％活性)A18.9％鉬酸鈉二水合物A0.5％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑9-堿性污垢/腐蝕控制產(chǎn)物，用于在補(bǔ)充水中存在磷酸鹽的情況18.9％膦基琥珀酸類低聚物A75.4％胺取代的磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物A4.7％苯并三唑A1.0％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑10-殺蟲劑99％2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺A1％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽FT配制劑11-“采用清除劑和聚合物的磷酸鹽殘余程序”鍋爐處理產(chǎn)物15％六偏磷酸鈉A15％聚丙烯酸酯A15％亞硫酸鈉A1％鈷鹽A5％氫氧化鈉A48％粘結(jié)劑材料I1％熒光素FT配制劑12-采用清除劑的全聚合物鍋爐處理產(chǎn)物25％聚丙烯酸酯A15％亞硫酸鈉A
1％鈷鹽A5％氫氧化鈉A53％粘結(jié)劑I1％熒光素FT配制劑13-鍋爐凝結(jié)程序40％蘇打灰A10％六偏磷酸鈉A20％磷酸二鈉A15％木素磺酸鹽A10％亞硫酸鈉A1％鈷鹽A3％粘結(jié)劑I1％熒光素FT在所有這些配制劑中，可以理解的是，采用相似官能度的產(chǎn)物取代是可能的。例如，在幾種配制劑中作為“黃銅緩蝕劑”存在的苯并三唑可以由具有相似官能度的另一種“三唑”如甲苯基三唑和鹵化甲苯基三唑替代。
在幾種配制劑中作為“污垢抑制劑”存在的1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸可以由具有相似官能度的另一種“膦酸”如2-膦?；⊥?1，2，4-三羧酸和氨基三亞甲基膦酸酯替代。
在幾種配制劑中作為“緩蝕劑”存在的膦基琥珀酸類低聚物可以由具有相似官能度的另一種“膦基琥珀酸緩蝕劑”如購(gòu)自Rhodia，Inc.，259 Prospect Plains Rd.，CN7500，Cranbury，NJ085 12-7500(609)860-4000的Bricorr 288，和購(gòu)自Great Lakes Chemical Corp.，500E.96thSt.Suite500，Indianapolis，IN 46240(317)715-3000的Belcor 575替代。
在幾種配制劑中作為“緩蝕劑，堿性源或污垢控制劑”存在的六偏磷酸鈉可以由具有相似官能度的另一種“分子脫水磷酸鹽”如三聚磷酸鈉替代。
在幾種配制劑中作為分散劑存在的“胺取代磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物”可以由具有相似官能度的另一種“聚合物”如聚丙烯酸酯、磺化苯乙烯馬來(lái)酸酐、磺甲基化丙烯酰胺丙烯酸酯三元共聚物替代。
在兩種配制劑中作為熒光示蹤劑存在的刃天青可以由具有相似官能度的另一種反應(yīng)性熒光染料如芘3，6，8-三磺酸的乙酸酯、羧基熒光素二乙酸酯、3-羧基傘基β-D-半乳吡喃糖苷、3-羧基傘基β-D-葡糖苷酸、9H-(1，3-二氯-9，0-二甲基吖啶-2-酮-7-基)D-葡糖苷酸、9H-(1，3-二氯-9，9-二甲基吖啶-2-酮-7-基)、試鹵靈β-D-半乳吡喃糖苷、熒光素二-β-D-半乳吡喃糖苷、熒光素二-β-D-葡糖苷酸、試鹵靈β-D-葡糖苷酸、熒光素二磷酸酯、亞甲基藍(lán)、4-甲基傘基磷酸酯、4-甲基傘基β-D-葡糖苷酸、吡喃素磷酸酯、和芘3，6，8-三磺酸1-磷酸酯。
起惰性賦形劑作用的氯化鈉可以由其它惰性賦形劑如聚乙二醇、硅酸鈉和其它已知碳酸鹽替代。
起緩蝕劑作用的磷酸鈉可以由具有相同官能度的其它化合物如三聚磷酸鈉替代。
起污垢抑制劑作用的聚丙烯酸酯可以由具有相同官能度的其它化合物如甲基丙烯酸酯聚合物和丙烯酸酯/苯乙烯磺酸酯聚合物替代。
起清除劑作用的亞硫酸鈉可以由具有相同官能度的其它化合物如卡巴肼、異抗壞血酸、沒食子酸和亞硫酸氫鈉替代。亞硫酸鈉也可以起緩蝕劑的作用，在該情況下，它可以由具有相同官能度的其它化合物如對(duì)苯二酚或其它固體還原劑替代。
起催化劑作用的鈷鹽可以由具有相同官能度的其它化合物如其它金屬鹽如銅鹽和鐵鹽替代。
起pH調(diào)節(jié)劑(堿性源)作用的氫氧化鈉可以由具有相同官能度的其它化合物如氫氧化鉀替代。
粘結(jié)劑材料選自淀粉和其它已知的惰性材料，其中“惰性材料”定義為會(huì)溶于系統(tǒng)的水中而沒有有害效果的那些材料。
起緩蝕劑、堿性源或污垢控制劑作用的磷酸二鈉可以由具有相同官能度的其它化合物如磷酸鹽如磷酸三鈉和磷酸一鈉替代。
蘇打灰起堿性源的作用。
起分散劑作用的木素磺酸鹽可以由具有相同官能度的其它化合物如可能達(dá)到干燥的任何丙烯酸聚合物或木質(zhì)素替代。
可以固體形式獲得的熒光示蹤劑包括如下物質(zhì)1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽、熒光素、鉬酸鹽、釩酸鹽和萘二磺酸鈉鹽。用于固體水處理產(chǎn)物的優(yōu)選熒光示蹤劑是1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽和熒光素。
所有這些活性，非活性和熒光示蹤劑化合物可購(gòu)自Aldrich或如果它們不可市購(gòu)，它們能夠使用文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)的方法合成。
在制備這些固體水處理產(chǎn)物中，可以使用固體產(chǎn)物制備領(lǐng)域技術(shù)人員已知的所有技術(shù)。這些技術(shù)包括，但不限于研磨成粉末、造粒、壓塊、膠囊化、淤漿化和凝膠化。固體水處理產(chǎn)物的優(yōu)選形式是粒度為約半英寸的粒料。粒料的優(yōu)選尺寸取決于粒料將用于其中的工業(yè)水系統(tǒng)中水的體積。粒料尺寸是可以在制造工藝期間變化的參數(shù)，以保證粒料溶解速率和尺寸與處理的工業(yè)水系統(tǒng)相稱，使得在冷卻水系統(tǒng)中保持最優(yōu)的產(chǎn)物濃度。根據(jù)如下通用概念確定最優(yōu)溶解速率需要在向水中加入隨后粒料之前粒料完全溶解，使得在工業(yè)水系統(tǒng)的水中保持相對(duì)恒定的產(chǎn)物濃度。熒光示蹤劑向產(chǎn)物中的加入使得可以測(cè)定尺寸和溶解速率的這種平衡。
在制備固體水處理產(chǎn)物中，可以將熒光示蹤劑與其它成分預(yù)共混以制備均勻的固體水處理產(chǎn)物，或可以將熒光示蹤劑放置在固體水處理產(chǎn)物的中心使得它最終由其它成分涂敷。
在形成固體水處理產(chǎn)物之后，必須測(cè)試它以測(cè)定它在水中的溶解速率。提供測(cè)試水，配制該測(cè)試水以緊密匹配目標(biāo)工業(yè)水系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的水類型。例如，用于冷卻塔中冷卻水的“標(biāo)準(zhǔn)”測(cè)試水典型地具有如下特征60ppm Ca2+，18ppm Mg2+，134ppm HCO3-，53ppm Cl-和72ppmSO42-。用于模型或模擬鍋爐的典型污垢形成測(cè)試典型地具有鍋爐水中結(jié)垢污染物的這些濃度；作為CaCO3的10ppm鈣，作為CaCO3的5ppm鎂，作為SiO2的5ppm二氧化硅。以足夠的數(shù)量加入堿如苛性堿(NaOH)以在鍋爐水中保持典型地在10.0-11.0之間的pH值。
為測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率，將固體水處理產(chǎn)物放入測(cè)試水并使其溶解。提供熒光計(jì)和使用熒光計(jì)測(cè)量固體水處理產(chǎn)物中存在的熒光示蹤劑的熒光信號(hào)。在一定間隔下測(cè)量熒光信號(hào)。
適用于本發(fā)明的熒光計(jì)來(lái)自Nalco。優(yōu)選的熒光計(jì)是TRASAR3000單元。
如何設(shè)定和編程熒光計(jì)和使用它測(cè)量熒光示蹤劑的熒光信號(hào)是熒光測(cè)定領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
在測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率之后，將該速率與固體水處理產(chǎn)物的最優(yōu)溶解速率比較。最優(yōu)溶解速率典型地取決于固體水處理產(chǎn)物和它要用于其中的工業(yè)水系統(tǒng)且是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。如果測(cè)量的溶解速率匹配固體水處理產(chǎn)物的最優(yōu)溶解速率，則不需要改變固體水處理產(chǎn)物的溶解速率。
如果測(cè)量的溶解速率太快，或不足夠快以匹配固體水處理產(chǎn)物的最優(yōu)溶解速率，則可以再配制固體水處理產(chǎn)物。在再配制固體水處理產(chǎn)物之后，可以使用本發(fā)明的方法測(cè)定它的溶解速率。
固體水處理產(chǎn)物的再配制可持續(xù)直到固體水處理產(chǎn)物的溶解速率是最優(yōu)的。
本發(fā)明的第二方面是一種在工業(yè)水系統(tǒng)中采用固體水處理產(chǎn)物處理水的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，所述方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水。
能夠由固體水處理產(chǎn)物處理的工業(yè)水系統(tǒng)包括冷卻塔水系統(tǒng)(包括開放再循環(huán)，密閉和單程冷卻塔水系統(tǒng))；石油井、井底地巖層、地?zé)峋推渌吞飸?yīng)用；鍋爐和鍋爐水系統(tǒng)；包括礦物質(zhì)洗滌、浮選和精選的礦物質(zhì)工藝水；造紙廠蒸煮器、洗滌器、漂白裝置和白水系統(tǒng)；紙漿工業(yè)中的黑液蒸發(fā)器；氣體洗滌器和空氣洗滌器；冶金工業(yè)中的連續(xù)鑄造工藝；空調(diào)和致冷系統(tǒng)；工業(yè)和石油工藝水；間接接觸冷卻和加熱水，如巴氏消毒水；水再生和精制系統(tǒng)；膜過(guò)濾水系統(tǒng)；食品加工流(肉、蔬菜、甜菜、甘蔗、谷粒、家禽、水果和大豆)；和廢物處理系統(tǒng)以及在澄清器中、液固應(yīng)用、市政污水處理和工業(yè)或市政水系統(tǒng)。
加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物的優(yōu)選數(shù)量是約1ppb-約10,000ppm。加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物的更優(yōu)選數(shù)量是約10ppb-約1000ppm。加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物的最優(yōu)選數(shù)量是約1ppm-約300ppm。
向工業(yè)水系統(tǒng)的水中加入固體水處理產(chǎn)物的方法取決于要處理的工業(yè)水系統(tǒng)和選擇的固體水處理產(chǎn)物。固體水處理產(chǎn)物的重力進(jìn)料是通常優(yōu)選的方法，但重力進(jìn)料可以由空氣輸送、輸送帶、螺桿驅(qū)動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)補(bǔ)充。
本發(fā)明的第三方面是一種控制工業(yè)水系統(tǒng)中固體水處理產(chǎn)物數(shù)量的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，所述方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，其中該固體水處理產(chǎn)物包括熒光示蹤劑；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水；e)提供熒光計(jì)；f)使用該熒光計(jì)測(cè)量該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；g)將該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)與該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量關(guān)聯(lián)；h)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量與該工業(yè)水系統(tǒng)中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量關(guān)聯(lián)；i)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量與最優(yōu)存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量進(jìn)行比較；j)調(diào)節(jié)加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物流量，使得該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量是最優(yōu)的。
給出如下實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明和教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何制備和應(yīng)用本發(fā)明。這些實(shí)施例不意欲以任何方式限制本發(fā)明或它的保護(hù)范圍。
實(shí)施例制備配制劑1，{27.6％苯并三唑，70.4％1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸和2％1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽}的固體冷卻水處理產(chǎn)物的片劑。片劑重0.9081克。將片劑放入標(biāo)準(zhǔn)冷卻水{60ppm Ca2+，18ppm Mg2+，134ppmHCO3-，53ppm Cl-和72ppm SO42-}中并測(cè)量片劑中每種成分的溶解速率。使用適用于分析每種成分的分析技術(shù)測(cè)量存在的每種成分的溶解速率。使用分析三唑領(lǐng)域中已知的熒光分析技術(shù)測(cè)量苯并三唑(縮寫為“BZT”)的溶解速率。使用二膦酸分析領(lǐng)域中已知的標(biāo)準(zhǔn)“比色測(cè)定”分析技術(shù)測(cè)量1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(縮寫為“HEDP”)的溶解速率。使用熒光分析技術(shù)測(cè)量1，3，6，8-芘四磺酸鈉鹽(縮寫為“PTSA”)的溶解速率。
此測(cè)試的結(jié)果見表1。
以毫克(“mg”)每分鐘(“min.”)給出每種成分的釋放速率。
表I
·數(shù)值在此部分的檢測(cè)下限以下實(shí)施例2制備與實(shí)施例1中相同的片劑，區(qū)別在于這次，采用分子量大約為15,000的聚環(huán)氧乙烷材料涂敷片劑使得成品片劑的最終重量是1.411克。使用與實(shí)施例1相同的分析技術(shù)，測(cè)量此片劑中三種成分的溶解速率。
表II
*數(shù)值在此部分的檢測(cè)下限以下相對(duì)于實(shí)施例1中的釋放速率，實(shí)施例2中片劑的釋放速率延遲。從最初的釋放情況，最大釋放速率延遲大約50分鐘并降低超過(guò)33％。相比于實(shí)施例1中片劑溶解需要的30分鐘，實(shí)施例2中片劑溶解需要的總時(shí)間是110分鐘。
也證實(shí)的是發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)實(shí)施例中加入到片劑的熒光示蹤劑數(shù)量與其它兩種組分溶解速率成比例。
以說(shuō)明性的方式描述本發(fā)明的方法。按照以上的教導(dǎo)許多改進(jìn)和變化是可能的。因此理解在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以采用具體描述以外的方式實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種制備固體水處理產(chǎn)物的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，該方法包括如下步驟1)提供成分以制備固體水處理產(chǎn)物，其中該成分選自a)活性成分；b)非必要的非活性成分；和c)熒光示蹤劑，其中該熒光示蹤劑選自惰性熒光示蹤劑和活性熒光示蹤劑；其中該固體水處理產(chǎn)物基本由約10％-約99.99％該活性成分，約0％-約98％該非必要的非活性成分和約0.01％-約10％該熒光示蹤劑組成；2)制備固體水處理產(chǎn)物；3)將固體水處理產(chǎn)物放入測(cè)試水中；4)提供熒光計(jì)；5)使用該熒光計(jì)測(cè)量該測(cè)試水中該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；6)在一定間隔下重復(fù)步驟5)的熒光信號(hào)測(cè)量；7)通過(guò)分析步驟5)中測(cè)量的熒光信號(hào)隨時(shí)間的增加測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率，其中如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率是最優(yōu)的，則步驟8)和9)是非必要的，如果該處理產(chǎn)物的該溶解速率不是最優(yōu)的，則要求步驟8)和9)；8)非必要地根據(jù)步驟7)中測(cè)定的溶解速率調(diào)節(jié)該固體水處理產(chǎn)物的制備，以制備具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物；9)如需要非必要地重復(fù)步驟3)，4)，5)，6)，7)和8)以獲得具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物。
2.一種在工業(yè)水系統(tǒng)中采用固體水處理產(chǎn)物處理水的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，該方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水。
3.一種控制工業(yè)水系統(tǒng)中固體水處理產(chǎn)物數(shù)量的方法，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，該方法包括如下步驟a)提供工業(yè)水系統(tǒng)；b)提供固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率，其中該固體水處理產(chǎn)物包括熒光示蹤劑；c)向該工業(yè)水系統(tǒng)中的水中加入約1ppb-約10,000ppm該固體水處理產(chǎn)物，其中該固體水處理產(chǎn)物具有最優(yōu)的溶解速率；d)使該固體水處理產(chǎn)物溶解并處理該工業(yè)水系統(tǒng)中的水；e)提供熒光計(jì)；f)使用該熒光計(jì)測(cè)量該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；g)將該熒光示蹤劑的熒光信號(hào)與該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量關(guān)聯(lián)；h)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的熒光示蹤劑數(shù)量與該工業(yè)水系統(tǒng)中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量關(guān)聯(lián)；i)將該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量與最優(yōu)存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量進(jìn)行比較；j)調(diào)節(jié)加入到該工業(yè)水系統(tǒng)的水中的固體水處理產(chǎn)物流量，使得該工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的水處理產(chǎn)物數(shù)量是最優(yōu)的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是冷卻水系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是鍋爐。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是鍋爐。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該工業(yè)水系統(tǒng)是鍋爐。
全文摘要
本發(fā)明描述和要求具有最優(yōu)溶解速率的固體水處理產(chǎn)物的制備方法。熒光示蹤劑用于測(cè)定固體水處理產(chǎn)物的溶解速率和如需要調(diào)節(jié)固體水處理產(chǎn)物的組成和制造方法以使溶解速率最優(yōu)。固體水處理產(chǎn)物可用于許多工業(yè)水處理系統(tǒng)。當(dāng)使用固體水處理產(chǎn)物時(shí)，可以通過(guò)使用熒光計(jì)測(cè)量產(chǎn)物中存在的熒光示蹤劑的熒光信號(hào)和將測(cè)量值與水自身中的產(chǎn)物數(shù)量相關(guān)聯(lián)，測(cè)定和調(diào)節(jié)工業(yè)水系統(tǒng)的水中存在的固體水處理產(chǎn)物數(shù)量。
文檔編號(hào)C23F11/14GK1625528SQ03803041
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月31日
發(fā)明者S·R·哈奇 申請(qǐng)人:納爾科公司