專利名稱：薄膜分離流程的監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及薄膜分離，和更具體地是，涉及監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程的方法。
背景技術(shù)：
使用選擇性膜的薄膜分離技術(shù)是一種相當(dāng)新的處理液流的工業(yè)分離技術(shù)的附加方法，例如水凈化。在薄膜分離中，作為驅(qū)動(dòng)力的結(jié)果，原料液中的組分一般通過膜而進(jìn)入到出液流中，這樣就會(huì)把原始成分中的一部分留在次級(jí)液流中。通常用于水凈化或其它液體處理的薄膜分離方法包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析、電去電離、全蒸發(fā)、膜萃取、膜蒸餾、膜提餾、膜曝氣及其它方法。分離的驅(qū)動(dòng)力取決于薄膜分離的類型。壓力驅(qū)動(dòng)式膜過濾也被稱作“膜濾”，包括微濾、超濾、納濾和反滲透，其使用壓力作為驅(qū)動(dòng)力，而在電滲析和電去電離中使用電驅(qū)動(dòng)力。由于膜結(jié)水垢、膜淤塞、膜老化等對(duì)從水流中除去溶質(zhì)的效率產(chǎn)生的負(fù)面影響，歷來薄膜分離方法或系統(tǒng)都認(rèn)為水處理成本效率低下。然而技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)在已使薄膜分離成為一種更為經(jīng)濟(jì)可行的適于工業(yè)方法使用的水原料流處理技術(shù)。
另外，薄膜分離流程已經(jīng)在工業(yè)使用方面更為實(shí)際可行，特別是在原料和污水凈化中。這是通過使用增強(qiáng)型診斷工具或技術(shù)進(jìn)行評(píng)估薄膜分離性能而獲得的。薄膜分離性能，諸如效率(例如通量和膜滲透性)和效果(例如濾去性或選擇性)，一般會(huì)受到流程操作條件相關(guān)的各種參數(shù)的影響。因此，希望監(jiān)測(cè)這些和其它類型的薄膜分離所特有的流程參數(shù)，以此來評(píng)估流程性能和/或操作條件。在這點(diǎn)上，各種不同的監(jiān)測(cè)薄膜分離流程的診斷技術(shù)已經(jīng)作為常規(guī)技術(shù)被采用，并且現(xiàn)在其作為工業(yè)可行性和實(shí)用性的基礎(chǔ)已被理解和接受。
然而監(jiān)測(cè)一般是在間歇原理的指導(dǎo)下進(jìn)行的，例如，一個(gè)工作輪次進(jìn)行一次或低頻率間歇地進(jìn)行一次。已知使用的監(jiān)測(cè)技術(shù)也可以被實(shí)施并且進(jìn)行時(shí)間密集化。這樣，為增強(qiáng)基于典型監(jiān)測(cè)的性能對(duì)薄膜分離流程所做的調(diào)節(jié)可以不必用快速方式進(jìn)行。另外，當(dāng)前可用的監(jiān)測(cè)技術(shù)經(jīng)常不能提供有關(guān)監(jiān)測(cè)各種流程參數(shù)的最佳靈敏度和選擇性，所述參數(shù)一般依賴于評(píng)估和/或控制薄膜分離流程的指示器。
例如應(yīng)用于反滲透和納濾流程的監(jiān)測(cè)技術(shù)一般包括導(dǎo)電性測(cè)定和流量測(cè)定。為了確定實(shí)際被膜濾去的溶質(zhì)的回收率，電導(dǎo)測(cè)定法本身的準(zhǔn)確性稍差。在這點(diǎn)上，在導(dǎo)電測(cè)定過程中一般作為指示物的導(dǎo)電鹽可以透過膜。因?yàn)榇┻^膜的鹽作為鹽總濃度的一個(gè)百分比，所以因濃度梯度或此類情況而導(dǎo)致的局部濃度發(fā)生的變化會(huì)在非必要指明膜損壞的情況下，改變產(chǎn)生的水的電導(dǎo)率。特別是在多階段跨膜系統(tǒng)的最后階段，此類情況會(huì)真實(shí)地發(fā)生，此時(shí)鹽濃度達(dá)到最大(并且，因此通過的鹽作為此濃度的百分比)。在這點(diǎn)上，鹽透過/濾去百分比參數(shù)通常被認(rèn)為是基于膜系統(tǒng)所有階段測(cè)得值的平均值。
并且，這些系統(tǒng)中所采用的流量計(jì)應(yīng)進(jìn)行不準(zhǔn)確性校正，這就需要經(jīng)常校正，而且，反滲透和其它薄膜分離的典型監(jiān)測(cè)方式會(huì)在常規(guī)方面需要添加大量不同技術(shù)，或聯(lián)合使用這些技術(shù)，這些都會(huì)增加監(jiān)測(cè)的復(fù)雜性與費(fèi)用。
因此，有必要對(duì)能夠處理適用于工業(yè)流程使用的原料液，例如對(duì)處理含水原料液的薄膜分離流程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制，而在此問題上傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)通常是復(fù)雜的，和/或是缺乏對(duì)評(píng)價(jià)薄膜分離性能是重要的并且是薄膜分離流程所特有的一個(gè)或多個(gè)流程參數(shù)進(jìn)行正確監(jiān)測(cè)所必需的靈敏度和選擇性。
發(fā)明概述本發(fā)明提供能夠?qū)m用于工業(yè)流程使用的原料液流的薄膜分離流程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制的方法和系統(tǒng)。在這點(diǎn)上，使用對(duì)惰性熒光示蹤劑的檢測(cè)來評(píng)測(cè)和/或控制薄膜分離特有的大量不同流程參數(shù)，諸如操作參數(shù)、化學(xué)參數(shù)、機(jī)械參數(shù)，及這些參數(shù)之間的組合。關(guān)于監(jiān)測(cè)薄膜分離特有的參數(shù)，本發(fā)明的惰性熒光示蹤劑/標(biāo)記熒光劑監(jiān)測(cè)技術(shù)可以高靈敏和高選擇地完成。在這點(diǎn)上，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以被有效地利用，以此來最優(yōu)化薄膜分離流程的性能。此類經(jīng)最優(yōu)化的性能包括清洗膜的時(shí)間間隔延長、膜使用壽命延長、系統(tǒng)處理的化學(xué)確認(rèn)、化學(xué)消耗的跟蹤、在最佳回收率下進(jìn)行操作的能力、和因較好地控制水垢、淤塞、和其它系統(tǒng)參數(shù)而產(chǎn)生的能耗方面的減小。
為此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供一種監(jiān)測(cè)薄膜分離流程的方法，其包括一種能夠?qū)⒃弦毫鞣蛛x為初級(jí)液流和次級(jí)液流的膜。此方法包括下列步驟提供惰性熒光示蹤劑；將惰性熒光示蹤劑和標(biāo)記熒光劑加入到原料液流中；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液流、初級(jí)液流和次級(jí)液流中至少一個(gè)中的惰性熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；和使用熒光計(jì)來確定原料液流、初級(jí)液流和次級(jí)液流中至少一個(gè)中的惰性熒光示蹤劑和標(biāo)記熒光劑的量。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種對(duì)適用于工業(yè)流程使用的薄膜分離系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，所述薄膜分離系統(tǒng)包括能夠?qū)⑷苜|(zhì)從原料液流中移走的膜。此方法包括進(jìn)行下述步驟將惰性熒光示蹤劑加入到原料液流中；使膜與原料液流接觸；將原料液流分離為滲透流與濃縮液，以此將溶質(zhì)從原料液流中除去；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液流、滲透液和濃縮液中至少一個(gè)中的惰性熒光示蹤劑的熒光信號(hào)；和使用熒光計(jì)來確定原料液流、滲透液和濃縮液至少一個(gè)中的惰性熒光示蹤劑的量。
另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種能夠凈化含水原料液流的適于工業(yè)處理的薄膜分離系統(tǒng)。此薄膜分離系統(tǒng)包括能夠?qū)⒑卸栊詿晒馐聚檮┑暮弦毫鞣蛛x為滲透液和濃縮液，以便將一種或多種溶質(zhì)從含水原料液流中移走的半透膜；能夠利用熒光光度計(jì)測(cè)量原料液流、滲透液及濃縮液其中至少一個(gè)的，范圍在約5份每兆份(“ppt”)到1000份每百萬份(“ppm”)的惰性熒光示蹤劑數(shù)量的檢測(cè)設(shè)備，其中此檢測(cè)設(shè)備能夠產(chǎn)生被測(cè)惰性示蹤劑數(shù)量的信號(hào)；和一個(gè)控制器，其能夠處理該信號(hào)從而監(jiān)測(cè)和/或控制原料液流的凈化。這些監(jiān)測(cè)或控制可以包括化學(xué)劑量控制、檢查標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的準(zhǔn)確性/標(biāo)度(例如流量傳感器)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種監(jiān)測(cè)和控制適于工業(yè)流程使用的薄膜分離流程的方法，所述薄膜分離流程含有能夠?qū)⑷苜|(zhì)從原料液流中除去的膜。此方法包括下述步驟將惰性示蹤劑加入到原料液流中；使膜與原料液流接觸；將原料液流分離為初級(jí)流出液與次級(jí)流出液，以此將溶質(zhì)從原料液流中除去；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液流、初級(jí)流出液和次級(jí)流出液中至少一個(gè)中的惰性示蹤劑的熒光信號(hào)；使用熒光計(jì)測(cè)量原料液流、初級(jí)流出液和次級(jí)流出液中至少一個(gè)中的，范圍在約5ppt到約1000ppm的惰性示蹤劑的量；根據(jù)惰性示蹤劑可測(cè)數(shù)量評(píng)測(cè)薄膜分離特有的一個(gè)或多個(gè)流程參數(shù)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供利用惰性熒光示蹤劑監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程或系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供利用惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量來提高薄膜分離流程或系統(tǒng)操作效率的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是提供根據(jù)加入到薄膜分離系統(tǒng)中的惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量，有選擇且特定的監(jiān)測(cè)薄膜分離流程的特定參數(shù)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是提供用于監(jiān)測(cè)和/或控制適用于工業(yè)水系統(tǒng)使用的凈化含水原料液流的薄膜分離流程的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明仍有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是改進(jìn)利用橫向流動(dòng)/或縱向(dead-end)流動(dòng)分離除去原料液流中溶質(zhì)的薄膜分離流程或系統(tǒng)的特定性能。
本發(fā)明的另一個(gè)特征與優(yōu)點(diǎn)將在現(xiàn)在優(yōu)選的實(shí)施例中詳細(xì)描述。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明提供監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程的方法和系統(tǒng)，所述薄膜分離流程可用于對(duì)能夠從適用于大量不同工業(yè)應(yīng)用中使用的原料液流，例如含水原料液流中過除去溶質(zhì)。更為具體的是，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以根據(jù)已經(jīng)加入到薄膜分離流程中的惰性熒光示蹤劑的可測(cè)數(shù)量來監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程。在這點(diǎn)上，薄膜分離所特有的大量不同流程參數(shù)包括，例如操作參數(shù)、化學(xué)參數(shù)、機(jī)械參數(shù)等，及它們之間的組合，可以被高度選擇的、專一的、準(zhǔn)確的評(píng)測(cè)，這樣薄膜分離流程的性能就能夠有效地最優(yōu)化。
本發(fā)明的方法和系統(tǒng)能夠包括各種不同的適用組件、流程步驟、操作條件等，用于監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程或系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的薄膜分離流程包括橫向流動(dòng)和縱向流動(dòng)流程。在橫向流動(dòng)流程中，原料液流能夠在與分離系統(tǒng)的膜基本上平行的流動(dòng)方向上被處理。關(guān)于縱向流動(dòng)分離流程，原料液流可以在與分離系統(tǒng)的膜基本上垂直的流動(dòng)方向上被處理。
通常，本發(fā)明的薄膜分離流程能夠通過將含水原料液流分為分開的液流能夠?qū)狭鬟M(jìn)行處理或凈化。在一個(gè)實(shí)施例中，原料液流至少被分成初級(jí)液流和次級(jí)液流，比如滲透液和濃縮液。原料液流中可以含有各種不同的溶質(zhì)，例如溶解有機(jī)物、溶解無機(jī)物、溶解固體、懸浮固體等或它們的結(jié)合。就原料液流分為滲透液流和濃縮液流，例如膜濾中，與含水原料液流相比，滲透液流中實(shí)質(zhì)上含有低濃度的溶解和/或懸浮溶質(zhì)。另一方面，與含水原料液流相比，濃縮液流含有高濃度的溶解和/或懸浮溶質(zhì)。在這點(diǎn)上，濾過液流代表凈化后的原料液流，例如凈化過的含水原料液流。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明可以被用于有關(guān)的大量不同類型的薄膜分離流程，包括例如橫向流動(dòng)流程、縱向流動(dòng)流程、反滲透、超濾、微濾、納濾、電滲析、電去電離、全蒸發(fā)、膜萃取、膜蒸餾、膜提餾、膜曝氣等或它們的組合。反滲透、超濾、微濾、納濾是優(yōu)選的薄膜分離流程。
在反滲透流程中，原料液流一般在橫向流動(dòng)條件下被處理。在這點(diǎn)上，原料液流基本上平行于膜表面流動(dòng)，這樣原料液流中只有一部分通過擴(kuò)散穿過膜成為滲透液。為了提供減少膜表面產(chǎn)生污垢的沖刷作用，橫向流動(dòng)速率常規(guī)上很高。這也可以減少濃度極化效應(yīng)(例如在膜表面縮小的湍流邊界層內(nèi)的溶質(zhì)濃度可以增加膜上的滲透壓力，進(jìn)而減少滲透液流量)。濃度極化效應(yīng)可以抑制原料液流中的水穿過膜而成為滲透液，這樣就會(huì)減小回收率，例如，需要處理的原料液流的滲透率。可以采用循環(huán)回路(多個(gè))來維持穿過膜表面的高通過率。
反滲透流程可以使用各種不同類型的膜。這樣的經(jīng)濟(jì)型膜組件類型包括，不限定，中空纖維膜組件、管狀膜組件、螺旋卷管型隔膜組件、板框膜組件等，這其中的一些在在此引用的“The Nalco WaterHandbook”(第二版，F(xiàn)rank N.Kemmer等人，McGraw-Hill圖書公司，紐約N.Y.，1988)中，特別是在此書中名為“薄膜分離”的第15章中有更為詳細(xì)的描述。應(yīng)該注意到的是，單獨(dú)一個(gè)膜組件可以被用于給定的膜濾系統(tǒng)中，但根據(jù)工業(yè)應(yīng)用也可以使用多個(gè)膜組件。
一個(gè)典型的反滲透系統(tǒng)作為膜濾和更為普通的薄膜分離實(shí)施例來描述。反滲透主要使用螺旋卷管型隔膜組件或模件，其是通過將多層半多孔膜與進(jìn)料室和滲透水層一起環(huán)繞在中孔滲透液收集管周圍構(gòu)成。膜組件一般外包帶子和/或玻璃纖維。得到的結(jié)構(gòu)有一個(gè)可以接收輸入流的通道。輸入流縱向地沿膜組件流動(dòng)，從另一端出來而成為濃縮液。在模組件內(nèi)，水穿過半多孔膜，被圈進(jìn)滲透液通道內(nèi)，此通道通向中央收集管。經(jīng)過這個(gè)管道流出指定的通道，隨后被收集。
在實(shí)際操作中，膜組件被堆疊在一起，端部對(duì)端部，用一個(gè)內(nèi)部連接器將第一膜組件的滲透管與第二膜組件的滲透管等連接起來，并照此進(jìn)行下去。這些膜組件堆放在壓力容器內(nèi)。在壓力容器內(nèi)，原料水流過進(jìn)入堆中的第一模組件中，其中移去一部分水作為滲透水。經(jīng)過第一個(gè)膜的濃縮液變成第二個(gè)膜的原料液流，如此向下穿過膜堆。經(jīng)過膜堆中所有膜的滲透液被收集到相連的滲透管中。通常只有進(jìn)入第一膜組件的原料液流、混合滲透液和經(jīng)過膜堆內(nèi)最后一個(gè)膜組件的最終濃縮液被監(jiān)測(cè)。
在大多數(shù)反滲透系統(tǒng)內(nèi)，在“階段”或“通路”內(nèi)都安排有壓力容器。在分階段的膜系統(tǒng)內(nèi)，來自壓力容器池的混合濃縮液被導(dǎo)入到第二壓力容器池內(nèi)，在此它們變成第二階段的原料液流。通常，系統(tǒng)有2到3個(gè)階段，在每一階段配有連續(xù)的幾個(gè)壓力容器。例如，系統(tǒng)可以在第一階段配有4個(gè)壓力容器，其產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)入第二階段的2個(gè)壓力容器內(nèi)，濃縮液依次進(jìn)行第三階段內(nèi)的1個(gè)壓力容器內(nèi)。這被認(rèn)定為是“4:2:1”式排列。在分段膜配置中，來自所有階段的所有壓力容器的混合滲透液被收集起來，不需要進(jìn)一步膜處理就可以使用。當(dāng)需要很大體積的凈化水，例如作為鍋爐進(jìn)水時(shí)，可以使用多段系統(tǒng)。來自膜系統(tǒng)的滲透液可以進(jìn)一步用離子交換或其它方法凈化。
在多通路系統(tǒng)中，收集每一個(gè)壓力容器的池中出來的滲透液，作為隨后的壓力容器池的原料液流。來自所有壓力容器的濃縮液被混合在一起，其中每一單獨(dú)液流沒有做進(jìn)一步膜處理。當(dāng)需要很高純度的水時(shí)，例如在微電子或是制藥工業(yè)中，使用多通路系統(tǒng)。
從上面的例子中可以清楚地看到，RO系統(tǒng)每一階段的濃縮液可以是隨后階段的原料液流。同樣地，多通路系統(tǒng)中單一通路的滲透液可以是隨后通路的原料液流。在監(jiān)測(cè)如上述引用的反滲透實(shí)施例系統(tǒng)中存在一個(gè)挑戰(zhàn)，在有限量的位置處可以進(jìn)行取樣和監(jiān)測(cè)，即原料液流、滲透濾、濃縮液位置。在一些，但不是所有的系統(tǒng)“內(nèi)部段”取樣點(diǎn)允許取樣/監(jiān)測(cè)第一階段濃縮液/第二階段進(jìn)料液。相似的內(nèi)通路取樣點(diǎn)在多通路系統(tǒng)內(nèi)也是可用的。
實(shí)際中，可能對(duì)單獨(dú)的壓力容器內(nèi)的滲透液收集管進(jìn)行探測(cè)，以對(duì)來自膜堆內(nèi)每一膜組件的滲透液質(zhì)量進(jìn)行取樣。這是一種耗時(shí)、麻煩且不精確的方法，并且除非在發(fā)現(xiàn)并維修故障的情況下，常規(guī)上不使用。沒有一種當(dāng)前可以接受的，檢查單獨(dú)壓力容器內(nèi)單個(gè)膜組件的原料液流/濃縮液質(zhì)量的方法。
對(duì)比橫向流動(dòng)膜濾分離流程，懸浮固體的傳統(tǒng)過濾可以將原料在與膜基本垂直的方向通過過濾介質(zhì)或膜來進(jìn)行。這種方式可以在處理周期內(nèi)有效地產(chǎn)生流出液。通過在進(jìn)料相反的方向上通入干凈液體定期對(duì)過濾器進(jìn)行回洗，產(chǎn)生的回洗流出液含有被過濾器保留下的物質(zhì)。這樣傳統(tǒng)過濾方式產(chǎn)生了原料液、凈化液和回洗液。這種類型的薄膜分離一般歸為縱向流分離，一般分離尺寸遠(yuǎn)大于一個(gè)微米的懸浮粒子。
另一方面，橫向流動(dòng)過濾技術(shù)可以被用作除去更小的粒子(通常尺寸約為一微米或更小)、膠體和溶解溶質(zhì)。這種類型的橫向流動(dòng)薄膜分離系統(tǒng)可以包括，例如反滲透、微濾、超濾、納濾、電滲析或相近的系統(tǒng)。反滲透甚至可以過濾掉低分子量的溶解物質(zhì)，這些物質(zhì)最小直徑至少約為0.0001到0.001微米，其中包括離子和非離子物質(zhì)、低分子量分子、水溶性大分子或聚合物、懸浮固體、膠體及諸如細(xì)菌和病毒之類的物質(zhì)。
在這點(diǎn)上，反滲透通常在商業(yè)上被用于處理含有中量到高量(例如500ppm或更大)總?cè)芙夤腆w(“TDS”)的水。一般按照順序，原料液流TDS的約百分之二到約百分之五將會(huì)穿過膜。這樣，通常滲透液中不可能完全沒有溶質(zhì)。從這點(diǎn)上考慮，反滲透透過液的TDS值大概對(duì)于一些工業(yè)應(yīng)用，例如高壓鍋爐補(bǔ)償用水來說太高。因此，反滲透過濾與其它類似的薄膜分離系統(tǒng)經(jīng)常被用在預(yù)處理，并和離子交換流程或其它適當(dāng)?shù)牧鞒搪?lián)合降低TDS對(duì)樹脂的負(fù)載，并減少使用的和積累的對(duì)再生有害的物質(zhì)，諸如酸和氫氧化鈉。
如上討論，薄膜分離系統(tǒng)的性能可以隨著薄膜分離所特有的大量不同的操作條件而變化，例如溫度、pH值、壓力、滲透液、處理和/清洗劑的活性、污垢活性等。在根據(jù)對(duì)熒光劑(例如惰性熒光示蹤劑)的檢測(cè)來開發(fā)和/或使用一種監(jiān)測(cè)和/或控制程序時(shí)，薄膜分離所特有的操作條件的影響則必須被考慮進(jìn)來。如前面所討論的，水處理流程的操作條件在不同的流程之間變化很大。從這點(diǎn)上考慮，應(yīng)用到每一種流程的監(jiān)測(cè)技術(shù)也會(huì)變化很大。
根據(jù)如下考慮，薄膜分離流程與其監(jiān)測(cè)是獨(dú)特的。
1.根據(jù)可以監(jiān)測(cè)和/或可以收集取樣的位置，系統(tǒng)被構(gòu)建時(shí)具有有限彈性。
2.薄膜分離系統(tǒng)包括濃度極化層，此極化層是在水滲過障礙物時(shí)形成的，這在其他的水處理系統(tǒng)中，例如冷卻水系統(tǒng)中是不存在的。
3.薄膜分離系統(tǒng)是比工業(yè)流程溫度明顯低的溫度下進(jìn)行操作，此時(shí)溶質(zhì)逆溶解度是一個(gè)問題。然而，在薄膜分離系統(tǒng)實(shí)施例中，如反滲透和納濾，這種低溫導(dǎo)致的鹽結(jié)垢很少可能象在高溫流程中那樣成為問題(例如二氧化硅和硅酸鹽)。從這點(diǎn)考慮，典型的日常薄膜分離操作(例如RO和NF)在約75°F進(jìn)行。
4.因?yàn)槟け砻姹仨毐３智鍧?，所以相?duì)少量的細(xì)小沉淀物可能會(huì)導(dǎo)致明顯的性能損失。因此，同冷卻水處理相比較，膜的性能損失對(duì)沉淀物的沉積更為敏感。從這方面看，厚膜發(fā)生的膜性能損失比在冷卻水系統(tǒng)中熱傳遞需要的膜性能損失要稍微低一些。
5.膜濾中發(fā)生的失水量應(yīng)歸因于“滲過”或穿過膜障礙物。受損或其它有缺陷的膜被認(rèn)為易使溶質(zhì)不希望的漏過膜。因而使膜保持最大效率的關(guān)鍵是監(jiān)測(cè)膜滲漏。
6.半透薄膜(聚合的、有機(jī)的或無機(jī)的)易于由化學(xué)物質(zhì)引起降解。與膜表面接觸的產(chǎn)品必須與膜的化學(xué)性質(zhì)相容，以此避免損壞膜表面，由此降低性能。
7.在膜系統(tǒng)中使用的化學(xué)處理物質(zhì)在使用前必須證明其與膜材料相容。由于不相容的化學(xué)物質(zhì)而引起的損壞會(huì)導(dǎo)致性能的快速損失，而且可能會(huì)造成膜表面退化。這種化學(xué)處理物質(zhì)造成的快速、不可逆損傷在冷卻水系統(tǒng)中是非常顯著的。
基于這些不同點(diǎn)，與其它水處理流程，如冷卻水處理流程相比，開發(fā)和/或?qū)嵤┍O(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離系統(tǒng)有關(guān)的程序時(shí)，大量不同的因素和考慮必須重視。
例如膜和耗能的成本都是薄膜分離流程重要的生產(chǎn)費(fèi)用。在這點(diǎn)上，在膜上沉淀少量的水垢和污垢(foulant)能夠?qū)Ρ∧し蛛x系統(tǒng)的性能產(chǎn)生不利影響，例如膜濾，這種影響的產(chǎn)生是通過在給定驅(qū)動(dòng)壓力下滲透液流量減少、滲透液質(zhì)量(純度)降低、維護(hù)一定的滲透液流量的能量消耗增加、導(dǎo)致進(jìn)行膜更換或清洗/修復(fù)的膜更換和/或計(jì)劃外的停工期等，和這些情況的組合。從這點(diǎn)上，對(duì)膜濾所特有的流程參數(shù)，如正交滲透液流量、驅(qū)動(dòng)力、壓差和濾去度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)通常被認(rèn)為對(duì)污垢化和/或水垢化的檢測(cè)是關(guān)鍵的，這樣一旦觀察到這些問題就可以實(shí)施補(bǔ)救措施。在反滲透中，這些參數(shù)中任何一個(gè)發(fā)生約百分之十到十五的改變時(shí)，就會(huì)依照常規(guī)發(fā)出信號(hào)表明水垢或污垢問題需要相應(yīng)的行動(dòng)，例如調(diào)整處理物質(zhì)劑量。這樣，在最早可能的時(shí)間里檢測(cè)到這些問題，就可以防止諸如過度能耗、產(chǎn)品損失、膜過早更換等問題的發(fā)生。理想情況是，當(dāng)檢測(cè)到系統(tǒng)內(nèi)有不利的或是可疑的情況或變化時(shí)，有一些方法，例如警報(bào)將被用來通知這個(gè)情況或變化的操作工。隨后采取必須和適當(dāng)?shù)男薷摹?br> 申請(qǐng)人已經(jīng)特別地發(fā)現(xiàn)基于測(cè)量惰性熒光示蹤劑的數(shù)量來對(duì)薄膜分離所特有的流程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制技術(shù)是比當(dāng)前有效的傳統(tǒng)技術(shù)更為快速、靈敏、全面和/或可靠的，尤其是將本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法在一個(gè)幾乎連續(xù)的基礎(chǔ)上使用時(shí)(這些優(yōu)點(diǎn)會(huì)更為突出)。本發(fā)明已經(jīng)增強(qiáng)了在下列方面的診斷能力，諸如化學(xué)處理物質(zhì)的缺乏、回收率的非計(jì)劃性增加、溶質(zhì)的穿過數(shù)量增加、流動(dòng)的無規(guī)則，并且對(duì)薄膜分離和/或膜濾所特有的水垢和/或結(jié)垢問題的檢測(cè)具有合理的確定性、更大的靈敏性，并且觀測(cè)時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于當(dāng)前有效方法所用時(shí)間。從這個(gè)角度來看，盡管臨時(shí)系統(tǒng)干擾或其它短期變化可以在連續(xù)監(jiān)測(cè)過程中被檢測(cè)為短暫的情況，而有會(huì)象在不定時(shí)監(jiān)測(cè)過程中那樣被檢測(cè)到而作為不正確的警告信號(hào)。
如上所討論的，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)使用惰性熒光示蹤劑來監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程。通過使用惰性示蹤劑，本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠以更高的選擇性和靈敏度來評(píng)價(jià)大量不同的薄膜分離流程參數(shù)。從這方面考慮，惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量能夠被有效地利用，以最優(yōu)化方式最大化此類系統(tǒng)的性能。
本文中所使用的術(shù)語“惰性”指的是一種惰性熒光示蹤劑，其不會(huì)被系統(tǒng)中的任何其它化學(xué)物質(zhì)或其它的系統(tǒng)參數(shù)，諸如PH值、溫度、離子強(qiáng)度、氧化還原電位、微生物活性或生物殺滅劑濃度，相當(dāng)大地或顯著地影響。為量化“不會(huì)被相當(dāng)大地或顯著地影響”是什么意思，本聲明意指在工業(yè)水系統(tǒng)中所遇到的嚴(yán)重情況下，其熒光信號(hào)變化不超過10％。工業(yè)水系統(tǒng)中通常所遇到的嚴(yán)重情況是為工業(yè)水系統(tǒng)領(lǐng)域中具有正常技術(shù)的人員所熟知的。
應(yīng)該清楚的是，各種不同適合的惰性示蹤劑能夠按任意適合的數(shù)量、數(shù)目(種類)和應(yīng)用方式來使用。例如，可以使用單獨(dú)的一種示蹤劑來評(píng)價(jià)若干不同的薄膜分離流程參數(shù)。然而，本發(fā)明可以包括使用大量不同的用于進(jìn)行分離監(jiān)測(cè)的示蹤劑。在具體的實(shí)施例中，本發(fā)明的惰性熒光示蹤劑監(jiān)測(cè)法可以在單獨(dú)、間歇或半連續(xù)的基礎(chǔ)上來使用，優(yōu)選的是在線來確定液流中的示蹤劑以提供快速實(shí)時(shí)的確定值。
惰性示蹤劑必須能夠用水來進(jìn)行遷移，這樣即使不是全部的話，也差不多是所有的一定濃度的水溶惰性示蹤劑，在薄膜分離系統(tǒng)所特有的和唯一的溫度與壓力條件下被使用。換句話說，惰性示蹤劑顯示與薄膜分離流程使用的溶質(zhì)相似的性質(zhì)。在具體實(shí)施例中，本發(fā)明的惰性示蹤劑優(yōu)選地滿足如下標(biāo)準(zhǔn)1.不被膜以任何可觀的數(shù)量吸收；2.不使膜退化、以其它方式阻礙其性能或改變其成分；3.在連續(xù)或半連續(xù)的基礎(chǔ)上可以被檢測(cè)；易于進(jìn)行準(zhǔn)確、重復(fù)地濃度測(cè)定；能夠在進(jìn)料水、濃縮水、滲透水，或其它適宜的介質(zhì)或其混合液中被實(shí)施。
4.幾乎排斥所有化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)通常存在于使用惰性示蹤劑在其中的薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)。
5.幾乎不受水中所含有的化學(xué)物質(zhì)的干擾或影響，這些化學(xué)物質(zhì)通常存在于使用惰性示蹤劑的薄膜分離系統(tǒng)的水中；6.幾乎不受自己本身所特有的電位和包括膜選擇性濾過在內(nèi)的薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)水的選擇性丟失的影響。
7.與惰性示蹤劑可以使用在其內(nèi)的薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)的水中所用到的所有處理物質(zhì)相容，這樣就不會(huì)降低惰性示蹤劑的功效；8.與其配制劑中所有成分相容；和9.相對(duì)無毒并且安全環(huán)保，不僅在水環(huán)境和可以使用其的薄膜分離流程中，而且涉及從此間排出液體的過程中應(yīng)該注意到加入到薄膜分離流程中有效但不過量的惰性示蹤劑數(shù)量可以根據(jù)各種因素變化，這些因素包括無限制、所選用的監(jiān)測(cè)方法、與所選監(jiān)測(cè)方法有關(guān)的背景干擾程度、在進(jìn)水和/或濃縮液中預(yù)期的惰性示蹤劑濃度數(shù)值、控制模式(例如在線連續(xù)監(jiān)測(cè)模式)和其它相似的因素。在具體的實(shí)施例中，加入到薄膜分離系統(tǒng)中的惰性示蹤劑劑量包括至少達(dá)到足以提供可測(cè)濃度的數(shù)量，例如在濃縮液中應(yīng)處于至少約為5ppt的穩(wěn)定狀態(tài)，優(yōu)選的是達(dá)到至少約為1ppb或約為5ppb或更高的濃度，諸如達(dá)到約為100ppm或約200ppm，甚至在濃縮液或其它出液流中高達(dá)約1000ppm。在具體實(shí)施例中，示蹤劑的數(shù)量范圍從約5ppt到約1000ppm，優(yōu)選的是從約1ppb到約50ppm，更為優(yōu)選的是從約5ppb到50ppb。
在具體的實(shí)施例子中，惰性示蹤劑可以作為配制劑的一種組份而被加入到薄膜分離系統(tǒng)中，而不是作為單獨(dú)的一種組份，例如干性固體或是純液體而加入其中。惰性示蹤劑配制劑或產(chǎn)品可以包括水溶液或其它幾乎均相的混合物，其可以相當(dāng)迅速地分散到需要加入到其中的薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)。在這點(diǎn)上，惰性示蹤劑濃度可以與產(chǎn)品濃度相關(guān)聯(lián)。在具體實(shí)施例中，產(chǎn)品或配制劑可以包括被加入以用來處理水垢和/或污垢的處理劑。
各種不同的適合類型的化合物可以被用作惰性熒光示蹤劑。在具體實(shí)施例中，惰性熒光示蹤劑可以包括，例如下列化合物3，6-吖啶二胺，N，N，N′，N′-四甲基-，一氫氯化物，也就是所說的吖啶橙(CAS登記號(hào)65-61-2)、2-蒽磺酸鈉鹽(CAS登記號(hào)16106-40-4)、1，5-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-91-2)及其鹽、2，6-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-95-6)及其鹽、1，8-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-92-3)及其鹽、蒽[9，1，2-cde]苯并[rst]五苯-5，10-二酚，16，17-二甲氧基-，二(硫酸氫鹽)，二鈉鹽，也就是所說的Anthrasol Green IBA(CAS登記號(hào)2538-84-3，也稱作溶解翁染料)、紅菲繞啉二磺酸(bathophenanthrolinedisulfonic acid)二鈉鹽(CAS登記號(hào)52746-49-3)、氨基2，5-苯二磺酸(CAS登記號(hào)41184-20-7)、2-(4-氨基苯基)-6-甲基苯并噻唑(CAS登記號(hào)92-36-4)、1氫-苯[de]異喹啉-5-磺酸，6-氨基-2，3-二氫-2-(4-甲苯基)-1，3-二氧代-，單鈉鹽，也就是所說的亮酸性黃8G(CAS登記號(hào)2391-30-2，也稱作麗絲胺黃FF，酸性黃7)、吩噁嗪-5-鎓，1-(氨基羰基)-7-(二乙基氨基)-3，4-二羥基-，氯化物，也就是所說的Celestine Blue(天青石蘭)(CAS登記號(hào)1562-90-9)、苯并[a]吩噁嗪-7-鎓，5，9-二氨基-，醋酸鹽，也就是所知的甲酚紫醋酸鹽(cresyl violet acetate)(CAS登記號(hào)10510-54-0)、4-氧芴磺酸(CAS登記號(hào)42137-76-8)、3-氧芴磺酸(CAS登記號(hào)215189-98-3)、碘化-1-乙基奎哪啶鎓(CAS登記號(hào)606-53-3)、熒光素(CAS登記號(hào)2321-07-5)、熒光素，鈉鹽(CAS登記號(hào)158-47-8，也稱作酸性黃73，熒光素鈉)、Keyfluor White ST(CAS登記號(hào)144470-48-4，也稱作Flu.Bright 28)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽，也就是所說的KeyfluorWhite CN(CAS登記號(hào)16470-24-9)、C.I.熒光增白劑230，也就是所說的Leucophor BSB(CAS登記號(hào)68444-86-0)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽，也就是所說的Leucophor BMB(CAS登記號(hào)16470-24-9，也稱作Leucophor U，F(xiàn)lu.Bright.290)、9，9′-二吖啶鎓，10，10′-二甲基-，二硝酸鹽，也就是所說的光澤精(CAS登記號(hào)2315-97-1，也稱作二-N-甲基吖啶鎓二硝酸鹽)、1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇，也就是所說的Riboflavin或維他命B2(CAS登記號(hào)83-88-5)、一-，二-，或三-磺化萘，包括但不限于1，5-萘二磺酸，二鈉鹽(水合物)(CAS登記號(hào)1655-29-4，也稱作1，5-NDSA水合物)、2-氨基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)81-16-3)、5-氨基-2-萘磺酸(CAS登記號(hào)119-79-9)、4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)90-51-7)、6-氨基-4-羥基-2-萘磺酸(CAS登記號(hào)116-63-2)、7-氨基-1，3-萘磺酸，鉀鹽(CAS登記號(hào)79873-35-1)、4-氨基-5-羥基-2，7-萘二磺酸(CAS登記號(hào)90-20-0)、
5-二甲氨基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)4272-77-9)、1-氨基-4-萘磺酸(CAS登記號(hào)84-86-6)、1-氨基-7-萘磺酸(CAS登記號(hào)119-28-8)、和2，6-萘二甲酸，二鉀鹽(CAS登記號(hào)2666-06-0)、3，4，9，10-苝四甲酸(CAS登記號(hào)81-32-3)、C.I.熒光增白劑191，也就是所知的Phorwite CL(CAS登記號(hào)12270-53-0)、C.I.熒光增白劑200，也就是所知的Phorwite BKL(CAS登記號(hào)61968-72-7)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-(4-苯基-2H-1，2，3-三唑-2-基)-，二鉀鹽，也就是所知的Phorwite BHC 766(CAS登記號(hào)52237-03-3)、苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽，也就是所知的Pylaklor White S-15A(CAS登記號(hào)6416-68-8)、1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽(CAS登記號(hào)59572-10-0)、吡喃，(CAS登記號(hào)6358-69-6，也稱作8-羥基-1，3，6-芘三磺酸，三鈉鹽)、喹啉，(CAS登記號(hào)91-22-5)、3H-吩噁嗪-3-酮，7-羥基-，10-氧化物，也就是所說的Rhodalux(CAS登記號(hào)550-82-3)、呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽，也就是所說的Rhodamine WT(CAS登記號(hào)37299-86-8)、吩嗪鎓，3，7-二氨基-2，8-二甲基-5-苯基-，氯化物，也就是所說的Safranine O(CAS登記號(hào)477-73-6)、C.I.熒光增白劑235，也就是所說的Sandoz CW(CAS登記號(hào)56509-06-9)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽，也就是所說的SandozCD(CAS登記號(hào)16470-24-9，也稱作熒光增白劑220)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(2-羥丙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽，也就是所說的Sandoz TH-40(CAS登記號(hào)32694-95-4)、呫噸鎓，3，6-二(二乙基氨基)-9-(2，4-二磺基苯基)-，內(nèi)鹽，鈉鹽，也就是所說的Sulforhodamine B(CAS登記號(hào)3520-42-1，也稱作酸性紅B52)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(氨甲基)(2-羥乙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽，也就是所說的Tinopal5BM-GX(CAS登記號(hào)169762-28-1)、Tinopol DCS(CAS登記號(hào)205265-33-4)、苯磺酸，2，2′-([1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二基二(diyldi)-2，1-乙烯二基)二-，二鈉鹽，也就是所說的Tinopal CBS-X(CAS登記號(hào)27344-41-8)、苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽，也就是所說的Tinopal RBS 200，(CAS登記號(hào)6416-68-8)、7-苯并噻唑磺酸，2，2′-(1-三嗪-1，3-二基二-4，1-亞苯基)二[6-甲基]-，二鈉鹽，也就是所說的鈦黃(CAS登記號(hào)1829-00-1，也稱作噻唑黃G)，及其所有銨、鉀和鈉鹽，和所有此類物質(zhì)及它們的適當(dāng)混合物。
優(yōu)選的示蹤劑包括1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇，也就是所說的Riboflavin或維他命B2(CAS登記號(hào)83-88-5)、熒光素(CAS登記號(hào)2321-07-5)、熒光素，鈉鹽(CAS登記號(hào)518-47-8，也稱作酸性黃73，熒光素鈉)、2-蒽磺酸鈉鹽(CAS登記號(hào)16106-40-4)、1，5-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-91-2)及其鈉鹽、2，6-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-95-6)及其鈉鹽、1，8-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-92-3)及其鈉鹽、一-，二-，或三-磺化萘，包括但不限于1，5-萘二磺酸，二鈉鹽(水合物)(CAS登記號(hào)1655-29-4，也稱作1，5-NDSA水合物)、2-氨基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)81-16-3)、5-氨基-2-萘磺酸(CAS登記號(hào)119-79-9)、4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)90-51-7)、6-氨基-4-羥基-2-萘磺酸(CAS登記號(hào)116-63-2)、7-氨基-1，3-萘磺酸，鉀鹽(CAS登記號(hào)79873-35-1)、4-氨基-5-羥基-2，7-萘二磺酸(CAS登記號(hào)90-20-0)、5-二甲氨基-1-萘磺酸(CAS登記號(hào)4272-77-9)、1-氨基-4-萘磺酸(CAS登記號(hào)84-86-6)、1-氨基-7-萘磺酸(CAS登記號(hào)119-28-8)、和2，6-萘二甲酸，二鉀鹽(CAS登記號(hào)2666-06-0)、
3，4，9，10-苝四甲酸(CAS登記號(hào)81-32-3)、C.I.熒光增白劑191，也就是所知的Phorwite CL(CAS登記號(hào)12270-53-0)、C.I.熒光增白劑200，也就是所知的Phorwite BKL(CAS登記號(hào)61968-72-7)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-(4-苯基-2H-1，2，3-三唑-2-基)-，二鉀鹽，也就是所知的Phorwite BHC 766(CAS登記號(hào)52237-03-3)、苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽，也就是所知的Pylaklor White S-15A(CAS登記號(hào)6416-68-8)、1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽(CAS登記號(hào)59572-10-0)、吡喃，(CAS登記號(hào)6358-69-6，也稱作8-羥基-1，3，6-芘三磺酸，三鈉鹽)、喹啉，(CAS登記號(hào)91-22-5)、3H-吩噁嗪-3-酮，7-羥基-，10-氧化物，也就是所說的Rhodalux(CAS登記號(hào)550-82-3)、呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽，也就是所說的Rhodamine WT(CAS登記號(hào)37299-86-8)、吩嗪鎓，3，7-二氨基-2，8-二甲基-5-苯基-，氯化物，也就是所說的Safranine O(CAS登記號(hào)477-73-6)、C.I.熒光增白劑235，也就是所說的Sandoz CW(CAS登記號(hào)56509-06-9)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽，也就是所說的SandozCD(CAS登記號(hào)16470-24-9，也稱作熒光增白劑220)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(2-羥丙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽，也就是所說的Sandoz TH-40(CAS登記號(hào)32694-95-4)、呫噸鎓，3，6-二(二乙基氨基)-9-(2，4-二磺基苯基)-，內(nèi)鹽，鈉鹽，也就是所說的Sulforhodamine B(CAS登記號(hào)3520-42-1，也稱作酸性紅B52)、苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(氨甲基)(2-羥乙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽，也就是所說的Tinopal5BM-GX(CAS登記號(hào)169762-28-1)、Tinopol DCS(CAS登記號(hào)205265-33-4)、苯磺酸，2，2′-([1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二基二(diyldi)-2，1-乙烯二基)二-，二鈉鹽，也就是所說的Tinopal CBS-X(CAS登記號(hào)27344-41-8)、苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽，也就是所說的Tinopal RBS 200，(CAS登記號(hào)6416-68-8)、7-苯并噻唑磺酸，2，2′-(1-三嗪-1，3-二基二-4，1-亞苯基)二[6-甲基]-，二鈉鹽，也就是所說的鈦黃(CAS登記號(hào)1829-00-1，也稱作噻唑黃G)，及其所有銨、鉀和鈉鹽，和所有此類物質(zhì)及它們的適當(dāng)混合物。
本發(fā)明最優(yōu)選的惰性熒光示蹤劑包括1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽(CAS登記號(hào)59572-10-0)；1，5-萘二磺酸二鈉鹽(水合物)(CAS登記號(hào)1655-29-4，也稱作1，5-NDSA水合物)；呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽，也就是所說的Rhodamine WT(CAS登記號(hào)37299-86-8)；1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇，也就是所說的Riboflavin或維他命B2(CAS登記號(hào)83-88-5)；熒光素(CAS登記號(hào)2321-07-5)；熒光素，鈉鹽(CAS登記號(hào)518-47-8，也稱作酸性黃73，熒光素鈉)；2-蒽磺酸鈉鹽(CAS登記號(hào)16106-40-4)；1，5-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-91-2)及其鹽；2，6-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-95-6)及其鹽；1，8-蒽二磺酸(CAS登記號(hào)61736-92-3)及其鹽；和它們的混合物。上面所列的熒光示蹤劑可從各個(gè)不同的化學(xué)供應(yīng)公司購得。
除了上面所列的示蹤劑外，精于此技術(shù)的人員將認(rèn)可使用交換抗衡離子的鹽也可以被使用。這樣，例如，含有作為抗衡離子的Na+的陰離子示蹤劑也可以各種形式被使用，其中的抗衡離子選自下面的離子中K+、Li+、NH4+、Ca+2、Mg+2或其它合適的抗衡離子。用同樣的方式，陽離子示蹤劑可以有各種不同的抗衡離子，例如Cl-、SO4-2、PO4-3、HPO4-2、H2PO-、CO3-2、HCO3-或其它適當(dāng)?shù)目购怆x子。
通常采用，例如將這些示蹤劑固定到惰性聚合物分子上、將它們組合到熒光微球體內(nèi)或在分子的側(cè)鏈內(nèi)添加額外的化學(xué)部分的方法，對(duì)這些示蹤劑進(jìn)行改進(jìn)，以使分子質(zhì)量被控制或達(dá)到理想尺寸范圍內(nèi)的物理尺寸，這些改進(jìn)方法應(yīng)該對(duì)于精于此技術(shù)的人員來說是顯然如此的。這樣的改進(jìn)方法包括在本文中。
正如前面所討論的那樣，測(cè)量或檢測(cè)惰性示蹤劑以便評(píng)價(jià)薄膜分離流程的性能。當(dāng)原料液/原料液和/或薄膜分離系統(tǒng)中其它處理液流中的惰性示蹤劑濃度為幾ppm或更少，甚至低到如前面所討論的ppb濃度時(shí)，可以確定原料液/原料液和/或薄膜分離系統(tǒng)中其它處理液流中的惰性示蹤劑的存在及其濃度。
有時(shí)，可以要求采用若干種惰性示蹤劑。在這點(diǎn)上，可以要求使用多種惰性示蹤劑來監(jiān)測(cè)，諸如惰性示蹤劑特定損耗、變異及類似的情況或這些情況的綜合。假定兩種示蹤劑的各自發(fā)射波長不互相干擾，則不管其是否都是惰性熒光示蹤劑，在單一原料液/原料液和/或其它液流部分中含有的此類個(gè)別且獨(dú)特的惰性示蹤劑都可以被檢測(cè)和量化。這樣，通過選取具有適當(dāng)光譜特性的惰性示蹤劑就可能對(duì)多種惰性示蹤劑進(jìn)行的分析。
利用各種不同的合適技術(shù)，本發(fā)明的惰性示蹤劑可以被檢測(cè)。例如，在一個(gè)幾乎連續(xù)的基礎(chǔ)上，需經(jīng)過至少超過一個(gè)給定的時(shí)間期限的熒光發(fā)射光譜法就是符合本發(fā)明具體實(shí)施例的優(yōu)選分析技術(shù)中的一種。一種利用熒光發(fā)射光譜學(xué)和其它分析方法對(duì)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)在線測(cè)定的方法在美國專利No.4,992,380中有描述，其由B.E.Moriarty，J.J.Hickey，W.H.Hoy，J.E.Hoots和D.A.Johnson在1991年2月12日發(fā)表，被包含在本文中作為參考。
通常，對(duì)于大多數(shù)有合理實(shí)用度的熒光發(fā)射光譜法而言，其中可以被優(yōu)選的方法，無論哪一種，沒有示蹤劑都不能完成分析。
這樣，熒光分析所針對(duì)的原料液/原料液或濃縮液中的背景熒光性可以達(dá)到某個(gè)度。此背景熒光性可以來自薄膜分離系統(tǒng)(包括其原料液或原料液系統(tǒng))中的化學(xué)組份，這些化學(xué)組分與本發(fā)明的薄膜分離系統(tǒng)沒有關(guān)系。
舉例，如在背景熒光低的實(shí)施例中，即使熒光成份濃度很低，但是將激發(fā)和發(fā)射的波長進(jìn)行一定的組合后，惰性示蹤劑的熒光性對(duì)比于背景熒光性，其相對(duì)可測(cè)亮度(與標(biāo)準(zhǔn)濃度下的標(biāo)準(zhǔn)熒光組份對(duì)比測(cè)量，被指定為相對(duì)亮度，例如100)可以是很高的，如可以達(dá)到100/10或500/10的比率。這些比率將代表分別為10和50的對(duì)比物之間“相對(duì)熒光性”(在相近條件下)。在具體實(shí)施例中，對(duì)所采用的激發(fā)/發(fā)射波長和/或惰性示蹤劑的數(shù)量進(jìn)行選擇，以便在給定的背景熒光度條件下，實(shí)現(xiàn)相對(duì)熒光對(duì)至少約為5或10，以便達(dá)到所期望的值。
在本發(fā)明的實(shí)施中，可以使用的熒光計(jì)實(shí)施例包括如下TRASAR′3000和TRASARX 8000熒光計(jì)(由Ondeo N′alco ofNaperville，IL公司生產(chǎn))Hitachi F-4500熒光計(jì)(由Hitachi的Hitachi of San Jose，CA股份有限公司生產(chǎn))；JOBIN YVON FluoroMax-3″SPEX″熒光計(jì)(由JOBIN YVON ofEdison，NJ股份有限公司生產(chǎn))；Gilford Fluoro-IV分光光度計(jì)或SFM 25(由San Diego的研究設(shè)備國際分公司Bio-tech Kontron，CA生產(chǎn))。
應(yīng)該注意的是上面的熒光計(jì)列單是不全面的，它僅僅是為了給出一些熒光計(jì)的實(shí)施例。其它商業(yè)上被利用的熒光計(jì)及其改進(jìn)型也能夠被使用到本發(fā)明中。
還應(yīng)該注意的是其它各種合適的分析技術(shù)可以被使用，以此來測(cè)定薄膜分離流程中的惰性示蹤劑數(shù)量。這些技術(shù)的實(shí)施例包括組合式HPLC-熒光度分析、比色法分析、離子選擇電極分析、過渡金屬分析及此類的分析技術(shù)。
例如將高壓液相色譜法和惰性熒光示蹤劑的熒光分析法聯(lián)合起來使用，以測(cè)定本發(fā)明薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)的惰性示蹤劑可測(cè)數(shù)量，特別是在使用的惰性示蹤劑的級(jí)別很低時(shí)，否則就是遇到的背景熒光度干擾熒光分析功效。HPLC-熒光度分析法允許惰性示蹤劑成分可以從液體基質(zhì)中分離出來，并且隨后示蹤劑濃度可以被測(cè)定。
為了隨后利用惰性示蹤劑檢測(cè)法，而不是熒光分析法，也可以利用HPLC法從液體基質(zhì)中將惰性示蹤劑成分高效地分離出來。此種色譜技術(shù)的實(shí)施例在《液相色譜技術(shù)》(C.F.Simpson ed.、John Wiley &Sons，New York，121-122頁，1982)中被描述，其作為參考被寫進(jìn)本文中，另有“水與污水的標(biāo)準(zhǔn)分析法”(第17版，美國公共健康協(xié)會(huì)，第.6-9到6-10，1989)也被作為參考包含于本文中。
關(guān)于比色分析法，比色法和/或分光光度測(cè)定法可以被使用以檢測(cè)和/或量化惰性化學(xué)示蹤劑。比色法根據(jù)化學(xué)物質(zhì)吸收紫外或可見光的能力來確定此化學(xué)物質(zhì)。本發(fā)明可以使用的比色分析技術(shù)和設(shè)備在本文中作為參考的由Moriarty、J.J.Hickey、W.H.Hoy、J.E.Hoots和D.A.Johnson于1991年2月12日發(fā)表的美國專利No.4,992,380，B.E.中有描述。
關(guān)于離子選擇電極分析法，其可以使用一種離子選擇電極在對(duì)水溶液中特定離子示蹤劑進(jìn)行直電位分析過程中確定惰性化學(xué)示蹤劑的濃度。離子選擇電極示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)的例子在本文中作為參考的由B.E.Moriarty、J.J.Hickey、W.H.Hoy、J.E.Hoots和D.A.Johnson在1991年2月12日發(fā)表的美國專利No.4,992,380中有描述。
應(yīng)該注意的是在不離析化學(xué)物質(zhì)而對(duì)其壓力和/或濃度進(jìn)行檢測(cè)和/或量化的分析技術(shù)屬于一種不斷改進(jìn)的技術(shù)。在這點(diǎn)上，對(duì)上述適合于使用以監(jiān)測(cè)本發(fā)明薄膜分離流程中的惰性示蹤劑數(shù)量的分析技術(shù)的調(diào)研在當(dāng)前看不可能是無遺漏的。這樣，適合本發(fā)明目的，與上述技術(shù)相近的分析技術(shù)也可能在將來被進(jìn)一步開發(fā)。
如上所討論的，本發(fā)明可以提供對(duì)薄膜分離流程特有且專一的各種不同流程參數(shù)進(jìn)行高選擇和/或高靈敏的監(jiān)測(cè)。此監(jiān)測(cè)是根據(jù)薄膜分離流程中所分析的惰性示蹤劑的可測(cè)定數(shù)量來進(jìn)行的。在這點(diǎn)上，惰性示蹤劑可以在薄膜分離流程內(nèi)的任何一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)位置被檢測(cè)，如在膜濾過程中沿原料液、濃縮液、滲透液、此類液流或是它們的混合液流動(dòng)方向上的任何適當(dāng)位置處。這種方式可以有效地測(cè)定每個(gè)液流中惰性示蹤劑的濃度。
在具體實(shí)施例中，對(duì)本發(fā)明膜濾流程的監(jiān)測(cè)可基于原料液、滲透液和濃縮液中至少其一內(nèi)的惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量而進(jìn)行。例如，當(dāng)所關(guān)心的參數(shù)是濾去度時(shí)(下面將討論)，可以認(rèn)為原料液內(nèi)的示蹤劑濃度和滲透液中示蹤劑的濃度(如果濾去度(percent rejection)是100％，則其濃度為0)，是最靈敏測(cè)定的。濾去度參數(shù)，即被濾去或是沒有通過膜的溶質(zhì)百分?jǐn)?shù)，可以用下列關(guān)系式來確定等式1 CR＝CB/CF＝F/B等式2 F＝P[CR/(CR-1)]等式3 CR＝[1/(1-R)]其中CF是原料液(例如新原料液與循環(huán)液的混合物)中溶質(zhì)的濃度；Cp是排出后滲透液中溶質(zhì)的濃度；CB是排出后濃縮液中溶質(zhì)的濃度；F是原料液流速，單位為加侖/分；P是滲透液排出流速，單位為加侖/分；B為濃縮液流速；L是循環(huán)速度；R為回收率(例如P/F)；和CR是濃度比(如CB/CF)。
當(dāng)溶質(zhì)濾去度沒有達(dá)到百分之百，例如只達(dá)到80％(如濾去因子為0.8)時(shí)，如等式4所示，CR將小于F/B等式4 CR＝(F/B)×濾去因子按等式5進(jìn)行計(jì)算，濾去因子還是膜的溶質(zhì)濾去程度的一種量度，其中CF為原料液中溶質(zhì)的濃度，CP為滲透液中溶質(zhì)的濃度等式5 濾去因子＝(CF-CP)/CF相同的等式將應(yīng)用于被示蹤的液流(如含有惰性示蹤劑的液流)，其中用“示蹤劑-C”(如示蹤劑-CF、示蹤劑-Cp和示蹤劑-CB)被替換為等式1-5中的CF、Cp和CB。當(dāng)惰性示蹤劑濾去度沒有達(dá)到百分之百，例如只達(dá)到80％(如濾去因子為0.8)時(shí)，如等式4所示，示蹤劑-CR將小于F/B。在這點(diǎn)上，膜濾系統(tǒng)內(nèi)惰性示蹤劑濾去度的確定至少應(yīng)與相同液流內(nèi)的溶質(zhì)濾去度成比例。在優(yōu)選的實(shí)施例中，濾去度應(yīng)確定和維持在范圍從約95％到100％的數(shù)量上。
在這點(diǎn)上，對(duì)膜濾過程中可能會(huì)變化的示蹤劑數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法可以被用來評(píng)價(jià)膜濾所特有的若干流程參數(shù)，如回收百分率、濾去度、回收率或相似的參數(shù)。依據(jù)本發(fā)明，在一個(gè)連續(xù)的基礎(chǔ)上以如此級(jí)別的確定性、靈敏度和準(zhǔn)確性來評(píng)價(jià)這些類型的薄膜分離流程參數(shù)，可以即時(shí)地對(duì)膜性能做更好地理解。這樣如果需要，可以依據(jù)惰性示蹤劑的測(cè)得數(shù)量對(duì)薄膜分離流程進(jìn)行更快及更有效地調(diào)節(jié)。例如能夠進(jìn)行調(diào)整以增加薄膜分離系統(tǒng)的回收率或回收百分?jǐn)?shù)。在這點(diǎn)上，對(duì)于單獨(dú)一種產(chǎn)品來說，增加回收率或回收百分?jǐn)?shù)將減少所需的原料液，這樣也就減少了原料液成本、降低了原料液預(yù)處理成本和化學(xué)處理要求。應(yīng)該注意的是，最佳濾去度可能會(huì)根據(jù)薄膜分離系統(tǒng)的類型而有所不同。另外，回收率百分比可以通過不同的方式進(jìn)行計(jì)算。在膜濾中，回收率可以根據(jù)不同的液流比率或這些液流內(nèi)溶質(zhì)的濃度來計(jì)算。在這點(diǎn)上，不同液流內(nèi)惰性示蹤劑的數(shù)量能提供回收率的精確測(cè)定，并提供一種檢驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)機(jī)械流量傳感器校準(zhǔn)的方法。
然而，除非已經(jīng)被控制或經(jīng)最優(yōu)化后達(dá)到最小程度的情況下，膜水垢和/或膜污垢都會(huì)對(duì)薄膜分離的性能造成不利影響。如果膜上的沉積既未能被防止，而又沒有能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并使用清潔方法進(jìn)行有效清除，則原本在進(jìn)行反滲透時(shí)為3到5年正常壽命的膜，可能會(huì)因此嚴(yán)重地被縮短，并且更換費(fèi)用也會(huì)急劇增加。如前面所論述的，同冷卻水系統(tǒng)相比較，薄膜分離系統(tǒng)對(duì)這樣生成水垢和/或生成污垢的活性更為敏感。值得注意的是，本發(fā)明中的薄膜分離系統(tǒng)可以包括任何適當(dāng)類型和數(shù)量的成分，以便有效地處理生成水垢和/或污垢的情況，例如，任何適當(dāng)?shù)奶幚砘蝾A(yù)處理系統(tǒng)，其中包括防垢劑和/或生物結(jié)垢劑、過濾器和處理設(shè)備，例如化學(xué)試劑傳送裝置、適當(dāng)?shù)念愃蒲b置或這些裝置的組合。
例如，本發(fā)明的薄膜分離系統(tǒng)(特別是反滲透系統(tǒng))中可以使用的防垢劑包括水溶液中的適當(dāng)聚合物，它可以抑制堿土金屬碳酸鹽和硫酸鹽垢(包括碳酸鈣(″CaCO3″)、硫酸鈣(″CaSO4″)或同類物質(zhì))的形成和生長。防垢化學(xué)劑通常是連續(xù)地注入原料流中的，最佳輸入點(diǎn)位于沿著原料液流方向放置的濾筒預(yù)濾器前面。防垢劑的連續(xù)注入能夠使為了控制結(jié)垢而注入到系統(tǒng)中的酸量最小化，或不再需要酸，并能夠促進(jìn)溶液中固體和膠體懸浮。這樣能將膜結(jié)垢程度最小化，并抑制CaCO3和CaSO4的沉淀。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明能夠根據(jù)系統(tǒng)中惰性熒光示蹤劑的可測(cè)量數(shù)量，監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離流程中水垢和/或污垢處理劑的濃度。在具體實(shí)施例中，惰性示蹤劑和處理劑一起被連續(xù)地注入到原料液中。值得注意的是，惰性示蹤劑可以單獨(dú)地加到原料液中，或作為處理劑配制劑的一部分而加入到原料液中。
在具體實(shí)施例中，惰性示蹤劑是按照對(duì)應(yīng)于水垢和/或生物結(jié)垢劑的已知比例而被加入到原料液中的。在這點(diǎn)上，惰性示蹤劑濃度測(cè)得值與薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)任何適當(dāng)?shù)氖聚檮┍O(jiān)測(cè)點(diǎn)處的化學(xué)物質(zhì)濃度值相對(duì)應(yīng)(成比例)。
作為防垢劑和/或防污劑來使用的化學(xué)物質(zhì)或處理劑，以及它們抑制沉積水垢的機(jī)制可能會(huì)隨著膜過濾系統(tǒng)的防垢劑化學(xué)性質(zhì)的改進(jìn)而改變，但盡管有改進(jìn)，但很可能仍然需要連續(xù)地注入處理劑。
如前面所述，本發(fā)明的惰性示蹤劑可以用于監(jiān)測(cè)許多對(duì)薄膜分離來說很特殊的不同參數(shù)，這樣就可以對(duì)薄膜分離流程的性能進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)和控制。在具體實(shí)施例中，這些參數(shù)可以包括正交滲透液流量和濾去度(如上面所述)。在這點(diǎn)上，可以應(yīng)用本發(fā)明來估計(jì)和/或控制將會(huì)影響膜性能的各種不同流程條件，例如水垢和/或污垢情況、膜滲漏、退化以及前面討論過的對(duì)薄膜分離流程較為特殊的類似情況。
值得注意的是，本發(fā)明中優(yōu)選的惰性示蹤劑實(shí)質(zhì)上具有值為1的抑制因子，更優(yōu)選地是以小濃度應(yīng)用。因而本發(fā)明中惰性示蹤劑的使用并沒有以任何顯著方式增加滲透液的總?cè)芙夤腆w量(“TDS”)，也沒有對(duì)下游的離子交換過程或其它的滲透液高純度處理流程造成不利影響。
正交滲透液流量監(jiān)測(cè)正交滲透液流量通常被看作是膜濾過程，例如反滲透中故障的靈敏預(yù)報(bào)因子。在這點(diǎn)上，正交滲透液流量的減少是膜結(jié)垢的有效指示器；反之，滲透液流量的增加是膜劣化的有效指示器，例如由于不利的操作條件而產(chǎn)生。在反滲透中，實(shí)際的滲透液流量會(huì)隨原料流的溫度、驅(qū)動(dòng)力和原料液TDS的變化而變化。正交滲透液流量是通過一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算得到的，計(jì)算中不考慮實(shí)際系統(tǒng)溫度和驅(qū)動(dòng)力變化的影響，并將實(shí)際滲透液流量讀數(shù)轉(zhuǎn)換為假設(shè)系統(tǒng)在恒定的(“標(biāo)準(zhǔn)的”)驅(qū)動(dòng)力和溫度條件下運(yùn)行時(shí)的讀數(shù)，其中驅(qū)動(dòng)力通常為啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)力，溫度為25攝氏度。實(shí)際的滲透液流量通常是來自于滲透液流量計(jì)的直接讀數(shù)。在給定原料液溫度下的溫度換算因子是由膜生產(chǎn)廠家針對(duì)每個(gè)具體的膜而提供的。
正交滲透液流量實(shí)施例在采用壓差作為驅(qū)動(dòng)力的反滲透系統(tǒng)中，進(jìn)料壓力和滲透壓力的差額被簡(jiǎn)化為一個(gè)壓差換算因子，這其中包括啟動(dòng)凈壓力除以實(shí)際的凈壓差(例如，通過從進(jìn)料壓力中減去滲透壓力得到壓差，而進(jìn)料壓力和滲透壓力可以通過任何適當(dāng)?shù)膲毫τ?jì)來測(cè)量)。用溫度換算因數(shù)和驅(qū)動(dòng)壓力換算因數(shù)乘以滲透流量。申請(qǐng)人曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的惰性示蹤劑監(jiān)測(cè)可以用于提高正交滲透液流量的監(jiān)測(cè)。
原料液和濃縮液中惰性示蹤劑濃度的監(jiān)測(cè)方法能夠?yàn)樘峁┮环N實(shí)際滲透液流量的測(cè)量方法，此實(shí)際滲透液流量就是總流量(例如，用惰性示蹤劑測(cè)量的原料液)和濃縮液流量(也含惰性示蹤劑)之差。因而，本發(fā)明的惰性示蹤劑監(jiān)測(cè)除了能夠從通常的流量計(jì)中讀取數(shù)值外，還提供了一種對(duì)實(shí)際滲透液流量進(jìn)行測(cè)量的方法。將正交滲透液流量的測(cè)量與驅(qū)動(dòng)力測(cè)量結(jié)合使用，能夠很容易地發(fā)現(xiàn)幾個(gè)關(guān)鍵的趨勢(shì)。如果當(dāng)驅(qū)動(dòng)力增加時(shí)正交滲透液流量降低，這表明存在膜結(jié)垢。而當(dāng)驅(qū)動(dòng)力保持不變而正交滲透液流量逐漸降低時(shí)，則這是一種需要檢查計(jì)量儀器和類似設(shè)備準(zhǔn)確性的預(yù)警。
如上面所述，在流量和惰性示蹤劑的濃度之間存在一定的關(guān)系，這樣就可以根據(jù)薄膜分離系統(tǒng)中惰性示蹤劑的可測(cè)量數(shù)量來確定水流量。任何薄膜分離流程進(jìn)料流的流量是在給定時(shí)間間隔內(nèi)通過指定點(diǎn)的體積，因而在給定點(diǎn)處對(duì)進(jìn)料流內(nèi)的惰性示蹤劑濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)能夠提供一種流量測(cè)量方法，即通過溶液中惰性示蹤離子與所加入的惰性示蹤劑的質(zhì)量平衡來測(cè)量。或者，因?yàn)榛衔镏信懦鲆旱馁|(zhì)量流量必須等于原料液的質(zhì)量流量，并且排出液中惰性示蹤劑的質(zhì)量必須等于原料液中惰性示蹤劑的質(zhì)量，所以當(dāng)排出液和原料流中有一種流的流量和/或惰性示蹤劑的濃度已知，則另外一種流的流量和/或惰性示蹤劑的濃度就可以被計(jì)算出來。而且，當(dāng)將一種惰性示蹤劑按照已知量(例如，每單位時(shí)間加入的數(shù)量)加入到原料液中，當(dāng)原料液通過原料液示蹤劑監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，根據(jù)原料液中的惰性示蹤劑濃度就能夠確定原料流的流速。
壓差監(jiān)測(cè)在膜濾中，壓差為進(jìn)料壓力與濃縮液壓力之差。它是對(duì)經(jīng)膜濾中的膜組件和支管后產(chǎn)生的液壓損失的一種測(cè)量。當(dāng)原料流流動(dòng)通道發(fā)生堵塞時(shí)，驅(qū)動(dòng)力增加。壓差還取決于進(jìn)料液流的流速和回收率。取自不同時(shí)期的壓差讀數(shù)的精確比較要求，膜濾系統(tǒng)的每次讀數(shù)是在相同的回收率和進(jìn)料流速條件下進(jìn)行讀取。在這點(diǎn)上，惰性示蹤劑監(jiān)測(cè)可以用于精確估計(jì)薄膜分離系統(tǒng)的壓差。應(yīng)該注意的是，在任何給定時(shí)間點(diǎn)的壓差可以通過常規(guī)方法來確定。
濾去度監(jiān)測(cè)濾去度是被薄膜分離流程濾去的溶質(zhì)百分比。實(shí)質(zhì)上，濾去度是根據(jù)原料液中的一種或多種選定的溶質(zhì)來確定的，而不是由原料液中的全部溶質(zhì)來確定，而且濾去度的值還可以包括參照溶質(zhì)的伴隨性識(shí)別。濾去度經(jīng)常會(huì)在剛開始出現(xiàn)膜和/或系統(tǒng)問題時(shí)而產(chǎn)生變化，例如污垢、水垢、膜水解、不適當(dāng)?shù)腜H值、進(jìn)料壓力太低、回收率太高、原料液源化學(xué)成分的變化和“O”型環(huán)泄漏等等。典型地，濾去度的降低能夠預(yù)示和膜性能有關(guān)的問題產(chǎn)生。然而，濾去度可能會(huì)因?yàn)槟承┙Y(jié)垢產(chǎn)生的膜堵塞而增加。在膜過濾中，濾去度是以百分?jǐn)?shù)(例如，乘以100)表示的濾去因子(例如，方程5)。本方法允許使用如下所示的方程6來確定瞬時(shí)的濾去度方程6 濾去因子＝(示蹤劑-CF-示蹤劑-Cp)/示蹤劑-CF其中，原料液中的惰性示蹤劑濃度和滲透液中的示蹤劑濃度的瞬時(shí)和連續(xù)監(jiān)測(cè)可以如前所述，進(jìn)行高度選擇性、靈敏性和精確性地測(cè)定。因?yàn)榕c其它原料液中的溶質(zhì)(原料液溶質(zhì)的濃度隨原料液質(zhì)量的變化而變化)比較起來，原料液中的惰性示蹤劑濃度(示蹤劑-CF)事實(shí)上隨原料液質(zhì)量變化(波動(dòng))而變化甚微，而且同大多數(shù)其它溶質(zhì)比較起來，惰性示蹤劑能夠在低級(jí)別上以更高的精確性被測(cè)定，因而同常規(guī)的回收率監(jiān)測(cè)技術(shù)(通常測(cè)量溶質(zhì)濃度來確定回收率)相比較，本發(fā)明的方法出現(xiàn)的正常數(shù)據(jù)偏差(例如，由原料液濃度變化而引起的變化)會(huì)少些。在正常數(shù)據(jù)偏差上的減少使細(xì)微的變化更容易被發(fā)現(xiàn)。
值得注意的是，本發(fā)明可以用于確定和/或控制可能會(huì)對(duì)薄膜分離流程的性能產(chǎn)生影響的許多不同條件。例如，本發(fā)明可以用于監(jiān)測(cè)膜組件的滲漏。這對(duì)薄膜分離系統(tǒng)的實(shí)際操作來說是十分重要的。
在這一點(diǎn)上，濃縮液自身通過膜的滲漏或膜組件的組成部分的滲漏污染了滲透液。由于滲漏而引起的滲透液污染有時(shí)會(huì)十分嚴(yán)重，以至于薄膜分離的性能受到嚴(yán)重?fù)p害，至少是滲透液的純度被降低。由于這樣的滲漏，正交滲透液流量和滲透液溶質(zhì)濃度都將會(huì)增加，但因?yàn)檫@一增加量是較小的，如果使用常規(guī)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，流量和濃度的增加在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)很可能不能被覺察得到。
申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明能夠以高度的敏感性、選擇性和/或精確性來監(jiān)測(cè)膜滲漏，并且在連續(xù)的基礎(chǔ)上能夠很容易執(zhí)行。例如，如果在正常條件下，一個(gè)反滲透系統(tǒng)生成一個(gè)滲透液重量部分與濃縮物重量部分之比為75/25的比率(例如，滲透液具有40ppm TDS，濃縮物具有2000ppmTDS)，則濃縮物(例如，那0.75部分)的百分之一滲漏到滲透液中，將僅僅使?jié)B透液重量增加3％。
僅僅使用常規(guī)正交滲透液流量監(jiān)測(cè)方法是很難發(fā)現(xiàn)這一增加的。如果未能發(fā)現(xiàn)這一變化，這樣的滲漏將會(huì)使?jié)B透液TDS加倍至約97ppm。若使用本發(fā)明中的惰性熒光示蹤劑監(jiān)測(cè)法來監(jiān)測(cè)滲透液，尤其是在連續(xù)或大部分連續(xù)的基礎(chǔ)上，就可以很容易地發(fā)現(xiàn)滲透液中惰性示蹤劑濃度的增加，這表明很可能發(fā)生了滲漏。另外，發(fā)現(xiàn)滲透液惰性示蹤劑濃度增加后，幾乎可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏。
當(dāng)反滲透系統(tǒng)使用許多膜組件時(shí)，在對(duì)滲透液質(zhì)量進(jìn)行檢查前，經(jīng)常把來自各個(gè)膜組件的生產(chǎn)出來的滲透液混合起來。
由于稀釋效應(yīng)，單個(gè)膜元的滲透液TDS的增加相對(duì)于混合滲透液來說是不易探測(cè)的。另外，混合后的滲透液中的TDS的增加并不能指明滲漏的位置。當(dāng)使用本方法來監(jiān)測(cè)滲透液惰性示蹤劑濃度時(shí)，每個(gè)膜組件所產(chǎn)生的個(gè)別滲透液可以在混合前很容易被監(jiān)測(cè)到。本方法不僅能發(fā)現(xiàn)滲漏，還能用于確定滲漏的位置。
除了以上討論的本發(fā)明的監(jiān)測(cè)能力，也可以在定期或連續(xù)的基礎(chǔ)上使用本發(fā)明來監(jiān)測(cè)薄膜分離系統(tǒng)的許多其它不同的流程操作條件，提供膜性能的實(shí)時(shí)評(píng)定。這些條件可以包括諸如濃縮液流量、回收率和抗微生物劑濃度等。
在這點(diǎn)上，SDI通過直徑約為0.45微米或更大一些的微粒來測(cè)量水中微粒污染的數(shù)量。在具體實(shí)施例中，濃縮液流量和回收率可以使用上述單獨(dú)的惰性示蹤劑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在具體實(shí)施例中，可以使用單獨(dú)的惰性示蹤劑更有效地監(jiān)測(cè)抗微生物劑濃度。
本發(fā)明的方法能夠包含任何適當(dāng)類型、數(shù)量和成分的組合，例如惰性示蹤劑化合物、惰性示蹤劑檢測(cè)設(shè)備(例如，分析技術(shù))或與此相類似的東西。在具體實(shí)施例中，所選擇的作為惰性示蹤劑的化合物在薄膜分離流中是可溶解的，示蹤劑所加入到的分離流具有理想的濃度值，并且示蹤劑在此環(huán)境中十分穩(wěn)定，能夠維持惰性示蹤劑的期望使用壽命。在一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例中，所選擇的作為惰性示蹤劑的化合物組合和用于確定這樣的惰性示蹤物存在的分析技術(shù)，能夠在不對(duì)示蹤劑進(jìn)行離析的情況下進(jìn)行確定，更優(yōu)選的是允許在連續(xù)和/或聯(lián)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)示蹤劑進(jìn)行確定。
在具體的實(shí)施例中，本發(fā)明包括一個(gè)根據(jù)惰性熒光示蹤劑(多種)的可測(cè)數(shù)量來對(duì)薄膜分離流程的操作條件和性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和/或控制的控制器(沒有給出)?？刂破骺梢愿鞣N不同且適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行配置和/或調(diào)整。
例如，控制器可以和處理檢測(cè)信號(hào)(例如過濾來自信號(hào)的噪聲)的檢測(cè)器(沒有給出)聯(lián)用以增強(qiáng)對(duì)惰性示蹤劑的檢測(cè)。而且，可以調(diào)節(jié)控制器與薄膜分離系統(tǒng)的其它組件的通訊。通訊可以是硬接線的(例如電氣通信電纜)，無線通訊(例如無線的RF(射頻)接口)、氣動(dòng)接口或此類接口中的任何一種。
在這點(diǎn)上，可以用控制器來控制薄膜分離性能。例如控制器可以和進(jìn)料設(shè)備進(jìn)行通訊以控制薄膜分離流程內(nèi)處理物質(zhì)的劑量，例如防垢劑和生物殺滅劑。在具體實(shí)施例中，控制器能夠根據(jù)測(cè)得的示蹤劑數(shù)量來調(diào)節(jié)原料液的進(jìn)料速度。
應(yīng)該注意的是相比較的成雙或成組的惰性示蹤劑監(jiān)測(cè)點(diǎn)不應(yīng)該放置在有高含固體濃縮液流過的位置上，例如，此高含固體濃縮液在被測(cè)的約一立方英寸體積內(nèi)，每單位體積固體濃度質(zhì)量百分比至少約為5或10。經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣高含固體濃縮液流經(jīng)過的位置位于濾餅和相近的位置處。在這點(diǎn)上，這些位置可以吸收或選擇性地吸收至少一定數(shù)量的惰性示蹤劑。這樣會(huì)使監(jiān)測(cè)比較的意義失真。當(dāng)惰性示蹤劑被加入到，例如本實(shí)施例中的筒式過濾器上游時(shí)，一對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中的第一監(jiān)測(cè)位置優(yōu)選應(yīng)位于這些位置的下游。
然而，可以橫跨高含固體濃縮液流經(jīng)的位置進(jìn)行單獨(dú)的監(jiān)測(cè)以確定液流中示蹤劑的丟失，并且如果這種丟失效果對(duì)惰性示蹤劑無選擇性，則在此位置其它溶質(zhì)也會(huì)同樣會(huì)發(fā)生丟失。
例如，當(dāng)流經(jīng)位置是筒式過濾器時(shí)，這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以確定溶質(zhì)的丟失，如果可以的話，還可以應(yīng)用到預(yù)處理位置。其它高含固體濃縮液的流經(jīng)位置包括使用化學(xué)粘合劑，如凝結(jié)劑、凝聚劑等而產(chǎn)生的固體濃縮液限制位置的外部。
在實(shí)施例中，所選的惰性示蹤劑不是可見涂料，即惰性示蹤劑是一種在可見光區(qū)對(duì)電磁輻射沒有強(qiáng)烈吸收的化學(xué)物質(zhì)，可見光區(qū)從約4000埃擴(kuò)展約7000埃(從約400納米(″nm″)到約700納米(″nm″))。優(yōu)選的，從一類通過光吸收或產(chǎn)品發(fā)射的熒光吸收來激發(fā)的物質(zhì)中選擇一種示蹤劑，其中在遠(yuǎn)紫外到近紅外光譜區(qū)范圍(波長從200-800nm)內(nèi)的任何一點(diǎn)都可以發(fā)生光激發(fā)和光發(fā)射。惰性示蹤劑的相對(duì)熒光亮度必須如此以便其可以在產(chǎn)品配制劑指定的數(shù)量上被檢測(cè)到(典型地，在被加入到設(shè)備的料液中時(shí)，有2-10ppb含量的活性熒光團(tuán))兩者選其一的，當(dāng)示蹤劑染料在可見光譜區(qū)有強(qiáng)吸收時(shí)，可以使用在濃縮液中以便其不會(huì)為肉眼所檢測(cè)到。
下面這樣的實(shí)施例是優(yōu)選的，例如，當(dāng)膜對(duì)示蹤劑的濾去度小于100％時(shí)，并且，會(huì)產(chǎn)生沒有顏色的滲透液。
在一些實(shí)施例中，可以優(yōu)選的是，選擇一種熒光團(tuán)，其在有UV紫外光照射時(shí)激發(fā)、并發(fā)射出可見的熒光。這在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可視的和/或照相或其它成照檢測(cè)時(shí)是可以優(yōu)選的。
盡管薄膜分離系統(tǒng)經(jīng)常被用于進(jìn)行水凈化或水溶液處理，但本發(fā)明的系統(tǒng)不局限于應(yīng)用在水溶液上。在具體實(shí)施例中，原料液可以是另外一種流質(zhì)或水與流質(zhì)的混合物。本發(fā)明的薄膜分離系統(tǒng)和流程的操作原理不會(huì)被原料液的性質(zhì)如此支配以致于本發(fā)明不能被使用來處理不適合在一定薄膜分離系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的水凈化。上述涉及到水溶液的本發(fā)明描述也適用于也適用于非水溶液和混合水/非水溶液。
在實(shí)施例中，本發(fā)明的惰性熒光示蹤劑監(jiān)測(cè)法用來監(jiān)測(cè)經(jīng)過破壞性(受損)測(cè)試的膜。此類型的測(cè)試包括對(duì)工業(yè)用膜進(jìn)行切片或分割，例如在測(cè)試前將膜切割成許多塊，以便可以進(jìn)行多次測(cè)試，對(duì)膜的不同區(qū)域進(jìn)行測(cè)試。在這點(diǎn)上，本發(fā)明的惰性熒光示蹤劑監(jiān)測(cè)法可以被用來監(jiān)測(cè)破壞性測(cè)試的許多不同參數(shù)，其中包括無阻礙、超壓效應(yīng)、與對(duì)膜有破壞作用的液體相接觸等。破壞測(cè)試的診斷范圍通常將集中于可以對(duì)其表面進(jìn)行可視檢查的膜、通過擦洗膜表面而對(duì)膜表面進(jìn)行微生物分析、分析與膜接觸的水樣、用SEM/EDS對(duì)無機(jī)沉淀進(jìn)行表面分析、用IR、電子顯微術(shù)、ICP和相似的表面分析技術(shù)對(duì)有機(jī)沉淀進(jìn)行表面分析。
盡管在進(jìn)行破壞性測(cè)試過程中本發(fā)明實(shí)施例中的膜沒有聯(lián)機(jī)，但仍可以將惰性示蹤劑加入到液流中，此液流流到膜上，經(jīng)過或穿過此膜，與此同時(shí)初級(jí)液流濾出，形成次級(jí)流出液?？梢园讯栊允聚檮┘尤氲侥さ纳嫌我毫髦?，液流中的惰性示蹤劑作為初級(jí)液流中的一種組分至少是橫向流過此膜，和/或直穿過此膜，濾出 后作為次級(jí)流出液中的一種組成。在經(jīng)過膜前的點(diǎn)處液流中的惰性示蹤劑被監(jiān)測(cè)以確定進(jìn)入流內(nèi)的惰性示蹤劑濃度值，和/或至少初級(jí)流出液或次級(jí)流出液中的其中一個(gè)內(nèi)的示蹤劑被監(jiān)測(cè)以確定流出液內(nèi)示蹤劑的濃度。示蹤劑代表液體流中的一種溶質(zhì)，其可以被以一個(gè)足以確定流入的惰性示蹤劑濃度和流出的惰性示蹤劑濃度的數(shù)量加入到液流中。這樣在此膜實(shí)際使用前，其分離性能就可以被確定。
此文中的“沉淀”指在膜表面形成和/或聚集起來的物質(zhì)。本文中的惰性示蹤劑“數(shù)量”或“濃度”指的是特定液流中依據(jù)單位體積的液流中所含惰性示蹤劑質(zhì)量，或單位液流中所含惰性示蹤劑的質(zhì)量表示的惰性示蹤劑濃度，或惰性示蹤劑的一些特性，其與液流中惰性示蹤劑的濃度成比例，可以與液流中的惰性示蹤劑濃度的數(shù)值相關(guān)連(無論此關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)換是否被計(jì)算)，且可以是零或幾乎為零的值。這樣，本發(fā)明的流程就包括檢測(cè)這些化學(xué)物質(zhì)的存在，其“數(shù)量”至少應(yīng)達(dá)到所用分析方法的上下限。
本文前述內(nèi)容有時(shí)清楚地指明是針對(duì)水性入流和水性出流，使用水溶液來描述膜濾系統(tǒng)，因此在這里本發(fā)明的操作是范例性質(zhì)的。在此技術(shù)方面具有一般技術(shù)的人員，在理解本說明所公開的內(nèi)容后，將會(huì)意識(shí)到怎么將前述的內(nèi)容應(yīng)用到非水性膜濾系統(tǒng)中。
“化學(xué)處理物質(zhì)和/或處理劑”在本文中非限定性地包括增強(qiáng)薄膜分離處理性能的化學(xué)物質(zhì)、延遲/防止膜水垢沉積的防垢劑、延遲/防止膜結(jié)垢的防污物質(zhì)、生物分散劑、阻微生物生長劑，例如生物殺滅劑及除去膜沉淀的化學(xué)清洗劑。
應(yīng)該注意的是本發(fā)明適用于所有可以采用薄膜分離流程的工業(yè)。例如可以應(yīng)用本發(fā)明方法的不同類型的工業(yè)流程通常包括原水處理流程、污水處理流程、工業(yè)水處理流程、市政用水處理流程、食品與飲料處理流程、制藥處理流程、電子加工業(yè)流程、公用事業(yè)操作流程、紙漿和紙?zhí)幚砹鞒獭⒉傻V與礦物處理流程、與運(yùn)輸相關(guān)的處理流程、紡織流程、電鍍與金屬加工流程、衛(wèi)生與清潔處理、皮革與制革處理流程，和油漆處理流程。
特別是，食品與飲料流程包括，例如，與奶油、低酯牛奶、干酪、特制牛奶制品、蛋白質(zhì)分離物、乳糖制品、乳清、酪蛋白、脫蛋白質(zhì)品、鹽腌干酪的鹽水回收品生產(chǎn)有關(guān)的奶油處理流程。與飲料工業(yè)有關(guān)的用處包括，例如，果汁提純、濃縮或脫氧；酒精飲料提純、為得到低酒精含量飲料而進(jìn)行的酒精提取、流程用水；其還與糖精制、植物蛋白質(zhì)處理流程、植物油生產(chǎn)/處理流程、谷物濕磨、畜產(chǎn)器加工流程(例如紅肉、蛋、果凍、魚和家禽)、沖洗用水回收、食品加工污物等。
可應(yīng)用到本發(fā)明的工業(yè)用水使用例子包括，例如鍋爐水加工、流程用水凈化和循環(huán)/再利用、原水軟化、冷卻水底部排污處理、紙制造流程用水回收、海水和工業(yè)與城市用的淡海水脫鹽、飲用水/原水/表面水凈化，其中包括諸如利用膜來去除飲用水中的有害微生物、對(duì)軟化水進(jìn)行高純度處理、膜生物反應(yīng)器、采放與礦物處理流程用水。
關(guān)于將本發(fā)明的惰性示蹤劑監(jiān)測(cè)方法應(yīng)用到污水處理處理中的例子包括，舉例工業(yè)污水處理、應(yīng)用的生物污水處理系統(tǒng)、清除重金屬污染物、三次排放廢水高純度處理、油性廢水、與運(yùn)輸相關(guān)的處理流程(例如油槽車沖洗水)、紡織污水(例如染料、粘合劑、漿料、洗毛油、織物處理油)、電鍍和金屬加工污水、洗衣污水、印刷、皮革與制革、紙漿與紙張(例如去色、稀釋用亞硫酸鹽紙漿廢液的濃縮液、木質(zhì)素回收、紙張涂層回收)、化學(xué)物質(zhì)(例如乳濁液、乳膠、色素、化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物)，及城市污水處理物(例如污水、工業(yè)污水)。
本發(fā)明的其它工業(yè)應(yīng)用實(shí)施包括例如，半導(dǎo)體沖洗水處理流程、注射用水生產(chǎn)、制藥水，其包括用于酶生產(chǎn)/回收和產(chǎn)品配制劑用水、和電鍍漆處理流程。
通過使用惰性示蹤劑來確定診斷的實(shí)施例包括，不局限于此，膜內(nèi)物質(zhì)的有效“停留次數(shù)”、系統(tǒng)流體剖面、膜損探測(cè)、基于質(zhì)量平衡的系統(tǒng)恢復(fù)、水垢或污垢傾向探測(cè)(根據(jù)質(zhì)量平衡差和流量有基系統(tǒng)參數(shù))、系統(tǒng)容量計(jì)算、化學(xué)處理產(chǎn)品分配及進(jìn)料變異性。
實(shí)施例下列實(shí)施例為本發(fā)明的例證性實(shí)施例，意在向具有一般技術(shù)的人員傳授如何制作和使用本發(fā)明。這些實(shí)施例并不以任何方式限制本發(fā)明及其它所保護(hù)的內(nèi)容。
實(shí)施例1使用多階段反滲透系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。該系統(tǒng)使用6個(gè)壓力容器，每個(gè)壓力容器內(nèi)盛有3個(gè)螺旋卷管型隔膜組件，按照2∶2∶1∶1的布局進(jìn)行排列。膜組件是由幾個(gè)組件廠商以聚酰胺為原料而生產(chǎn)的組件?；谙到y(tǒng)流速的典型系統(tǒng)回收率，在供料液流速為100到130gpm(加侖/分)條件下，為75-80％。
原料液中含有惰性熒光示蹤劑(一種1，3，6，8-芘四磺酸四鈉鹽(PTSA)的水溶液)，用水進(jìn)行對(duì)其稀釋，使最終濃度達(dá)到0.20至0.25％，此惰性熒光示蹤劑用作水溶液中的活性熒光團(tuán)。
惰性示蹤劑是使用正排量泵注入到RO膜系統(tǒng)中的，注入速率約為2毫升/分鐘，并以約為6ppm的濃度注入到上述原料流中。
在RO膜系統(tǒng)中使用熒光計(jì)光度計(jì)法(使用TRASAR 3000和/或TRASAR 8000熒光計(jì))對(duì)原料流和濃縮液中的惰性示蹤劑的濃度，在選定時(shí)間段內(nèi)的進(jìn)行測(cè)量，時(shí)間段通常為1到3個(gè)小時(shí)，在此時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)在每一秒鐘被收集一次。(熒光計(jì)讀數(shù)被表示為“處理產(chǎn)物的ppm”。熒光計(jì)先讀取示蹤劑的濃度，再將讀數(shù)轉(zhuǎn)換為處理物的ppm。在這種情況下，處理物被假設(shè)含有0.2％的活性熒光團(tuán)。)濃縮物和原料液中的惰性示蹤劑濃度的周期性變化能夠被連續(xù)檢測(cè)到。例如，濃縮液中的惰性示蹤劑濃度可以從40ppb示蹤劑(等同于20ppm的處理產(chǎn)物)變化到高達(dá)180ppb示蹤劑(等同于90ppm的處理產(chǎn)物)。
通常，濃縮液中的惰性示蹤劑濃度從40ppb示蹤劑(等同于20ppm處理產(chǎn)物)變化到約為80ppb示蹤劑(等同于40ppm處理產(chǎn)物)。比較起來，原料液中惰性示蹤劑的濃度變化范圍為10ppb的示蹤劑(等同于5ppm處理產(chǎn)物)或稍少些達(dá)到130ppb示蹤劑(等同于65ppm處理產(chǎn)物)。一般而言，原料流中惰性示蹤劑的濃度變化范圍為10ppb示蹤劑(等同于5ppm處理產(chǎn)物)或稍低一些到20ppb示蹤劑(等同于10ppm處理產(chǎn)物)。
本發(fā)明檢測(cè)加入到薄膜分離系統(tǒng)中的惰性示蹤劑濃度波動(dòng)的能力，獨(dú)一無二地使得本發(fā)明能夠在高度選擇性、靈敏性和/或精確性條件下，來估計(jì)那些對(duì)薄膜分離流程特殊的參數(shù)，這樣就可以有效地對(duì)薄膜分離性能(例如，操作的、化學(xué)的、機(jī)械的和/或類似的性能)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在這點(diǎn)上，可以對(duì)薄膜分離系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)乜煽刂频暮鸵灼鹱饔玫恼{(diào)整，以使性能得到最優(yōu)化。例如，薄膜分離流程中發(fā)生的惰性熒光示蹤劑濃度變化(如上所述)預(yù)示著有必要對(duì)薄膜分離方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮拖鄳?yīng)的調(diào)整，以減小波動(dòng)，從而增強(qiáng)薄膜分離性能。
試驗(yàn)結(jié)果還能顯示原料液和濃縮液中惰性示蹤劑濃度的峰值。如前所述，原料液中惰性示蹤劑數(shù)量的峰值出現(xiàn)在約為120ppb示蹤劑(相當(dāng)于60ppm處理產(chǎn)物)處，而濃縮液中的惰性示蹤劑數(shù)量的峰值出現(xiàn)在約為180ppb示蹤劑(相當(dāng)于90ppm處理產(chǎn)物)處。通過測(cè)量原料液和濃縮液的峰值間所經(jīng)過的時(shí)間，可以計(jì)算薄膜分離系統(tǒng)中溶質(zhì)的有效停留時(shí)間。這一信息是十分有用的，例如，可以用于制定專門用于薄膜分離的處理策略。
而且，示蹤劑可被用于計(jì)算上面所描述的回收率。然而，基于流量測(cè)定的回收率計(jì)算表明回收率在大約35％到80％之間，而基于示蹤劑質(zhì)量平衡的回收率計(jì)算得出了相當(dāng)高的回收率(89-92％)。這樣的信息在制定有效的結(jié)垢控制策略中是相當(dāng)有效的。
實(shí)施例2為了模擬使用反滲透薄膜分離系統(tǒng)的流程條件，本實(shí)驗(yàn)利用反滲透專用的聚酰胺薄膜合成物進(jìn)行此次實(shí)驗(yàn)。
在這點(diǎn)上，從一卷聚酰胺材料上剪下若干扁平或平面薄片，聚酰胺材料在市場(chǎng)上可以買到。例如，從Minneapolis，MN的FILMTEC公司購買FT30。
對(duì)一個(gè)SEPA CF扁平薄片反滲透單元進(jìn)行了試驗(yàn)，該反滲透單元可以從Minnetonka，MN的奧斯莫尼斯公司購買。大體上，試驗(yàn)系統(tǒng)包括一個(gè)原料液箱，一個(gè)高壓泵以及扁平薄片單元。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了修改，以便能夠?qū)νㄟ^膜的壓力和入口壓力的變化，原料液、滲透水和濃縮水的傳導(dǎo)率，以及滲透水量和濃縮水量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。使用一個(gè)數(shù)據(jù)記錄器(可從Yokogawa Corporation of America of Newnan，GA購買)來連續(xù)監(jiān)測(cè)和收集數(shù)據(jù)。
使用熒光計(jì)(TRASAR3000，TRASAR8000和Hitachi F-4500)來測(cè)量系統(tǒng)中示蹤劑的濃度。
實(shí)驗(yàn)的試驗(yàn)條件如下NaHCO3118ppmCaCl2 694ppmMgSO4 7H2O1281ppmNa2HPO4 2.82ppmPH8.5滲透液被排出，濃縮物被返回到原料液箱中。
本試驗(yàn)?zāi)康氖窃谝欢螘r(shí)間內(nèi)在膜上形成水垢從而降低滲透流量。
所作的試驗(yàn)是為說明如何對(duì)具有完好膜的反滲透系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。如下列圖表2中計(jì)算得出的性能參數(shù)所示，示蹤劑的濾去度為100％。這表明示蹤劑分子沒有通過完好膜。與之相反，一部分溶解鹽(通過傳導(dǎo)率進(jìn)行測(cè)量得知)通過了膜。
表1測(cè)量參數(shù)
表2參數(shù)結(jié)果
在另一片聚酰胺膜材料表面上涂抹濃度為0.05％的次氯酸鹽溶液將其破壞。使用1500ppm氯化鈉原料液，并對(duì)示蹤劑分子的濾去情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其它的所有實(shí)驗(yàn)條件和上面的實(shí)驗(yàn)相同。下列表4中所示的結(jié)果表明了示蹤劑通過了破損后的膜的重要通道。因?yàn)閭鲗?dǎo)性鹽既通過完好膜(表2)，又通過破損膜(表3)，而示蹤劑僅通過破損膜，這樣就使示蹤劑的測(cè)量成為比傳導(dǎo)率測(cè)量更敏感的指示劑。
表3測(cè)量參數(shù)
表4參數(shù)結(jié)果
盡管上面描述的本發(fā)明與選擇的或?qū)嵤├木唧w實(shí)施例有關(guān)，這些具體實(shí)施例并沒有窮盡或約束本發(fā)明。相反，本發(fā)明是要如所附的權(quán)利要求書中確定的那樣，適用于其主旨和范圍內(nèi)所包括的所有可能性、變更和同等條件。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)包括能夠?qū)⒃弦悍蛛x為至少初級(jí)液流和次級(jí)液流的膜的薄膜分離流程進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，其包括下列步驟提供惰性熒光示蹤劑；將惰性熒光示蹤劑加入到原料液中；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液、初級(jí)液流、次級(jí)液流中至少其一內(nèi)的惰性熒光示蹤劑產(chǎn)生的熒光信號(hào)；和使用熒光計(jì)確定原料液、初級(jí)液流、次級(jí)液流中至少其一內(nèi)的惰性熒光示蹤劑數(shù)量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所測(cè)惰性熒光示蹤劑數(shù)量來測(cè)定薄膜分離流程的流程參數(shù)的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中薄膜分離流程選自錯(cuò)流薄膜分離流程和死端流動(dòng)薄膜分離流程。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中薄膜分離流程選自反滲透、超濾、微濾、納濾、電滲析、電去電離、全蒸發(fā)、膜萃取、膜蒸餾、膜提餾、膜曝氣，及它們之間的組合。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中薄膜分離流程選自反滲透、超濾、微濾、和納濾。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑選自3，6-吖啶二胺，N，N，N′，N′-四甲基-一氫氯化物；2-蒽磺酸鈉鹽；1，5-蒽二磺酸；2，6-蒽二磺酸；1，8-蒽二磺酸；蒽[9，1，2-cde]苯并[rst]五苯-5，10-二酚，16，17-二甲氧基-，二(硫酸氫鹽)，二鈉鹽；紅菲繞啉二磺酸二鈉鹽；氨基2，5-苯二磺酸；2-(4-氨苯)-6-甲基苯并噻唑；1氫-苯[de]異喹啉-5-磺酸，6-氨基-2，3-二氫-2-(4-甲苯基)-1，3-二氧代-，單鈉鹽；吩噁嗪-5-鎓，1-(氨基羰基)-7-(二乙基氨基)-3，4-二羥基-，氯化物；苯并[a]吩噁嗪-7-鎓，5，9-二氨基-，醋酸鹽；4-氧芴磺酸；3-氧芴磺酸；碘化-1-乙基奎哪啶鎓；熒光素；熒光素，鈉鹽；Keyfluor White ST；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；C.I.熒光增白劑230；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；9，9′-二吖啶鎓；10，10′-二甲基-，二硝酸鹽；1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇；選自1，5-萘二磺酸二鈉鹽(水合物)；2-氨基-1-萘磺酸；5-氨基-2-萘磺酸；4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸；6-氨基-4-羥基-2-萘磺酸；7-氨基-1，3-萘磺酸鉀鹽；4-氨基-5-羥基-2，7-萘二磺酸；5-二甲氨基-1-萘磺酸；1-氨基-4-萘磺酸；1-氨基-7-萘磺酸；和2，6-萘二甲酸，二鉀鹽的一-，二-，或三-磺化萘；3，4，9，10-苝四甲酸；C.I.熒光增白劑191；C.I.熒光增白劑200；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-(4-苯基-2H-1，2，3-三唑-2-基)-，二鉀鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽；吡喃；喹啉；3H-吩噁嗪-3-酮，7-羥基-，10-氧化物；呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽；吩嗪鎓，3，7-二氨基-2，8-二甲基-5-苯基-，氯化物；C.I.熒光增白劑235；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(2-羥丙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；呫噸鎓，3，6-二(二乙基氨基)-9-(2，4-二磺基苯基)-，內(nèi)鹽，鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(氨甲基)(2-羥乙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；Tinopol DCS；苯磺酸，2，2′-([1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二基二-2，1-乙烯二基)二-，二鈉鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；7-苯并噻唑磺酸，2，2′-(1-三嗪-1，3-二基二-4，1-亞苯基)二[6-甲基]-，二鈉鹽；及它們所有銨、鉀和鈉鹽；和這些物質(zhì)的所有混合物。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑選自1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇；熒光素；熒光素，鈉鹽；2-蒽磺酸鈉鹽；1，5-蒽二磺酸；2，6-蒽二磺酸；1，8-蒽二磺酸；選自1，5-萘二磺酸，二鈉鹽(水合物)；2-氨基-1-萘磺酸；5-氨基-2-萘磺酸；4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸；6-氨基-4-羥基-2-萘磺酸；7-氨基-1，3-萘磺酸鉀鹽；4-氨基-5-羥基-2，7-萘二磺酸；5-二甲氨基-1-萘磺酸；1-氨基-4-萘磺酸；1-氨基-7-萘磺酸；和2，6-萘二甲酸，二鉀鹽的一-，二-，或三-磺化萘；3，4，9，10-苝四甲酸；C.I.熒光增白劑191；C.I.熒光增白劑200；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-(4-苯基-2H-1，2，3-三唑-2-基)-，二鉀鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；1，3，6，8-芘基四磺酸，四鈉鹽；吡喃；喹啉；3H-吩噁嗪-3-酮，7-羥基-，10-氧化物；呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽；吩嗪鎓，3，7-二氨基-2，8-二甲基-5-苯基-，氯化物；C.I.熒光增白劑235；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(2-羥丙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；呫噸鎓，3，6-二(二乙基氨基)-9-(2，4-二磺基苯基)-，內(nèi)鹽，鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(氨甲基)(2-羥乙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；Tinopol DCS；苯磺酸，2，2′-([1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二基二-2，1-乙烯二基)二-，二鈉鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；7-苯并噻唑磺酸，2，2′-(1-三嗪-1，3-二基二-4，1-亞苯基)二[6-甲基]-，二鈉鹽；及它們所有銨、鉀和鈉鹽；和這些物質(zhì)的所有混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑選自1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽；1，5-萘二磺酸二鈉鹽(水合物)；呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽；1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇；熒光素；熒光素，鈉鹽；2-蒽磺酸鈉鹽；1，5-蒽二磺酸；2，6-蒽二磺酸；1，8-蒽二磺酸；和它們的混合物。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑以約5ppt到約1000ppm的數(shù)量加入到原料液中。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑以約1ppb到約50ppm的數(shù)量加入到原料液中。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑是以約5ppb到約50ppb的數(shù)量加入到原料液中。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑作為單一成分直接加入到原料液中。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑加入到配制劑后，再加入到原料液中。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑的數(shù)量與配制劑的數(shù)量有關(guān)。
15.一種對(duì)適合于工業(yè)流程使用的薄膜分離系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，所述方法包括能夠?qū)⒃弦褐腥苜|(zhì)除去的膜，其包括下列步驟將惰性示蹤劑加入到原料液中；使膜與原料液相接觸；將原料液分離為滲透液和濃縮液以除去原料液中的溶質(zhì)；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液、滲透液、濃縮液中至少其一內(nèi)的惰性示蹤劑產(chǎn)生的熒光信號(hào)；和使用熒光計(jì)測(cè)量原料液、滲透液、濃縮液中至少其一內(nèi)的惰性示蹤劑數(shù)量。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括根據(jù)所測(cè)惰性示蹤劑數(shù)量來測(cè)定溶質(zhì)從原料液中的去除的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中工業(yè)流程選自原水處理流程、污水處理流程、工業(yè)水處理流程、市政用水處理流程、食品與飲料處理流程、制藥處理流程、電子加工業(yè)、公用事業(yè)實(shí)施、紙漿和紙?zhí)幚砹鞒獭⒉傻V與礦物處理流程、與運(yùn)輸相關(guān)的處理流程、紡織流程、電鍍與金屬加工流程、洗衣與清潔處理流程、皮革與制革處理流程，和油漆處理流程。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中原料液相對(duì)于膜以錯(cuò)流與膜接觸。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中錯(cuò)流在薄膜分離流程中進(jìn)行，此薄膜分離流程選自反滲透、超濾、微濾、納濾、電滲析、電去電離、全蒸發(fā)、膜萃取、膜蒸餾、膜提餾、膜曝氣，及它們之間的組合。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中原料流在與膜幾乎垂直的流動(dòng)方向上與膜接觸。
21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中惰性熒光示蹤劑選自3，6-吖啶二胺，N，N，N′，N′-四甲基-一氫氯化物；2-蒽磺酸鈉鹽；1，5-蒽二磺酸；2，6-蒽二磺酸；1，8-蒽二磺酸；蒽[9，1，2-cde]苯并[rst]五苯-5，10-二酚，16，17-二甲氧基-，二(硫酸氫鹽)，二鈉鹽；紅菲繞啉二磺酸二鈉鹽；氨基2，5-苯二磺酸；2-(4-氨苯)-6-甲基苯并噻唑；1氫-苯[de]異喹啉-5-磺酸，6-氨基-2，3-二氫-2-(4-甲苯基)-1，3-二氧代-，單鈉鹽；吩噁嗪-5-鎓，1-(氨基羰基)-7-(二乙基氨基)-3，4-二羥基-，氯化物；苯并[a]吩噁嗪-7-鎓，5，9-二氨基-，醋酸鹽；4-氧芴磺酸；3-氧芴磺酸；碘化-1-乙基奎哪啶鎓；熒光素；熒光素，鈉鹽；Keyfluor White ST；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；C.I.熒光增白劑230；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；9，9′-二吖啶鎓；10，10′-二甲基-，二硝酸鹽；1-脫氧-1-(3，4-二氫-7，8-二甲基-2，4-二氧代苯并[g]蝶啶-10(2H)-基)-D-核醣醇；選自1，5-萘二磺酸二鈉鹽(水合物)；2-氨基-1-萘磺酸；5-氨基-2-萘磺酸；4-氨基-3-羥基-1-萘磺酸；6-氨基-4-羥基-2-萘磺酸；7-氨基-1，3-萘磺酸鉀鹽；4-氨基-5-羥基-2，7-萘二磺酸；5-二甲氨基-1-萘磺酸；1-氨基-4-萘磺酸；1-氨基-7-萘磺酸；和2，6-萘二甲酸，二鉀鹽的一-，二-，或三-磺化萘；3，4，9，10-苝四甲酸；C.I.熒光增白劑191；C.I.熒光增白劑200；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-(4-苯基-2H-1，2，3-三唑-2-基)-，二鉀鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；1，3，6，8-芘四磺酸，四鈉鹽；吡喃；喹啉；3H-吩噁嗪-3-酮，7-羥基-，10-氧化物；呫噸鎓，9-(2，4-二羧苯基)-3，6-二(二乙基氨基)-，氯化物，二鈉鹽；吩嗪鎓，3，7-二氨基-2，8-二甲基-5-苯基-，氯化物；C.I.熒光增白劑235；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[二(2-羥乙基)氨基]-6-[(4-磺苯基)氨基]-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，四鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(2-羥丙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；呫噸鎓，3，6-二(二乙基氨基)-9-(2，4-二磺基苯基)-，內(nèi)鹽，鈉鹽；苯磺酸，2，2′-(1，2-乙烯二基)二[5-[[4-[(氨甲基)(2-羥乙基)氨基]-6-(苯基氨)-1，3，5-三嗪-2-基]氨基]-，二鈉鹽；Tinopol DCS；苯磺酸，2，2′-([1，1′-聯(lián)苯]-4，4′-二基二-2，1-乙烯二基)二-，二鈉鹽；苯磺酸，5-(2H-萘并[1，2-d]三唑-2-基)-2-(2-苯乙基)-，鈉鹽；7-苯并噻唑磺酸，2，2′-(1-三嗪-1，3-二基二-4，1-亞苯基)二[6-甲基]-，二鈉鹽；及它們所有銨、鉀和鈉鹽；和這些物質(zhì)的所有混合物。
22.如權(quán)利要求15所述的方法，其中惰性示蹤劑在大約5ppt到1000ppm的范圍內(nèi)測(cè)量。
23.一種能夠凈化含水原料液的適用于工業(yè)流程中使用的薄膜分離系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括能夠?qū)⒑卸栊允聚檮┑暮弦悍蛛x為滲透液和濃縮液從而將一種或多種溶質(zhì)從含水原料液除去的半透膜。能夠利用熒光光度計(jì)法測(cè)量含水原料液、滲透液及濃縮液中至少其中之一內(nèi)的范圍在約5兆之一(“ppt”)到1000百分之一(“ppm”)的惰性示蹤劑數(shù)量的檢測(cè)設(shè)備，其中此檢測(cè)設(shè)備能夠產(chǎn)生指示被測(cè)惰性示蹤劑數(shù)量的信號(hào)；和一個(gè)控制器，其能夠處理該信號(hào)從而監(jiān)測(cè)和/或控制含水原料液的凈化。
24.如權(quán)利要求23所述的薄膜分離系統(tǒng)，其中控制器能夠基于惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量對(duì)正交滲透液流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
25.如權(quán)利要求23所述的薄膜分離系統(tǒng)，其中控制器能夠基于惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量來對(duì)溶質(zhì)的濾去度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
26.如權(quán)利要求23所述的薄膜分離系統(tǒng)，其中控制器能夠基于惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量對(duì)半透膜泄漏量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
27.如權(quán)利要求23所述的薄膜分離系統(tǒng)，其中控制器對(duì)薄膜分離系統(tǒng)所特有的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)進(jìn)行可控制的、相應(yīng)地調(diào)節(jié)，以便增強(qiáng)薄膜分離系統(tǒng)的性能。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中控制器能夠?qū)尤氲奖∧し蛛x系統(tǒng)中的處理劑的添加速度進(jìn)行可控制調(diào)節(jié)。
29.一種對(duì)用于工業(yè)流程使用的包括能夠?qū)⒃弦褐械娜苜|(zhì)除去的膜的薄膜分離流程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的方法，所述方法包括如下步驟將惰性示蹤劑加入到原料液中；將原料液與膜接觸；將原料液分離為初級(jí)流出液和次級(jí)流出液，以此將溶質(zhì)從原料液中除去；提供熒光計(jì)來檢測(cè)原料液、初級(jí)流出液、次級(jí)流出液中至少其一內(nèi)的惰性示蹤劑產(chǎn)生的熒光信號(hào)；使用熒光計(jì)來檢測(cè)原料液、初級(jí)流出液、次級(jí)流出液中至少其一內(nèi)的范圍大約在5ppt到1000ppm的惰性示蹤劑的數(shù)量；和根據(jù)惰性示蹤劑的可測(cè)數(shù)量對(duì)薄膜分離流程所特有一個(gè)或多個(gè)流程參數(shù)進(jìn)行測(cè)定。
30.如權(quán)利要求29中所述的方法，其中流程參數(shù)選自操作參數(shù)、化學(xué)參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、回收率、正交滲透液流量、濾去度、差壓、水力保留時(shí)間和這些參數(shù)之間的組合。
31.如權(quán)利要求29中所述的方法，其中惰性示蹤劑根據(jù)所測(cè)的惰性示蹤劑數(shù)量，在約1ppb到約50ppm的范圍內(nèi)測(cè)定。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括對(duì)薄膜分離流程進(jìn)行監(jiān)測(cè)以根據(jù)所測(cè)的惰性示蹤劑數(shù)量檢測(cè)膜的泄漏量。
33.如權(quán)利要求29所述的方法，包括控制在膜上沉積的水垢和/或污垢數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明提供監(jiān)測(cè)和/或控制薄膜分離系統(tǒng)或流程的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明是將可測(cè)數(shù)量的惰性熒光示蹤劑(一種或多種)加入到原料流中來評(píng)價(jià)和/或控制薄膜分離流程中此原料流的凈化效果。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可以被用于包括原水處理和污水處理在內(nèi)的多種不同的工業(yè)應(yīng)用中。
文檔編號(hào)B01D61/54GK1642623SQ03807233
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月28日
發(fā)明者E·H·K·澤赫, B·P·霍, J·E·胡特斯, B·貝德福德, M·R·戈弗雷 申請(qǐng)人:納爾科公司