專利名稱：疏水性染料在造紙過程中監(jiān)測疏水性污染物的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及疏水性污染物的測量和控制。
背景技術：
疏水性/有機污染物(例如天然樹脂(pitch)、膠粘物(stickies)、粘稠物 (tackies)和白色樹脂)是造紙中的主要障礙，因為在造紙過程中釋放的這些材料會成為造紙配抄(furnish)的不利組分，而且當這些材料沉積時，會阻礙機械部件的正確操作，從而給造紙設備造成麻煩。在造紙過程中越來越多地使用二次纖維、涂覆廢紙和機制漿液造成有機污染物的積累。這些污染物會形成沉積物，影響機械操作性和最終產品品質。主要通過化學固定來控制污染物，因此其效果取決于確定正確程序和應用的能力。從歷史上說，用于評估程序性能的常用方法是濾液濁度降低。但是這種方法并不完全充分，因為該方法經常由于疏水性顆粒的原因得出不完整的配抄圖像。近年來，在工業(yè)中已經采用流式細胞儀來監(jiān)測疏水性污染物。這種方法的缺點是，該方法是勞動密集和資本密集的。因此需要一種測量有機污染物的快速而精確的方法。經常使用化學控制程序來鈍化或清除形成沉積物的污染物。出于這個原因，還期望提供一種對減少造紙過程中疏水性污染物總體含量的化學處理的功效進行篩選的方法。附圖簡要描述

圖1顯示在所示造紙機的濕端上的各位置采集的漿液樣品。結果顯示，濁度和疏水性或污染物的存在不一定相關(track each other)。圖2顯示未經處理的涂覆廢紙濾液的疏水性，以及用各種尺寸的介質(0. 8、3、5、 10和76微米)過濾的經過處理的涂覆廢紙濾液的疏水性。圖3顯示對應于不同涂覆廢紙的不同固定劑。雖然不同的固定劑可以實現(xiàn)相同的濁度，但是各樣品的疏水性懸殊。發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種在造紙過程中監(jiān)測一種或多種疏水性污染物的方法，該方法包括(a)獲得來自所述造紙過程的流體的樣品；(b)選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；(c)將所述染料加入所述流體中，使得所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；(d)測量所述流體中該染料的熒光；(e)使該染料的熒光與所述污染物的濃度相關；和(f)任選地控制加入所述造紙過程的減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的量。本發(fā)明還提供了一種測量在造紙過程中減少一種或多種疏水性污染物的量的一種或多種化學劑的有效性的方法(a)監(jiān)測造紙過程中的一種或多種污染物，該步驟包括 獲得來自所述造紙過程的流體樣品；選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；將所述染料加入所述流體中，使得所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；測量所述流體中該染料的熒光；使該染料的熒光與所述污染物的濃度相關；(b)向所述造紙過程加入一種或多種減少所述造紙過程中所述疏水性污染物量的化學劑；(C)通過至少再一次進行步驟(a)，再測量所述造紙過程中污染物的量；和(d)任選地控制加入所述造紙過程的所述化學劑的量。本發(fā)明還提供了一種在造紙過程中監(jiān)測一種或多種疏水性污染物并測定所述疏水性污染物尺寸的方法，該方法包括(a)獲得來自所述造紙過程的流體樣品；(b)選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；(c)向所述流體加入所述染料，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；(d)測量所述流體中該染料的熒光；(e)使該染料的熒光與所述污染物的濃度相關；(f)使步驟 (d)中測量的樣品通過介質裝置至少一次，該介質裝置能將樣品分離成一個或多個水性部分；(g)測量所述樣品中來自步驟(f)的水性部分的熒光至少一次；(h)測定該水性部分的疏水性污染物的尺寸；(i)任選地使水性部分中的染料的熒光與該水性部分中所述疏水性污染物的濃度相關；并任選地控制加入所述造紙過程中減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的量。本發(fā)明還提供了一種在造紙過程中監(jiān)測一種或多種疏水性污染物并測定所述疏水性污染物的尺寸的方法，該方法包括(a)獲得來自所述造紙過程的流體樣品；(b)選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；(c)向所述流體加入所述染料，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；(d) 測量所述流體中該染料的熒光；(e)使該染料的熒光與所述污染物的濃度相關；(f)至少一次使步驟(d)中測量的樣品過濾通過至少一個過濾器，其中該過濾器具有一個或多個具有已知孔徑的孔；(g)測量所述樣品來自步驟(f)的濾液的熒光至少一次；(h)測定濾液和任選的來自所述過濾步驟的濃縮物的疏水性污染物的尺寸；(i)任選地使該濾液和/或廢棄物中的染料的熒光與濾液中所述疏水性污染物的濃度相關；和(j)任選地控制加入所述造紙過程的減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的量。發(fā)明詳述“造紙過程”表示一種從漿液制造任意種類的紙產品(例如紙張、紙巾、紙板等) 的方法，所述方法包括形成水性纖維素造紙配抄劑、排出配抄劑以形成紙片、并干燥所述紙片。形成造紙配抄、排出并干燥的步驟可以以本領域普通技術人員一般已知的任意方式進行。造紙過程可包括制漿階段(例如從木質原料制造漿液)和漂白階段(例如對漿液進行化學處理以增加白度)。配抄劑(furnish)可包含填料和/或其他污染物。“塊狀樣品”表示其成分尚未特別分離的樣品，除非塊狀樣品包含根據尺寸形成的分塊。例如，塊狀樣品不包含來自懸浮液的分塊如樹脂顆粒?！叭軇┗@色染料(solvatochromatic dye) ”是一種根據其周圍環(huán)境的極性遷移吸光和/或熒光發(fā)射波長的染料?！傲黧w”包括來自造紙過程的水性造紙懸浮液，例如制漿階段中包含纖維的流體， 稀薄的原料，稠厚的原料，來自造紙過程(例如造紙機或制漿過程的各位置)的水性懸浮液，UHL盒(uhl box)、壓制脫水工段和/或造紙過程中本領域普通技術人員能想到需要監(jiān)測疏水性污染物的任意部分中的水性流體。如上所述，本發(fā)明提供了一種通過應用熒光監(jiān)測造紙過程中的一種或多種疏水性污染物的方法。
加入樣品中的疏水性染料必須能使疏水性污染物(如樹脂顆粒)染色或與其相互作用。在一種實施方式中，監(jiān)測疏水性染料的方法基本由上述要素組成。在另一種實施方式中，所述流體是漿液的水性濾液。在另一種實施方式中，同時測量流體的濁度。在另一種實施方式中，在加入所述化學劑之前和之后測量所述流體的濁度。在另一種實施方式中，在加入所述染料之前或進行所述染料的熒光測量之前，對流體進行過濾或稀釋，或者進行過濾與稀釋的組合操作，其中對所述流體的過濾或稀釋允許對所述流體進行熒光監(jiān)測。在另一種實施方式中，從造紙過程(如造紙機)的稀釋取樣點取出樣品。在另一種實施方式中，取樣點是造紙過程的白水(white water) 0這種采集/取樣點的推定條件是，不存在長纖維/基本上不存在任何纖維，可不必進行過濾。在另一種實施方式中，一個或多個樣品經過篩分/分離步驟，從樣品溶液中懸浮的污染物中分離出長纖維。例如，濾液/水性部分經過分離過程實現(xiàn)的稀釋度取決于兩個主要因素，都與濁度相關。若濾液/水性部分過于渾濁，無法用濁度計測量，則需要進行稀釋，使?jié)岫冗_到濁度計可測量的范圍之內。除非需要如本發(fā)明一種實施方式所述進行精確度較低的“快而臟”的測試，否則，都需要進行稀釋。在另一種實施方式中，若濁度大于2000NTU(比濁法濁度單位)，則優(yōu)選在加入染料和測量熒光之前，將來自造紙過程的樣品稀釋/進一步分離。2000NTU的值取決于儀器或測量技術。在另一種實施方式中，染料選自下組9-二乙基氨基-5H-苯并[α]吩噁嗪-5-酮、1- 二甲基氨基-5-氨磺?；?萘、芘(pyrene)、1_芘甲醛(pyrenecarbaldehyde)、 Reichardt染料、4-氨基鄰苯二甲酰亞胺、4-(N，N-二甲基氨基)鄰苯二甲酰亞胺、溴萘、 2-( 二甲基氨基)萘及其組合。在另一種實施方式中，染料是溶劑化顯色染料。在另一種實施方式中，染料不包括N-(正丁基)-4-(正丁基氨基)-萘酰亞胺。在另一種實施方式中，從所述造紙過程的濕端獲得流體。如上所述，在進行熒光測量之前，加入樣品中的染料必須有足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用。本領域普通技術人員無需過多實驗能夠確定用于所述相互作用的足夠時間。在一種實施方式中，所述染料在加入所述流體中之前與溶劑混合。本領域普通技術人員無需過多實驗能夠確定用于混合的足夠時間。在另一種實施方式中，所述污染物選自下組樹脂、纖維、填料、細粒、涂覆廢紙、車間損紙(mill broke)、再循環(huán)材料、碎木、熱機械漿液、化學-熱機械漿液、化學漿液、脫墨漿液、油墨、粘合劑、膠粘物、粘稠物、蠟、粘結劑、以及溶解的和/或膠體物質、及其組合。在另一種實施方式中，該方法是在線方法和/或分批樣品方法。在另一種實施方式中，所述熒光測量在預設定基礎、間歇式基礎和/或連續(xù)式基礎上進行。例如，可使用流動池作為測量所述疏水性污染物的熒光的裝置。更具體來說，在一種實施方式中，測量過程包括在所述流動池中進行熒光測量之前，向來自造紙過程的樣品中加入一種或多種熒光示蹤劑。本領域普通技術人員無需過多實驗能夠進行這個過程。 例如，本領域普通技術人員可以利用流動注射分析和/或順序注射分析技術來進行上述測
量方案。在一種實施方式中，用手持式熒光計進行熒光測量。可使用其他種類的熒光計進行熒光測量。本發(fā)明還提供了一種對減少造紙過程中一種或多種疏水性污染物的量的一種或多種化學劑的有效性進行測量的方法?？衫昧黧w中疏水性污染物量的信息來形成用于加入一種或多種化學劑的控制回路，可以控制疏水性污染物的量。在一種實施方式中，可以通過上述熒光法及其各種實施方式來對監(jiān)測疏水性污染物的方法進行測量。在另一種實施方式中，對熒光的量的測定通過上述方案進行，在該步驟之后，向造紙過程中加入一種或多種化學劑，以處理疏水性污染物，例如增加/減少同一化學劑來抑制疏水性污染物，或者改變該化學劑處理的程序來抑制疏水性污染物，在該處理步驟之后， 通過上述方案對所述造紙過程中的污染物的量再次進行測量。在另一種實施方式中，化學劑是以下中的至少一種固定劑；脫粘劑；分散劑；表面活性劑；和保持助劑。本發(fā)明還提供了一種在造紙過程中監(jiān)測疏水性污染物并確定所述疏水性污染物尺寸的方法。在一種實施方式中，可通過上述熒光法及其各種實施方式對用于監(jiān)測疏水性污染物的方法進行測量。在另一種實施方式中，所述水性部分包含一種或多種懸浮的固體或者一種或多種顆粒。在另一種實施方式中，能進行分離的介質裝置是離心機、過濾器或其組合。可利用各種設備/技術，例如各種孔徑的過濾器，來根據尺寸分離組分。
實施例A.標準測試程序涂覆廢紙濾液的熒光測量I.設備使用配備了綠色光學通道(A)的Turner Designs Aquafluor 熒光計單兀。II.校準通過測量包含醇中30ppm尼羅紅染料的溶液的熒光值(3毫升醇中3微升0.01重量％尼羅紅染料溶液)，校準Aquafluor熒光計。將這種熒光發(fā)射在儀器上設定為600單位，測量去離子水的熒光發(fā)射，用作“空白”。III.涂覆廢紙?zhí)幚砣绫碇兴鲞M行了涂覆廢紙?zhí)幚碇螅?使用Britt罐螺旋槳混合廢紙)稀釋濾液以獲得標尺上的濁度讀數(shù)。涂覆廢紙?zhí)幚頊y試參數(shù)
權利要求
1.一種監(jiān)測造紙過程中的一種或多種疏水性污染物的方法，所述方法包括a.從所述造紙過程獲得流體樣品；b.選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；c.向所述流體加入所述染料，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；d.測量所述流體中染料的熒光；e.使染料的熒光與所述污染物的濃度相關；和f.任選地控制所述造紙過程中的用于減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的加入量。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括測量所述流體的濁度，任選在添加所述化學劑之前和之后測量所述流體的濁度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在加入所述染料之前或在測量所述染料的熒光之前，對所述流體進行過濾或稀釋，或者對所述流體進行過濾和稀釋的組合操作。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料選自9-二乙基氨基-5H-苯并 [α ]吩噁嗪-5-酮、1- 二甲基氨基-5-氨磺?；?萘、芘、1-芘甲醛、Reichardt染料、4_氨基鄰苯二甲酰亞胺、4-(N，N-二甲基氨基)鄰苯二甲酰亞胺、溴萘、2-( 二甲基氨基)萘、及其組合。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料不包括N-(正丁基)-4-(正丁基氨基)_萘酰亞胺。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述染料是溶劑化顯色染料。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體從所述造紙過程的濕端獲得。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熒光測量在預設定基礎、間歇式基礎和 /或連續(xù)式基礎上進行。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體是漿液的水性濾液。
10.一種對一種或多種化學劑的有效性進行測量的方法，所述化學劑用于在造紙過程中減少一種或多種疏水性污染物的量，所述方法包括a.監(jiān)測造紙過程中的一種或多種污染物，其包括從所述造紙過程獲得流體樣品；選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；將所述染料加入所述流體中，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；測量所述流體中的染料熒光；和使染料熒光與所述污染物的濃度相關；b.將一種或多種化學劑加入所述造紙過程中，減少所述造紙過程中所述疏水性污染物的量；c.再進行步驟(a)至少一次，對所述造紙過程中污染物的量進行再測量；和d.任選地控制加入所述造紙過程中的所述化學劑的量。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述化學劑是以下的至少一種固定劑、 脫粘劑、分散劑、表面活性劑和保持助劑。
12.一種在造紙過程中監(jiān)測一種或多種疏水性污染物并測定所述疏水性污染物尺寸的方法，該方法包括2a.從所述造紙過程獲得流體樣品；b.選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；c.將所述染料加入所述流體中，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；d.測量所述流體中的染料熒光；e.使染料熒光與所述污染物的濃度相關；f.使步驟(d)中測量的樣品通過介質至少一次，所述介質能將樣品分離成一個或多個水性部分；g.對所述樣品中來自步驟(f)的水性部分的熒光進行至少一次測量；h.測定水性部分中疏水性污染物的尺寸；i.任選地使水性部分中的染料熒光與水性部分中所述疏水性污染物的濃度相關；和 j.任選地控制所述造紙過程中的用于減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的加入量。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述水性部分包含一種或多種懸浮的固體或者一種或多種顆粒。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述能進行分離的介質是離心機、過濾器或其組合。
15.一種在造紙過程中監(jiān)測一種或多種疏水性污染物并測定所述疏水性污染物的尺寸的方法，所述方法包括a.從所述造紙過程獲得流體樣品；b.選擇能與所述流體中的所述污染物相互作用并在所述流體中發(fā)熒光的疏水性染料；c.將所述染料加入所述流體中，使所述染料以足夠的時間與所述流體中的所述污染物相互作用；d.測量所述流體中的染料熒光；e.使所述染料的熒光與所述污染物的濃度相關；f.用至少一個過濾器對步驟(d)中測量的樣品過濾至少一次，所述過濾器具有一個或多個具有已知孔徑的孔；g.對所述樣品中來自步驟(f)的濾液的熒光進行至少一次測量；h.對濾液和任選的來自所述過濾步驟的濃縮物中的疏水性污染物的尺寸進行測定；i.任選地使濾液和/或廢棄物中的染料熒光與濾液中所述疏水性污染物的濃度相關；和j.任選地控制所述造紙過程中的用于減少所述污染物或使所述污染物失活的一種或多種化學劑的加入量。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種監(jiān)測和控制造紙過程中的一種或多種疏水性污染物的方法。該方法利用對疏水性染料的測量，所述染料能發(fā)熒光并與疏水性污染物相互作用。另外，本發(fā)明還揭示了一種測定疏水性污染物的相對尺寸的方法。
文檔編號G01N33/34GK102356313SQ201080012904
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權日2009年3月17日
發(fā)明者A·熱利, L·M·舍曼, M·J·默西亞 申請人:納爾科公司