过程流中阴离子电荷的光学测定制造技术

本发明专利技术涉及光学检测含水流和处理检测结果以测定流的阴离子电荷的方法，所述方法通过检测流的光吸收并用数学处理(例如，数学计算)预测流中阴离子基团的量来进行。具体地讲，该方法包括以下步骤：将一定量阳离子染料加到含水流，检测所得含染料流的光吸收光谱，并用所述数学处理处理所得光吸收光谱以得到阴离子电荷。本发明专利技术也涉及所得光谱用于测定流的浊度的用途和适用于进行该方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】过程流中阴离子电荷的光学测定专利技术背景。专利
本专利技术涉及用于测定流中阴离子基团和任选用于测定流浊度的光学方法。如果需要，可在测定前根据其中任何物质的颗粒尺寸或质量或尺寸和质量二者使流分级。相关技术描述源于纸浆悬浮体和其它浆料的带电基团可对化学反应中浆料的性质具有重要影响。这些带电基团可与加到浆料的各种添加剂和颗粒反应并结合，并导致絮凝。因此，在确定要使用的添加剂的量和确定是否这些带电基团需要分别去除时，测定这些带电基团的含量是重要的。传统用于检测样品中阴离子基团含量的一些方法耗时耗力。较简单的供选方案包括浆料实验室样品的滴定(电导或电位)。然而，这些方法不能直接在流动的流中进行，且它们需要阴离子基团处于其质子化形式。供选的光学方法描述于W02004063724和F1991963中。在W02004063724中，为了从纸浆纤维去除溶解和小的颗粒，首先洗涤样品。加入染料，过滤样品，并检测未吸附染料的量。在F1991963中，作为由其构建校准曲线的所加阴离子或阳离子聚合物的函数检测吸光度变化。这种方法需要单独实验室样品的耗时滴定，并且需要为各不同类型样品构建校准曲线。因此，这两种方法均需要另外的步骤，例如样品洗涤和滴定，并且两种方法中的检测都对实验室样品进行，并且不允许在流动的流中直接检测。这些方法基于检测单一波长，使它们对干扰敏感。因此，它们不提供电荷的可靠结果。这些方法还需要校准。因此，需要测定流或其颗粒群总电荷的方法，所述方法应快速、简单并且可直接对流动的流进行，由此可避免单独样品收集。专利技术概述因此，本专利技术的一个目的是提供测定流(例如，过程流的侧取流)总阴离子电荷的新方法和装置。具体地讲，本专利技术的一个目的是提供测定阴离子电荷的方法和装置，其中检测可直接从流进行，而不需要单独样品收集。本专利技术的另一个特别目的是提供测定流的不同颗粒级分或群的不同阴离子电荷的方法和装置。这些不同颗粒级分应优选可用单一校准曲线分析。这些和其它目的与其比起已知方法和装置的优点通过下述和要求保护的本专利技术实现。该方法基于根据比尔-朗伯定律对加到流的阳离子染料的光吸收检测，随后估算(例如计算)流中阴离子基团数。然而，检测光透射同样有用。可用该方法测定流中所含物质(例如，溶解的聚合物、胶态颗粒和甚至分散颗粒)中阴离子基团的总量。例如，对于造纸机样品，也可用该方法测定滤液的阳离子需量和纤维的ζ电位，特别在与流分级系统组合使用时，因为这种系统分离溶解和胶态的物质与较大颗粒和所述纤维。颗粒可根据其尺寸和/或质量分离成一个或多个颗粒群，例如，通过分离成胶体、胶粘物、树脂(pitch)、细肩、填料和附聚物。另外，本专利技术方法和装置允许从相同检测的吸收光谱计算流的浊度。因此，本专利技术涉及光学检测含水流和处理检测结果以测定流的阴离子电荷的方法，所述方法通过检测流的光吸收并用数学处理(例如，数学计算)预测流中阴离子基团的量来进行。更具体地讲，本专利技术的方法特征在于权利要求1的特征部分所述。另外，用本专利技术测定流的浊度特征在于权利要求15所述，本专利技术的装置特征在于权利要求17特征部分所述。由本专利技术取得显著的优点。因此，本专利技术提供测定流中阴离子基团的简单分光光度方法。方法便利且快速，除了在加入染料前和检测光吸收光谱之前可能稀释样品或流以夕卜，不需要任何预处理。因此，可分析任何含水流。样品或流可以为只包含溶解和胶态物质或分散颗粒的稀释流，也可包含例如木纤维。可分析从溶解分子到大聚集体的任何物质。检测可直接对流动的流线上进行，S卩，没有单独的样品收集步骤和实验室检测。然而，关于流动或静止样品，该方法可线内(inline)和线上(online)或在实验室中使用。可从相同吸收光谱按染料量(或阴离子基团量)测定浊度，且浊度变化不导致阴离子基团含量估算的问题。也可用本专利技术确定加到过程流的阳离子聚合物或其它化学物质是否如所预期那样表现，并监控化学物质不过量使用(过量使用可导致不需要的、通常昂贵的运行能力问题或聚集)。根据本专利技术的一个实施方案，只需要构建一个通用校准模型，而不需要对各检测进行新校准。如果流根据例如颗粒尺寸或质量分级，将例如在检测阴离子群中得到颗粒尺寸和阴离子电荷之间关系的新信息类型。下面将参考附图和详述更密切地描述本专利技术。附图简述图1为说明要根据本专利技术分析的流的任选分级的功能的绘图。图2为显示用PCT/FI2013/050572中所述连续分级方法从网水(wire rater)收集的级分的浊度分布的图解，各级分包含与其它级分相比不同尺寸的颗粒，垂线表示十个收集级分，X轴表示体积(mL)。图3为显示具有不同量阴离子基团和不同浊度的五个网水样品的五个光吸收光谱的图解。图4为显示通过滴定检测的网水级分的浊度(左轴)和阳离子需量(右轴)的图解。图5为显示预测样品中阴离子基团量的模型中两个分量的负载量的图解，分量Ml给出几乎直的线，表示浊度基线，分量M2给出吸收。图6为显示网水样品中预测和检测的阴离子基团的图解。图7为显示使用吸收曲线一阶导数的纸浆样品中预测和检测的阴离子基团的图解。图8为显示使用线内方法得到的三个纸过程样品的阴离子电荷分布的图解。专利技术实施方案详述本专利技术涉及光学检测含水流和处理检测结果以测定流的阴离子电荷的方法。该方法如下进行:通过检测流的光吸收或光透射，并用数学处理(优选数学计算)预测流中阴离子基团量，以得到与流电荷相关的结果。根据一个选项，数学处理或计算可包括求导或优选由求导组成，由此，在染料最大吸光度区域的导数的最小或最大值与流的总电荷相关。最小或最大值的选择取决于求导的方向。根据另一个选项，数学处理或计算可包括用与所得光谱的光吸收值比较的预定校准模型处理结果或优选由其组成。该结果为对应于流电荷的值(一般为SI单位)。因此，在方法中进行以下主要步骤:-将固定量阳离子染料加到含水流，-检测所得含染料流的光吸收或透射光谱，和 -用数学计算处理所得光吸收光谱。因此，本文所用术语“流”是指流动或静止流，例如过程的含水主流、其侧取流或这些之一的样品。在本专利技术中，优选得到过程主流的侧取流，并在流动状态对该侧取流线上进行该方法的步骤。该流选自例如包含溶解或胶态的物质或颗粒或二者的流。具体地讲，本专利技术适合用于包含纤维物质(例如，木纤维)的纤维流。这些流的实例包括纸浆、原水、造纸工业的网水和循环水流及各种废水流。术语“胶态物质”旨在包括由具有2至500nm颗粒尺寸且一般根据本专利技术分析的流中以分散形式存在的颗粒形成的物质。流的阴离子特征由其中所含物质造成，该物质包含阳离子和阴离子官能团二者。由于通常大部分这些带电官能团为阴离子性，因此，该物质具有总体阴离子电荷。由于检测可如上所述直接从流进行，而不用单独样品收集和进一步样品预处理，因此，可有利在加阳离子染料之前稀释该流。优选在未溶解颗粒的含量高于5g/L时稀释该流。阳离子染料优选选自至少在450-700nm波长吸收光的水溶性杂环芳族阳离子化合物，更优选选自在所述波长范围显示所需吸收的亚甲绿和亚甲蓝。—般调节加到流的阳离子染料的量，以使流的所需部分为阳离子性。用于此目的所需的量也可称为“阳离子需量”。在加到流时，阳离子染料几乎立即吸附到流中任何物质的阴离子基团，例如羧基，由此，染料的可见颜色也将消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学检测含水流和处理检测结果以测定所述流的阴离子电荷的方法，所述方法通过检测流的光吸收或透射并预测所述流中阴离子基团的总量来进行，其特征在于‑ 将固定量阳离子染料加到所述含水流，‑ 检测所得含染料流的光吸收或透射光谱，和‑ 用数学处理来处理所得光吸收光谱，以得到阴离子电荷。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L维赫萨洛，I乔恩苏尤，M皮伊龙恩，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI