用于处理工业系统的鲁米诺标记聚合物技术方案

提供标记有鲁米诺的聚合物使能够用荧光或化学发光的方法检测低浓度的标记聚合物。生色团可以共价结合到聚合物的主链上而不影响生色团的荧光或化学发光特性。本发明专利技术被发现对处理和监测工业用水有用。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及工业系统的处理和监测，更特定的是，涉及使用鲁米诺标记的聚合物并结合荧光或化学发光检测技术对工业系统进行处理和监测。聚合凝聚剂可以加入到工业用水系统和废水系统中作为监测剂，因为技术的进步使该领域的技术人员可以监测添加的聚合凝聚剂的残余物水平。对工业用水和废水系统中的聚合凝聚剂的去向的知识使操作人员可以监测聚合凝聚剂的残余量并由此监测水中其它组合物的残余量。进一步，通过监测废水中聚合凝聚剂的残余物水平，操作人员可以更好地控制添加凝聚剂。更具体地说，当下游位置聚合凝聚剂的浓度相当高时，操作人员就会减少在上游位置对聚合凝聚剂的添加量。结果是，凝聚剂的剂量可以自动化。再进一步，对系统中凝聚剂去向的了解可以帮助诊断处理中的难题，并有可能，在非一致净化水的困难减少之前对处理中的难题进行诊断。监测系统中水溶性聚合凝聚剂水平的典型方法是混合小量的荧光染料，利用混合物的荧光来检测系统中聚合物的浓度。虽然该方法相当成功，但它仍有局限性。具体地说，荧光染料可以和系统中的其它成份相结合，如样品微粒。因此，随后对染料的荧光检测不足以为聚合凝聚剂的定位或检测提供必要的证据。因此，需要对聚合物修饰使染料化学结合或附着在聚合物上。因为染料和聚合物可以物理吸附，所以对染料的检测必然导致对聚合物的检测。当然，从经济上考虑，重要的是染料应在低浓度下被检测出。因此，理想的是具有高荧光或化学发光活性的染料。进一步，为了广泛的应用，要求使用水溶性聚合物。因此，需要经染料修饰的水溶性聚合物，其中染料是具有高荧光或化学发光活性的，可以利用现有的荧光检测技术和/或化学发光检测技术在百万分之一水平(ppm)或十亿分之一水平(ppb)上检出。专利技术的概要本专利技术通过提供一种在溶液中可以用化学发光以及荧光技术检测出来的组合物满足了前述的需要。更特定的是，本专利技术提供了用鲁米诺标记的聚合物，它可以在溶液中利用化学发光或荧光技术在非常低的浓度下检测出来。本专利技术也提供了改进的方法来检测溶液中存在的物质或组合物。在一个实施方案中，本专利技术提供的可以在溶液中利用化学发光或荧光技术检测的组合物，该组合物包含鲁米诺标记聚合物。在一个实施方案中，聚合物包含表氯醇单体。在一个实施方案中，聚合物进一步被表征为共聚合物，包含表氯醇单体和二甲胺单体。在一个实施方案中，聚合物是共聚合物，包含表氯醇单体和二甲胺单体，其中鲁米诺共价结合在部分表氯醇单体和二甲胺单体上，共聚合物中鲁米诺的含量为0.05％到2％重量百分比。在一个实施方案中，本专利技术的聚合物的标记部分有下列分子式 在一个实施方案中，本专利技术提供的组合物包含用鲁米诺标记的表氯醇单体。在一个实施方案中，本专利技术提供的组合物包含鲁米诺标记单体。因此本专利技术的优点是提供了标记有化学发光和/或荧光生色团的单体，可以利用传统的化学发光或荧光检测技术在溶液中低浓度下检测出来。本专利技术的另一个优点是提供了标记有如鲁米诺的化学发光/荧光生色团的聚合物，可以利用传统的化学发光或荧光检测技术在溶液中低浓度下检测出来。本专利技术的另一个优点是在聚合物缩合反应中将鲁米诺标记在聚合物上得到共价结合鲁米诺的聚合物。本专利技术的另一个优点是提供了用鲁米诺标记在单体或聚合物的改进方法。本专利技术的另一个优点是提供了用鲁米诺标记单体或聚合物的改进方法。本专利技术的另一个优点是提供了改进的组合物，用于剂量控制，残余物监测，颗粒大小的自动控制，和工业水的一般处理。附图的简要说明附图说明图1以数据作图的方式说明了根据本专利技术制备的组合物作为凝聚剂能够在低剂量被检测出来的能力。图2以数据作图的方式说明了根据本专利技术制备的组合物在低剂量范围内提供荧光信息的能力。图3以数据作图的方式说明了根据本专利技术制备的组合物与表观颜色消除性能的相关性和现有技术的组合物与表观颜色消除性能的非相关性。目前最佳实施方案的详细描述本专利技术提供了改进的组合物，可以利用传统的荧光或化学发光检测方法在低浓度下检测出来。本专利技术的一个实施方案是鲁米诺标记的表氯醇-二甲胺聚合物。鲁米诺是一种化学发光物质，它的结构如下所示 鲁米诺表氯醇和二甲胺的结构如下所示 表氯醇DMA鲁米诺标记的表氯醇-二甲胺聚合物的标记部分的结构如下所示 同时也预先考虑到，除了鲁米诺外尼罗蓝和硫堇也可用作生色团。另外，也可预先考虑到根据该专利技术，如表氯醇等的单体可以用生色团标记，从而提供在低浓度下用荧光或化学发光方法检测的组合物。本专利技术包括表氯醇-二甲胺的共聚合物，它包含0.05-2％重量百分比的鲁米诺。需要指出的是任何缩合聚合方法都可以结合鲁米诺，只要生色团的荧光活性能够保持。本专利技术进一步考虑将这些聚合物用于水处理用途，例如凝聚，但不限于凝聚。这将使聚合物的剂量和残余量可以利用传统的荧光/化学发光检测设备进行控制和监测，即使聚合物只有十亿分之一级(ppb)的浓度。鲁米诺，表氯醇和二甲胺的反应提供了标记有鲁米诺的表氯醇-二甲胺聚合物。推测的结构如下所示 鲁米诺表氯醇 DMA 利用鲁米诺中的伯芳香胺基团，将鲁米诺结合到聚合物的主链中。与碳氢化合物的连接应在叔胺上，使留出环上氮用于荧光或化学发光应用。在理论上可能先将鲁米诺与表氯醇反应后再与通常的表氯醇/二甲胺聚合反应，形成基本上相同标记的聚合物。鲁米诺和二甲胺最好与表氯醇在80℃利用本领域中熟练技术人员所熟知的一般合成方法反应。具体而言，经鲁米诺修饰的表氯醇聚合物可以利用已知的缩合聚合技术合成。产生的共聚合物可含有约0.05％-2％的重量百分比的鲁米诺单体。当然，鲁米诺是单体并可以更高水平结合。优选的是，荧光单体的量按重量百分比占所得标记聚合物量的0.1％至1％。根据本专利技术制备的鲁米诺标记的表氯醇-二甲胺单体具有平均分子量10,000amu，而未被修饰的表氯醇-二甲胺聚合物则具有20,000amu。对于绝大多数水处理用途，如凝聚而言，分子量应小于约100,000amu。当用于处理工业水时，修饰的聚合物的剂量应依据被处理的系统和使用的聚合物的内在黏性，从百万分之几(ppm)到百万分之几百而不同。当用作凝聚剂时，典型的剂量应在百万分之几到约百万分之一百之间。实施例1下述实验流程用于制备本专利技术的实施方案中含有鲁米诺标记的表氯醇-二甲胺聚合物。向300ml帕尔反应器中加入1.67g鲁米诺，79.67g水和70.70g 61.3％的二甲胺水溶液。密封帕尔反应器后，将温度升至65℃。然后以大约1.5ml/min的速率加入表氯醇直到温度达到80℃。因反应是放热的，为使温度维持在大约80℃，应控制表氯醇的添加速率。当全部86.655g表氯醇加入后，反应器的温度维持在80℃二小时，然后将混合物冷却到室温。下述流程用于聚合物定性。利用2号轴以30rpm测定布鲁克菲尔德黏度。对本专利技术的两个批次，布鲁克菲尔德黏度从100cps到400cps不同。利用12,000到14,000amu的分子量截留膜进行透析实验。因为鲁米诺不是水溶性的，透析在甲醇中进行。这将从专利技术中分离未反应的鲁米诺。测试显示，完全结合的鲁米诺单体占产物的0.7％重量百分比，而且至少99％的染料被结合到所得聚合物中。标记的多聚DADMAC的全部聚合物固体测量为54.4％。本专利技术的组合物具有下列特性表1标记的Epi-DMA Epi-DMA外观亮黄色 亮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以在溶液中通过化学发光或荧光测定法检出的组合物，该组合物包含用鲁米诺标记的聚合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩S约翰逊，威廉J沃德，
申请(专利权)人：纳尔科化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]