用于处理合水体系的紫外响应聚合物制造技术

一种处理含水体系的方法，该方法包括向所述体系中加入含有紫外线辐射响应基团且ＣＡ５００浊点大于１０ｐｐｍ的水溶性或水可分散聚合物。本发明专利技术聚合物可用常规紫外分光计在被处理的含水体系中直接监测，并可以通过将化学统计算法，施用于所测得的光谱而对其进行定量。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及某些新颖聚合物，该聚合物可用于处理含水体系，更具体地说，本专利技术涉及水溶性或水可分散的聚合物，该聚合物是紫外响应的，并且在含水体系存在硬化时不易沉淀。许多用在冷却水体系的水是由河、湖、池塘等提供的，并含有不同量的成垢盐。在冷却塔系统，冷却作用是通过流过塔的一部分循环水蒸发来实现的。由于冷却中发生蒸发现象，水中的固体变浓集。由于碳酸钙、硫酸钙和其它硬化盐的逆溶解性，在热转换表面形成水不溶性垢的问题变得突出起来。在蒸汽发生体系中结垢也是一个严重问题。水溶性聚合物例如聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸钠已被用作水垢抑制剂和分散剂。然而，这些聚合物中许多易由于硬化而沉淀。而且，这些聚合物难以分析，以保证维持适当的剂量水平。由于这些原因，使用这些聚合物处理水还不能令人完全满意。本专利技术的一个目的是提供新颖的水溶性或水可分散的聚合物，该聚合物可用于处理含水体系，以抑制水垢和/或腐蚀。本专利技术的另一个目的是提供可用于处理含水体系的新颖的水溶性或水可分散的聚合物，该聚合物是紫外响应的，因此用紫外分光计在含水体系可以容易地且直接地监测。本专利技术的另一个目的是提供新颖的水溶性或水可分散的紫外响应聚合物，该聚合物在硬水体系不易沉淀。本专利技术提供某些水溶性聚合物，该聚合物含有一个或多个紫外线辐射响应基团，且浊点大于10ppm，这可以被CA500浊点试验测出。本专利技术涉及某些新颖的水溶性或水可分散的聚合物，该聚合物含有一个或多个紫外响应基团，并且对含水体系的硬化不敏感，即它们在硬水体系不易沉淀。本专利技术的聚合物包括水溶性或水可分散的聚合物组合物，其中基于碳-碳相连的聚合物链中已结合有紫外响应的共聚单体，该单体赋予所述聚合物能在相对硬的含水体系溶液中存在的能力。这里所用的术语“紫外响应”是指在聚合物中的共聚单体在紫外光谱区具有可检测的吸收或发射光谱。就本专利技术而言，在常规聚合物处理剂量下，如果紫外响应基团在200至400nm波长范围内有至少0.1吸收度单位(或相应的发射率单位)的发色团，则该紫外响应基团被认为是可检测的。可用于制备本专利技术紫外响应聚合物的共聚单体的实例可通过下列结构或其水溶性盐来举例说明。 其中R独立地选自氢和C1至C4烷基、X独立地选自-SO3H、-PO3H、-COOH基团，m是0至4的整数。一般上述重复单元在聚合物中存在量至少为5mol%。含有紫外响应基团的水溶性聚合物可通过本领域技术人员熟知的常规技术来制备。制备这些聚合物的合适的方法是将一种可聚合的单烯化合物不断搅拌下加到水中，并将该溶液加热至75℃。然后将含有紫外响应基团的单体(例如苯乙烯磺酸钠)加到混合物中，继续加热至回流。缓慢加入引发剂例如过硫酸钠，直至聚合反应完成。或者，本专利技术聚合物可通过在反应条件下将萘化合物与一种醛接触来制备。光谱的紫外区通常被定义为在200nm至400nm范围内的波长。含有共轭双键的聚合物在紫外或可见光区将吸收光。吸收度被定义为入射光强与透射光强比值的log值。即A＝log I。I其中A＝吸收度Io＝入射光强I＝透射光强紫外光吸收程度直接与光通过的样品浓度成比例。这种关系可通过如下的Beer-Lambert定律来表示A＝εCl其中A＝吸收度C＝样品浓度(mol/L)L＝测定池光程(cm)ε＝消光系数(mol-1Lcm-1)紫外光谱的描述通常标出最大吸收(峰)波长λmax和消光系数εmax(特定的化合物在波长λmax处的恒定的特征)。就本专利技术而言，难以用mol/L来定义聚合物特别是共聚物或三聚物的浓度。因此我们以mg/L(ppm)浓度重新定义方程A＝KCl其中A＝吸收度C＝浓度(mg/l)l＝测定池光程(cm)k＝消光系数(mg-1Lcm-1)因此，按照本专利技术，用紫外分光计，在含水体系，可以直接且连续地检测本专利技术紫外响应聚合物的吸收或发射光谱，可任选地用一种或多种紫外响应的惰性示踪物。通常，任何商品级的紫外分光计均可用于监测本专利技术的紫外响应聚合物。可以使用固定波长的检测器，其中将分立的元件置于特定的波长，而这些波长通常相应于特定的紫外响应聚合物的吸收或发射最大值。在这里使用带电偶合装置(CCD)分析仪也是合适的。在一个优选的实施方案中，检测器是波长范围为200至400nm的流线紫外二极管阵列分光计。检测器的分辨率优选至少10nm，较优选2nm，最优选1nm。分光计可用于监测离线的样品，或在一优选的具体实施方案中，分光计上装有现场或流线光导纤维探测器。一般，本专利技术方法包括从含水体系中取样并在200-800nm范围分析光谱。含水体系可以通过例如流动吸收池连续地监测，或取出独立的样品并使用各种流动注射技术对其进行处理。对于流线光谱分析，需要一个流动通过的光室(光导发光管)(optrode)。在这些系统中，来自氙闪灯的光由石英纤维光缆传送到光导发光管上。光透过溶液并在第二个纤维光缆中被收集，该纤维光缆把光传递给分光计，在分光计中，光转变为模拟电压，该模拟电压然后被机载计算机识读，其中将先前存储的去离子水扫描光谱从样品光谱中减去，得到“真实”光谱。在含水体系中监测处理试剂的水平是必要的，以保证将适当水平的防护施于该体系。在存在本底基体干扰的情况下，无需进行昂贵且耗时的分离或衍生技术，就可完成在含水体系中本专利技术聚合物剂量水平的监测，这种监测方法提供了独特的控制能力，这是以前的物料平衡或惰性示踪技术所不可能提供的。化学统计算法可用于选取并分析在整个吸收或发射光谱中的特征，这些特征是与特定的紫外响应聚合物的定性或定量的贡献相对应的。在含水体系中分析和控制紫外响应聚合物包括四个基本步骤。将紫外响应聚合物的吸收或发射光谱定量化并用于形成已知组。该过程通常包括在本底基体中对已知浓度的几个紫外响应聚合物样品进行扫描，所述基体是被监测的含水体系的代表，较理想的是所述过程包括对取自被监测体系的实际样品进行扫描。将检测的光谱信息用数值标出，这就将紫外响应聚合物的已知浓度赋予光谱上。原始数据的处理可减低噪声并使化学统计技术的本领达到最佳化，以将已知光谱与未知光谱比较或对多组分溶液光谱的特定特征起作用，而可以分析单独的紫外响应聚合物。经常要进行光谱处理以有助于分析多组分溶液或调节噪声或漂移。常规技术包括使用吸收或发射光谱的第一或第二阶导数并使用Fourier或Walsh变换。如果两个原始光谱非常相似但不相同，检查它们的转换光谱可能会揭示其不同。相反，如果由于存在噪声或漂移而导致光谱不同，比较转换光谱可以揭示原始数据中并不明显的相似性。对吸收或发射光谱的分析可以辨别单独的紫外响应聚合物，并可用于水溶液中聚合物浓度的计算和评估。只要已知组中已有几个在溶剂中不同浓度水平的紫外响应聚合物样品，就可使用化学统计方法形成校正，并完成对未知溶液的分析。可以使用的化学统计技术有以下几种1.主成分分析是一种强有力的转换技术，它将一组相关变量转化为缩小了的一组非相关变量。这种转换的目的是以一定方式转换坐标体系以在比原始排列更少的坐标轴上得到校正的信息。通过把彼此紧密相关的变量作为单一实体处理，而使变量得到简括。在主成分分析之后，一小组非相关变量将代表原始变量组中的大部分信息，但将更易于在后来的分析模型中使用。通常，2至4个主成分构成变量变化的85%至98%。涉及特定紫外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理含水体系的方法，它包括向所述体系中加入水溶性或水可分散的聚合物，该聚合物包含至少一个紫外线辐射响应基团并具有大于１０ｐｐｍ的ＣＡ５００浊点。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JA凯利，MH齐，RJA蒂佩特，J理查德森，
申请(专利权)人：格雷斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]