Оптическое определение анионного заряда в технологическом потоке - заявка 2016123752 на патент на изобретение в РФ

1. Способ оптического измерения водного потока и обработки результатов измерения с целью определить анионный заряд потока, осуществляемый путем измерения поглощения или пропускания потоком оптического излучения и предсказания общего количества анионных групп в потоке, отличающийся тем, что:
дополнительно вводят в водный поток фиксированное количество катионного красителя,
измеряют спектры поглощения или пропускания оптического излучения результирующим потоком, содержащим краситель, и
обрабатывают полученный спектр поглощения, используя математическую обработку результатов с целью определить анионный заряд.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный поток выбирают из потоков, содержащих волокна, предпочтительно содержащих растворенные или коллоидные вещества, более предпочтительно содержащих волокнистые вещества, наиболее предпочтительно содержащих древесные волокна.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получают боковую фракцию основного технологического потока.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до введения катионного красителя производят разбавление потока.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катионный краситель выбирают из водорастворимых гетероциклических ароматических катионных соединений, поглощающих оптическое излучение на длинах волн в интервале 400-700 нм, предпочтительно из метилена зеленого и метилена синего.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катионный краситель вводят в поток в количестве, достаточном, чтобы сделать выбранную часть потока, такую как его боковая фракция, катионной, при этом указанное достаточное количество, оценку которого предпочтительно находят, основываясь на предшествующих измерениях заряда в тех же или сходных потоках, наиболее предпочтительно составляет 60-120 мкмоль/л.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до начала измерений поглощения оптического излучения обеспечивают возможность для реакции катионного красителя в потоке в течение по меньшей мере 1 с, альтернативно 3-10 с, предпочтительно по меньшей мере 1 мин, более предпочтительно 3-10 мин.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает фракцонирование потока по размеру и/или массе частиц, содержащихся в нем веществ, перед проведением измерений поглощения оптического излучения одной или более полученными фракциями.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектры поглощения оптического излучения потоком измеряют в интервале длин волн 450-800 нм, предпочтительно во всем диапазоне от 250 нм до 900 нм.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку полученного спектра поглощения осуществляют с использованием одной или более операций математической обработки результатов, выбранных из сглаживания, усреднения и взятия производной, предпочтительно по меньшей мере с использованием операции взятия производной, предпочтительно путем вычисления первой производной полученного спектра поглощения.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что в качестве математической обработки результатов или вычислений выбирают взятие производной, причем минимальное или максимальное значение производной в области максимального поглощения красителя используют в вычислениях с обеспечением его корреляции с суммарным зарядом потока.
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определяют калибровочную модель путем измерения анионных зарядов в серии калибровочных образцов, предпочтительно посредством поточного потенциального титрования или измерения электрофоретической мобильности образцов.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определяют калибровочную модель путем измерения заряда калибровочных образцов с различными значениями мутности и анионного заряда, измерения поглощения, соответствующего полученным значениям заряда, с нейтрализацией эффекта фонового поглощения, обусловленного мутностью образцов, путем его сравнения с референтным значением.
14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся тем, что применяют многовариантную калибровочную модель, предпочтительно выбранную из моделей, использующих метод частных наименьших квадратов (МЧНК) и/или взятие производной.
15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что все операции способа выполняют в режиме онлайн или инлайн, предпочтительно непрерывно или полунепрерывно.
16. Применение результатов измерений поглощения оптического излучения, полученных при осуществлении способа согласно любому из пп. 1-14, для определения мутности водного потока.
17. Применение по п. 16, в котором мутность определяют путем анализа фонового поглощения в указанном спектре поглощения.
18. Устройство для оптического измерения анионного заряда водного потока в емкости (1), в которой находится поток, содержащее:
средство (2) для подачи красителя, сообщающееся с емкостью (1),
средство (3) измерения спектров поглощения или пропускания оптического излучения потоком и
средства (4) для обработки полученных результатов измерений поглощения или пропускания оптического излучения,
отличающееся тем, что средство для измерения поглощения оптического излучения выполнено с возможностью измерять анионный заряд непосредственно на потоке в указанной емкости.
19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что дополнительно содержит фракционер (6) для разделения потока на фракции в зависимости от размеров частиц любых веществ, содержащихся в потоке.
20. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что указанные средства (4) для обработки выбраны из операций математической обработки результатов, включающих сглаживание, усреднение и взятие производной, или включают средство (5) для получения калибровочной модели.
21. Устройство по п. 20, отличающееся тем, что средство (5) для получения калибровочной модели выбрано из средств для поточного потенциального титрования или для измерения электрофоретической мобильности.
22. Устройство по п. 20 или 21, отличающееся тем, что средство (5) для получения калибровочной модели выбрано из средств для получения многовариантной калибровочной модели, предпочтительно из МЧНК-модели, калибровочной модели и их комбинации.
23. Применение способа согласно любому из пп. 1-15 или устройства согласно любому из пп. 18-22 для определения того, функционируют ожидаемым образом или нет катионные полимеры или другие химические реагенты, введенные в поток, и для мониторинга отсутствия передозировки химических реагентов.
24. Применение способа согласно любому из пп. 1-15 или устройства согласно любому из пп. 18-22 при мониторинге и/или управлении, и/или оптимизации показателей функционирования химического реагента и процесса.
Наверх