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TWI670482B - 液流中的陰離子電荷的光學判定方法、該方法中獲得的光吸收結果的用途、用於光學量測的元件以及該元件的用途 - Google Patents

液流中的陰離子電荷的光學判定方法、該方法中獲得的光吸收結果的用途、用於光學量測的元件以及該元件的用途 Download PDF

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TWI670482B
TWI670482B TW103140352A TW103140352A TWI670482B TW I670482 B TWI670482 B TW I670482B TW 103140352 A TW103140352 A TW 103140352A TW 103140352 A TW103140352 A TW 103140352A TW I670482 B TWI670482 B TW I670482B
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拉利 巴哈薩咯
伊利斯 約恩蘇
瑪麗亞塔 皮羅寧
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芬蘭商克密拉股份有限公司
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Abstract

本發明是關於一種含水液流的光學量測以及處理所述量測的結果的方法，以便判定所述液流的陰離子電荷，所述方法藉由量測所述液流的光吸收且使用諸如運算計算的運算處理來預測所述液流中的陰離子基團的量來進行。特定言之，所述方法包含以下步驟：將某一量的陽離子染料添加至所述含水液流，量測所述所獲得的含有染料的液流的光吸收光譜，以及使用運算處理來處理所述所獲得的光吸收光譜以便獲得所述陰離子電荷。本發明亦是關於所述所獲得的光譜在判定所述液流的混濁度上的用途，以及適用於進行所述方法的元件。

Description

液流中的陰離子電荷的光學判定方法、該方法中獲 得的光吸收結果的用途、用於光學量測的元件以及該元件的用途
本發明是關於一種用於判定液流中的陰離子基團且視情況用於判定液流的混濁度的光學方法。必要時，在判定之前可根據液流中的任何物質的顆粒大小或質量或者大小與質量兩者而對液流進行分餾。
源於紙漿懸浮液以及其他漿料的帶電基團可對漿料在化學反應中的行為具有顯著影響。此等帶電基團可與添加至漿料中的各種添加劑及顆粒反應並結合，且引起凝聚。因此，判定此等帶電基團的含量對於判定待使用的添加劑的量以及判定此等帶電基團是否需要獨立地被移除是重要的。
傳統上用於量測樣本中的陰離子基團的含量的方法中的一些是耗力耗時的。較簡單的替代方法包含漿料的實驗室樣本的 滴定(電導滴定或電位滴定)。然而，此等方法不可直接在流動液流中執行，且需要陰離子基團呈其質子化形式。
替代光學方法描述於WO2004063724及F1991963中。在W02004063724中，首先清洗樣本以便自紙漿纖維移除溶解的且小的顆粒。添加染料，過濾樣本，並量測未被吸附的染料的量。在F1991963中，根據校準曲線得以建構的所添加的陰離子或陽離子聚合物來量測吸收率的改變。此方法需要獨立實驗室樣本的耗時的滴定，且需要針對每一不同類型的樣本來建構校準曲線。因此，此兩種方法需要額外步驟(諸如，樣本的清洗及過濾)，且兩種方法中的量測是對實驗室樣本進行，且並不允許流動液流中的直接量測。
此等方法是基於一個單一波長的量測，從而使得此等方法對干擾敏感。因此，此等方法並不提供電荷的可靠結果。此等方法亦需要校準。
因此，需要一種判定液流的總電荷或其顆粒群體的方法，所述方法應快速、簡單且可直接對流動液流進行，藉此可避免獨立樣本收集。
本發明的一目標為提供一種用於判定液流(諸如，製程液流的側餾分)的總陰離子電荷的新穎方法及元件。
特定言之，本發明的一目標為提供一種用於判定陰離子 電荷的方法及元件，其中量測可直接自液流進行而不需要獨立的樣本收集。
本發明的另一特定目標為提供一種用於判定液流的不同顆粒餾分或群體的不同陰離子電荷的方法及元件。此等不同顆粒餾分應較佳可使用一個單一校準曲線來分析。
此等及其他目標連同其相比已知方法及元件的優點藉由如下文所描述及主張的本發明來達成。
所述方法是基於根據比爾-朗伯定律(Beer-Lambert Law)進行的添加至液流的陽離子染料的光吸收量測，繼之以液流中的陰離子基團的數目的估計(例如，藉由計算)。然而，光透射的量測同樣適用。所述方法可用於判定液流中所含有的物質(諸如，溶解的聚合物、膠狀顆粒乃至分散的顆粒)中的陰離子基團的總量。對於造紙機樣本，特別是在結合液流分餾系統使用時，所述方法亦可用於(例如)判定濾液的陽離子需求以及纖維的動電位(zeta potential)，此是因為此系統分離溶解的且膠狀的材料與較大顆粒以及所述纖維。顆粒可(例如)藉由分離為膠體、膠黏物、瀝青、細粒、填料以及聚結物根據顆粒的大小及/或質量分離為一或多個顆粒群體。
另外，本發明的方法及元件允許自相同的所量測的吸收光譜計算液流的混濁度。
因此，本發明是關於一種含水液流的光學量測以及處理量測的結果以便判定液流的陰離子電荷的方法，所述方法藉由量 測液流的光吸收且使用運算處理(諸如，運算計算)來預測液流中的陰離子基團的量來進行。
更具體言之，本發明是關於一種含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，以便判定所述液流的陰離子電荷，所述含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法藉由量測所述液流的光吸收或透射且預測所述液流中的陰離子基團的總量來進行，特徵在於：將固定量的陽離子染料添加至含水的所述液流，量測所獲得的含有所述陽離子染料的所述液流的光吸收光譜或透射光譜，以及藉由使用導出之運算處理步驟來處理所獲得的所述光吸收光譜，而獲得所述含水的液流的所述陰離子電荷，藉此將所述陽離子染料的最大吸收率區域處的第一導數的最小值或最大值應用於計算中，使得其與所述液流的總電荷相關，其中所述含水的液流包含溶解的物質以及膠狀的物質。
另外，本發明是關於一種含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法中所獲得的光吸收結果的用途，其用於判定含水液流的混濁度。本發明另關於一種用於保持含水的液流的容器中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，包括：染料供應單元，與所述容器連接；用於量測所述液流的光吸收或透射光譜的構件；以及用於處理所獲得的所述光吸收或透射結果的構件，其中所述用於處理的所述構件已選自導出之運算處理步驟，藉此所述用於處理的所述構件用以將所述染料的最大吸收率區域處的導數的最小值或最大值應用於所述計算中，使得其 與所述液流的總電荷相關，其中用於量測所述光吸收的所述構件用以直接自用於保持所述液流的所述容器中的流來量測所述的含水的液流的所述陰離子電荷，其中所述含水的液流包含溶解的物質以及膠狀的物質的至少一者，且其中該元件更包括液流分餾單元，用於根據所述液流中所含有的任何物質的顆粒大小而將所述液流分離為餾分。
藉由本發明而獲得了可觀的優點。因此，本發明提供用於判定液流中的陰離子基團的簡單光譜光度方法。
所述方法方便且快速，且並不需要任何預處理，唯在添加染料之前且在量測光吸收光譜之前可能進行樣本或液流的稀釋除外。因此，任何含水液流可得以被分析。樣本或液流可為僅含有溶解的且膠狀的物質或分散的顆粒的稀液流，但亦可含有(例如)木纖維。自溶解的分子至大聚集體的任何物質可得以被分析。
量測可直接在線上對流動液流進行(亦即，無獨立的樣本收集步驟以及實驗室量測)。然而，所述方法可在線內且線上或在實驗室中用於流動或靜止的樣本上。
可自與染料的量(或陰離子基團的量)相同的吸收光譜判定混濁度，且混濁度的變化並不引起對陰離子基團的含量的估計的問題。
本發明亦可用於判定添加至製程液流的陽離子聚合物或其他化學物是否按預期起作用，且監視化學物未劑量過量(劑量過量可導致不良的、通常花費大的運轉性問題或聚集)。
根據本發明的一實施例，僅需要建構一個一般校準模型，而非每一量測需要新校準。若根據(例如)顆粒大小或質量而將液流分餾，則(例如)在陰離子群體的偵測中獲得關於顆粒大小與陰離子電荷之間的關係的新類型的資訊。
接著，將更緊密地參看隨附圖式以及實施方式來描述本發明。
1‧‧‧容器
2‧‧‧染料供應單元
3、4、5‧‧‧構件
6‧‧‧分餾單元
圖1為說明待根據本發明而分析的液流的可選分餾的功能的圖片。
圖2為展示使用如PCT/FI2013/050572所述的連續分餾方法自網水(wire water)收集的餾分的混濁度概況的曲線圖，每一餾分含有與其他餾分不同的大小的顆粒，其中垂直線指示10個所收集的餾分，且X軸指示以毫升計的體積。
圖3為展示具有不同量的陰離子基團以及不同混濁度的五個網水樣本的五個光吸收光譜的曲線圖。
圖4為展示藉由滴定而量測的網水餾分的混濁度(左軸)以及陽離子需求(右軸)的曲線圖。
圖5為展示用於預測樣本中的陰離子基團的量的模型中的兩個分量的載入的曲線圖，分量M1給出幾乎直線，從而指示混濁度基線，且分量M2給出吸收。
圖6為展示網水樣本中的所預測並量測的陰離子基團的曲線圖。
圖7為展示使用吸收曲線的第一導數(first derivative)的紙漿樣本中的所預測並量測的陰離子基團的曲線圖。
圖8為展示使用線內方法而獲得的三個紙張製程樣本的陰離子電荷概況的曲線圖。
圖9是關於用於保持液流的容器中的含水液流的陰離子電荷的光學量測的元件。
本發明是關於一種含水液流的光學量測以及處理量測的結果以便判定液流的陰離子電荷的方法。
所述方法藉由使用運算處理(較佳為運算計算)來量測液流的光吸收或光透射且預測液流中的陰離子基團的量以便獲得與液流的電荷相關的結果來進行。
根據一個方案，運算處理或計算可包含導出或較佳由導出(derivation)組成，藉此染料的最大吸收率區域處的導數的最小或最大值與液流的總電荷相關。最小或最大值的選擇取決於導出的方向。
根據另一方案，運算處理或計算可包含使用預定校準模型來處理結果或較佳由使用預定校準模型來處理結果所組成，其中所獲得的光譜的光吸收值與其進行比較。所述結果為對應於液 流的電荷的值(通常以SI為單位)。
因此，在所述方法中進行以下主要步驟：將固定量的陽離子染料添加至含水液流，量測所獲得的含有染料的液流的光吸收或透射光譜，以及使用運算計算來處理所述所獲得的光吸收光譜。
藉此，術語「液流」在此處意謂流動或靜止的液流，諸如，一種製程的含水主要液流、其側餾分，或含水液流以及側餾分中的任一者的樣本。在本發明中，較佳的是獲得一種製程的主要液流的側餾分，且在流動狀態下在線上對此側餾分進行方法的步驟。
液流(例如)選自含有溶解的或膠狀的物質或顆粒或者兩者的液流。特定言之，本發明適用於含有纖維性物質(諸如，木纖維)的纖維性液流。此等液流的實例包含造紙業的紙漿、原水、網水以及循環水液流，以及各種廢水液流。
術語「膠狀物質」意欲涵蓋由具有2奈米至500奈米的顆粒大小且通常在根據本發明分析的液流中以分散形式存在的顆粒形成的物質。
液流的陰離子特性是因液流中所含有的物質而引起，所述物質含有陽離子官能基與陰離子官能基兩者。因為通常此等帶電官能基的多數為陰離子，因此物質具有總的陰離子電荷。
因為量測可如上文所描述直接自液流進行而不需要獨立 樣本收集以及其他樣本預處理，因此可有利的是，在添加陽離子染料之前稀釋液流。液流較佳在未溶解顆粒的含量高於5公克/公升時被稀釋。
陽離子染料較佳選自吸收至少450奈米至700奈米的波長的光的水溶性雜環芳族陽離子化合物，更佳選自亞甲基綠以及亞甲基藍，所述水溶性雜環芳族陽離子化合物在所述波長區內顯現所要吸收。
添加至液流的陽離子染料的量通常經調整以將液流的所要區段呈現為陽離子型。因此需要的量亦可被稱作「陽離子需求」。當添加至液流時，陽離子染料將幾乎立即吸附至液流中的任何物質的陰離子基團(諸如，羧基)，藉此染料的可見色彩亦將消失。此情形是因所反應(所吸附)的染料吸收光的能力減小而引起。藉此，液流可僅藉由添加過量染料(相較於液流中的陰離子基團的量)而具備持久色彩。
因此，將液流的整個染料處理區段呈現為陽離子型的染料的足夠量通常>1eq(相較於液流中的陰離子基團的估計量)。由於液流的色彩，可在視覺上偵測到此過量的染料。
染料的所述足夠量較佳基於相同或類似液流的較早電荷量測來估計，量最宜為60μmol/l至120μmol/l。
為了確保液流的所有陰離子基團已反應，允許染料在液流中反應。需要的時間可為短的，諸如，一秒或幾秒(例如，3秒至10秒)，但較佳使用至少1分鐘的時間，更佳3分鐘至10分 鐘的時間。隨後，量測光吸收。
在添加並吸附染料之後進行的本發明的光吸收量測提供了作為光吸收光譜的結果，其中基線指示待分析的液流的混濁度，且其中吸收峰值的高度對應於未反應(亦即，未吸附)的陽離子染料的量或替代地對應於經反應(亦即，經吸附)的染料的量。通常，在兩個或兩個以上波長下，較佳在若干相等分佈的波長(諸如，例如間隔1奈米至2奈米的10至20個波長)下獲得光譜。
由於染料的過度添加，且由於液流中的陰離子基團與染料的結合，強吸收指示液流中的大量自由染料。此情形進一步指示液流中的陰離子基團的量小。
光譜較佳為UV-Vis光譜(紫外線至可見光譜)。特定言之，450奈米至700奈米、較佳400至800奈米的波長範圍內且更佳250奈米至900奈米的整個範圍內的吸收結果包含於光譜中。
因此，所述方法基於如下事實：當陽離子染料添加至含有陰離子基團的液流或樣本時，液流或樣本的光吸收光譜為自由的光吸收染料的量、液流或樣本的陰離子基團的量以及混濁度的函數。
可隨後使用一或多個運算處理步驟來處理因此獲得的光吸收光譜。根據一個實施例，此處理是基於校準的結果。出於校準目的，收集校準樣本，但此舉可在欲處理的吸收光譜的量測之前良好地進行。應具有多個變數(至少包含校準樣本的混濁度以 及陰離子電荷)的大幅變化的這些校準樣本可含有水、陽離子染料、溶解的或膠狀的物質或顆粒，或者任何前述各者的混合物。樣本的混濁度尤其對應於樣本中未溶解的顆粒的含量。
接著從這些校準樣本量測吸收光譜，且較佳藉由比較吸收光譜與參考值而中和因樣本的混濁度而引起的背景吸收效應(或基線)，所述參考值可例如獲自水樣本。然而，當運算處理包含導出時，不必獲得參考值。此導出從結果移除背景的效應，亦即，混濁度。
其他運算處理步驟可選自(例如)平滑化(諸如，藉由使用資料過濾器或藉由平均化)以及導出、較佳至少一個導出步驟，此最宜藉由計算所獲得的吸收光譜的第一導數而進行。所述運算處理步驟以及其他運算處理步驟(以及視情況選用的背景吸收的效應的中和)形成所使用的「校準模型」。
(例如)利用導出的運算處理模型將給出結果，所述結果為與樣本中的陰離子基團的數目相關的量度。
根據本發明的替代實施例，運算處理模型建構自從一系列校準樣本獲得的結果，其內容應包含未知樣本的陰離子基團的量以及混濁度的預期變化。
校準模型較佳為預定的，且可(例如)藉由諸如流動電位方法(streaming potential method)的聚電解質滴定方法或藉由校準樣本的電泳遷移率量測而獲得，所述方法給出這些校準樣本的陰離子電荷。
校準的結果亦將取決於所使用的染料，這是因為(例如)亞甲基綠將在250奈米至900奈米的波長區中給出足夠特定吸收光譜，但所需要的結果亦可使用450奈米至800奈米的較窄區而獲得。
經由多變數校準(multivariate calibration)，校準樣本的所量測的吸收光譜可用於計算這些樣本的陰離子基團的量與混濁度兩者。多變數校準方法可(例如)為部分最小平方(partial least square,PLS)方法或更複雜的多變數計算方法。
部分最小平方(PLS)為可用於使用兩個不同變數而將預測結果(例如，校準結果)以及可觀測結果(例如，從吸收光譜獲得的待分析結果)投影至指示這些變數之間的關係的線性圖的統計方法。多變數方法本質上利用其他不同變數。
根據本發明的較佳實施例，在進行光吸收量測之前，基於液流中所含有的任何物質的顆粒大小或質量而將液流分餾。接著針對所獲得的餾分中的每一者而獨立地量測光吸收光譜。以此方式，可針對不同餾分而獨立地判定陰離子特性，這些餾分含有通常具有不同電荷特性的不同類型的顆粒。
液流中的顆粒取決於其質量或電荷或兩者而分餾或分離為顆粒群體可使用PCT/FI2013/050572所述的方法(亦即，藉由將樣本引導至散解通道，所述散解通道經設計以使得液體流將樣本中潛在的凝聚塊散解，且進一步以液體流逐漸攜載樣本的顆粒)而進行。
或者，可藉由過濾、離心分離或沈降或任何其他合適分餾方法來進行分餾或分離。因此獲得的顆粒群體較佳包含以下各者中的兩者或多於兩者：膠體、纖維以及聚結物，其全部可具有不同電荷。
所述方法的所有步驟較佳在線內執行。因為量測可直接自液流進行而無樣本的獨立收集，所以可以連續或半連續方式使用所述方法，藉著連續方式直接從流動液流反映光吸收光譜的量測，而半連續方式主要反映光譜的量測的特性(亦即，量測的頻繁重複，但並非本質上恆定的量測)。
除處理光吸收光譜以便判定液流的陰離子電荷外，相同結果可用於判定同一含水液流的混濁度。特定言之，藉由分析光吸收光譜的背景吸收來判定混濁度。
本發明亦是關於用於保持液流的容器1中的含水液流的陰離子電荷的光學量測的元件。此元件至少包括以下單元：2 與容器1連接的染料供應單元，3 用於量測液流的光吸收或透射光譜的構件，4 用於處理所獲得的光吸收結果的構件。
視情況，根據本發明的特定實施例，所述元件亦可包含用於獲得校準模型的構件5。
所述元件適用於進行本發明的上述方法。
所述元件的表徵特徵在於，用於量測光吸收的構件3用以直接自保持液流的容器1中的流來量測陰離子電荷，而無需中 間樣本保持單元的存在且不需要將任何樣本輸送至獨立實驗室設施乃至獨立設備實體。
用於處理的構件4可(例如)選自平滑化、平均化以及導出的運算處理步驟。
用於獲得校準模型的構件5可(例如)選自用於流動電位滴定或用於電泳遷移率量測的構件。較佳地，用於獲得校準模型的構件5選自用於獲得多變數校準模型的構件，更佳地選自用於獲得PLS模型或校準模型的構件。
除了這些單元之外，所述元件可包括用於根據液流中所含有的任何物質的顆粒大小或質量而將液流分離為餾分的液流分餾單元6。使用此分餾單元6，可針對待分析的液流的不同餾分而獨立地判定陰離子特性，餾分通常含有具有不同電荷特性的不同類型的顆粒。
待根據本發明而分析的液流(例如纖維或顏料)常含有相對大的顆粒，且本發明的方法及元件可用於提供必要資訊以能夠(例如)估計陽離子聚合物的量，其中陽離子聚合物可添加至液流以便(例如)使液流中的溶解的且膠狀的顆粒選擇性地凝聚。
本發明的方法及元件亦可用於判定這種陽離子聚合物或其他化學物是否按預期起作用且監視化學物未劑量過量(所述劑量過量可能導致不良的、通常花費大的運轉性問題或聚集)。
因此，方法及元件可用於監視及/或控制及/或最佳化化學效能以及製程效能。
可發現此方法尤其適用的技術領域包含造紙業(包含紙漿、紙與板製造)、水淨化技術、環境分析、生物燃料行業乃至醫用行業。
以下非限制性實例意欲僅說明藉由本發明的實施例獲得的優點。
實例
在以下實例中，使用所謂的分餾系統。這是專利申請案第PCT/FI2013/050572號所述的分餾器，且基於分散液、懸浮液以及漿料中所含有的顆粒的顆粒大小而對分散液、懸浮液以及漿料進行分餾。
實例1-網水的分餾以及混濁度量測
收集來自不同紙張製造程式的四個不同網水樣本並標記為網水1、網水2、網水3及網水4。由顆粒根據其質量(參見圖1)而分餾的分餾器系統來對每一樣本(10毫升)進行分餾，且記錄混濁度曲線(參見圖2)。較大顆粒遲於小顆粒離開分餾器，且因此展示於圖2的曲線圖的右側。
藉由在每50毫升餾分期間對來自偵測器(此處為直接自流經分餾器的液流量測混濁度的線內偵測器)的所記錄的混濁度取平均值來計算每一餾分的混濁度。
替代方法為使用獨立於分餾器而置放於網水液流中的偵測器來量測混濁度。
實例2-含有染料的網水的吸收分析
此處使用實例1中所獲得的餾分，而無進一步改質。
以上分餾由於所需要的沖提而亦導致樣本的稀釋。因此，從經稀釋的分餾的液流，自分餾開始330秒後開始收集10個50毫升餾分。
為了進行分析，將3毫升的各個樣本置放於石英光析槽中，且添加40微升的100微克/毫升的亞甲基綠。藉由2奈米狹縫以及960奈米/分鐘的掃描速度來量測900奈米至250奈米之間的UV-Vis光譜。五個樣本的光吸收光譜展示於圖3中。亞甲基綠吸收550奈米至700奈米的區中的光。吸收愈強，樣本中存在愈多未反應的亞甲基綠，且因此樣本的陰離子電荷愈低。
為了進行比較，使用Mütek流動電位滴定系統針對陽離子需求而分析10毫升的每一所收集的稀釋餾分，且藉由0.0005N陽離子凝聚胺滴定。將每一餾分分析三次以獲得可靠結果。結果展示於圖4中，其中樣本1至樣本10為網水1的餾分，樣本11至樣本20為網水2的餾分，樣本21至樣本30為網水3的餾分，且樣本31至樣本40為網水4的餾分。
所量測的陽離子需求(由Mütek量測)與藉由所描述的方法計算的陰離子電荷之間的所得相關高於95%。
自分析變得清楚的是，根據本發明的方法可用於比先前已知的方法(對於Mütek，20個小時60個樣本)可靠且快得多(1小時60個樣本)地量測液流的陰離子電荷。
實例3-藉由PLS進行的校準
為了進行部分最小平方(PLS)校準，使用SIMCA-P軟體。僅藉由兩個分量(潛變數，此處為混濁度及吸收率)來達成最佳校準模型。用於模型化的Q2為0.90，換言之，模型具有極好的可預測性。
圖5展示用於預測樣本中的陰離子基團的量的模型的兩個分量(潛變數)的載入。自圖清楚的是，第一分量捕獲基線偏移的效應，換言之，樣本的混濁度，而第二分量在亞甲基綠指示的樣本中高量的陰離子基團的波長下給出強的負面回應。
藉由獲得若干已知樣本(例如，水及染料溶液)的圖5的曲線圖來獲得校準結果。圖6展示98%的相關的情況下的所預測且量測的陰離子基團。
實例4-藉由導出進行的校準
收集五個不同樣本，範圍自經塗佈損紙(coated broke)至完全漂白的松木及白樺木纖維素紙漿。如實例3所述而進行吸收量測。含有纖維的樣本在吸收量測期間具有沈降的傾向，且此情形使得樣本的混濁度在吸收掃描期間改變，從而導致較低可預測性(88%相關)。然而，此效應藉由考慮吸收曲線的第一導數來中和，從而給出改良的相關(95%)。結果展示於圖7中。圖7中，y軸與x軸的單位相同。
實例5-線內量測
在使用試驗臺上實驗室光譜儀進行初始實驗之後，將光纖光譜儀連接至分餾系統。在進入量測流動槽之前，將亞甲基綠 溶液的恆定流添加至樣本流。如先前實例所述而進行量測。
分析若干不同樣本，包含網水以及纖維樣本(來自紙機漿池以及流料箱)。在圖8中，展示了所提及的三個例示性紙張製程樣本的陰離子電荷概況。
這些結果清楚地指示，連接至系統的光纖光譜儀極其適用於根據本發明的線內分析。
從這些結果，亦可看出相較於紙機漿池樣本，流料箱樣本的總陰離子電荷低得多。原因是陽離子濕部澱粉(cationic wet end starch)以及助留劑添加至紙機漿池樣本。尖峰陰離子電荷發生於含有纖維的餾分中。在網水樣本中，陰離子電荷集中至最大顆粒，所述最大顆粒並未存在於流料箱樣本中。此情形指示形成於網水中的聚集體仍具有一些陰離子電荷。

Claims (34)

  1. 一種含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，以便判定所述液流的陰離子電荷，所述含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法藉由量測所述液流的光吸收或透射且預測所述液流中的陰離子基團的總量來進行，特徵在於：將固定量的陽離子染料添加至含水的所述液流，量測所獲得的含有所述陽離子染料的所述液流的光吸收光譜或透射光譜，以及藉由使用導出之運算處理步驟來處理所獲得的所述光吸收光譜，而獲得所述含水的液流的所述陰離子電荷，藉此將所述陽離子染料的最大吸收率區域處的第一導數的最小值或最大值應用於計算中，使得其與所述液流的總電荷相關，其中所述含水的液流包含溶解的物質以及膠狀的物質。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述液流是選自纖維性液流。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述液流是選自含有纖維性物質的纖維性液流。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述液流是選自含 有木纖維的纖維性液流。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，獲得主要製程液流的側餾分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，在添加所述陽離子染料之前稀釋所述液流。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述陽離子染料是選自吸收400奈米至700奈米的波長的光的水溶性雜環芳族陽離子化合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述陽離子染料是選自亞甲基綠以及亞甲基藍。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，將足夠量的所述陽離子染料添加至所述液流以將所述液流的所要區段呈現為陽離子型的，所述足夠量是基於相同或類似液流的較早電荷量測來估計，所述足夠量為60μmol/l至120μmol/l。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，在量測所述光吸收之前，允許所述陽離子染料在所述液流中反應歷時至少1秒。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，在量測所述光吸收之前，允許所述陽離子染料在所述液流中反應歷時3秒至10秒。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，在量測所述光吸收之前，允許所述陽離子染料在所述液流中反應歷時至少1分鐘。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，在量測所述光吸收之前，允許所述陽離子染料在所述液流中反應歷時3分鐘至10分鐘。
  14. 如申請專利範圍第5項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，根據所述液流中所含有的物質的顆粒大小或質量或兩者來對所述液流進行分餾，之後對所獲得的餾分中的一或多者進行光吸收量測。
  15. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，針對250奈米至900奈米的整個波長範圍量測所述液流的所述光吸收光譜。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，針對450奈米至800奈米的波長範圍量測所述液流的所述光吸收光譜。
  17. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，藉由量測數個校 準樣本的陰離子電荷來判定校準模型。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，藉由所述校準樣本的流動電位滴定或電泳遷移率量測來判定所述校準模型。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，藉由以下方式來判定所述校準模型：量測具有可變的混濁度以及陰離子電荷的數個不同的校準樣本的電荷、量測對應於所獲得的所述電荷的吸收率、以及藉由比較所述吸收率與參考值而中和因所述校準樣本中的混濁度而引起的背景吸收的效應。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述校準模型為多變數校準模型。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述多變數校準模型選自利用部分最小平方(PLS)或導出或兩者的模型。
  22. 如申請專利範圍第1項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述方法的所有步驟是在線上或線內進行。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法，特徵在於，所述方法的所有步驟是連續或半連續地進行。
  24. 一種如申請專利範圍第1至23項中任一項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法中所獲得的光吸收結果的用途，其用於判定含水液流的混濁度。
  25. 如申請專利範圍第24項所述的光吸收結果的用途，其中藉由分析所述光吸收光譜的背景吸收來判定所述混濁度。
  26. 一種用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，包括：染料供應單元(2)，與所述容器(1)連接，用於量測所述液流的光吸收或透射光譜的構件(3)，以及用於處理所獲得的所述光吸收或透射結果的構件(4)，其中用於處理的所述構件(4)已選自導出之運算處理步驟，藉此用於處理的所述構件(4)用以將所述染料的最大吸收率區域處的導數的最小值或最大值應用於計算中，使得其與所述液流的總電荷相關，其中用於量測所述光吸收的所述構件(3)用以直接自用於保持所述液流的所述容器(1)中的流來量測所述的含水的液流的所述陰離子電荷，其中所述含水的液流包含溶解的物質以及膠狀的物質的至少一者，且其中該元件更包括液流分餾單元(6)，用於根據所述液流中所含有的任何物質的顆粒大小而將所述液流分離為餾分。
  27. 如申請專利範圍第26項所述的用於保持含水的液流的容 器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，特徵在於，用於處理所獲得的所述光吸收或透射結果的所述構件(4)包含用於獲得校準模型的構件(5)。
  28. 如申請專利範圍第27項所述的用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，特徵在於，用於獲得校準模型的所述構件(5)選自用於流動電位滴定或用於電泳遷移率量測的構件。
  29. 如申請專利範圍第28項所述的用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，特徵在於，用於獲得校準模型的所述構件(5)選自用於獲得多變數校準模型的構件。
  30. 如申請專利範圍第29項所述的用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件，特徵在於，用於獲得校準模型的所述構件(5)選自用於獲得PLS模型或校準模型或其組合的構件。
  31. 一種如申請專利範圍第1至23項中任一項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法的用途，用於判定添加至液流的陽離子聚合物或其他化學物是否按預期起作用且監視所述化學物是否劑量過量。
  32. 一種如申請專利範圍第26至29項中任一項所述的用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件的用途，用於判定添加至液流的陽離子聚合物或其他化 學物是否按預期起作用且監視所述化學物是否劑量過量。
  33. 一種如申請專利範圍第1至23項中任一項所述的含水的液流的光學量測以及處理所述光學量測的結果的方法的用途，用於監視及/或控制及/或最佳化化學效能以及製程效能。
  34. 一種如申請專利範圍第26至29項中任一項所述的用於保持含水的液流的容器(1)中的所述液流的陰離子電荷的光學量測的元件的用途，用於監視及/或控制及/或最佳化化學效能以及製程效能。
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