测定水系统中含水聚合物浓度的方法技术方案

采用具有聚合物基体和阳离子染料的薄固体膜传感器测定水溶液中带负电荷的聚合物的浓度。将含有至少一种带负电荷的待测聚合物的水溶液的样品施加在所述膜传感器上。施加样品后测量所述膜传感器的吸光度。然后将所述膜传感器的吸光度与包含已知浓度的带负电荷的聚合物的样品的吸光度的校准曲线相比较，以测定样品中带负电荷的聚合物的浓度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及工业用水系统如冷却和锅炉用水系统中的水溶性聚合物的检测，更具体涉及一种采用固体膜传感器对工业用水系统中的阴离子水溶性聚合物的浓度或者有效 性进行检测的方法。2.
技术介绍
水用于众多工业用水系统如冷却和锅炉用水系统中。城市用水或者未处理的水中 包含可能影响传热、流体流动或者引起系统设备腐蚀的杂质。例如，金属阳离子如钙离子、 镁离子、钡离子和钠离子就经常存在于未处理的水中。当水包含过量的这些杂质时，仪器表 面可能形成水垢或者沉积物形式的沉淀。这些水垢或者沉积物的存在不利地影响传热率， 从而影响系统效率。此外，清洗或者除去这些水垢或者沉积物是昂贵和繁重的，因为它通常 需要关闭系统。因此，在将水应用于冷却或者蒸汽前，需要采用合适的化学品处理来抑制结 垢。 在工业用水系统中，大量的化学品已经被用于减少或者抑制水垢和沉积物的形 成。例如，已知的是往水中加入阴离子水溶性聚合物。 一种特别有效的水溶性聚合物为 HPS-I ;尽管其它的水溶性聚合物如AEC和APES也在使用。然而，在工业用水系统中使用 水溶性聚合物也存在一些其自身的问题，因为必须对水中的聚合物浓度进行严密监测。例 如，如果使用的聚合物太少，则水垢和沉积物仍然会形成。相反，如果使用的聚合物浓度太 高，则会对系统的成本/性能效率造成不利影响。在利用其它方法对含水系统进行化学处 理时，应该把处理化学品维持在一个最佳浓度。 已经有一些用于测定含水系统中水溶性聚合物浓度的方法。例如，已经有采用染 料测定聚电介质的多种比色法。授予Ciota等人的美国专利号6， 214， 627就是一个例子。 此外，还有利用硫氰酸铁螯合作用检测基于聚丙烯酸的标定的Hach聚丙烯酸法。通常，这 些方法需要一个复杂、步骤繁多的操作过程并且难以在野外进行。还存在其它的方法，如授 予Johnson等人的美国专利号5， 958， 778公开的方法采用鲁米诺标记的聚合物与荧光或者 化学发光检测技术联用来监测工业用水。也有基于生成不溶性化合物以测定水溶性聚合物 浓度的比浊法。这个方法耗时长并且容易产生误差。 因此，强烈需要再现性高、对干扰响应降低和稳定性提高的可以用于测定含水系 统中水溶性聚合物浓度的简化的传感器和测试方法。
技术实现思路
—方面，本专利技术涉及一种测量水溶液中带负电荷的聚合物浓度的方法。该方法包 括提供包括聚合物基体和阳离子染料的薄固体膜传感器的步骤。包含至少一种带负电荷的 待测聚合物的水溶液样品被施加到膜传感器上。在施加样品后，测量所述膜传感器的吸光度。然后将该膜传感器的吸光度与含有已知浓度的带负电荷的聚合物的样品的吸光度的校 准曲线进行比较，以测定样品中带负电荷的聚合物的浓度。 另一方面，本专利技术涉及一种用于测量水溶液中带负电荷的聚合物浓度的固体膜传 感器，该传感器包括聚合物基体和阳离子染料。阳离子染料选自二甲基亚甲基蓝、碱性蓝17 和新亚甲基蓝N。 通过阅读下列详细的描述和附属的权利要求并参考附图，本专利技术及其相对于现有 技术的优点将是显而易见的。附图说明 通过参考本专利技术实施方案的下列描述并结合附图，本专利技术的上述以及其它特征将 更明显，并且可以更好地理解本专利技术本身，附图中 图1为含有不同量阴离子聚合物的水样在固体膜传感器上反应后的光谱图； 图2为代表650nm处吸光度与HPS-I浓度之间关系的吸光度对阴离子聚合物浓度 关系的曲线； 图3为575nm-525nm的A吸光度与HPS-I浓度之间关系的校准曲线； 图4为红-绿的A吸光度与HPS-I浓度之间关系的校准曲线； 图5为575nm处吸光度与HPS-I浓度之间关系的校准曲线 在所有附图中对应的附图标记代表对应的组分。具体实施例方式现在结合附图在以下的详细说明中对本专利技术进行描述，其中详细描述了能够实施 本专利技术的优选实施方案。尽管本专利技术通过参考这些特殊的优选实施方案进行描述，但是应 当理解本专利技术并不限于这些优选实施方案。与此相反，本专利技术包括大量通过参考以下详细说明而明显得出的替代方案、改进方案及等同方案。 本专利技术披露了检测工业用水系统中阴离子水溶性聚合物的改进的固体膜传感器 组合物以及方法。这里所披露的方法特别良好地适用于含水系统(包括但不限于锅炉、冷 却塔、蒸发器、煤气洗涤器、干燥炉和脱盐设备)中的阴离子聚合物侵蚀或水垢抑制剂的快 速和准确测定。能够通过本专利技术的方法进行检测的聚合物包括但是不限于聚丙烯酸部分聚 合物、聚磺化聚合物和马来酐聚合物。予以考虑的阴离子聚合物的具体例子有HPS-I(来自 GE Betz of Trevose PA) 、AEC禾卩APES。 申请人:已经发现包含某些异染染料的固体膜传感器适用于含水体系中阴离子聚 合物浓度的比色测定。某些染料在与溶液中的聚离子型化合物相互作用后经历独特的颜色 变化。当阴离子聚合物与膜传感器中的异染染料接触时，染料分子与聚合物上的负电荷结 合，导致染料分子的最大吸收波长发生迁移。这一迁移可由膜传感器的颜色变化观察到。通 过将水溶液样品施加在膜传感器上并测量膜传感器在特定波长下的吸光度可以对水溶液 中阴离子聚合物的浓度进行比色测定。然后将所测得的吸光度与具有已知浓度待测物质的 标准样品的吸光度进行比较。 制备膜传感器所需要的油墨组合物包括基于聚合物的组合物，该组合物通常包括 异染染料、聚合物基体或聚合物基体的组合、和辅助性的少量添加剂，其中膜由组分在常规溶剂或者溶剂混合物中的溶液制备。添加剂的例子为表面活性剂和防沫剂。异染染料是具有吩噻嗪结构的阳离子染料。已经发现二甲基亚甲基蓝、碱性蓝17和新亚甲基蓝N是特别适合的异染染料。表l示出了这些染料的结构。表l染料及其结构表二甲基亚甲基蓝碱性蓝17<table>table see original document page 5</column></row><table> 根据膜传感器在水样中的溶解度油墨组合物的基体可以分为两种类型。第一种基 体不溶于水，而另一种为完全溶于水的基体。添加染料到这两种类型基体中任意一种中以 形成油墨组合物。 对于水溶性基体，可以采用各种水溶性聚合物。水溶性树脂包括例如其中羟基为 亲水结构单元的聚乙烯醇树脂[如聚乙烯醇(PVA)、乙酰乙酰基改性聚乙烯醇、阳离子改性 聚乙烯醇、阴离子改性聚乙烯醇、硅烷醇改性聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛]、纤维素树脂[甲基 纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基纤维素 (HPC)、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素]、壳质、壳聚糖、淀粉、含醚键树脂[聚环氧 乙烷(PE0)、聚环氧丙烷(PP0)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醚(PVE)]和含氨基甲酰基树脂[聚 丙烯酰按(PAA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰肼]。将水溶性聚合物溶于水中并制备具 有适合成膜的粘度的储备溶液。 所述基体可以包含约0. 01到约10%的表面活性剂。在一个优选实施方案中，表面 活性剂为TWEEN-20或TRITON X-IOO。例如，本专利技术中可以理想地使用0. 05 %的TWEEN-20。 在另一实施方案中，脱模组分中基本不含表面活性剂。 水溶性基体还可以包含浓度在O. l本文档来自技高网...

【技术保护点】
测量水溶液中带负电荷的聚合物浓度的方法，其包括以下步骤：提供包括聚合物基体和阳离子染料的薄固体膜传感器；将含有至少一种带负电荷的待测聚合物的水溶液样品施加在所述膜传感器上；在施加样品后测量所述膜传感器的吸光度；将所述膜传感器的吸光度与包含已知浓度的带负电荷的聚合物的样品的吸光度的校准曲线相比较，以测定样品中带负电荷的聚合物的浓度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-31 11/809,345测量水溶液中带负电荷的聚合物浓度的方法，其包括以下步骤提供包括聚合物基体和阳离子染料的薄固体膜传感器；将含有至少一种带负电荷的待测聚合物的水溶液样品施加在所述膜传感器上；在施加样品后测量所述膜传感器的吸光度；将所述膜传感器的吸光度与包含已知浓度的带负电荷的聚合物的样品的吸光度的校准曲线相比较，以测定样品中带负电荷的聚合物的浓度。2. 权利要求1的方法，其中所述阳离子染料选自二甲基亚甲基蓝、碱性蓝17和新亚甲 基蓝N。3. 权利要求2的方法，其中所述膜传感器具有小于50微米的厚度。4. 权利要求2的方法，其中所述膜传感器由包含表面活性剂的聚合物储备溶液制备。5. 权利要求4的方法，其中所述表面活性剂为阳离子表面活性剂。6. 权利要求4的方法，其中所述表面活性剂为非离子表面活性剂。7. 权利要求6的方法，其中所述非离子表面活性剂为浓度为总聚合物储备溶液的 0. 01-10wt^的Tween-20。8. 权利要求2的方法，其中所述膜传感器由包含防沫剂的聚合物储备溶液制备。9. 权利要求8的方法，其中所述防沫剂为浓度为0. 1到10wt^的有机硅氧烷防沫剂。10. 权利要求2的方法，其中所述膜传感器的聚合物基体由约7g-10g含有 0. 2-0.8g Tween-20和O...

【专利技术属性】
技术研发人员：L张，C肖，W崔，B陈，Z郑，Y龙，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]