[发明专利]通过荧光监测水硬度

说明书

技术领域

本公开涉及对进入或重新进入工业过程的水中低浓度的可溶性镁浓度的测量。

背景技术

用于工业目的的水通常包含各种低浓度的杂质。一些杂质对工业用水过程不会造成很大障碍或不造成障碍，而其他杂质可以导致效率低下。典型的工业用水用户可以通过使用一种或更多种水处理方案来减轻或防止由已知杂质引起的低效率。例如，可能的处理方案可包括在美国专利第4457847号、第4545920号、第4711726号、第5736405号、第5041386号、第5384050号、第6566139号、第6436711号、第6587753号、第6336058号、第7220382号、第7448255号、第7951298号、第7955853号和第8068033号；以及美国专利申请公开第2008/0202553号和第2008/0179179号中所述的那些，其各自的公开内容通过引用将其全部内容并入本文。

可能存在于水中的两种杂质为可溶性钙和可溶性镁，通常被称为“硬度”。水可以被描述为“软”，即通常包含很少或不包含可溶性钙或镁；或“硬”，即一般具有较高(有时不期望地高)浓度的可溶性钙、可溶性镁或两者。硬水可以在工业用水系统，特别地在热工业用水系统，更特别地在加热热工业用水系统，如锅炉系统中导致已知问题。这些已知问题中的一些可以由不是特别高的可溶性钙、可溶性镁或两者的浓度引发。

硬水可以使用一种或更多种水软化过程来软化，其可以包括使用物理或化学处理的纯化。物理处理的非限制性实例包括过滤；蒸馏；包括反渗透、正渗透、膜过滤(微滤、超滤等)、膜蒸馏的膜纯化；离子交换；和电化学方法至沉淀规模。化学处理的非限制性实例包括使用至少一种螯合剂例如乙二胺四乙酸(“EDTA”)或其盐的螯合，或使用一种或更多种苛性碱和/或磷酸盐化合物的沉淀。

可以采用各种分析方法来测量进入、重新进入或正用于工业过程的水(下文称为“工业用水”)的硬度。硬度浓度可以通过电感耦合等离子体(“ICP”)、离子选择性电极(“ISE”)、光吸收、滴定、原子吸收(“AA”)或本领域中已知的其他方法测量。虽然所有方法均可以实现准确的硬度浓度测量，但其各自具有局限性。

发明内容

在第一示例性实施方案中，本公开涉及监测工业用水中可溶性镁浓度的自动化方法，其中所述工业用水中含可溶性镁。该自动化方法包括将水的等分试样与一定量的(1)pH缓冲液和(2)镁配位荧光试剂混合以产生缓冲水样品。(2)镁配位荧光试剂与存在于缓冲水样品中的可溶性镁配位并产生配位镁化合物。通过对在所述缓冲水样品中的所述配位镁化合物的荧光测量来定量在水的等分试样中(从而在工业用水中)的可溶性镁浓度；在该过程中，(1)pH缓冲液包含水溶性非配位碱，其能够使(1)pH缓冲液缓冲至8至12的pH；并且(2)镁配位荧光试剂选自水溶性、芳族、邻位羟基取代的偶氮染料；水溶性稠环杂环化合物及其组合。

在第二示例性实施方案中，本公开涉及监测和任选地控制工业用水中总硬度浓度的自动化方法，其中所述工业用水包含可溶性钙和可溶性镁。该自动化方法包括将水的等分试样与(4)含镁试剂混合。(4)含镁试剂用可溶性镁取代在水的等分试样内的可溶性钙，由此产生具有增加的可溶性镁含量的改性水样品。使改性水样品与一定量的(1)pH缓冲液和(2)镁配位荧光试剂混合以产生含可溶性镁的缓冲水样品。(2)镁配位荧光试剂与存在于缓冲水样品中的可溶性镁配位以产生配位镁化合物。通过对配位镁化合物的荧光测量来定量在缓冲水样品中增加的可溶性镁含量，其使得能够测定等分试样(从而对工业用水)的总硬度浓度。在该过程中，(1)pH缓冲液包含水溶性非配位碱，其能够使(1)pH缓冲液缓冲至8至12的pH；并且(2)镁配位荧光试剂选自水溶性、芳族、邻位羟基取代的偶氮染料；水溶性稠环杂环化合物及其组合。

在第三示例性实施方案中，本公开涉及监测和任选地控制含可溶性钙和可溶性镁的工业用水总硬度浓度的自动化方法。该自动化方法包括两组步骤：A组和B组，且这些组的步骤可以根据需要重复。