CN113892025A - 成膜胺的荧光测量 - Google Patents

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Abstract

一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的胺的方法，包括：制备指示剂‑金属配合物，其中所述指示剂‑金属配合物包括指示剂和金属；将所述指示剂‑金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂‑金属配合物，从而引起所述指示剂‑金属配合物的荧光强度的变化；以及通过测量所述指示剂‑金属配合物的荧光强度的变化来测量所述溶液中的胺的量。描述并要求保护其他方面。

Description

成膜胺的荧光测量
技术领域
本申请总体上涉及测量含水或液体样品中的成膜胺(filming amine)，并且更特别地，涉及使用荧光技术来测量成膜胺。
背景技术
许多过程需要使用蒸汽循环化学。蒸汽循环可以是给水和冷凝系统的循环。蒸汽循环可能需要维护。一个维护项目可以是确保蒸汽循环系统不会被堵塞、损坏、腐蚀等。用来防止蒸汽循环系统内部的腐蚀的一种方法是在溶液中使用胺。胺可以通过形成保护膜来防止蒸汽循环的管道、罐、加热室等内部的腐蚀。需要一种测量蒸汽循环系统中的胺的量的方法。
发明内容
总的说来，一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的胺的方法，所述方法包括：制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含指示剂和金属；将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化；和通过测量所述指示剂-金属配合物的荧光强度的所述变化来测量所述溶液中的胺的量。
另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的胺的测量装置，所述测量装置包括：处理器；以及存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以：制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含指示剂和金属；将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化；和通过测量所述指示剂-金属配合物的荧光强度来测量所述溶液中的胺的量。
另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的胺的方法，所述方法包括：制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含钙黄绿素蓝衍生物和金属；将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化，其中所述溶液包括用于蒸汽循环系统的流体；和通过测量所述指示剂-金属配合物的荧光强度来测量所述溶液中的胺的量，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中所述胺通过移除所述指示剂-金属配合物中的所述金属来活化所述指示剂-金属配合物，由此引起荧光强度的所述变化。
前述内容是概述并因此可以包含细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员要理解的是，该概述仅是示例性的，而不意图以任何方式成为限制性的。
下面的描述将参考结合附图进行，以便更好地理解实施方案以及其他和进一步的特征及其优点。将在随附的权利要求书中指出本发明的范围。
附图说明
图1示出了一种示例性成膜胺(filming amine)测量系统的流程图。
图2示出了一种用于检测成膜胺的示例性荧光指示剂的化学方程式。
图3示出了一种胺敏感指示剂的示例性荧光强度测量。
图4示出了在成膜胺的存在下一种胺敏感指示剂的示例性荧光强度测量。
图5示出了计算机电路系统的一个示例。
具体实施方式
将容易理解的是，如本文中的附图中总体上描述和示出的实施方案的部件可以以除了所描述的示例性实施方案之外的各种不同的配置进行布置和设计。因此，如附图所示，对示例性实施方案的以下更详细的描述并不意图限制所要求保护的实施方案的范围，而仅代表示例性实施方案。
在整个说明书中，对“一个实施方案(one embodiment)”或“一个实施方案(anembodiment)”(等)的提及意指结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在整个本说明书中各处出现的短语“在一个实施方案中(in oneembodiment)”或“在实施方案中(in an embodiment)”等不一定都指同一个实施方案。
此外，在一个或多个实施方案中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。在以下的描述中，提供了大量具体细节以给出对实施方案的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实践各种实施方案。在其他情况下，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅旨在通过示例的方式，并且简单地举例说明某些示例。
传统的蒸汽循环系统具有许多缺点。例如，水可以在热传递单元中被加热，然后通过管道输送到冷凝器进行冷却。闭环系统中的水可能含有污染物如杂质、铁锈等。这些污染物可能会降低蒸汽循环系统有效工作的能力。例如，蒸汽循环水中的杂质(如溶解的气体)可能会引起该系统内的金属变薄，这可能会导致管道故障。在蒸汽循环化学系统的正常操作和/或铺设期间，可以使用成膜胺来防止这种类型的腐蚀。
用来防止蒸汽循环系统内部的腐蚀的一种方法是使用成膜胺。成膜胺可以用于闭环和开环两种蒸汽循环化学系统。成膜胺可以是可生物降解的，并且可以不具有有害物质。这些特性使得成膜胺成为蒸汽循环系统中的一种良好选择。另外，成膜胺可以对金属表面具有亲和力。成膜胺可以具有可以适应于蒸汽循环流体或蒸汽的疏水性尾部。因此，成膜胺为蒸汽循环系统提供屏障，从而防止腐蚀等。
然而，成膜胺的使用确实涉及时间、能量和设施费用。例如，可以监测蒸汽循环系统中的成膜胺的量。监测可能需要设施以派送人员外出到蒸汽循环系统的区域来收集系统样品。样品可以来自蒸汽循环系统的冷凝物。样品可能需要返回实验室进行分析。这代表了时间和设施的费用。此外，成膜胺可能是设施的重大成本。蒸汽循环系统所需的成膜胺的量可以取决于所使用的成膜胺的类型和/或成膜胺是否用于连续操作、贮存或其组合。填充和/或补充系统可能是设施的重大成本。所需要的是一种测量蒸汽循环系统中的成膜胺的量的方法和系统。
因此，一个实施方案提供了一种使用指示剂-金属配合物来测量成膜胺的系统和方法。指示剂-金属配合物包括指示剂和金属。指示剂可以是钙黄绿素蓝衍生物、甲基钙黄绿素蓝或钙黄绿素蓝。金属可以是铜(II)、钴(II)、镍(II)或铁(II)。可以将指示剂-金属配合物引入到含有胺的溶液中。胺可以引起指示剂-金属配合物的荧光强度的变化。荧光强度的变化可以与溶液中的胺的量相关。另外地或备选地，荧光的强度可以与特定类型的胺相关。指示剂-金属配合物可以检测胺，如乙醇胺、二亚乙基三胺、
Figure BDA0003380678860000041
Figure BDA0003380678860000042
(Kurita America，Inc.)、
Figure BDA0003380678860000043
(Helamin，France)、
Figure BDA0003380678860000044
(SUEZ TrevosePA)、
Figure BDA0003380678860000045
(Solenis，Wilmington DE)等。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物可以是弱荧光的。胺可以通过从指示剂-金属配合物中移除金属来活化指示剂-金属配合物，由此引起荧光强度的变化。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中荧光强度的变化是由胺从指示剂-金属配合物中移除金属并释放指示剂而引起的。本文所描述的方法和系统可以用于利用指示剂-金属配合物的荧光强度的变化来对蒸汽循环系统中的成膜胺的量进行定量。
通过参考附图将最好地理解所示出的示例性实施方案。以下描述仪旨在作为示例，并且仅示出了某些示例性实施方案。
参考图1，示出了一种用于检测溶液中的胺的示例性系统和方法。在一个实施方案中，可以制备指示剂-金属配合物。可以将指示剂-金属配合物指示剂引入到含有胺的溶液中。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物在胺的存在下可以引起指示剂-金属配合物的荧光强度的变化。荧光强度的变化可以与溶液中的胺的浓度有关。
在101处，在一个实施方案中，可以制备指示剂-金属配合物。指示剂-金属配合物可以包含指示剂和金属。指示剂可以是钙黄绿素蓝衍生物或钙黄绿素蓝。金属可以是铜(II)、钴(II)、镍(II)或铁(II)。参考图2，示出了一种指示剂-金属配合物的示例性反应。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物可以检测溶液中的胺。在存在或不存在胺的情况下，指示剂-金属配合物可以经历结构变化。例如，在不存在胺的情况下，指示剂-金属配合物的铜可以与氧和氮键合。在不存在胺的情况下，指示剂-金属配合物可以是弱荧光的。在存在胺的情况下，键可以断裂，而释放出铜。在存在胺的情况下，指示剂-金属配合物可以是荧光的。因此，基于溶液中的胺的量，指示剂可以经历荧光强度的变化。
在102处，在一个实施方案中，可以将指示剂-金属配合物引入到溶液中。溶液可以含有胺或多种胺。溶液可以是含水样品，其可以包括来自设施蒸汽循环系统、天然水体、储存罐、处理罐、管道等的样品。溶液可以是连续流动的、静置体积的液体或其任意组合。在一个实施方案中，可以将溶液引入到指示剂-金属配合物中，例如测量装置的测试室中。在一个实施方案中，测量装置可以是手持式装置。备选地，测量装置可以是更大的台式装置。将溶液引入到测量装置中可以包括由用户手动地或使用机械手段例如重力流、泵、压力、流体流等将该溶液放置或引入到测试室中。例如，可以使用泵将用于胺测试的水样品引入到测量室或测试室中。在一个实施方案中，阀门等可以控制溶液进入或离开一个或多个室(如果存在的话)的流入或流出。备选地，测量装置可以直接连接至蒸汽循环系统。例如，可以在从蒸汽循环系统流过测量装置的溶液的样品中测量荧光强度的变化。
另外地或备选地，测量装置可以存在或被引入到一定体积的溶液中。然后将测量装置暴露于该体积的溶液中，该装置可以在此进行测量。所述系统可以是流通系统(low-through system)，其中溶液和/或试剂被自动混合和测量。一旦样品与测量系统接触，则该系统就可以测量样品的胺，如本文进一步详细讨论的。在一个实施方案中，测量装置可以包括一个或多个室，在其中可以进行一个或多个方法步骤。
在103处，在一个实施方案中，所述系统和方法可以利用荧光强度的变化来测量溶液中的胺的量。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物在胺不存在下可以是弱荧光的，而在胺的存在下可以是荧光的，如上文和图2中所述的。参考图3，示出了一种示例性指示剂-金属配合物。例如，在胺的存在下钙黄绿素蓝和铜的指示剂-金属配合物表明了基于胺浓度的荧光强度的增加。在一个实施方案中，可以使用浓度为约0.5至10μM的钙黄绿素蓝、钙黄绿素蓝衍生物或甲基钙黄绿素蓝。在一个实施方案中，可以使用445nm的发射波长。在测量过程中可以使用硼酸盐缓冲液。在一个实施方案中，胺可以在0.05-2.5ppm范围内被测量。然而，可以调整反应参数以获得最佳结果，并且数值纯粹是例示性的。在一个实施方案中，指示剂-金属配合物可以检测胺，例如但不限于：乙醇胺、二亚乙基三胺、鲸蜡胺(Cetamine)和Helamin。
在104处，在一个实施方案中，所述系统和方法可以确定是否可以测量溶液中的胺的量。在一个实施方案中，胺在水溶液中的存在可以引起指示剂-金属配合物的荧光强度的增加。不同的商购得到的成膜胺的实例以及与指示剂-金属配合物相关的激发/发射光谱可以在图4中被例示。因此，含有一定量的胺的溶液的荧光强度可以与该水溶液中的胺的浓度相关。可以针对一系列的胺浓度、不同的指示剂-金属配合物、可能影响吸收或荧光值的任何不同条件(例如，温度、样品含量、浊度、粘度、测量设备、含水样品室等)等生成荧光曲线。
备选地或另外地，胺浓度测量可以在由用户设置的周期性间隔或装置中的预编程频率进行。通过装置来测量胺允许获得实时数据，其中极少人参与到测量过程中。可能需要以未指定的时间间隔来清洁荧光室。可以将编程的校准曲线输入到装置中。
室、容器、池、小室等可以容纳含水样品、至少一种指示剂-金属配合物以及相关的试剂如缓冲液和/或添加剂。含水样品可以是来自含有胺的蒸汽循环系统的溶液。装置可以容纳有一个或多个试剂瓶，其含有必要的试剂。容纳在一个或多个瓶中的试剂可以是泵进料或重力进料的。可以计量试剂的流量以确保到测量池的适当体积递送。含水样品可以通过加压入口、容器等进料。可以通过泵或重力进料将含水样品引入到测量室中。取样装置可以与水流串联或并联。所述装置可以具有确保含水样品、指示剂-金属配合物和相关试剂的适当混合的系统。
荧光强度或胺浓度可以是以显示器、打印、储存、音频、触觉反馈等形式在装置上的输出。备选地或另外地，可以通过有线、无线、光纤、
Figure BDA0003380678860000061
Figure BDA0003380678860000062
近场通信等将输出发送至另一装置。一个实施方案可以使用警报来警告超出可接受水平的测量值或浓度。一个实施方案可以使用系统来关闭水输出或对来自具有不可接受水平的来源的水进行分流。例如，一种分析物测量装置可以使用耦合到电致动阀的继电器等。
在106处，在一个实施方案中，如果不能确定胺的浓度，则系统可以继续测量胺。另外地或备选地，所述系统可以输出警报、记录事件等。
在105处，如果可以确定胺的浓度，则系统可以提供溶液中胺的量的测量值。所述系统可以连接到通信网络。所述系统可以向用户或网络报警。无论是否确定胺测量值，都可以出现这种警报。警报可以是音频、视觉、数据、将数据存储到存储设备、通过连接或无线系统发送输出、打印输出等的形式。系统可以记录信息如测量位置、校正动作、地理位置、时间、日期、测量周期数等。警报或日志可以是自动化的，这意味着所述系统可以自动输出是否需要更正。所述系统还可以具有相关的警报、限制或预定阈值。例如，胺浓度是否达到阈值。警报或日志可以被实时分析、存储以备后用或者它们的任何组合。
因此，本文描述的各个实施方案代表对常规胺测量技术的技术改进。利用如本文所描述的技术，一个实施方案可以使用指示剂-金属配合物来测量溶液中的胺的量。这与在整个蒸汽循环系统中取样以进行实验室分析形成对比。本文所描述的方法和系统提供了一种用于测量水溶液或液体溶液中的胺的更快速且成本有效的方法。
关于用于根据本文描述的各个实施方案中的任何一个的胺测量的仪器，尽管可以在信息处理设备中使用各种其他的电路、电路系统或部件，但是在图5中示出了示例。设备电路系统10’可以包括在例如特定计算平台(例如移动计算、桌面计算等)的芯片设计方案上的测量系统。软件和一个或多个处理器被组合在单个芯片11’中。处理器包括如本领域中众所周知的内部算术单元、寄存器、高速缓冲存储器、总线、I/O端口等。虽然内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有外围设备(12’)都可以附接到单个芯片11’。电路系统10’将处理器、存储器控制和I/O控制器集线器全部组合到单个芯片11’中。而且，这种类型的系统10’典型地不使用SATA或PCI或LPC。例如，常见的接口包括SDIO和I2C。
存在一个或多个电源管理芯片13’，例如电池管理单元BMU，其管理例如经由可再充电电池14’供应的功率，该可再充电电池可以通过与电源(未示出)的连接进行充电。在至少一种设计中，单个芯片(诸如11’)用于供应类似BIOS的功能和DRAM存储器。
系统10’典型地包括WWAN收发器15’和WLAN收发器16’中的一者或多者，以用于连接到各种网络，诸如电信网络和无线互联网设备，例如接入点。另外，通常包括设备12’，例如发射和接收天线、振荡器、PLL等。系统10’包括用于数据输入和显示/渲染的输入/输出设备17’(例如定位成远离用户易于访问的单波束系统的计算位置)。系统10’典型地还包括各种存储设备，例如闪速存储器18’和SDRAM 19’。
从前述内容可以理解，一个或多个系统或设备的电子部件可以包括但不限于至少一个处理单元、存储器以及与包括处理单元的存储器在内的各种部件联接的通信总线或通信装置。系统或设备可以包括或可以访问各种设备可读介质。系统存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器诸如只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)形式的设备可读存储介质。作为示例而非限制，系统存储器还可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。所公开的系统可以在实施方案中用于执行含水样品的胺测量。
如本领域技术人员要理解的是，各个方面可以体现为系统、方法或设备程序产品。因此，各方面可以采取完全硬件实施方案或包括软件的实施方案的形式，这些软件在本文中通常都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取在一个或多个设备可读介质中体现的设备程序产品的形式，一个或多个设备可读介质具有与其一起体现的设备可读程序代码。
应该注意的是，本文所述的各种功能可以使用存储在设备可读存储介质诸如非信号存储设备上的指令来实施，其中，由处理器执行指令。在本文件的上下文中，存储设备不是信号，并且“非暂时性”包括除信号介质以外的所有介质。
用于执行操作的程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合来编写。程序代码可以完全在单个设备上执行，部分地在单个设备上作为独立软件包执行，部分地在单个设备上并且部分地在另一设备上执行，或者完全在另一设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的连接或包括局域网(LAN)或广域网(WAN)在内的任何类型的网络进行连接，或者连接可以通过其他设备(例如通过使用互联网服务提供商的互联网)、通过无线连接例如近场通信或通过硬线连接(诸如通过USB连接)进行。
在本文中参考附图描述示例性实施方案，这些附图示出了根据各种示例性实施方案的示例方法、设备和产品。要理解的是，动作和功能可以至少部分地由程序指令来实施。可以将这些程序指令提供给设备(例如手持式测量设备)的处理器，或其他可编程数据处理设备，以产生机器，使得经由设备的处理器执行的指令实施指定的功能/动作。
注意，本文提供的值应解释为包括通过使用术语“约”指示的等效值。等效值对于本领域普通技术人员将是明显的，但是至少包括通过对最后一个有效数字进行常规四舍五入而获得的值。
本公开内容虽然已经出于说明和描述的目的被呈现，但是并不旨在是穷举的或限制性的。对于本领域普通技术人员而言，许多修改和变型将是明显的。示例性实施方案被选择和描述以便解释原理和实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实施方案的公开内容，这些修改适合于预期的特定用途。
因此，尽管本文已经参考附图描述了示例性实施方案，但是要理解，该描述不是限制性的，并且在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本领域的技术人员可以在其中进行各种其他改变和修改。

Claims (20)

1.一种用于测量溶液中的胺的方法，所述方法包括：
制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含指示剂和金属；
将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化；和
通过测量所述指示剂-金属配合物的荧光强度的所述变化来测量所述溶液中的胺的量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示剂包括钙黄绿素蓝衍生物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属选自由以下各项组成的组：铜(II)、钴(II)、镍(II)和铁(II)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶液包括用于蒸汽循环系统的流体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述胺包括用于减少蒸汽循环系统劣化的成膜剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述胺选自由以下各项组成的组：二亚乙基三胺、鲸蜡胺、Helamin、Steamate和DPL-674。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述溶液还包含以下各项中的至少一项：硼酸盐缓冲液和碳酸盐缓冲液。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中所述胺通过从所述指示剂-金属配合物中移除所述金属来活化指示剂-金属配合物，从而引起荧光强度的所述变化。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中荧光强度的所述变化是由所述胺从所述指示剂-金属配合物中移除所述金属并释放所述指示剂而引起的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述荧光强度与上述溶液中的胺的量相关。
11.一种用于测量溶液中的胺的测量装置，所述装置包括：
处理器；以及
存储指令的存储器，所述指令能够由所述处理器执行以：
制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含指示剂和金属；
将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，从而引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化；和
通过测量所述指示剂-金属配合物的所述荧光强度来测量所述溶液中的胺的量。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述指示剂包括钙黄绿素蓝衍生物。
13.根据权利要求11所述的装置，其中所述金属选自由以下各项组成的组：铜(II)、钴(II)、镍(II)和铁(II)。
14.根据权利要求11所述的装置，其中所述溶液包括用于蒸汽循环系统的流体。
15.根据权利要求11所述的装置，其中所述胺包括用于减少蒸汽循环系统劣化的成膜剂。
16.根据权利要求11所述的装置，其中所述胺选自由以下各项组成的组：二亚乙基三胺、鲸蜡胺、Helamin、Steamate和DPL-674。
17.根据权利要求11所述的装置，其中所述溶液还包含以下各项中的至少一项：硼酸盐缓冲液和碳酸盐缓冲液。
18.根据权利要求11所述的装置，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中所述胺通过从所述指示剂-金属配合物中移除所述金属来活化所述指示剂-金属配合物，由此引起荧光强度的所述变化。
19.根据权利要求11所述的装置，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中荧光强度的所述变化是由所述胺从所述指示剂-金属配合物中移除所述金属并释放所述指示剂而引起的。
20.一种用于测量溶液中的胺的方法，所述方法包括：
制备指示剂-金属配合物，其中所述指示剂-金属配合物包含钙黄绿素蓝衍生物和金属；
将所述指示剂-金属配合物引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的胺，其中所述胺活化所述指示剂-金属配合物，从而引起所述指示剂-金属配合物的荧光强度的变化，其中所述溶液包括用于蒸汽循环系统的流体；和
通过测量所述指示剂-金属配合物的所述荧光强度来测量所述溶液中的胺的量，其中所述指示剂-金属配合物是弱荧光的，并且其中所述胺通过从所述指示剂-金属配合物中移除所述金属来活化所述指示剂-金属配合物，由此引起荧光强度的所述变化。
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