DE19882996B4

DE19882996B4 - Analysator für temperaturempfindliche kolloidale Mischungen

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Publication number: DE19882996B4
Application number: DE19882996T
Authority: DE
Inventors: Theodore M. Edmonton Garver; Kenneth Thunder Bay Boegh
Original assignee: Alberta Research Council
Current assignee: Alberta Innovates Technology Futures
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-09-19
Also published as: NO20001357L; DE19882993T1; GB2354581A; FI120636B; NO20001327L; SE0004227D0; SE0004226D0; ID25918A; AU9148598A; WO1999014591A1; NO20001357D0; BR9812337A; AU9148298A; GB2355072B; DE19882996T1; BR9812651B1; BR9812651A; GB2355072A; FI20000605A; US6134952A

Abstract

Verfahren zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung mit den folgenden Schritten:
Bestrahlen mindestens eines ersten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in einem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer ersten Temperatur und Durchführung einer ersten Messung bei einer ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient;
Warten, bis sich die Temperatur der kolloidalen Mischung ändert;
Bestrahlen mindestens eines zweiten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer zweiten, anderen Temperatur und Durchführung einer zweiten Messung bei der ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich; wobei die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient; und
Bestimmen der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der ersten Messung und der zweiten...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Anwendung von Messungen von Licht im ultraviolett/sichtbaren Bereich zur Bestimmung kolloidaler Substanzen in einer flüssigen Probe und insbesondere die Anwendung von Lichtabsorptions- und/oder Streumessungen zur Bestimmung einer Eigenschaft kolloidaler Substanzen, die einen temperaturabhängigen Phasenübergang erfahren.
Allgemeiner Stand der Technik
Die Anforderungen von Papierherstellern an eine schnelle und wirksame flexible Herstellung, strenge Qualitätsstandards und die Umweltverträglichkeit in Verbindung mit neuen Entwicklungen bei der On-line-Prozeßregelung treiben die Entwicklung einer neuen Sensortechnologie für die Papiermaschinennaßpartie voran. Der Bedarf an besseren Mitteln zur Bereitstellung der Naßpartiechemiekontrolle wird durch jüngste Berichte betont, daß nur 10% der weltweit 150 Zeitungspapiermaschinen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 88% und mehr als 60% in dem unteren Wirkungsgradbereich von weniger als 82,5% arbeiten. (Mardon, J., Chinn, G.P., O'Blenes, G,. Robertson, G., Tkacz, A. Pulp and Paper Canada, Band 99, Nr. 5, S. 43-46 (1998).
William E. Scott behandelte Probleme bei der Naßpartiechemieregelung. Principles of Wet End Chemistry, Tappi Press, Atlanta, 1996, S. 3, "Ablagerungen und Flocken entstehen gewöhnlich durch einen Ausfall der Regelung der Naßpartiechemie. Typische Beispiele sind eine Überdosierung chemischer Zusatzstoffe, Ladungsungleichgewichte, chemische Inkompatibilität und eine Verschiebung chemischer Gleichgewichte. Alle diese Phänomene können zu der Ausbildung von Ausfällen oder kolloidalen Aggregaten führen, die Ablagerungen und Flocken erzeugen. Obwohl es viele Ansätze zur Behandlung der Symptome der Ablagerungen gibt, besteht der beste Ansatz darin, zu bestimmen, in welchem Teil die Regelung ausgefallen ist, und den Fehler zu beheben."
Obwohl Schwankungen der Zusammensetzung und der Menge gelöster Feststoffe zu Problemen in der gesamten Papierherstellungsanlage führen können, ist es besonders in der Naßpartie der Papiermaschine wichtig, in dem die kolloidale Chemie für eine optimale Maschinenleistung abgestimmt werden muß. Es ist wichtig, ein Wissen und Verständnis der Beziehung zwischen Messungen sowohl am Ausgangspunkt (Zellstoffherstellungsanlagen, Bleichpunkte) und am Auftreffpunkt (Stoffauflauf, Pressenteil der Papiermaschine) zu gewinnen.
Die Messung und Charakterisierung kolloidaler Teilchen, die in einem flüssigen Strom verteilt sind, ist eine wichtige Funktion bei der Regelung industrieller Prozesse mit heterogenen Mischungen. Zu solchen Prozessen gehören z.B. die Zellstoff- und Papierherstellung, die Wasserbehandlung, Brauereien und die Nahrungsmittelindustrie, chemische Synthese und Produktion. Obwohl viele Verfahren zur Charakterisierung der Kolloidgröße und -konzentration verfügbar sind, sind keine Verfahren zur Messung der Menge verschiedener vermischter Kolloidbestandteile oder zur schnellen Auswertung der Temperaturstabilität der Kolloidsuspension ohne weiteres verfügbar.
Messungen, die die Intensität und Winkelabhängigkeit von gestreutem oder absorbiertem Licht zu der Gesamtkonzentration oder Größenverteilung von Kolloiden in Beziehung setzen, sind in vielen Formen verfügbar. Instrumente zur Charakterisierung der Menge kolloidaler Teilchen, die Streuung (Nepholometrie) und Dämpfung (Turbidimetrie) verwenden, sind als Labor-, tragbare und On-line-Instrumente im Handel erhältlich. On-line-Turbidimeter setzen ein Verhältnis von geradlinig und in einem Winkel zu einer Quelle erfaßtem Licht zu einem Trübungswert in Jackson- oder NTU-Einheiten in Beziehung. Silveston, US-Patent Nr. 4,999,514 lehrte Verfahren zur Regelung der Intensität der Lichtquelle zur Bereitstellung eines Turbidimeters, das über einen großen Bereich von Teilchenkonzentrationen hinweg arbeitet. Kubislak und Wilson ( US-Patent Nr.5,331,177 ) beschreiben eine Analog/Digital-Turbidimetervorrichtung, die ein Maß der zeitlichen Trübungsänderung liefert. Andere kompliziertere Verfahren, bei denen die zeitliche und räumliche Abhängigkeit der Lichtdämpfung und Streuung analysiert wird, können Informationen bezüglich der Teilchengrößenverteilungen liefern, siehe Strickland et al. ( US-Patent Nr. 5,576,827 und die dort zitierten Patente). Instrumente, die spezifisch für die Messung von Teilchen- und Fasergrößenverteilungen in Zellstoffsuspensionen mit geringer Konsistenz (< 1%) durch Analyse der zeitlichen und räumlichen Variation von gestreutem oder absorbiertem Licht ausgelegt sind, sind u.a. das Retentionsüberwachungssystem RET-5300 von BTG (British Technology Group). Dieses Instrument verwendet Verfahren, die von Lundgvist, Pettersson und Fladda, US-Patent Nr. 4,318,180 , gelehrt werden. Die verfügbaren Instrumente besitzen kein Mittel zur Unterscheidung zwischen Konzentrationen ähnlich großer kolloidaler Harzteilchen von kolloidalen Tonteilchen.
Im Bereich der Zellstoff- und Papierherstellung ist die Aufrechterhaltung eines Stabilitätsgrads und die Entfernung von kolloidalem Harz ein wichtiges Ziel von Naßpartie-Chemieprogrammen. Ablagerungen, die zu einem schlechten Papiermaschinenwirkungsgrad führen, sind ein kostspieliges Problem, das durch viele Strategien behandelt wird, darunter Zellstoffverarbeitung oder chemische Zusätze. Polymer-, Ton- und Talkzusatzstoffe werden verwendet, um eine Harzakkumulation zu verhindern, die zu Ablagerungen und Verunreinigungen der Zellstoffverarbeitungs- und Papierherstellungsgeräte führen kann. Zum Beispiel lehrte Cutts ein Verfahren zur Harzregelung, bei dem ein Zusatz von Mikroteilchen-Bentonit mit kationischer Polymerflockung verwendet wird, US-Patent Nr. 5,676,796 . Eine andere Kombination der Verwendung von Kaolin als anorganisches Kolloid und kationischem Poly(diallyldimethylammoniumchlorid)-Polymer wurde von Lamar, Pratt, Weber und Roeder gelehrt ( US-Patent Nr. 4,964,955 ). Als Alternative lehrten Dreisbach und Barton ( US-Patent Nr. 5,266,166 ) ein Verfahren zur Verhinderung von Harzablagerungen durch Zusatz eines nichtionischen polymeren Dispergierungsmittels. Ein physikalischer Prozeß zur Verminderung der Menge von Holzharz in Holz-Prozeßwasser, bei dem eine Zentrifuge verwendet wird, wurde von Allen und Lapointe ( US-Patent Nr. 5,468,396 ) gelehrt. Die Lehren der vorliegenden Erfindung geben einen Überblick über die Quellen und Probleme durch Holzharz in Papierherstellungsanlagen und liefern ferner Informationen bezüglich physikalischer Verfahren zur Verminderung der Harzmenge in Zellstoff- und Papierverarbeitungswasser.
Chemische und physikalische Verfahren zur Harzregelung können durch Trübungs- oder Zeta- oder Strömungspotential- oder Ladungsmessungen überwacht werden. Obwohl die Oberflächenladung oder Gesamtladung wichtige Maße der kolloidalen Stabilität sind, unterscheiden diese Messungen kolloidales Harz nicht von anderen, weniger problematischen Kolloiden wie zum Beispiel zugesetztem Ton. Die Trübung kann außerdem ein Maß zur Bewertung der Gesamtmenge kolloidaler Substanz ergeben, jedoch werden Harzkolloide bei einer Trübungsmessung normalerweise nicht von anderen Kolloiden unterschieden. In der Regel werden keine Instrumente verwendet, um chemische Verfahren zur Harzregelung zu überwachen. Trotz der Kosten chemischer Behandlungsprogramme und der potentiellen Ausfallzeit, die durch Über- und Unterdosierung verursacht wird, sind chemische Verfahren zur Harzregelung häufig in bezug auf die Zeit und wesentliche Veränderungen in der Naßpartiechemie invariant.
Es ist keine Messung für kolloidales Harz on-line-verfügbar. Das angenommene Laborverfahren zur Harzanalyse unter Verwendung der Mikroskopie wurde von Allen gelehrt (Allen, L.H., Trans. Tech Sect. CPPA 3(2):32 (1977)). Diese Prozedur ist zeitaufwendig, da sie noch nicht erfolgreich durch computergestützte Bildanalyseverfahren automatisiert wurde. Ein Verfahren mit Instrumenten, das einen Laserstrahl zum Zählen von eine Kapillarröhre durchfließenden Teilchen verwendet, wurde von Eisenlauer, Horn, Ditter, Eipel ( US-Patent Nr. 4,752,131 ) beschrieben. Das Laserverfahren, das als ein Harzteilchenzähler bekannt ist, erfordert kostspielige und spezielle Instrumente, die nicht ohne weiteres zur Analyse in einer industriellen Umgebung angepaßt werden können.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und eines Mittels zur schnellen Bestimmung einer Menge von kolloidalem Harz.
Polychromatisches Licht, das durch eine Kolloidprobe geleitet wird und in einem Bereich von Wellenlängen erfaßt wird, ist eine komplizierte Funktion der Lichtabsorption der Flüssigkeit, der Lichtabsorption der Teilchen, der Lichtemission durch Fluoreszenz aus gelösten oder kolloidalen Bestandteilen und der Streuung, die Licht von dem Detektor weg oder auf diesen ablenken kann. Die Streuung von Teilchen im Bereich des 0,1–10-fachen der Wellenlänge von Licht (Mie-Streuung) ist eine komplizierte Funktion der Wellenlänge, Teilchengröße, Konzentration und des Brechungsindex der Teilchen und des Mediums. Bei der Untersuchung der Absorption der kolloidalen Teilchen betrachtet man daher sowohl die Streuung als auch das UV-Absorptionsvermögen der Teilchen. Die Wellenlängenabhängigkeit ist dann eine Funktion der Farbe der Teilchen und auch der Größe der Teilchen. Die Theorie der Mie-Streuung kann gelöst werden, um die Teilchengrößenverteilung aus der Wellenlängen abhängigkeit der Absorption oder der Streuung für eine reine oder gut charakterisierte Substanz zurückzugewinnen. Die Theorie und die Berechnungen sind jedoch komplex und können mit Sicherheit nicht direkt auf die Analyse heterogener industrieller oder Zellstoff- und Papierkolloide angewandt werden. Die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Messungen liefern ein Mittel zur empirischen Identifizierung und Messung einer Eigenschaft, die mit der Teilchengröße, der Zusammensetzung und Konzentration einer kolloidalen Mischung zusammenhängt.
Kurze Darstellung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
Bestrahlen mindestens eines ersten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in einem ultraviolettsichtbaren Bereich bei einer ersten Temperatur und Durchführung einer ersten Messung bei einer ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient;
Warten, bis sich die Temperatur der kolloidalen Mischung ändert;
Bestrahlen mindestens eines zweiten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in dem ultraviolettsichtbaren Bereich bei einer zweiten, anderen Temperatur und Durchführung einer zweiten Messung bei der ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich; wobei die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient; und
Bestimmen der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der ersten Messung und der zweiten Messung.
Gemäß der Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
Bestrahlen mindestens eines ersten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in einem ultraviolettsichtbaren Bereich bei einer ersten Temperatur und Durchführung mindestens einer ersten Messung bei einer ersten und einer zweiten Wellenlänge in dem ultraviolettsichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient;
Warten, bis sich die Temperatur der kolloidalen Mischung ändert;
Bestrahlen mindestens eines zweiten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in dem ultraviolettsichtbaren Bereich bei einer zweiten, anderen Temperatur und Durchführung mindestens einer zweiten Messung bei der ersten und der zweiten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die zweite Messung zur Gewinnung entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der zweiten Wellenlänge dient; und
Bestimmen der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der mindestens ersten und zweiten Messung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung bereitgestellt, die folgendes umfaßt:
Filtrierungsmittel zur weitgehenden Entfernung von Fasern aus der kolloidalen Mischung;
optisches Erkennungsmittel zur Gewinnung einer ersten Messung und einer zweiten Messung mittels Licht in einem ultraviolettsichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei mindestens einer ersten Wellenlänge des Lichts bei einer ersten Temperatur dient,
und die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge des Lichts bei einer zweiten, anderen Temperatur dient; und
einen geeignet programmierten Prozessor zur Bestimmung der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der ersten und der zweiten Messung, wobei die Kenngröße eine Funktion der ersten oder zweiten Ableitung nach der Temperatur der erhalenen Maße bei der mindestens ersten und zweiten Messung ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es werden nun Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines On-line-Sensors bzw. einer On-line-Vorrichtung für kolloidale Substanzen gemäß der Erfindung;
2 ein ausführliches Schaltbild der Filtrierungs- und Rückspüleinheit, einer Gegenstrom-Rückspülvorrichtung für das Mott-Filtrierungssystem;
3 ein Impulsdiagramm der Ventilsequenz der Filtrierungs- und Rückspüleinheit;
4 die UV-sichtbaren Spektren von gelösten Fichten-/Kieferextrakten, die durch Filtrierung einer kolloidalen Mischung mit 0,45 Mikrometer entstehen;
5 das UV-sichtbare Spektrum von gelösten und kolloidalen Fichten-/Kieferextrakten bei einem pH-Wert von 5,4;
6 das UV-sichtbare Differenzspektrum, das das Absorptionsvermögen des kolloidalen Harzes isoliert;
7 die UV-sichtbaren Spektren von gelöstem und kolloidalem Harz bei einem pH-Wert von 5,4 und verschiedenen Temperaturen;
8 das UV-sichtbare Differenzspektrum, das die Differenz zwischen dem Absorptionsvermögen bei 20°C und 80°C zeigt;
9 einen Vergleich des UV-Absorptionsvermögens bei verschiedenen Temperaturen im Vergleich als Verhältnisse;
10a ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit des UV-sichtbaren Absorptionsvermögens bei zwei Wellen längen;
10b ein Matrixdiagramm der Temperaturabhängigkeit des UV-sichtbaren Absorptionsvermögens einer Mischung aus gelösten und kolloidalen Holzharzsubstanzen bei einem pH-Wert von 11;
10c ein Diagramm des UV-Absorptionsvermögens bei 280 nm als Funktion der Temperatur, wobei die erste Ableitung der Beziehung zwischen Absorptionsvermögen und Temperatur gezeigt ist;
11 ein Diagramm der Konzentrationsabhängigkeit der Steigung (dA/dT) und den Schnittpunkt aus einer linearen Regression des Absorptionsvermögens einer Holzharzsuspension, die bei 500 nm und der Temperatur gewonnen wird;
12 ein UV-sichtbares Differenzspektrum von TMP-Siebwasser (TMP = thermomechanischer Zellstoff);
13 ein Diagramm der Temperaturabhängigkeit des Absorptionsvermögens eines TMP-Siebwassers bei 500 nm;
14 UV-sichtbare Spektren einer kolloidalen Mischung von Holzharz mit verschiedenen Mengen von zugesetztem Ton;
15 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Tonkonzentration in einer Harz-Ton-Mischung und dem Absorptionsvermögen bei 500 nm bei zwei Temperaturen;
16 ein dreidimensionales Diagramm des UV-Verhältnisses A₃₅₀/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration;
17 ein dreidimensionales Diagramm der UV-Verhältnisse A₂₇₉/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS);
18 ein dreidimensionales Diagramm der UV-Verhältnisse A₂₃₀/A₅₀₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS); und
19 ein dreidimensionales Diagramm der UV-Verhältnisse A₂₅₀/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS).
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung liefern On-line-Messungen kolloidaler Substanzen in einer flüssigen Probe. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich zur Bestimmung oder Abschätzung der Menge kolloidaler Substanzen in Wasser oder Abwasser von Zellstoff- oder Papierherstellungsprozessen.
Nunmehr mit Bezug auf 1 ist ein Blockschaltbild eines solchen On-line-Sensors bzw. einer solchen On-line-Vorrichtung für kolloidale Substanzen abgebildet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch einen Computer/Prozessor 10 zur Probenentnahme, Filtrierung, Datenerfassung, Reinigung und Temperaturregelung gesteuert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Prozessor 10 die folgenden Eigenschaften. Der Prozessor ist ein industrieller Computer von Computer-Micro-Alliance mit einem Chassis mit 14 Steckplätzen, 300-W-Lüftern, einem industriellen 14-Zoll-Monitor mit Gestelleinschub und Software wie zum Beispiel das Entwicklungssystem Labview for Windows, das Labview PID Control Toolkit und PC-DIO- und NI-DAQ-Software. Die verwendete Eingangs- /Ausgangshardware ist ein Multifunktions-E/A-Board (ISA-Karte) AT-MIO-16XE-50 von National Instruments, ein AT-A0-6 von National Instruments; ein 6-kanaliger analoger Ausgang (ISA-Karte) (für das 4-20-mA-Ausgangssignal für die Temperaturregelung und das verteilte Regelsystem), einen NI DIO-24 von National Instruments; einen 24-kanaligen digitalen Eingang/Ausgang (ISA-Karte). Dies liefert alle Ausgangssignale für die Ventile und Eingangssignale für die Näherungssensoren, und ein A/D-Board ADC-500 von Ocean Optics mit einer Abtastfrequenz von 500 kHz. Dies dient zur Kommunikation mit dem MQ-2000-Spektrophotometer.
Die Probenrohre sind als dicke durchgezogene Linien, die Lichtleitfaser als dicke gestrichelte Linien, die Sequenzsteuerung als dünne gestrichelte Linien und der Wasserfluß als dünne durchgezogene Linien gezeigt. Der Prozessor 10 ist mit dem Probenrohreinlaß 12 verbunden, um den Betrieb eines Ventils oder mehrerer (nicht gezeigter) Ventile zu steuern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform betätigt der Prozessor 10 sechs Kugelventile nacheinander. Der Probenrohreinlaß 12 ermöglicht die Entnahme von Proben aus mehreren Wasser- oder Zellstoffproben on-line aus einem Prozeß. Die flüssige Probe wird aus dem Probenrohreinlaß 12 zu der Filtrierungs- und Rückspüleinheit (FBU = filtration and backflushing unit) 14 weitergeleitet. Die FBU 14 filtert die flüssige Probe und liefert eine faserfreie flüssige Probe und gibt die übrige Probe an den Prozeß zurück. Der Betrieb dieser FBU 14 wird ebenfalls durch den Prozessor 10 gesteuert und wird nachfolgend ausführlicher erläutert, siehe 2.
Die Nützlichkeit der Erfindung könnte gesteigert werden, indem flüssige Proben aus einer Zellstoffaufschlämmung mit hoher Konsistenz vor der letzten Entfernung der Faser in der FBU 14 entnommen werden.
Die FBU 14 liefert die faserfreie flüssige Probe an eine Probenverwaltungs- und Reinigungseinheit (SMCU = sample manager and cleaning unit-) 16. Der Betrieb der SMCU 16 wird durch den Prozessor 12 gesteuert. In einer Betriebsart liefert die SMCU 16 die flüssige Probe an einen temperaturgeregelten doppelten UV-Zellenhalter (DUVCH = dual UV cell holder) 18 zur Gewinnung einer UV-Messung und in einer anderen Betriebsart eine Reiniungsflüssigkeit an den temperaturgeregelten DUVCH 18 zur Reinigung des DUVCH. Sowohl die flüssige Probe als auch die Reinigungsflüssigkeit werden mittels einer Pumpe, wie zum Beispiel einer Peristaltikpumpe P-77962-10 mit variabler Geschwindigkeit von Cole Palmer, an den DUVCH 18 geliefert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der DUVCH 18 einen kundenspezifisch aufgebauten Zellenhalter von Sciencetech und eine Temperaturregelungseinheit mit einer thermoelektrischen Peltier-Effektwärmepumpe. Dies bedeutet, daß der DUVCH die Durchführung von UV-Messungen bei mehreren Temperaturen ermöglicht. Als Alternative wird die Temperatur in dem DUVCH 18 durch ein Wasserflußsystem gesteuert (siehe 1). Der DUVCH besitzt 2 UV-Zellen, eine 1,0-mm-Durchfluß-Quarz-UV-Zelle (UV-Bereich, kurze Wellenlänge) und eine weitere 10,0-mm-Durchfluß-Quarz-UV-Zelle (sichtbarer Bereich, lange Wellenlänge). Dies ist erwünscht, da das Absorptionsvermögen im sichtbaren Bereich sehr gering ist und eine Zelle mit einer größeren Weglänge erfordert und umgekehrt das Absorptionsvermögen in dem UV-Bereich sehr stark ist und eine Zelle mit einer kürzeren Weglänge wünschenswerter ist. Der Prozessor 10 steuert den Betrieb eines Temperaturreglers 20. Dieser Temperaturregler 20 ist mit dem DUVCH 18 zur Regelung der darin herrschenden Temperatur verbunden. Ein möglicher Temperaturregler zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ist der Temperaturregler Modell Nr. LFI-3526 von Wavelength Electronics.
Der DUVCH 18 ist mit einer UV-sichtbaren Lichtquelle (UV-Sich.-LQ) 22, wie zum Beispiel einer Deuterium-Wolfram-Kombinationslichtquelle, und einem Spektrophotometer 24, wie zum Beispiel einem Gestelleinschubspektrometer von Ocean Optics durch Lichtleitfaserkabel verbunden, die sich für eine gute Durchlässigkeit von Licht bei 230 nm eignen. Die UV-Sich.-LQ 22 bestrahlt den DUVCH 18 zur Gewinnung einer UV-Messung der flüssigen Probe. Das Spektrophotometer 24 mißt das UV-Licht nach dem Durchlaufen der flüssigen Probe. Das optische System, d.h. die UV-Sich.-LQ 22 und das Spektrophotometer 24, werden durch eine Labview-VI-Software gesteuert.
Der Prozessor 10, der DUVCH 18, der Temperaturregler 20, die UV-Sich.-LQ 22 und das Spektrophotometer 24 werden in einem Konstanttemperaturgehäuse (CTE constant temperature enclosure) 26, einem Hoffmann-Gehäuse mit Klimaanlage zur Temperaturregelung angeordnet. Das CTE 26 verhindert, daß die Vorrichtung durch unerwünschte Schwankungen der Temperatur beeinträchtigt wird. Dies geschieht, um eine mögliche Beschädigung des Prozessors 10 durch übermäßige Wärme oder Feuchtigkeit in industriellen Anwendungen, wie zum Beispiel der Zellstoff- und Papierverarbeitung, zu verhindern und um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Das CTE 26 wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung benötigt, da sich das Ansprechverhalten von Spektrophotometerdetektorelementen mit der Temperatur ändert.
Beispielhafte Detektorspezifikationen

Detektor: lineares Silizium-CCD-Array mit 2048 Elementen
CCD-Elemente: 2048 Elemente mit 12,5 mm × 200 mm pro Element
Muldentiefe (bei 600 nm): 160.000 Photonen
Empfindlichkeit (Schätzwert): 86 Photonen/Zählwert; 2,9 × 10^–17 Joule/Zählwert; 2,9 × 10^–17 Watt/Zählwert (für eine Integration über 1 Sekunde)
Effektiver Bereich: 200–1100 nm
Integrationszeit: 4 Millisekunden bis 60 Sekunden (mit 500-kHz-A/D-Karte) 20 Millisekunden bis 60 Sekunden (mit 100-kHz-PCMCIA-A/D-Karte) (kürzere Integrationszeiten sind mit kundenspezifischer elektronischer Schnittstelle verfügbar)

Beispielhafte Optik-Spezifikationen:

Gitter: Mehrere Wahlmöglichkeiten für Gitter, die für UV, VIS oder kurzwelliges NIR optimiert sind
Schlitze: Breiten 10, 25, 50, 100, 200 mm (Schlitzhöhe 1000 nm); eine andere Möglichkeit sind keine Schlitze (Lichtleitfaser ist Eingangsöffnung)
Ordnungssortierung: einteilige, Mehrfach-Bandpaßdetektorbeschichtung für Anwendungen von ~20–850 nm (nur mit den 600-Linien-Gittern verfügbar) oder Schott-Glas-Langpaßfilter (installiert oder lose)
Auflösung: ~0,3 nm–10,0 nm Halbwertsbreite (abhängig von Rillendichte des Gitters und Durchmesser der Faser oder der Breite des Schlitzes)
Streulicht: < 0,05% bei 600 nm; < 0,10% bei 435 nm
Faseroptischer Verbinder: SMA 905 zu einadriger Lichtleitfaser (NA 0,22)

Beispielhafte Spezifikationen des Gestellgehäuses:

Breite: 175/8''
Tiefe: 101/6''
Gewicht: ~12 lb.

Beispiele für Computer und Datenerfassung:

a) Industrieller Computer von Computer-Micro-Alliance mit Chassis mit 14 Steckplätzen, 300-W-Lüftern,
b) Monitor. Industrieller 14-Zoll-Monitor mit Gestellmontage.
c) Software i) Entwicklungssystem Labview für Windows ii) Labview PID Control Toolkit iii) PC-DIO- und NI-DAQ-Software
d) Eingangs-/Ausgangshardware i) Multifunktions-E/A-Board (ISA-Karte) AT-MIO-16XE-50 von National Instruments ii) AT-A0-6 von National Instruments; 6-kanaliger analoger Ausgang (ISA-Karte) (für das 4-20-mA-Ausgangssignal für den Temperaturregler und das verteilte Regelsystem) iii) NI DIO-24 von National Instruments; 24-kanaliger digitaler Eingang/Ausgang (ISA-Karte). (Mit allen Ausgangssignalen für Ventile und Eingangssignalen für die Näherungssensoren.) iv) ADC-500 von Ocean Optics. A/D-Board mit 500 kHz Abtastfrequenz zur Kommunikation mit dem Spektrophotometer MQ-2000.

Nunmehr mit Bezug auf 2 ist die FBU 14 ausführlicher dargestellt. Die FBU in 2 ist eine Rückspülvorrichtung für das Mott-Filtrierungssystem. Die Filtrierungs- und Rückspüleinheit liefert eine faserfreie flüssige Probe. Die kolloidale Flüssigkeit wird durch Querflußfiltrierung mit einem gesinterten 5- oder 10-μm-Mott-Metallfilter 109 von der Faser getrennt. Der tangentiale Fluß durch das Filter 109 ist größer als 20 Liter/Minute und vorzugsweise > 40 Liter/Minute. Der Fluß quer über das Filter 109 beträgt 10–200 ml/Minute. Die Rückspüleinheit erlaubt die Füllung eines Reservoirs 112 mit Filtrat. Danach wird das Probenventil 104 2 Sekunden lang geöffnet, um 1–20 ml einer kolloidalen Probe an den DUVCH 18 zu liefern. Auf die Probenentnahmeperiode folgt eine Verzögerungsperiode, in der das Filter 109 geschlossen ist und temperaturabhängige UV-Messungen durch das Spektrophotometer 24 unter Verwendung der jüngst gewonnenen Probe durchgeführt werden. Nach der Meßverzögerung wird das Reservoir 112 durch Öffnen eines Luftventils 102 (mit der Kennzeichnung Ausblaslufteinlaß) und durch Zurückstoßen des Filtrats zurück durch das Filter 109 für eine angegebene Dauer von mindestens 1 Sekunde, aber nicht länger, als bis das Filtrat den unteren Näherungssensor 106 erreicht, geklärt. Der Rückimpulsdruck am Drucksender 107 ist vorzugsweise größer als der am Drucksender 108 gemessene Normaldruck. Der untere Näherungssensor 106 leitet ein Signal zu der Systemsteuerung bzw. dem Prozessor 10 weiter, um das Ausblasluftventil 102 zu schließen und das Reservoir-Belüftungsventil 101 zu öffnen. An diesem Punkt wird das Filterventil 103 geöffnet und das Reservoir 112 füllt sich, bis der obere Näherungssensor 105 das Filtrat erkennt. Das Vollprobenventil 104 öffnet sich sofort, um eine weitere Probe des Kolloidmaterials anzunehmen.
3 zeigt die Ventilsequenz und ist eine ausführliche Skizze des Betriebs der Ventile 101–104, des oberen Näherungssensors 105, des unteren Näherungssensors 106, des Filtratdrucksensors und des Einlaßdrucksensors für die verschiedenen Schritte in einem Filtrierungs- und Meßzyklus, wie zum Beispiel Füllen, Probenentnahme, Messung und Klärung.
Zur Gewinnung einer faserfreien kolloidalen Probe gibt es mehrere Verfahren. Bei einem bevorzugten Verfahren wird eine Probe gewonnen, ohne daß die Flüssigkeit durch eine Zellstoffmatte oder einen Filterkuchen gefiltert wird. Es hat sich herausgestellt, daß eine Zellstoffmatte die Probe wesentlich verändert. Zentrifugale Verfahren sind ideal, kontinuierliche Feststoffauswurfzentrifugen sind jedoch kostspielig. Ein Sandfilter entfernt Fasern, der Rückspülkreislauf müßte jedoch häufig durchgeführt werden, um eine Filtrierung durch eine Fasermatte auf der Oberseite des Sandes zu verhindern. Das Rückspülen müßte mit dem Filtrat erfolgen.
Die Eigenschaften der FBU sind wie folgt:

a) Filter: 7000-1/2-24-5,0 oder 7000-1/2-24-10,0 (10 μm) von Mott
b) Ventile (rostfreier Stahl): i) 4 ½-Zoll-NPT, 24-Volt-Zylinderspule, Öffner, Telktron ii) 33/8-Rohre, Kugelventil, Whitey 131SR mit Druckbetätigung, Öffner, rostfreier Stahl iii) 1 3/8-Rohre, Kugelventil, Whitey 131SR mit Druckbetätigung, Öffner, rostfreier Stahl
c) Sensoren: i) Drucksensor 107 und 108, Modell Nr. 68001 von Cole Parmer Instrument Co. für 0-60 psi, 4-20-mA-Ausgangssignal ii) Näherungssensor 105 und 106, kapazitiver Näherungsschalter Modell Nr. PSC20103 von Dwyer

Kolloidale Bestandteile werden normalerweise durch Trübungs- oder Lichtstreuverfahren gemessen, um eine Gesamtzusammensetzung oder Menge kolloidaler Bestandteile zu erhalten. Kolloidale Substanzen umfassen jedoch anorganische Kolloide, wie zum Beispiel Tonsorten, unlösliche Salze (CaSO₄) oder Füllstoffe und organische Kolloide wie zum Beispiel Harz. Verfahren nach dem Stand der Technik können nicht zwischen diesen beiden Klassen von kolloidalem Material unterscheiden. Verschiedene Formen von Trübungsmessungen, Lichtstreuung und elektrokinetischer Trennung werden zur Messung einer Menge von kolloidalen Teilchen verwendet. Durch Verwendung einer hydrodynamischen elektrokinetischen Trennung oder fortschrittlicher Lichtstreuverfahren können bestimmte Informationen über die Teilchengrößenverteilung gewonnen werden. Diese Verfahren eignen sich nicht zur chemischen Unterscheidung zwischen den verschiedenen Arten von Teilchen. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen die empirische Identifizierung und Messung einer mit der Größe, Zusammensetzung und Konzentration einer kolloidalen Mischung zusammenhängenden Eigenschaft.
Es sollte beachtet werden, daß Harz ein generischer Begriff ist und die Zusammensetzung eines einzelnen Harzteilchens von relativ reinen Mischungen aus Frischharz und Fettsäuren bis zu heterogenen Agglomerationen von Holzextrakten, von Holz abgeleitetem Lignin und Hemizellulose, Salz, kationischem Polymer und Füllteilchen schwanken kann. Der Grad, zu dem die Temperatur die Gleichgewichte zwischen kolloidalem Harz und gelösten Substanzen verändert, ist eine komplizierte Funktion der Lösungsbedingungen und der Zusammensetzung des Harzteilchens. Zum Beispiel haben die Labortests der Verfasser gezeigt, daß Temperaturänderungen an derselben Mischung bei verschiedenen pH-Werten eine andere Beziehung von ΔAbsorptionsvermögen/ΔTemperatur erzeugen. Darüber hinaus wurde berichtet, daß Hemizellulose-Bestandteile holz-kolloidales Harz stabilisieren können (Sundberg, K., Thornton, J., Holmbom, B., und Ekman, R., Journal of Pulp and Paper Science, Band 22, Nummer 7, 1996, S. J226–J230, "Effects of wood polysaccharides an the stability of colloidal wood resin"). Die Verfasser haben jedoch festgestellt, daß Schwankungen des pH-Werts und der Ionenstärke, die in einem Zellstoffverarbeitungs- oder Papierherstellungsprozeß in der Regel auftreten, nicht zu einer beträchtlichen Variation der Funktion ΔAbsorptionsvermögen/ΔTemperatur für eine kolloidale Mischung führen. Es wird erwartet, daß Konzentrationsschwankungen von Bestandteilen, die zu Koagulation und Agglomeration führen können, Harzteilchen erzeugen können, die weniger empfindlich für Temperaturänderungen sind. Die Messung von ΔAbsorptionsvermögen/ΔTemperatur kann insbesondere auf die Harzbestandteile bezogen werden, die empfindlich für Temperaturänderungen sind.
Die Aufgabe der Erfindung erfordert die Verwendung der Variation einer optischen Eigenschaft aufgrund eines temperaturempfindlichen Phasenübergangs zur Bestimmung einer Menge einer Substanz, die zu dem den Phasenübergang fähig ist. Das Bestehen und die charakteristische Temperatur des Phasenübergangs ist wichtig genug für das Verfahren, so daß die Beschreibung dieser Eigenschaften zu einer Aufgabe der Erfindung wird. Um die kolloidale Mischung zu identifizieren oder zu messen, ist es daher wichtig, einen geeigneten Temperaturbereich für Messungen zu identifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Schritte bei der Analyse der Konzentration von kolloidalem Harz folgendes:

1. Identifizierung eines geeigneten Temperaturbereichs und einer Wellenlänge für die Analyse 1.1 Identifizierung von Bereichen mit maximaler Änderung des Absorptionsvermögens bei einer Temperaturänderung 1.2 Identifizierung eines Bereichs eines Phasenübergangs, der einen Wechsel zwischen kolloidalen und gelösten Zuständen anzeigt;
2. Messung von dA/dT bzw. der Änderung eines Absorptionsvermögens in bezug auf die Temperatur;
3. Interpretation des dA/dT-Werts in bezug auf eine zuvor definierte Beziehung zwischen der Menge von kolloidalem Harz und dem dA/dT-Wert;
4. Definieren einer relativen Menge von kolloidalem Harz als Funktion einer Konzentration, die durch das dA/dT-Verfahren bestimmt wird, und der Konzentration, die durch das Gesamtabsorptionsvermögen oder die Gesamttrübung bei einer gegebenen Temperatur bestimmt wird; und
5. Ein System, das charakterisiert wurde, wird lediglich durch Befolgen der Schritte 2, 3 und 4 analysiert.

Und gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Schritte bei der Identifizierung einer Übergangstemperatur oder einer metastabilen Mischung folgendes:

1. Identifizierung geeigneter Wellenlängen für die Analyse durch Identifizieren eines Bereichs mit maximaler und minimaler Änderung des Absorptionsvermögens in bezug auf die Temperatur;
2. Messung des dA/dT und des d²A/dT² zur Bestimmung des Punkts der minimalen Änderungsrate in der Steigung. Der Punkt, an dem d²A/dT² Null ist, ist die Temperatur, die für die Phasenänderung charakteristisch ist;
3. Auftragen des Verhältnisses des Absorptionsvermögens bei zwei Wellenlängen, die Maximal- und Minimalwerte in dem durch Differenz- oder Verhältnis spektren gewonnenen Vergleich des Absorptionsvermögens bei einer Temperatur von dem Absorptionsvermögen bei einer anderen Temperatur darstellen. Dieses Diagramm liefert ein Mittel zur Betonung der Änderung der optischen Eigenschaften des Kolloids in bezug auf die Zusammensetzung der Mischung als Ganzes. Eine Änderung der Steigung dieses Diagramms zeigt die Einleitung oder das Ende eines Phasenübergangs an.

Zum Beispiel wird durch sukzessive Extraktion einer Probe Siebwasser aus einer thermomechanischen Fichten- /Kiefer-Zellstoffherstellungsanlage ein t-Butyletherextrakt aus Holzharz gewonnen. Der Extrakt wird konzentriert und das Harz dann in einem wäßrigen Essigsäurepuffer mit einem pH-Wert von 4,85 durch Beschallung redispergiert. Eine Vorratmischung des gelösten und kolloidalen Holzharzes wird mit Puffer auf sechs verschiedene Konzentrationen verdünnt. Die UV- sichtbaren Spektren des Absorptionsvermögens der kolloidalen Mischung werden direkt aus diesen Mischungen bei Zimmertemperatur gewonnen und sind in 5 dargestellt. Die kolloidalen Mischungen verschiedener Konzentrationen werden mit einem 0,45-μm-Spritzvorsatzfilter gefiltert, um Lösungen aus gelöstem Holzharz zu gewinnen, und ihre UV-sichtbaren Spektren sind in 4 gezeigt. Das Signal von gelöstem und kolloidalem Material folgte der erwarteten linearen Beziehung mit der Konzentration. Die Dämpfung des Signals aufgrund der kolloidalen Substanz alleine wird durch Subtraktion des Signals aus der gefilterten und ungefilterten Probe gewonnnen. Ein Beispiel dafür ist in 6 dargestellt. Bei diesem Beispiel soll das Signal oberhalb von 350 nm im wesentlichen die Trübung oder Dämpfung des Lichts aufgrund der Mie-Streuung der Teilchen darstellen. Die Spitzen bei 230 und 280 nm zeigen an, daß der Farbträger, der Holzextrakte in den kolloidalen Teilchen enthält, Licht absorbiert.
Die Temperaturabhängigkeit von kolloidalen Holzharz mischungen wurden bei verschiedenen pH-Werten, Ionenstärkenwerten und mit verschiedenen Mengen von Ton im Verhältnis zu Harz charakterisiert. Ein Beispiel für die Temperaturabhängigkeit des UV-sichtbaren Spektrums von Holzharzkolloidmischungen ist in 7 gezeigt. Die Wellenlängenabhängigkeit der Temperaturschwankung des UV-sichtbaren Spektrums kann als eine Differenz oder ein Verhältnis der bei zwei Wellenlängen erhaltenen Spektren untersucht werden (siehe 8 oder 9). Beide Verfahren zeigen ein ähnliches Muster. In dem UV-Bereich werden die Änderungen aufgrund einer Abnahme der Streuung durch eine Zunahme des UV-Absorptionsvermögens ausgeglichen. Dies ist wahrscheinlich auf das größere Absorptionsvermögen der gelösten Materialien im Vergleich zu den kolloidalen Materialien zurückzuführen.
Die Temperaturabhängigkeit des UV-Absorptionsvermögens des extrahierten Harzes ist in 10a für zwei Wellenlängen aufgetragen. Die Variation bei dem Minimum bei 242 nm in dem in 8 und 9 gezeigten Differenzspektrum beträgt weniger als 3% des Gesamtabsorptionsvermögens bei dieser Wellenlänge. Andererseits beträgt die Variation bei 500 nm ungefähr 25% des Absorptionsvermögens bei dieser Wellenlänge. Die Variation des Absorptionsvermögens bei 500 nm ist im wesentlichen linear zu Änderungen der Temperaturbereiche zwischen 40°C und 80°C. In diesem linearen Bereich liefern zwei Messungen eine Steigung (dA/dT), die zu der Konzentration des kolloidalen Harzes proportional ist. Die Steigung (dA₅₀₀/dT) und der Schnittpunkt
werden aus der Temperaturabhängigkeit mehrerer Konzentrationen von kolloidalem Harz berechnet. Die Steigung (dA/dT) und der Schnittpunkt, die als Funktion der relativen Konzentration aufgetragen sind, sind in 11 gezeigt. Diese neuen Ergebnisse zeigen zum ersten Mal, daß die Temperaturschwankung des Absorptionsvermögens oder der Trübung von kolloidalem Harz proportional zu der Menge von Harz in der Mischung ist. Die Ergebnisse, die die Variation des Schnittpunkts mit der Konzentration zeigen, bestätigen das erwartete Ergebnis, daß die Trübung eine Funktion der Kolloidkonzentration ist. Es besteht eine geringfügige Nichtlinearität von dA/dT in bezug auf die Konzentration bei ungewöhnlich hohen Konzentrationen. Messungen erfolgen normalerweise in dem Konzentrationsbereich, der dA/dT-Werte zwischen 0,0 und –0,0025 erzeugt.
Mehrfach-Regressionen, die an die Temperatur und die Konzentration für Messungen des Absorptionsvermögens angepaßt wurden, wurden für UV-Daten bei acht repräsentativen Wellenlängen durchgeführt. Beispielhafte Regressionen sind nachfolgend aufgeführt: A500 = 0,033499 + 0,152465·c – 0,001180·T – 0,004651·c2 A450 = 0,04060 + 0,195378·c – 0,001387·T – 0,004470·c2 A350 = 0,084676 + 0,674637·c – 0,002693·T – 0,006859·c2 A300 = 0,073323 + 1,584808·c – 0,002703·T – 0,013407·c2 A280 = 0,26034 + 3,054065·c – 0,005966·T A274 = 0,22676 + 3,007551·c – 0,006236·T – 0,019463·c2 A250 = 0,05867 + 2,893070·c – 0,003785·T – 6,039531·c2 A230 = 0,60932 + 7,328961·c – 0,019106·T – 0,141523·c2
Mehrfach-Regression für das UV-Absorptionsvermögen bei gewählten Wellenlängen für TMP-Siebwasserharz. Die Gleichungen sind eine Funktion der Konzentration, der Temperatur und des Quadrats der Konzentration. Es wurden Regressionskorrelationskoeffizienten von > 0,99 gefunden. Der Koeffizient für das Quadrat der Konzentration zeigt ähnlich wie ein zweiter Virialkoeffizient eine Wechselwirkung zwischen Bestandteilen an.
Um eine Kolloidkonzentrationsmessung unter Verwendung dieses Verfahrens durchzuführen, muß eine Temperaturänderung ein Gleichgewicht zwischen gelösten und kollodialen Bestandteilen wesentlich stören. Die gelösten und kolloidalen Bestandteile müssen meßbar unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Die Material- und Lösungsbedingungen bestimmen, ob eine solche Änderung auftritt, und der Temperaturbereich und die Wellenlänge müssen so gewählt werden, daß die Phasenänderung am besten gemessen wird. Die optimale Wellenlänge wird gewählt, indem ein Maximum oder Minimum aus dem Verhältnis oder der Differenz zweier Spektren gewählt wird, die bei zwei Temperaturen gewonnen werden (siehe 8 und 9). Der optimale Temperaturbereich wird durch Identifizieren eines Temperaturbereichs um einen Nullpunkt in der zweiten Ableitung des Absorptionsvermögens in bezug auf die Temperatur gewählt. Es folgt ein Beispiel des Verfahrens der Auswahl eines Temperaturbereichs.
10b zeigt ein Matrixdiagramm der Temperaturvariation. des UV-Absorptionsvermögens bei einem pH-Wert von 11,0. Die Diagramme A–D zeigen eine Variation der Form der Kurven des Absorptionsvermögens bei verschiedenen Wellenlängen in bezug auf die Temperatur (Abszisse). Bei dieser Mischung besteht ein relativ vollständiger Übergang zwischen den gelösten und kolloidalen Bestandteilen. Insbesondere fällt die Steigung bei den Temperaturextremen für die Werte des Absorptionsvermögens bei 280 nm wesentlich ab. Das Diagramm D in 10b wird in 10c ausführlicher untersucht. Eine Betrachtung des Graphen zeigt an, daß zwei in dem Bereich zwischen 20°C und 40°C durchgeführte Messungen zu anderen Ergebnissen als Messungen zwischen 40°C und 60°C führen würden. Der beste Bereich zur Messung des Übergangs zwischen dem kolloidalen und flüssigen Zustand wird aus dem Bereich gewählt, in dem die Steigung am konstantesten ist. Dies tritt um den Mittelpunkt in dem Übergang auf, der durch das Minimum der ersten Ableitungsfunktion, die in 10c aufgetragen ist, definiert wird. Dieses Minimum der ersten Ableitung ist der Nullpunkt der zweiten Ableitungsfunktion, der für die in 10c gezeigten Daten bei 50°C auftritt. Sekundäre Nullpunkte der zweiten Ableitung treten um 23°C und 74°C auf, dies sind jedoch kleine Bereiche mit sehr geringen Änderungen des Absorptionsvermögens.
Das in 10b dargestellte Matrixdiagramm liefert ein weiteres Mittel zur Identifizierung von Phasenänderungen in kolloidalen Mischungen. In sechs Diagrammen (F, G, H, J, K, M) wird das Absorptionsvermögen bei einer Wellenlänge als Funktion einer anderen aufgetragen. Die lineare Beziehung in dem Diagramm G zeigt, daß der Bestandteil, der die dominante Temperaturvariation liefert, bei allen Temperaturen zu diesen beiden Wellenlängen beiträgt. Das Diagramm H zeigt andererseits, daß das relative Änderungsabsorptionsvermögen in zwei Bereichen linear ist, die Beziehung scheint sich jedoch in einem Zwischenbereich zu ändern. Das relative Absorptionsvermögen bei zwei Wellenlängen kann in einem Verhältnis erfaßt werden, das im Diagramm E als Funktion der Temperatur aufgetragen ist. Auf dem einfachsten Niveau liefert das Verhältnis von Werten des Absorptionsvermögens ein Mittel zur Betrachtung der relativen Änderung eines Bestandteils in bezug auf die Änderung eines anderen Bestandteils. Der lineare Bereich mit kleiner Steigung in dem Mittelteil des Diagramms entspricht einem Temperaturbereich, in dem Änderungen des Absorptionsvermögens bei 500 nm direkt einer Änderung des Absorptionsvermögens bei 280 nm entsprechen. Zusätzliche Verfahren zur Gewinnung genauer und reproduzierbarer Messungen ergeben sich aus der Erfahrung bei der Anwendung dieser Meßverfahren in einer Papierherstellungsanlage. Versuchsexperimente wurden in einer Papierherstellungsanlage durchgeführt, wobei Siebwasser verwendet wurde, das manuell auf einem Filterpapier Whatman 41 gefiltert wurde. Dieses Filterpapier besitzt eine nominale Größengrenze von ungefähr 20 μm. Die Ergebnisse werden durch das Differenzspektrum in 12 exemplifiziert. Dieses Spektrum wurde mit einer 1-mm-UV-Zelle auf einem Spektrophotometer Cary 1 gewonnen. Dieses Spektrum zeigt dieselben Minimalstellen wie das Differenzspektrum in 8 und 9. In diesem Fall ist jedoch das relative Absorptionsvermögen bei großen Wellenlängen wesentlich geringer. Das Differenzspektrum zeigt, daß die notwendige Temperaturänderung zur Gewinnung genauer Messungen mindestens 30 Grad C betragen muß. Weiterhin wird zur Steigerung der Genauigkeit der Messungen bei großen Wellenlängen eine UV-Zelle mit langem Weg (10 oder 20 mm) verwendet. Die Streuung der Anlagendaten, die zur Gewinnung von dA/dT erforderlich sind, sind in 13 gezeigt.
14 zeigt die spektralen Auswirkungen des Zusatzes von Mehrfachen einer Tonkonzentration zu einer kolloidalen Harzlösung. Das Absorptionsvermögen ändert sich nahezu linear mit der Tonkonzentration und relativ monoton mit der Wellenlänge. Ton und Füllstoffe streuen Licht gut und absorbieren im Vergleich zu kolloidalem Harz wenig Licht.
15 zeigt das Absorptionsvermögen bei 500 nm für verschiedene Konzentrationen von Ton in einer kolloidalen Harzmischung. Das Gesamtabsorptionsvermögen ist linear zu der Tonkonzentration. Die Temperaturvariation, die die konstante Menge von Harz darstellt, wird durch die Lücke zwischen dem Absorptionsvermögen bei 20°C und 80°C gezeigt. Obwohl die Größe der Lücke scheinbar bei höheren Tonkonzentrationen geringfügig zunimmt, ist sie in Anbetracht des riesigen Bereichs von Tonkonzentrationen relativ konstant. Eine normale Variation der Ton- oder Füllstoffkonzentration in einer Papierherstellungsanlage liegt gewöhnlich bei nicht mehr als einem Faktor Zwei. Die Daten in 14 und 15 können zusammen mit einem Maß der Temperatur abhängigkeit verwendet werden, um – zunächst die Gesamtmenge der Kolloide und dann die Menge von kolloidalem Harz und schließlich die Differenz zu berechnen, die kolloidalen Ton und andere Bestandteile ausmacht, die gegenüber Übergängen zwischen der kolloidalen und gelösten Phase in dem gemessenen Temperaturbereich unempfindlich sind.
Im Fall einer Papierherstellungsanlage ist es vorteilhaft, die Tragkapazität von Wasserressourcen maximal auszunutzen und dennoch die Gefahr plötzlicher oder katastrophaler Naßpartiechemieereignisse, die zu Ablagerungen und Verunreinigungen der Maschine führen, die einem schlechten Wirkungsgrad und einer schlechten Betreibbarkeit zugeordnet sind, möglichst gering zu halten. Eine Messung, die dem Papierhersteller ein besseres Mittel zur Vorhersage der Empfindlichkeit der Störungen des Siebwassersystems zur Verfügung stellt, kann angewandt werden, um kostspielige Fälle der Ablagerung auf der Papiermaschine zu umgehen. Unter den diversen Ursachen der Naßpartiechemiestörungen ist die plötzliche Schwankung der Siebwassertemperatur, die zu einer Naßpartiestörung führt, unter Papierherstellern als Temperaturschock bekannt. Es kann zu einer plötzlichen Änderung der Siebwassertemperatur kommen, wenn ungewöhnliche Mengen Frischwasser in das Wassersystem eingebracht werden. Bei einer Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung ein Maß der Suszeptibilität des Wassersystems gegenüber einem Temperaturschock. UV-Verhältnisse folgen dem kritischen Verhalten besser als das UV-Absorptionsvermögen.
Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung werden Konzentrationen von gelösten und kolloidalen Substanzen identifiziert, die zu Ablagerungsereignissen führen können. Die Absicht des Papierherstellers besteht somit darin, einen metastabilen Zustand zu vermeiden, in dem gelöste Bestandteile bei einer unwesentlichen Fluktuation der Betriebsbedingungen plötzlich hervortreten können.
8, 9, 10b und 12 zeigen jeweils, daß Spektraländerungen auftretende Harzphasenübergänge ertragreiche Informationsquellen über die auftretenden Übergänge sind. Ein Vergleich der Werte des Absorptionsvermögens bei verschiedenen Wellenlängen liefert ein Mittel zum Vergleich der Menge eines Bestandteils mit einem anderen Bestandteil. Beispiele dreidimensionaler Diagramme der Temperatur, relativ gelöster und kolloidaler Substanzen sind in 16 bis 19 dargestellt. Obwohl das UV-sichtbare Absorptionsvermögen zum größten Teil lineare oder nahezu lineare Beziehungen mit der Konzentration (TDS) und der Temperatur zeigt, liefert die Verwendung von UV-Verhältnissen eine Einsicht in diskrete Änderungen des Zustands der gelösten und kolloidalen Substanzen. 16 zeigt das Verhältnis A₃₅₀/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration. Die ausgeprägteste Änderung, die aus diesem Diagramm ersichtlich ist, liegt unterhalb von 1 mg/ml. Das relative Fehlen der Steigung in diesem Diagramm bei hohen Temperaturen legt eine Zustandsänderung nahe, die diskreter als die allmähliche Änderung bei niedriger Temperatur ist. Das UV-Verhältnis A₃₅₀/A₂₈₀ scheint ein Vergleich der Beiträge der Trübung und des UV-Absorptionsvermögens zu sein. 17 zeigt UV-Verhältnisse von A₂₇₄/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS). Bei hohen Konzentrationen ist dieses Verhältnis im wesentlichen konstant. Bei niedrigen Konzentrationen nimmt das Verhältnis ab. Dies wird als eine Rotverschiebung aufgrund der Vergleichseffekte der Lösung in Wasser gegenüber der Lösung in Harz interpretiert. 18 zeigt UV-Verhältnisse von A₂₃₀/A₅₀₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS). Bei hohen Konzentrationen ist dieses Verhältnis im wesentlichen konstant. Die Streuung trägt proportional sowohl zu langen als auch kurzen Wellenlängen bei. Bei niedrigen Konzentrationen nimmt das Verhältnis zu, da im gelösten Zustand, aber nicht im kolloidalen, mehr Extrakte UV-absorbierend sind. 19 zeigt UV-Verhältnisse von A₂₅₀/A₂₈₀ als Funktion der Temperatur und Konzentration (TDS). Bei hohen Konzentrationen ist dieses Verhältnis im wesentlichen konstant, was keine wesentliche Änderung der Ionisierung anzeigt. Bei niedrigen Konzentrationen nimmt das Verhältnis zu, da mehr Extrakte ionisiert werden, wenn sie sich auflösen.
Bei Konzentrationen oberhalb einer kritischen Konzentration ist das UV-Verhältnis im wesentlichen konstant. Zu wichtigen Verhältnissen gehören Verhältnisse, die die Ionisierung betonen (A250/A280, A300/A280); Lösungsmittelverschiebungen (A300/A292) und ein Vergleich zwischen gestreutem und UV-absorbiertem Licht (A500/A230). Das Absorptionsvermögen bei 292 nm ist als Funktion des kolloidalen und gelösten Zustands im wesentlichen konstant.
Ein Durchlaufen gewählter Wellenlängenverhältnisse als Funktion der Temperatur und eine Identifizierung von Punkten, an denen sich die Steigung ändert, identifiziert Temperaturen, die einem Übergang zwischen gelösten und kolloidalen Bestandteilen entspricht. Diese Temperaturen können als Anhaltspunkte für die Systemstabilität bei einer anderen Temperatur verwendet werden.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sollen Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen. Zahlreiche Modifikationen, Varianten und Anpassungen können an den konkreten Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Schutzumfang und Gedanken der Erfindung abzuweichen.

1

1: PROBE
2: LICHTLEITFASER
3: DATEN- ODER LOGIKSTEUERUNG
4: KÜHLWASSER
26: GEHÄUSE MIT KONSTANTER TEMPERATUR
22: UV-SICHTBARE LICHTQUELLE
20: TEMPERATURREGLER
5: FRISCHWASSER
18: TEMPERATURGEREGELTER DOPPELKÜVETTENHALTER
6: ZUM ABFLUSS
24: SPEKTROPHOTOMETER
10: COMPUTER FÜR DATENERFASSUNG UND STEUERUNG
12: PROBENROHREINLASS
14: FILTRIERUNGS- UND RÜCKSPÜLEINHEIT
16: PROBENVERWALTUNGS- UND REINIGUNGSEINHEIT

2

1: INSTRUMENTEN-LUFT
2: PROBENPORT MIT LUER-VERRIEGELUNG
3: ZUM ABFLUSS
105: NÄHERUNGSSENSOR (T)
102 (4): KLÄRLUFT
104: GEFILTERTE PROBE
106: NÄHERUNGSSENSOR (B)
107: DRUCKSENDER
103: LUFTBETÄTIGTES VENTIL
109: TANGENTIAL-FILTRIERUNGSELEMENT

3

1: VERZÖGERUNG
101: BELÜFTUNGSVENTIL
102: KLÄRVENTIL
103: FILTERVENTIL
104: PROBENVENTIL
105: OBERER NÄHERUNGSSENSOR
106: UNTERER NÄHERUNGSSENSOR
107: FILTRATDRUCKSENSOR
108: EINLASSDRUCKSENSOR
2: FÜLLEN
3: PROBE
4: MESSEN
5: KLÄREN
6: EINZELZYKLUS

4

1: ETHER-EXTRAHIERBARES HARZ WASSERLÖSLICHER BESTANDTEIL NOTE TO FINISHER: PLEASE CHANGE NUMBER FORMAT (on almost all other figures)
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN
3: WELLENLÄNGE (NM)

5

1: ETHER-EXTRAHIERBARES HARZ GELÖSTER UND KOLLOIDALER BESTANDTEIL
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN
3: WELLENLÄNGE (NM)

6

1: KOLLOID-DIFFERENZSPEKTREN PROBE OHNE MIKROFILTRIERUNG DURCH MIKROFILTRATION
2: HAUPTSÄCHLICH STREUEFFEKTE
3: ABSORPTIONSVERMÖGEN AUFGRUND VON STREUUNG UND TEILCHEN-ABSORPTIONSVERMÖGEN
4: DIFFERENZ DES ABSORPTIONSVERMÖGENS
5: WELLENLÄNGE (NM)

7

1: GELÖSTES UND KOLLOIDALES HOLZHARZ TEMPERATURABHÄNGIGKEIT BEI EINEM PH-WERT VON 5,8
2: TEMPERATUR (GRAD CELSIUS)
3: ABSORPTIONSVERMÖGEN
4: WELLENLÄNGE (NM)

8

1: UV-SICHTBARES DIFFERENZSPEKTRUM ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 20°C ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 80°C FICHTEN-/KIEFERHARZE BEI EINEM PH-WERT VON 5,8
2: DIFFERENZ DES ABSORPTIONSVERMÖGENS
3: WELLENLÄNGE (NM)

9

1: ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 20°C ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 70°C
2: WELLENLÄNGE (NM)

10A

1: TEMPERATURABHÄNGIGKEIT DES ABSORPTIONSVERMÖGENS BEI GEWÄHLTEN WELLENLÄNGEN
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 242 NM
3: TEMPERATUR (°C)
4: ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI 500 NM

10B

1: TMP-HOLZHARZKOLLOIDE, PH 11 MATRIX-DIAGRAMM: ABSORPTIONSVERMÖGEN BEI GEWÄHLTEN WELLENLÄNGEN
2: TEMPERATUR

10C

1: TEMPERATURABHÄNGIGKEIT DES ABSORPTIONSVERMÖGENS VON KOLLOIDALEM HOLZHARZ
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN (280 NM)
3: ABSORPTIONSVERMÖGEN
4: ERSTE ABLEITUNG d(ABSORPTIONSVERMÖGEN 280nm)/dT
5: TEMPERATUR (GRAD C)

11

1: 500-NM-TEMPERATURABHÄNGIGKEIT SCHNITTPUNKT (ABSORPTIONSVERMÖGEN) (L)=-4,945e-4+0,131·x+0,012·x^2 STEIGUNG (dA/dT) (R)=-3,443e-3,789e-4·x-1,295e-4·x^2
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN (SCHNITTPUNKT)
3: ABSORPTIONSVERMÖGEN
4: STEIGUNG (Da/Dt)
5: KONZENTRATION (MG/ML)

12

1: ANLAGENDATEN DIFFERENZ DES ABSORPTIONSVERMÖGENS, 25 UND 55 GRAD C. TMP-SIEBWASSER
2: DIFFERENZ DES ABSORPTIONSVERMÖGENS
3: WELLENLÄNGE (NM)

13

1: ANLAGENDATEN TEMPERATURABHÄNGIGKEIT DER LICHTDÄMPFUNG DURCH TMP-KOLLOIDE
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN (500 NM)
3: TEMPERATUR (°C)

14

1: ABSORPTIONSVERMÖGEN
2: HARZ
3: TON
4: WELLENLÄNGE (NM)

15

1: ABSORPTIONSVERMÖGEN VON HARZ- UND TONMISCHUNGEN
2: ABSORPTIONSVERMÖGEN (500 NM)
3: RELATIVE MENGE VON ZUGESETZTEM TON

16

1: VERHÄLTNIS A350/A280
2: KONZENTRATION (MG/ML)
3: TEMPERATUR (°C)

17

1: VERHÄLTNIS A274/A280
2: KONZENTRATION (MG/ML)
3: TEMPERATUR (°C)

18

1: VERHÄLTNIS A230/A500
2: KONZENTRATION (MG/ML)
3: TEMPERATUR (°C)

19

1: VERHÄLTNIS A280/A250
2: KONZENTRATION (MG/ML)
3: TEMPERATUR (°C)

Claims

Verfahren zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung mit den folgenden Schritten: Bestrahlen mindestens eines ersten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in einem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer ersten Temperatur und Durchführung einer ersten Messung bei einer ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient; Warten, bis sich die Temperatur der kolloidalen Mischung ändert; Bestrahlen mindestens eines zweiten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer zweiten, anderen Temperatur und Durchführung einer zweiten Messung bei der ersten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich; wobei die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient; und Bestimmen der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der ersten Messung und der zweiten Messung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Teil und der zweite Teil im wesentlichen derselbe Teil sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kenngröße eine Funktion einer ersten oder zweiten Ableitung nach der Temperatur der erhaltenen Maße bei der mindestens ersten und zweiten Messung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kenngröße der kolloidalen Mischung ein Maß einer Menge einer Substanz in der kolloidalen Mischung ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Substanz eine anorganische kolloidale Substanz oder eine organische kolloidale Substanz ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die organische kolloidale Substanz mindestens ein kolloidales Harz oder ein kolloidaler Holzextrakt ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die anorganische kolloidale Substanz mindestens entweder Ton, TiO₂, Ruß oder Talcum ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Maß der Menge der Substanz zur Bestimmung der Stabilität der kolloidalen Mischung dient.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Maß der Menge der Substanz zur Bestimmung der Temperaturstabilität der kolloidalen Mischung dient.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Maß der Menge der Substanz zur Identifizierung einer Zustandsänderung der Substanz ist, wobei die Änderung einen gelösten Zustand und einen kolloidalen Zustand beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Schritt den Schritt des Filterns der kolloidalen Mischung zur weitgehenden Entfernung von Fasern aus dieser umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei eine Differenz zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur mindestens 30°C betragt.
Verfahren zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung mit den folgenden Schritten: Bestrahlen mindestens eines ersten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in einem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer ersten Temperatur und Durchführung mindestens einer ersten Messung bei einer ersten und einer zweiten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge dient; Warten, bis sich die Temperatur der kolloidalen Mischung ändert; Bestrahlen mindestens eines zweiten Teils der kolloidalen Mischung mit Licht in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich bei einer zweiten, anderen Temperatur und Durchführung mindestens einer zweiten Messung bei der ersten und der zweiten Wellenlänge in dem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten und der zweiten Wellenlänge dient; und Bestimmen der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der mindestens ersten und zweiten Messung.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der erste und der zweite Teil im wesentlichen derselbe Teil sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Kenngröße eine Funktion einer ersten oder zweiten Ableitung nach der Temperatur der erhaltenen Maße bei der mindestens ersten und zweiten Messung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Kenngröße die kritische Konzentration oder die kritische Temperatur für einen Übergang zwischen einem gelösten Zustand und einem kolloidalen Zustand ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Kenngröße ein Maß der Stabilität der kolloidalen Mischung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Kenngröße ein Maß der Zusammensetzung der kolloidalen Mischung ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die kolloidale Mischung einen anorganischen kolloidalen Bestandteil und einen organischen kolloidalen Bestandteil enthält.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der organische kolloidale Bestandteil ein kolloidales Harz oder ein kolloidaler Holzextrakt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der anorganische kolloidale Bestandteil entweder ein kolloidaler Ton, Talcum, Ruß oder TiO₂ ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die kolloidale Mischung einen temperaturempfindlichen Bestandteil und einen temperaturunempfindlichen Bestandteil enthalt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der erste Schritt den Schritt des Filterns der kolloidalen Mischung zur weitgehenden Entfernung von Fasern aus dieser umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine geeignete Temperaturdifferenz zwischen der ersten und der zweiten, anderen Temperatur durch Gewinnung einer ersten und einer zweiten Messung sowohl bei der ersten als auch der zweiten Wellenlänge bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Temperaturabhängigkeit ein Maß für eine Menge von kolloidalem Harz in der kolloidalen Mischung ist.
Vorrichtung zur Identifizierung und Messung einer Kenngröße einer kolloidalen Mischung, umfassend: Filtrierungsmittel zur weitgehenden Entfernung von Fasern aus der kolloidalen Mischung; Optisches Erkennungsmittel zur Gewinnung einer ersten Messung und einer zweiten Messung mittels Licht in einem ultraviolett-sichtbaren Bereich, wobei die erste Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei mindestens einer ersten Wellenlänge des Lichts bei einer ersten Temperatur dient und die zweite Messung zur Gewinnung eines Maßes entweder der Absorption, der Emission oder der Streuung bei der ersten Wellenlänge des Lichts bei einer zweiten, anderen Temperatur dient; und einen geeignet programmierten Prozessor zur Bestimmung der Kenngröße der kolloidalen Mischung aus den erhaltenen Maßen bei der ersten und der zweiten Messung, wobei die Kenngröße eine Funktion einer ersten oder zweiten Ableitung nach der Temperatur der erhaltenen Maße bei der mindestens ersten und zweiten Messung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, weiterhin mit Steuermitteln zur Steuerung der optischen Erkennungsmittel versehen, so dass Messungen durchgeführt werden, wenn die kolloidale Mischung eine vorbestimmte erste und eine vorbestimmte zweite Temperatur aufweist.