FI116000B - Menetelmä ja laite fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi - Google Patents
Menetelmä ja laite fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI116000B FI116000B FI960955A FI960955A FI116000B FI 116000 B FI116000 B FI 116000B FI 960955 A FI960955 A FI 960955A FI 960955 A FI960955 A FI 960955A FI 116000 B FI116000 B FI 116000B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- fluid
- concentration
- light
- series
- measured
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 235000011389 fruit/vegetable juice Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 15
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 12
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 2
- 238000009739 binding Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000010812 mixed waste Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- -1 polycyclic aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000012883 sequential measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
Description
116C00
Menetelmä ja laite fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi
Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukaista menetelmää ja patenttivaatimuksen 9 johdannon mukaista fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi. Yleensä järjestelmä, jossa ensimmäinen fluidi on hienojakoisessa muodossa toisessa fluidissa, määritellään dispergoiduksi io järjestelmäksi, ts. ensimmäinen fluidi (dispergoitu faasi) kulkee toisessa fluidissa (dispergoivat väliaineen) hienojakoisessa muodossa.
Kuten ammattimiehet tietävät, dispergoidut järjestelmät voidaan jakaa alajaostoihin seuraavasti: dispergoi-15 tu järjestelmä voi dispergoidun faasin partikkelien halkaisijasta riippuen olla liuosta (homogeenista seosta, jossa ei tapahdu sakkautumista ja jossa liuenneen aineen partikkelit ovat alajaostoonjaon molekyyli- tai ionitilas-sa) ; kolloidista järjestelmää (keskivälityyppistä seosta, 20 jossa liuenneen aineen tyyppiset partikkelit ovat suspen-doituina liuotintyyppisessä faasissa ja jossa disaper-. . goidun faasin partikkelit ovat riittävän pieniä niin, että ”V sakkautuminen on mitätöntä, ja riittävän suuria saadakseen seoksen näyttämään samealta) ; tai suspensiota (selvästi **' ' 25 heterogeenistä seosta, jossa liuenneen aineen tyyppiset *...· partikkelit sakkautuvat välittömästi liuotintyyppisen faa- sin kanssa sekoittamisen jälkeen) .
Erityisesti keksintö koskee menetelmää ja laitetta fluidivirrassa dispergoidussa muodossa olevan kontaminoi- • 30 van aineen konsentraation määrittämiseksi.
• · t I
Erityisemmin keksintö koskee dispergoidun hiilivedyn (öljyn) ja/tai erillisten partikkelien muodossa ole- I · · vien materiaalien osoitusta ja konsentraation mittaamista vesivirrassa.
* • V. 35 Ö1jy-vedessä-konsentraation jatkuvatoiminen Iin- i t » « 116000 2 jaankytketty mittaus on tulossa kasvavassa määrin tärkeäksi tulevaisuuden jätevedenlaatustandardin täyttämiseksi.
Tunnetaan erilaisia laitteita vesivirroissa läsnä olevan öljyn mittaamiseksi, ja asennetaan muodostuneiden 5 vesipurkausten tarkkailemiseksi.
Näillä tunnetuilla laitteilla on luontaisia ongelmia sekasaastejätevirroille sovellettaessa, eivätkä ne osaa tehdä eroa kiinnostavan öljykontaminaation ja muiden materiaalien läsnäolon välillä.
io Huoli teollisuusaktiivisuuksien vaikutuksesta ym päristöön, jota usein korostaa julkinen huoli ja lainsäädännölliset vaatimukset, on johtanut rutiininomaisesti esiintyvien jätteiden ja poislaskettujen vesien uudelleenarviointiin .
15 Historiallisesti tuotettu vesi on laskettu kä sittelyn jälkeen ympäristöön, joko vapauttamalla pintavesiin tai suihkuttamalla uudelleen sopiviin pohjaveteen johtaviin kerroksiin tai itse pohjavesimuodostumiin. Viranomaiset määräävät ankarat laatutasot, ja nämä vaih-20 televat maksimaalisista dispergoidun öljyn konsentraa-tioista 5 mg/1 makeavesijärjestelmiin laskemiselle disper-; goidun öljyn konsentraatioihin 40 mg/1 vesivirtojen ( t i päästämiselle avomerellä. Nykyisistä suuntauksista on seurauksena näiden tasojen aleneminen nähtävissä olevassa • » · '·' ‘ 25 tulevaisuudessa. On ehdotettu uusia rajoja 30 mg/1. Tämä ’···* vaatii poistovirtojen linjaankytkettyä mittausta ja Vedanta’ käsittelylaitosten tiiviimpää/parempaa kontrollia, jos V · uusia standardeja on määrä noudattaa.
Lakimääräiset mittausmenetelmät poikkeavat merkit-i 30 tävästi koko maailmassa. Tärkeimmät menetelmät perustuvat kuitenkin infrapunamittaustekniikoihin aallonpituusalueella 3,2 - 3,5 μιτι. Tämä vaatii poistoveden näytteenottoa, vesinäytteessä läsnä olevan öljyn laboratoriouuttoa sopi-valla liuottimena ja öl jykonsentraation seuraavaa mit-35 tausta. Tunnetuissa liuotinpohjaisissa laitteissa öljykon- 3 116000 sentraatioiden määrittämiseksi vesi on erotettava öljystä, esimerkiksi halogenoidulla liuottimilla, ja seuraavaksi suoritetaan IR (3,5 μπι) -analyysi.
Näiden menetelmien on osoitettu olevan aikaa 5 vaativia ja käytännössä epätarkkoja. Kansainvälisen tapojen muutokset estävät käytettyjen liuottimien käytön. Käytettävissä on lukuisia kaupallisia linjaan kytkettyjä tarkkailulaitteita, jotka perustuvat suureen määrään havaitsemisperiaatteita, esimerkiksi (näkyvän) valon ha-io jontaan, IR-absorptioon, ja vastaaviin. Mikään näistä ei ole osoittautunut öljyteollisuussovellutuksissa käytössä tyydyttäväksi. Keksinnön eräänä kohteena on aikaansaada menetelmä ja laite dispergoidun komponentin, esimerkiksi fluidivirrassa olevan kontaminoivan aineen, konsentraation 15 määrittämiseksi perustuen lyhyen aallonpituuden mittaukseen, joka mahdollistaa fluidivirrassa läsnä olevien hiilivedyn ja/tai muiden kontaminoivien aineiden (alhaisen) konsentraation tarkan havaitsemisen ja mittauksen, samanaikaisesti ja toisistaan riippumatta.
20 Siksi keksintö aikaansaa patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisen menetelmän fluidivirrassa . . dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsent- • * · "V raation määrittämiseksi.
••j · Edelleen keksintö koskee patenttivaatimuksen 9 ’·' ‘ 25 tunnusmerkkiosan mukaista laitetta f luidivirrassa disper- goidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation *, ·,: määrittämiseksi.
:: : Edullisesti mainittu ennalta määrätty aallonpi tuuksien alue on lähi-IR-alueella (1,0 - 2,5 μπι) .
| 30 Keksintö perustuu lyhyen aallonpituuden käyttöön, .··. optiseen periaatteeseen, perustuen moninkertaiseen aallonpituuden mittaukseen, testifluidin eri tavoilla käsitelty- jen näytteiden vertailuun ja tilastollisiin menetelmiin, ’...· jotka voivat havaita ja analysoida kontaminoivien aineiden 35 eri konsentraatioilla läsnäolon aiheuttamia näytteiden 116000 4 välisiä pieniä spektrieroja. Periaate perustuu yhdistelmään valon sironnasta ja absorptio-ominaisuuksista, jotka liittyvät kontaminoivien aineiden taitekertoimeen ja koko-j akaumaan.
5 Lisäksi keksinnössä yhdistyy valonsironnan (sus- pendoiduille komponenteille herkkä) ja valonabsorption (liuenneille komponenteille herkkä) periaatteet.
Edullisesti voidaan samanaikaisesti lähi-IR-sätei-lyn kanssa emittoida näkyvää valoa (0,4 - 1 μτη) ja ainakin ίο yksi aallonpituus valitaan mainitulta näkyvän valon alueelta.
Erityisesti keksintö perustuu edelleen differenti-aalimittausjärjestelmään kahden eri mittauksen ottamiseksi eri näytteenotto-olosuhteissa, ja se sallii niiden välis-15 ten erojen vertailun.
Huomautetaan, että julkaisussa WO-A-85/04 478 kuvataan öljy-vedessä-mittaus, jossa käytetään vertailu-näytettä .
Tämä mittaus perustuu kuitenkin vain absorptioon 20 aallonpituusalueella 3,4 - 3,5 μιη, eikä tämän keksinnön mukaista erityistä tekniikkaa ole kuvattu eikä ehdotettu.
. . Lisäksi julkaisussa FR-A-2 685 775 kuvataan mene- * t ♦ telmä polysyklisten aromaattisten yhdisteiden pitoisuuden •;j · aikaansaamiseksi hiilivetyseoksessa käyttämällä lähi-IR- • * · ’·* ' 25 spektrofotometristä analyysiä aallonpituusalueella 0,8 - » a i • · ·...* 2,6 μm ja julkaisussa DE-A-3 633 916 kuvataan menetelmä ·.·,· konsentraatioiden määrittämiseksi käyttämällä valon ab- ί sorptiota IR - UV-alueella.
Tämän keksinnön erityistä tekniikkaa, joka perus-• 30 tuu valonsironnan ja absorption yhdistelmää, ei kuitenkaan ole kuvattu.
y Keksintöä kuvataan nyt yksityiskohtaisemmin esi- ‘3.’ merkkinä oheisiin piirroksiin viitaten, joissa: » t kuviossa 1 esitetään kaaviomaisesti tekniikan J'·’. 35 tason öljy-vedessä-mittauslaitteen periaate, 116000 5 kuviossa 2 esitetään kaaviomaisesti keksinnön periaate .
Kuviossa 1 esitetään lohkokaavio tekniikan tason öljy-vedessä-analysointilaitteesta.
5 Lohko 1 edustaa analysoitavaa öljy-vedessä-näytet- tä.
Tavallisesti öljyt käsittävät hiilivetyjä, eivätkä ole vesiliukoisia.
Hiilivedyt käsittävät CH-ketjuja. Kullakin näistä io ketjuista on erilainen energianabsorptiovyö IR-absorptios-pektrin alueella 3,4 - 3,5 μχη.
Ammattimiehet ymmärtävät, että kun öljynäytteen IR-absorptio mitataan välillä 3,4 ja 3,5 μιη, absorptio liittyy näytteen öljykonsentraatioon. Koska myös vesi 15 absorboi energiaa IR-vyöhykkeellä välillä 3,4 ja 3,5 μτη, on käytännöllisesti katsoen mahdotonta määrittää alhaisia öljykonsentraatioita vesinäytteessä. Tähän tarkoitukseen vedessä läsnä oleva öljy olisi erotettava ennen mittausta.
Halogenoidut liuottimet, jotka toimitetaan millä 20 tahansa tarkoitukseen sopivalla tavalla linjan 2 kautta, ovat sopivia öljyn erottamiseen vedestä seuraavaa IR-ana-. lyysiä 3 varten, koska a) nämä liuottimet ovat oleellisen veteen liukene-mattomia, • * · *·’ ’ 25 b) niillä on suurempi ominaispaino kuin vedellä, * · c) ne liuottavat helposti kaikki haihtuvat yhdisti.* teet ja I/· : d) ne eivät absorboi UV-energiaa alueella 2 4,5 μπι.
• 30 IR-analyysitietojen 3 käsittelyn jälkeen (osasto 4) johdetaan öljykonsentraatiota koskeva informaatio \ (osasto 5).
Keksinnön periaate kuvataan yksityiskohtaisemmin kuviossa 2. Ei lisätä liuotinta, ja edullisesti määrite-35 tään ennalta aallonpituuksien lukumäärä optisella alueel- 6 11(5000 la, käytetään esimerkiksi lähi-IR:ää (1,0 - 2,5 μιη) . Valoa emittoidaan mistä tahansa sopivasta valonlähteestä 11 min-kä tahansa sopivan optisen järjestelmä 2' kautta näytteeseen tai mittaussoluun 3'. Detektio tapahtuu minkä tahansa 5 sopivan optisen järjestelmän 4' kautta millä tahansa sopivalla detektorilla 5', joka on sopivasti yhdistetty esimerkiksi vahvistimen 6' ja A/D-muuntimen 7' kautta tietokoneeseen 8' tiedonkäsittelytarkoituksiin. Aikaansaadaan sarja mitatun valon intensiteettejä, jotka käsitellään ίο edelleen tietojenkäsittelyvaiheessa, mikä johtaa fluidissa olevan kontaminoivan aineen konsentraation mittaukseen.
Näyte tai mittaussolu 3' on yhdistetty millä tahansa sopivalla tavalla virtauksenvalintavälineeseen 9'; viitenumerot 10', 11' edustavat sopivia suodattimia. A ja 15 B edustavat kontaminoituneen fluidin ja tyhjennyksen sisääntuloa, vastaavasti.
Optisessa järjestelmässä 2' valittu aallonpituus saavutetaan sopivasti kapeakaistainterferenssisuodattimil-la. Nämä on asennettu esimerkiksi pyörivälle kiekkokokoon-20 panolle (suodatinkiekko), joka muodostaa valonsäteen valitsimen, ja sallii mittausjärjestelmän ja fluidinäytteen ; perättäisen aallonpituusmittauksen mittaussolun 3' sisäl- • » » lä, identtisissä olosuhteissa. Sellaiset perättäiset mit- * » t • · t taukset voidaan suorittaa suhteellisen suurella nopeudella • * · ’ 25 (esimerkiksi 500 r/min) . Suodatinkiekon sijasta on myös • · mahdollista käyttää joukkoa erillisiä valolähteitä, joista on kullakin eri aallonpituus. Vertailu- ja näytefluideja V · kontrolloidaan ja syötetään mittaussolun läpi (3') (leveys esimerkiksi 0,6 mm) esimerkiksi sähköisesti kontrol-• 30 loiduilla venttiileillä, fluidin virratessa jatkuvasti mittaussolun läpi varmistaen lämpötilastabiilisuuden ja *, edustavat vesiolosuhteet.
Täydellinen laite (ei selvyyden vuoksi näytetä yk-sityiskohtaisesti) käsittää detektorikokoonpanon, valoläh-i'*‘; 35 teen, valitsin/suodattimen, testisolun, vedenkontrolloin- > t 116000 7 tiventtiilit ja IR-detektori/vahvistimen. Vertailutluidi-virta on tuotettu kontaminoituneesta fluidista sopivalla suodatinkokoonpanolla tuottamaan fluidivirran, joka on vapaa dispergoidusta öljystä ja/tai muusta kontaminaatios-5 ta. Voidaan käyttää mitä tahansa suodatinta, joka on tarkoitukseen sopiva, kuten ammattimiehet ymmärtävät. Esimerkiksi suodatinta, jonka huokoskoko on < 0,001 μπι, käytetään liuenneiden kontaminoivien aineiden tapauksessa, kun taas muiden dispergoitujen kontaminoivien aineiden tapauk-10 sessa käytetään sopivasti suodatinta, jonka huokoskoko on 0,001 - 1 μπι.
Ö1jy-vedessä-tarkkailun tapauksessa sekä liuenneiden että muuten dispergoitujen hiilivetykomponenttien kon-sentraatio, mikäli lainkaan, voidaan määrittää kahden 15 erillisen mittauksen jaksolla, jotka poikkeavat vain sy-odatintyypin suhteen, jota käytetään vertailuvesivirran luomiseen kontaminoidusta vesivirrasta. Liuyenneiden kontaminoivien aineiden konsentraatio voidaan määrittää vertaamalla kontaminoitunutta vesivirtaa liuenneesta 20 komponentista vapaaseen vesivirtaan, joka luodaan syöttämällä kontaminoituneen veden sopivan suodattimen läpi, . . jolla on esimerkiksi huokoskoko 0,001 - 1 μπι. Mainittu ti· • » · "V suodatin suodattaa kaikki muut dispergoituneet komponen- • · · tit, muttei suodata liuenneita komponentteja. Seuraavaksi *·' 25 voidaan liuenneiden komponenttien konsentraatio määrittää * t t » · vertaamalla mainittua dispergoidusta aineesta vapaata vesivirtaa vesivirtaan, joka on vapaa sekä liuenneesta ·*(ί ·' että mainituista muista dispergoiduista komponenteista ja joka on luotu syöttämällä kontaminoituneen veden sopivan 30 suodattimen (huokoskoko < 0,001 μπι) läpi. Seuraavassa ti» t kuvataan yleistä differentiaalimenetelmää.
• Keksinnön toiminta on seuraavanlainen: » Öljy-vedessä-tarkkailun tapauksessa hiilivetykon- i · sentraatio hiilivety-vedessä-monitorilla määritettynä saa- » 35 daan mitatun valon intensiteettejä koskevien tiedonkäsit-
11600C
8 telyvaiheiden jakson jälkeen. Tässä jaksossa käytetään arvoja, jotka on otettu kahdesta mittausvaiheesta. Tässä kuvataan nämä perusmittausvaiheet ja seuraava tietojenkäsittely .
5 Ensimmäisessä mittausvaiheessa joukon pyörähdyksiä (esimerkiksi 100) aikana mitataan suodatinkiekkovalointen-siteetit im näyteveden virratessa testisolun läpi. Kullakin suodatinkiekon pyörähdykselle mitataan mittaus-sarja im,x,n# joka koostuu joukosta mitattuja valointen-10 siteettejä eri aallonpituuksilla λ (vastaten suodatinkiek-koon asennettujen suodattimien lukumäärää (esimerkiksi 8)) . Tässä esimerkissä kerätään yhteensä 100 mittauksen sarjoja im,A,n, jossa n = 1 - 100), jolloin saadaan 800 mittausarvoa. Otettujen mittausten suuri määrä sallii 15 tilastollisen analyysin parantaa laitteen tarkkuutta. Esimerkiksi 100 mittaussarjasta hylätään esimerkiksi 10 mittaussarjaa, joilla on suurin poikkeama keskimääräisestä valointensiteetistä. Täten edelleenkäsittelyä varten on jäljellä 90 näytevedenmittaussarjaa.
20 Toisessa mittausvaiheessa mitataan jälleen valoin- tensiteetit esimerkiksi 100 suodatinkiekon kierroksen ai-: kana, mutta nyt vertailuveden virratessa testisolun läpi.
* r » Jälleen sen jälkeen kun on hylätty esimerkiksi 10 % mit- • · * tauksista, joilla on suurin poikkeama, saadaan 90 vertai- • · · ' 25 luvesimittaussarjaa. Näistä arvoista lasketaan kullakin • · aallonpituudella λ keskimääräinen valon intensiteetti, • * i jolloin saadaan vertailuvalointensiteetti ίΧ;λ 8 aallonpi-V : tuudella.
Sitten lasketaan normalisoidut valointensiteetti-V: 30 erot d>.,n kullekin 90 näytevesimittaussarjasta vähentämällä * * » t ja seuraavaksi jakamalla vertailuvalointensiteetillä vas-taavalla aallonpituudella, käyttäen kaavaa t i » *
9 11600C
i —i πι,λ,η χ,λ dX,n--(1) i
5 *A
Eri tekijät ovat vastuussa mitatun valon intensiteetin eroista. Tässä ajatellut ovat näyteveden ja vertai-io luveden välinen lämpötilaero, öljykonsentraatio näyteve-dessä ja partikkelikonsentraatio näytevedessä. Nyt tiedetään kalibrointikokeista, kuinka normalisoitu valointensi-teetti muuttuu näillä vaikutuksilla kullakin aallonpituudella suhteessa muihin aallonpituuksiin. Tätä verrannolli-15 suutta määrätyllä vaikutuksella k kutsutaan suhteelliseksi spektrialiseksi vasteeksi yk,\- Siksi samalla mittausperiaatteella on mahdollista käsitellä fysikaaliselta alkuperältään hyvin erilaisia vaikutuksia.
Seuraavaksi tietojenkäsittelyssä aallonpituuksien 20 kullekin mittaussarjalle (esimerkiksi 8) sovitetaan normalisoidut valointensiteettierot käyttämällä kolmea suhteel-lisuusvakiota P'k muodostamaan lineaarisen yhdistelmän *** ·' kolmesta suhteellisesta spektrivasteesta, jotka erot esi- : tetään kaavalla ·’.· *' 25 .··. 3 ; dX»n - ^ yjc,X*p,k,n+1:X,n : ; : k=l (2)
Sovitus suoritetaan siten, että mitattujen valoin-: 30 tensiteettien ja suhteellisten spektrivasteiden lineaari- ] sen yhdistelmän välisten jäännöserojen τλ neliö on mini- T moitu (pienimmän neliösumman menetelmä). Tässä esimerkissä suoritetaan yhteensä 90 pienimmän neliösumman sovitusta, jolloin saadaan 90 sarjaa 3 suhteellisuusvakiosta, jotka ;V, 35 ilmaisevat lämpötilaeroa, hiilivetykonsentraatiota ja par- ίο Π6000 tikkelikonsentraatiota.
Absoluuttisten arvojen Pk saamiseksi lämpötilaerolle, hiilivetykonsentraatiolle ja partikkelikonsentraatiol-le sovitusmenettelytavasta saadut suhteellisuusvakiot 5 kerrotaan kalibrointitekijöillä Ck käyttäen kaavaa
Pk,n = Ck . P 1 k, n (3) io Nämä kalibrointitekijät määritetään (esimerkiksi kokeellisesti käyttämällä ennalta määrättyä öljy-vedessä-seosta, joka on luotu esimerkiksi tarkalla öljyn injektiolla) . Tässä esimerkissä saadaan yhteensä 90 arvoa lämpötilaerolle öljykonsentraatiolle ja partikkelikonsentraa-15 tiolle. Lopuksi näistä arvoista lasketaan keskimääräinen öljy- ja partikkelionsentraatio yhdessä niiden vastaavan keskipoikkeaman kanssa.
Ymmärretään, että vertailuvedenvakiointijärjes- telmä voidaan valita sillä lailla, että on mahdollista 20 mitata ja laskea liuenneiden ja disapergoitujen komponenttien konsentraatio. Tämä tuo mukanaan kaksi vertailu- ; vesijärjestelmää ja edellä mainitun laskentatekniikan !”.* soveltamisen halutuille konsentraatioille näiden ma- ( i I • * » teriaalien läsnäolon havaitsemiseksi mitatuista tiedoista.
« < I
I* ’ 25 Ammattimiehet ymmärtävät, että mainitulla aallon- '·*·* pituuksien ennalta määrätyllä alueella voidaan käyttää « » * M.* mitä tahansa optista aallonpituutta ja mitä tahansa V aallonpituuksien lukumäärää, joka on tarkoitukseen sopiva.
Edullisesti käytetty aallonpituuksien lukumäärä on : : : 30 4 - 10 ja erityisesti 8, esimerkiksi 1,3, 1,43, 1,5, 1,6, 1/73, 2,16, 2,23 ja 2,29 μπι. On ilmennyt, että sellaisten aallonpituuksien käytön edullisia vaikutuksia ovat seuraani , ' vat: · λ = 1,43 μιτι, erityisen herkkä lämpötilalle : ' ; 35 λ = 1,30 pm, λ = 2,2 9 pm, näiden aallonpituuksien
11600C
11 yhdistelmä on erityisen herkkä dispergoidulle öljylle λ = 2,23 /im, erityisen herkkä liuenneiden hiilivetyjen kokonaismäärälle 5 λ = 2,16 μιτι, erityisen herkkä liuenneille alifaat- tisille hiilivedyille λ = 2,29 μιτι, erityisen herkkä liuenneille aromaattisille hiilivedyille.
Edelleen ymmärretään, että voidaan käyttää mitä ίο tahansa suodatinkiekon kierrosten lukumäärää ja mitä tahansa sopivaa suhteellisten spektrivasteiden lukumäärää. Keksinnön mukainen mittausperiaate pystyy havaitsemaan suuren lukumäärän poistovirran laatuparametrejä, kuten suolakonsentraation, alkoholit ja orgaaniset hapot ja vas-15 taavat kontaminoivat aineet.
Lisäksi ammattimiehet ymmärtävät myös, ettei keksintö rajoitu öljy-vedessä-tarkkailuun, vaan että sitä voidaan käyttää mittaamaan joukkoa fluidipohjaisia sovellutuksia: esimerkiksi liuenneita hiilivetyjä ja muita ma-20 teriaaleja vedessä, hienojakoisia materiaaleja joko vesi-tai hiilivetyvirroissa, kemialliseen laatuanalyysiin ja vastaaviin.
* · t 9 ,‘Y Ammattimiehille ilmenee edellä olevasta kuvauk- ';*/ sesta keksinnön erilaisia modifikaatioita. Sellaiset * · t * 25 modifikaatiot on tarkoitettu oheisten patenttivaatimusten t » t • · suoja-alaan kuuluviksi.
* » t · • * · • ! » * * f • t
• * I
* * » * * » » « ·
J I
t > t > I
Claims (16)
1. Menetelmä fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrit-5 tämiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa a) analysoitavaan fluidinäytteeseen emittoidaan valonsäde aallonpituuksien ennalta määrätyllä alueella mainitun näytteen virratessa mittaussolun läpi; b) valitaan lukumäärä eri aallonpituuksia 10 mainitulla ennalta määrätyllä alueella; c) mitataan valointensiteettien lukumäärä näyte-fluidin virratessa mittaussolun läpi ja johdetaan näistä mittausjoukkojen lukumäärä, jotka mittausjoukot koostuvat kukin lukumäärästä mitattuja valointensiteettejä maini- 15 tuilla eri aallonpituuksilla; d) mitataan valointensiteettien lukumäärä vartai-lufluidin virratessa mittaussolun läpi ja johdetaan niistä vertailutluidimittausjoukkojen lukumäärä; e) johdetaan täten saaduista tiedoista informaa-20 tiota fluidivirtaan dispergoitujen komponenttien konsent- raatiosta, . , tunnettu siitä, että mainituista vertailutlui- "V dimittausjoukoista kukin käsittää lukumäärän mitattuja ·;;· vertailuvalointensiteettej ä mainituilla eri aallon- *·' ’ 25 pitukksilla, ja että vaihe e) käsittää kunkin näyte- ♦ * » '...· fluidimittaussarjöistä normalisoitujen valointensiteerojen ·,·,· laskemisen vähentämällä ja sen jälkeen jakamalla vastaavan : aallonpituuden vertailuintensiteetillä ja mainittujen normalisoitujen valointensiteettierojen sovittamisen « 30 muodostaen suhteellisten spektrivasteiden lineaarisen yhdistelmän, jotka spektrivasteet ottavat huomioon tavan, •t jolla mainittu normalisoitu valointensiteetti muuttuu kullakin aallonpituudella suhteessa muihin aallon-pituuksiin määrätyillä vaikutuksilla, jotka ovat vastuussa 35 mitatun valon intensiteetin eroista, jotta saataisiin 13 116000 sarja suhteellisuusvakioita, jotka ilmaisevat kyseessä olevan suhteellisen spektrivasteen; ja kerrotaan mainitut suhteellisuusvakiot kalibrointitekijöillä fluidivirtaan dispergoitujen komponenttien konsentraation absoluuttisten 5 arvojen saamiseksi.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vertailut luidimittaussarjojen arvoista lasketaan kullakin aallonpituudella keskimääräinen valointensiteetti, jolloin kullakin mainituista ίο aallonpituuksista saadaan vertailuvalointensiteetti.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aallonpituuksien lukumäärä on 4 - 10, ja erityisesti 8.
4. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukai-15 nen menetelmä, tunnettu siitä, että kerätään ainakin 100 mittaussarjaa.
5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fluidi on vettä ja mainittu komponentti on kontaminanttia, kuten 20 öljyä ja/tai partikkeleita.
6. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-5 mukai- . . nen menetelmä, tunnettu siitä, että suhteelliset • · · • · » ••*t* spektrivasteet ovat lämpötilaero, öl jykonsentraatio ja :··' : partikkelikonsentraatio. ·.’ * 25
7. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-6 # » · ·,,,· mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu *1^ aallonpituuksien ennalta määrätty alue on lähi-IR-alue, : esimerkiksi 1,0 - 2,5 μτα.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, : 30 tunnettu siitä, että vaiheessa a) emittoidaan saman- ,··>, aikaisesti näkyvää valoa, esimerkiksi 0,4 - 1 μτη, ja • I h vaiheessa b) valitaan ainakin yksi aallonpituus mainitulta näkyvän valon alueelta.
9. Laite f luidivirrassa dispergoidussa muodossa 35 läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi, * * 116C0C 14 joka laite käsittää välineet valonsäteen emittoimiseksi analysoitavaan fluidinäytteeseen aallonpituuksien ennalta määrätyllä alueella mainitun näytteen virratessa mittaussolun läpi; välineet eri aallonpituuksien luku-5 määrän valitsemiseksi mainitulta ennalta määrätyltä alueelta; välineet valointensiteetin lukumäärän mittaamiseksi näytefluidin tai vertailutluidin virratessa mittaussolun läpi ja välineet mittausjoukkojen lukumäärän johtamiseksi mainittujen valointensiteettien lukumäärästä, ίο jotka mittausjoukot koostuvat kukin lukumäärästä eri aallonpituuksilla mitattuja valointensiteettejä; ja vertailunestemittausjoukkojen lukumäärän; ja välineet fluidivirtaan dispergoitujen komponenttien konsentraatiota koskevan informaation johtamiseksi täten saaduista 15 tiedoista, tunnettu siitä, että kukin mainituista vertailunestemittausjoukoista koostuu lukumäärästä eri aallonpituuksilla mitattuja vertailuvalointensiteettejä, ja että läsnä on väline normalisoitujen valointen-siteettierojen laskemiseksi kullekin näytefluidisarjalle 20 vähentämällä ja sen jälkeen jakamalla vastaavan aallon pituuden vertailuvalointensiteetillä ja sovittamalla . , mainitut normalisoidut valointensiteettierot lineaarisen I 4 · ;··_· yhdistelmän muodostamiseksi määrätystä lukumäärästä '··’ ·' suhteellisia spektrivasteita, jotka ottavat huomioon * 25 tavan, jolla mainittu normalisoitu valointensiteetti t * * muuttuu kullakin aallonpituudella suhteessa muihin ·,·/ aallonpituuksiin määrätyillä vaikutuksilla, jotka ovat ; ; ; vastuussa mitatun valon intensiteetin eroista, jotta saataisiin sarja suhteellisuusvakioita, jotka ilmaisevat j 30 kyseessä olevan suhteellisen spektrivasteen, ja kertomalla ,·*, mainitut suhteellisuusvakiot kalibrointitekijöillä fluidi- virtaan dispergoitujen komponenttien konsentraation absoluuttisten arvojen saamiseksi.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tun-tv. 35 nettu siitä, että aallonpituuden valinta saavutetaan 15 116CG0 lb kapeakaistaisilla interferenssisuodattimilla, jotka on asennettu pyörivälle kiekkokokoonpanolle, esimerkiksi suodatinkiekko.
11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, 5 tunnettu siitä, että läsnä on välineet keskimääräisen valointensiteetin laskemiseksi kullakin aallonpituudella vertailutluidisarjojen arvoista, jolloin saadaan vertail-uvalointensiteetti kullakin aallonpituuksien mainitusta lukumäärästä. ίο 12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 9-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että aallonpituuksien mainittu ennalta määrätty alue on lähi-IR-alue, esimerkiksi 1,0 - 2,5 /im.
12 116000
13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 9-12 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että läsnä on välineet näkyvän valon, esimerkiksi 0,4 - 1,0 /im, emittoimiseksi samanaikaisesti mainitun lähi-IR-säteilyn kanssa välineet ainakin yhden aallonpituuden valitsemiseksi mainitulla näkyvän valon alueella.
14. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 9-13 mukainen laite, tunnettu siitä, että fluidi on vettä . , ja mainittu komponentti on kontaminanttia, kuten öljyä • a · y* · ja/tai partikkeleita.
• · · «*<: ' 15. Patenttivaatimuksen 9 tai 14 mukainen laite, ·.* * 25 tunnettu siitä, että suhteelliset spektrivasteet ovat a * i ·.,/ lämpötilaero, öl jykonsentraatio ja partikkelikonsentraa- tio. a » a «li
| * > * # 16 Ί16000
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP93306972 | 1993-09-03 | ||
| EP93306972 | 1993-09-03 | ||
| EP9402956 | 1994-09-01 | ||
| PCT/EP1994/002956 WO1995006873A1 (en) | 1993-09-03 | 1994-09-01 | A method and apparatus for determining the concentration of a component present in a fluid stream in dispersed form |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI960955A0 FI960955A0 (fi) | 1996-02-29 |
| FI960955A FI960955A (fi) | 1996-02-29 |
| FI116000B true FI116000B (fi) | 2005-08-31 |
Family
ID=8214525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI960955A FI116000B (fi) | 1993-09-03 | 1996-02-29 | Menetelmä ja laite fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0716741B1 (fi) |
| JP (1) | JPH09502265A (fi) |
| AU (1) | AU682892B2 (fi) |
| DE (1) | DE69407300T2 (fi) |
| DK (1) | DK0716741T3 (fi) |
| FI (1) | FI116000B (fi) |
| NO (1) | NO322169B1 (fi) |
| WO (1) | WO1995006873A1 (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770156A (en) * | 1996-06-04 | 1998-06-23 | In Usa, Inc. | Gas detection and measurement system |
| US6486474B1 (en) * | 1999-08-13 | 2002-11-26 | Regents Of The University Of Minnesota | Infrared spectrometer for the measurement of isotopic ratios |
| KR100786240B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2007-12-17 | 이진식 | 적외선 분광장치를 이용한 오염된 유기용제의 자동분류장치 및 그 방법 |
| ES2581934T3 (es) * | 2009-12-10 | 2016-09-08 | The Procter & Gamble Company | Método para medir la capacidad de eliminación de suciedad de un producto limpiador |
| JP2011237304A (ja) * | 2010-05-11 | 2011-11-24 | Nippon Soken Inc | 燃料性状測定装置、燃料性状測定装置の製造方法、車両 |
| CN112334769B (zh) * | 2018-05-04 | 2023-08-04 | Abb瑞士股份有限公司 | 水中碳氢化合物污染的测量 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI75675C (fi) * | 1984-03-23 | 1988-07-11 | Saehkoeliikkeiden Oy | Foerfarande foer bestaemning av kolvaetehalter i vaetskor innehaollande dessa. |
| DE3633916A1 (de) * | 1986-10-04 | 1988-04-14 | Kernforschungsz Karlsruhe | Verfahren zur selektiven messung der konzentrationen von ir- bis uv-strahlung absorbierenden gasfoermigen und/oder fluessigen substanzen in gasen und/oder fluessigkeiten und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3733573A1 (de) * | 1987-10-03 | 1989-04-20 | Leybold Ag | Vorrichtung zum messen des fremdstoffanteils in stroemenden fluessigkeiten |
| WO1990004164A1 (en) * | 1988-10-07 | 1990-04-19 | Andros Analyzers Incorporated | Anesthetic agent identification analyzer and contamination detector |
| EP0393607B1 (en) * | 1989-04-19 | 1996-02-21 | Otsuka Pharmaceutical Co., Ltd. | Phenylcarboxylic acid derivatives having a hetero ring |
| FR2685775B1 (fr) * | 1991-12-27 | 1994-03-18 | Bp France | Procede de determination des teneurs en polycycliques aromatiques a partir d'un melange d'hydrocarbures par analyse spectrophotometrique proche infrarouge des constituants du melange. |
| US5282931A (en) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Determination and control of effective alkali in kraft liquors by IR spectroscopy |
-
1994
- 1994-09-01 EP EP94927562A patent/EP0716741B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-01 WO PCT/EP1994/002956 patent/WO1995006873A1/en active IP Right Grant
- 1994-09-01 AU AU76941/94A patent/AU682892B2/en not_active Ceased
- 1994-09-01 DK DK94927562T patent/DK0716741T3/da active
- 1994-09-01 DE DE69407300T patent/DE69407300T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-09-01 JP JP7507962A patent/JPH09502265A/ja not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-02-29 FI FI960955A patent/FI116000B/fi not_active IP Right Cessation
- 1996-02-29 NO NO19960832A patent/NO322169B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69407300D1 (de) | 1998-01-22 |
| FI960955A0 (fi) | 1996-02-29 |
| EP0716741A1 (en) | 1996-06-19 |
| DE69407300T2 (de) | 1998-05-20 |
| FI960955A (fi) | 1996-02-29 |
| NO322169B1 (no) | 2006-08-21 |
| WO1995006873A1 (en) | 1995-03-09 |
| DK0716741T3 (da) | 1998-01-12 |
| AU7694194A (en) | 1995-03-22 |
| EP0716741B1 (en) | 1997-12-10 |
| AU682892B2 (en) | 1997-10-23 |
| JPH09502265A (ja) | 1997-03-04 |
| NO960832D0 (no) | 1996-02-29 |
| NO960832L (no) | 1996-02-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2090820C (en) | Simultaneous monitoring of multiple water treatment performance indicators | |
| US5489977A (en) | Photomeric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a falling stream water sampler | |
| US6525325B1 (en) | System for quantifying the hydrocarbon content of aqueous media | |
| Langergraber et al. | Monitoring of a paper mill wastewater treatment plant using UV/VIS spectroscopy | |
| FI75675C (fi) | Foerfarande foer bestaemning av kolvaetehalter i vaetskor innehaollande dessa. | |
| US5400137A (en) | Photometric means for monitoring solids and fluorescent material in waste water using a stabilized pool water sampler | |
| Moo et al. | New development of optical fibre sensor for determination of nitrate and nitrite in water | |
| US3806727A (en) | Optical detector system | |
| TWI576586B (zh) | 用來監測和控制廢水程序流的方法 | |
| JP5631015B2 (ja) | 排水中の特定の油又は特定の含油排水の濃度測定方法及び検知方法並びに装置 | |
| FI116000B (fi) | Menetelmä ja laite fluidivirrassa dispergoidussa muodossa läsnä olevan komponentin konsentraation määrittämiseksi | |
| EP2433117B1 (en) | Method and apparatus for measuring fluorescent material in a liquid | |
| Kim et al. | Determination of organic compounds in water using ultraviolet LED | |
| Zhou et al. | Influence of temperature and turbidity on water COD detection by UV absorption spectroscopy | |
| Zhang et al. | A preliminary study of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in Lake Taihu, a shallow subtropical lake in China | |
| Shon et al. | Analytical methods of size distribution for organic matter in water and wastewater | |
| Mbaye et al. | Development of online automatic detector of hydrocarbons and suspended organic matter by simultaneously acquisition of fluorescence and scattering | |
| EP3945304A1 (en) | Analysis system with cleaning device | |
| CA2170774C (en) | A method and apparatus for determining the concentration of a component present in a fluid stream in dispersed form | |
| Langergraber et al. | Detection of (unusual) changes in wastewater composition using UV/VIS spectroscopy | |
| Martin et al. | Multicomponent analysis of phenols in waste waters of the coal conversion industry by means of UV-spectrometry | |
| Capitan-Vallvey et al. | Determination of benzo (a) pyrene in water by synchronous fluorimetry following preconcentration on sephadex gels | |
| Haverbeke et al. | Resonance Raman Spectroscopy as a Tool for the Detection and Identification of Pollutants in Water | |
| DE102009050198A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen flüssiger und gasförmiger Stoffe und zur Bestimmung der optischen Lampenleistung bei fest definierter Wellenlänge | |
| FI116242B (fi) | Menetelmä ensimmäisen virtaavan aineen pitoisuuden määrittämiseksi, joka aine on hienojakoisena toisessa virtaavassa aineessa |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 116000 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |