JP2006234637A

JP2006234637A - 水処理用薬品の濃度管理方法及び水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質

Info

Publication number: JP2006234637A
Application number: JP2005050830A
Authority: JP
Inventors: Kunio Agata; 邦雄縣
Original assignee: Aquas Corp
Current assignee: Aquas Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】循環水系などの被処理水における水処理用薬品の濃度を容易且つ迅速に、より高い精度で測定、管理できる。
【解決手段】水処理用薬品とともにトレーサー物質としてのインドシアニングリーンなどの近赤外線吸収物質を被処理水中に添加する。この被処理水中に添加した近赤外線吸収物質の濃度を測定し、この測定された近赤外線吸収物質の濃度によって被処理水中に添加されている前記水処理用薬品の濃度管理を行う。近赤外線吸収物質の濃度の測定は被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、冷却水系、ボイラ水系などの被処理水に添加する水処理用薬品の濃度管理方法及び水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質に関するものである。

工業用水などの用水は、循環水系に用いられることが多く、多用される循環水系には、ボイラ水系、開放系や密閉系の冷却水系、開放系や密閉系の冷温水系などがあり、これらの循環水系の水処理には、腐蝕、スケール、スライムなどの水に起因する障害を防止するために種々の水処理用薬品が使用されている。

一般に、ボイラ水系、冷却水系や冷温水系などの循環水系で使用される水処理用薬品には、脱酸素剤、清缶剤、復水処理剤、防食剤、分散剤、スケール防止剤、殺菌剤、スライム防除剤（バイオファウリング抑制剤）などがある。これらの各種の薬剤を用いて適切な水処理を行ない、これらの薬剤の効果を有効に発揮させるためには、任意の位置、時間などにおけるこれらの薬剤の濃度を正確に把握し、適切な濃度管理を行うことが必要である。

しかし、これらの水処理用薬品は、薬剤の種類によっては、被処理水中の濃度の測定が不可能なものがある。また、比色法や比濁法、その他の定量法で測定ができたとしても、その測定操作が煩雑であり、測定操作に長時間を要するため、プラントの運転管理上、実用的でない場合がある。

そこで、水処理用薬品の薬剤自体の濃度測定が不可能な薬剤、或いは、薬剤自体の濃度測定が困難な薬剤を用いた場合の濃度管理方法として、濃度測定が容易な物質をトレーサーとして用いることが行われている。

このトレーサー物質を用いる方法によれば、薬剤自体の濃度測定が不可能な薬剤、或いは困難な薬剤であっても、その被処理水中における濃度を迅速に測定、管理することが可能となる。

この水処理用薬品の濃度管理をトレーサー物質を用いて行う従来の濃度管理方法は、トレーサー物質の種類により分類することができ、代表的な例として、被処理水中に蛍光性のトレーサーを添加し、この蛍光性のトレーサーの放射率を測定する蛍光トレーサー法（例えば、特許文献１）、トレーサーとして色素を用い、この色素の濃度を光学的に検出して測定する色素トレーサー法（例えば、特許文献２）、水溶性臭素化合物または水溶性沃素化合物をトレーサーとして水処理用薬品に添加し、臭素イオン濃度または沃素イオン濃度を測定する臭素トレーサー法または沃素トレーサー法（例えば、特許文献３）、水溶性カリウム化合物を水処理用薬品に添加して、被処理水中のカリウムイオン濃度を測定するカリウムトレーサー法（例えば、特許文献４）、リチウムの水溶性塩を水処理用薬品に添加して、被処理水中のリチウムの濃度を測定するリチウムトレーサー法（例えば、特許文献５）などが提案されている。
特開平２―１１５６９７号公報（第９頁〜第１６頁）特開２００１―３３４２５５号公報（第３頁〜第５頁）特開平４―２９６６５１号公報（第２頁〜第４頁）特開平４―２９６６５２号公報（第２頁）特開昭５１―１１１３８８号公報（第２頁）

解決しようとする問題点は、従来の蛍光トレーサー法（例えば、特許文献１）では、蛍光物質を測定するために、高額の蛍光光度計が必要であり、さらに、循環水系で使用される水処理用薬品には、それ自体が蛍光を放射する物質が含まれていることがあり、この場合には、薬品に由来する蛍光分を補正する必要があり、測定操作が煩雑となる問題を有している。

また、色素トレーサー法（例えば、特許文献２）では、水処理用薬品を含むボイラ水や冷却水などの循環水自体が、この循環水の濃縮やスラッジなどによる汚れの影響により、程度の差があるとしても、着色したり、濁ったりする場合があり、この着色や濁りによる測定上の妨害を考慮した測定をしなければならない問題があった。

さらに、臭素トレーサー法または沃素トレーサー法（例えば、特許文献３）には、迅速かつ簡単な臭素または沃素の測定方法としては、滴定法やイオン電極法を用いること，また、高感度または他の陰イオンの同時測定が必要な場合はイオンクロマトグラフ法を用いることが開示されている。しかし、滴定法は測定操作が煩雑で分析の自動化が難しく、リアルタイムの濃度管理は不可能という問題がある。また、臭素イオン電極法及び沃素イオン電極法は、他の陰イオンとの選択性に問題があり、冷却水中に含まれる不純物の影響を受け易い欠点がある。さらに、イオンクロマトグラフ法は、測定に大掛かりな装置が必要であり、また、試料水をサンプリングしてから測定結果を得るまでに長時間を要するためにリアルタイムの濃度管理には適さない問題がある。

また、前記カリウムトレーサー法（例えば、特許文献４）には、迅速かつ簡便な方法としてイオン電極法の適用が示唆されているが、冷却水には、原水に由来するカリウムイオンが含まれており、冷却水への補給水として供給される原水中に含まれるカリウムイオン濃度の変動の影響を受け易い難点がある。

また、リチウムトレーサー法（例えば、特許文献５）では、原子吸光法による検出を必要とするため、測定に大掛かりな装置を必要とし、また、試料水をサンプリングしてから測定結果が得られるまでに長時間を要し、リアルタイムの濃度管理には適していない問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、循環水系などの被処理水における水処理用薬品の濃度を容易且つ迅速に、より高い精度で測定、管理できる水処理用薬品の濃度管理方法及び水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質を提供するものである。

本発明の水処理用薬品の濃度管理方法は、水処理用薬品とともにトレーサー物質としての近赤外線吸収物質を被処理水中に添加し、この被処理水中に添加した近赤外線吸収物質の濃度を測定し、この測定された近赤外線吸収物質の濃度によって被処理水中に添加されている前記水処理用薬品の濃度管理を行うものである。

そして、ボイラ水系、冷却水系や冷温水系などの循環水系の被処理水中に水処理用薬品とともに近赤外線吸収物質を添加する。この水処理用薬品とともに近赤外線吸収物質を添加した被処理水の循環水系から測定用に一部の被処理水を取り出し、この抽出した被処理水中の近赤外線吸収物質の濃度を測定する。この測定された近赤外線吸収物質の濃度から被処理水中に添加されている水処理用薬品の濃度を認識し、例えば、近赤外線吸収物質の濃度が低い場合は、その濃度に応じて水処理用薬品を追加添加することによって被処理水中に添加されている水処理用薬品の濃度管理を行うことができる。

また、本発明の水処理用薬品の濃度管理方法は、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより、被処理水中に添加されている近赤外線吸収物質の濃度を測定するものである。

そして、被処理水の近赤外線領域の吸光度を簡易な吸光光度計などで測定することにより、リアルタイムの測定ができる。

さらに、本発明の水処理用薬品の濃度管理方法に用いる近赤外線吸収物質は、アントラキノン系、ナフトキノン系、シアニン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、アゾ系、ポリメチン系、ジイモニウム系、アミニウム系、ジフェニルメタン系、トリフェニルメタン系、有機金属錯体系の物質から選択される一種または二種以上の物質である。

また、本発明の水処理用薬品の濃度管理方法に用いる近赤外線吸収物質は、インドシアニングリーンである。

また、本発明の水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質は、近赤外線吸収物質である。

さらに、本発明の水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質の近赤外線吸収物質は、インドシアニングリーンである。

そして、インドシアニングリーンの吸光度は、経時的に安定しており、インドシアニングリーンの濃度は、水質に拠らず、安定した測定が可能である

本発明の水処理用薬品の濃度管理方法は、近赤外線吸収物質を水処理用薬品のトレーサー物質として使用することにより、水処理薬品成分を始めとする種々の妨害物質を考慮した煩雑な測定操作の必要がなく、被処理水中に含まれる不純物の影響を受けることなく、また、大掛かりな装置を必要とせずにトレーサー物質の濃度の測定ができ、水処理薬品の濃度管理が容易となる。

特に、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより、リアルタイムの被処理水中の水処理用薬品の濃度測定ができ、測定の自動化も容易であり、その測定結果に基づいて、被処理水中の水処理用薬品の濃度管理をより安定的かつ効率的に行うことができる。

また、本発明の水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質によれば、水処理薬品成分を始めとする種々の妨害物質を考慮した煩雑な測定操作の必要がなく、被処理水中に含まれる不純物の影響を受けることなく、また、大掛かりな装置を必要とせずにトレーサー物質の濃度の測定ができ、水処理薬品の濃度管理が容易となる。

また、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより水処理用薬品の濃度測定ができるので、リアルタイムの被処理水中の水処理用薬品の濃度測定ができ、被処理水中の水処理用薬品の濃度管理をより安定的かつ効率的に行うことができる。

本発明の水処理用薬品の濃度管理方法の一実施の形態を説明する。

ボイラ水系、冷却水系や冷温水系などの循環水系の被処理水中に、脱酸素剤、清缶剤、復水処理剤、防食剤、分散剤、スケール防止剤、殺菌剤、スライム防除剤などの水処理用薬品とともに、この水処理用薬品に比例した量のトレーサー物質としての近赤外線吸収物質を被処理水中に添加する。

次いで、この被処理水を抽出し、この抽出した被処理水中に添加されている近赤外線吸収物質の濃度を、例えば被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより測定する。

そして、この測定された近赤外線吸収物質の濃度によって被処理水中に添加されている前記水処理用薬品の濃度管理を行う。すなわち、この水処理用薬品の濃度が低い場合は、その濃度に応じて水処理用薬品を追加添加する。

近赤外線吸収物質の濃度の測定は、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することに限られないが、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより測定する方法が、大掛かりな装置を必要とせず、簡易な吸光光度計での測定が可能であり、リアルタイムの測定が可能であり、測定の自動化も可能となるので、近赤外線吸収物質の濃度の測定は、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定する方法が好ましい。

また、近赤外線吸収物質の濃度を、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより測定する場合、その測定波長は、被処理水中に添加する近赤外線吸収物質の吸光強度及び薬品成分や被処理水中に含まれる不純物の影響を考慮の上、７５０nm〜２５００nmの範囲から適宜決定することができ、１波長での測定で不純物の影響が除けない場合には、２波長以上でそれぞれの吸光度を測定し、適宜演算することにより近赤外線吸収物質の濃度を測定することができる。

前記近赤外線吸収物質は、７５０nm〜２５００nmの範囲に極大吸収波長を有する物質であれば、特に限定されるものではなく、アントラキノン系、ナフトキノン系、シアニン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、アゾ系、ポリメチン系、ジイモニウム系、アミニウム系、ジフェニルメタン系、トリフェニルメタン系、有機金属錯体系などの公知の近赤外線吸収物質から一種または二種以上の物質を選択して用いることができる。

そして、これらの近赤外線吸収物質の内、好ましい物質としては、シアニン系のインドシアニングリーンである。

これらの近赤外線吸収物質は、近年、熱線吸収フィルター、ビデオカメラ視感度補正フィルター、プラズマディスプレイ用フィルターなどの用途に種々提案されているが、水処理用途への適用、ましてや水処理用薬品のトレーサー物質としての用途については全く考えられていなかった。

つくば市水及び表１に示す組成の水処理用薬品を添加して水処理をしている実機冷却水Ａ、Ｂ（水質を表２に示す。）に、インドシアニングリーン（東京化成工業株式会社製）を表３に示す濃度で添加し、添加直後及び７日後に波長７８０nmにおける吸光度を測定した。この吸光度の測定は分光光度計（株式会社島津製作所製ＵＶ−１６０）で、２cmガラスセルを用いて行った。

そして、７日後の測定までの間、試験水はポリ容器に入れて室温放置した。

なお、表１中、イソチアゾリン系殺菌剤は、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン10％、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン３％の組成となっいる。また、ポリマレイン酸はグレートレークスケミカル社製のベルクリン200であり、ＰＢＴＣはホスホノブタントリカルボン酸である。

この実験の結果は表３のとおりである。

この実験結果によれば、近赤外線領域の波長７８０nmにおける水の吸光度は、水質に拠らず一定レベルで、値は小さく、また、波長７８０nmにおいては、水処理用薬品由来の吸収は無視でき、図１に示すように、インドシアニングリーン添加時の吸光度は、水質に拠らずインドシアニングリーンの濃度に依存し、１０mg／Ｌ以下の濃度で直線性が得られ、図１の直線は、インドシアニングリーン濃度測定時の検量線として利用できることが明らかとなった。

そして、インドシアニングリーン添加時の吸光度は、経時的に安定していることから、インドシアニングリーンを冷却水用薬品のトレーサーとして使用した場合、水質に拠らず、安定した測定が可能であることが示唆されている。

表１に示す組成の薬品に、インドシアニングリーンを１％添加したものを用意し、空調設備の開放循環冷却水系の補給水に対して５０mg／Ｌの濃度で比例的に注入した。

冷却水中のインドシアニングリーン濃度とリチウムイオン濃度を経時的に測定し、それぞれから計算した冷却水中の薬品濃度を比較した。その結果を表４に示す。

インドシアニングリーン濃度の測定は、冷却水の７８０nmの吸光度を測定し、図１を検量線として求めた。また、リチウムイオン濃度の測定は、原子吸光法により行った。

この実験の結果、インドシアニングリーンを水処理用薬品のトレーサーとして使用した場合、被処理水の吸光度を測定するという簡易な方法で、従来使用されているリチウムイオンをトレーサーとして使用した場合と同等の精度で水処理用薬品の濃度を管理することが可能となることが明らかである。

前記実施例２と同様に、表１に示す組成の薬品に、近赤外線吸収色素の１つである、アメリカンダイソース社（ＡｍｅｒｉｃａｎＤｙｅＳｏｕｒｃｅＩｎｃ．）のＡＤＳ８３０ＷＳ（分子式:Ｃ₄₆Ｈ₅₁ＣlＮ₂Ｏ₆Ｓ₂）を０.５％添加したものを用意し、空調設備の開放循環冷却水系の補給水に対して４０mg／Ｌの濃度で比例的に注入した。

そして、冷却水中のＡＤＳ８３０ＷＳ濃度とリチウムイオン濃度を経時的に測定し、それぞれから計算した冷却水中の薬品濃度を比較した。この結果を表５に示す。

前記ＡＤＳ８３０ＷＳ濃度の測定は、冷却水の830nmの吸光度を測定し、予めつくば市水にＡＤＳ８３０ＷＳを溶解して作成した図２に示す検量線（波長830nm、２cmガラスセル）を基に求めた。また、リチウムイオン濃度の測定は、原子吸光法によって行った。

表５に示すとおり、前記ＡＤＳ８３０ＷＳを水処理薬品のトレーサーとして使用した場合、被処理水の吸光度を測定するという簡易な方法で、従来使用されているリチウムイオンをトレーサーとして使用した場合と同等の精度で水処理薬品の濃度を管理することが可能となることが明らかである。

本発明の水処理用薬品の濃度管理方法の実施の形態における実験例によるつくば市水にインドシアニングリーンを溶解したときのインドシアニングリーン濃度と吸光度（溶解直後）の関係を示す図である。本発明の水処理用薬品の濃度管理方法の実施の形態における実験例によるつくば市水にＡＤＳ８３０ＷＳを溶解したときのＡＤＳ８３０ＷＳの濃度と吸光度（溶解直後）の関係を示す図である。

Claims

水処理用薬品とともにトレーサー物質としての近赤外線吸収物質を被処理水中に添加し、この被処理水中に添加した近赤外線吸収物質の濃度を測定し、この測定された近赤外線吸収物質の濃度によって被処理水中に添加されている前記水処理用薬品の濃度管理を行うことを特徴とする水処理用薬品の濃度管理方法。
被処理水中に添加されている近赤外線吸収物質の濃度の測定は、被処理水の近赤外線領域の吸光度を測定することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の水処理用薬品の濃度管理方法。
近赤外線吸収物質は、アントラキノン系、ナフトキノン系、シアニン系、フタロシアニン系、ナフタロシアニン系、アゾ系、ポリメチン系、ジイモニウム系、アミニウム系、ジフェニルメタン系、トリフェニルメタン系、有機金属錯体系の物質から選択される一種または二種以上の物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理用薬品の濃度管理方法。
近赤外線吸収物質は、インドシアニングリーンであることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理用薬品の濃度管理方法。
近赤外線吸収物質であることを特徴とする水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質。
近赤外線吸収物質は、インドシアニングリーンであることを特徴とする請求項５に記載の水処理用薬品の濃度管理用トレーサー物質。