JPH07110298A - ナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水中のナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度
を、連続的かつリアルタイムに高精度で測定して、該ナ
フタレンスルホン酸類縮合物の添加量を調節することに
より、十分な分散効果を維持できるにナフタレンスルホ
ン酸類縮合物の濃度管理方法を提供する。 【構成】水中に添加されたナフタレンスルホン酸類縮合
物の濃度を管理する方法において、添加された水に紫外
線を照射して発生する蛍光強度を測定しながら、ナフタ
レンスルホン酸類縮合物の添加量を調節する工程を含む
ことを特徴とするナフタレンスルホン酸縮合物の濃度を
管理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却水系、温水系、紙
パルプ工程、微粉炭水スラリー系等において、水中の固
体微粒子の分散剤、粘度低下剤、防食剤等に使用されて
いるナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度を管理する方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ナフタレンスルホン酸類縮合物を、水中
の固体微粒子の分散剤として使用することは、従来より
知られている(特開昭58−34896号公報、特開昭58−2167
95号公報、特開昭60−6395号公報など）。このナフタレ
ンスルホン酸類縮合物による十分な分散効果を発揮させ
るためには、水中にナフタレンスルホン酸類縮合物があ
る濃度量以上に維持されていることが不可欠である。工
業用の水系システムでは、水の保有水量や流量を正確に
把握することが困難な場合が多く、また添加されたナフ
タレンスルホン酸類縮合物の一部が系内において吸着、
分解等があって消費されるため、必要濃度を維持してい
くためには、該ナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度を
常時測定していく必要がある。

【０００３】従来、水中のナフタレンスルホン酸類縮合
物の濃度を測定する方法として、例えば紫外吸光法、液
体クロマトグラフ法、イオンクロマトグラフ法などがあ
る。しかし、紫外吸光法は、感度が低く低濃度のナフタ
レンスルホン酸類縮合物を測定することは困難である。
また液体クロマトグラフ法ならびにイオンクロマトグラ
フ法では、断続的なサンプリングとなり、リアルタイム
に測定結果を得ることはできないため、連続的な濃度管
理法として不適である。ナフタレンスルホン酸類縮合物
の濃度を連続的に測定し、その濃度を調節する方法は知
られていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水系のナフ
タレンスルホン酸類縮合物の濃度を、連続的かつリアル
タイムに測定して、該ナフタレンスルホン酸類縮合物の
添加量を調節することにより、分散効果を維持できるよ
うにしたナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度を管理す
る方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、水中のナフ
タレンスルホン酸類縮合物の濃度を、連続的かつリアル
タイムに高精度で測定できる簡便な方法を開発するため
鋭意研究を重ねた結果、蛍光光度法が上記目的を達成す
る手段として最適であることを見い出し、この知見に基
づいて本発明に到達した。

【０００６】すなわち本発明は、水系に添加されたナフ
タレンスルホン酸類縮合物の濃度を管理する方法におい
て、添加された水に紫外線を照射して発生する蛍光強度
を測定しながら、ナフタレンスルホン酸類縮合物の添加
量を調節する工程を含むことを特徴とするナフタレンス
ルホン酸類縮合物の濃度を管理する方法に関するもので
ある。

【０００７】本発明のナフタレンスルホン酸類縮合物と
は、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホ
ン酸などのナフタレンスルホン酸類をホルマリン、メチ
ラール、クロラールなどと縮合反応させて得られる縮合
物である。縮合反応は、ナフタレンスルホン酸類に、例
えば硫酸及び水を加え、これを80〜100℃程度に加温し
ながら、ホルマリン、メチラール、クロラールなどを滴
下していくことにより達成される。スルホン化の割合、
ホルマリンなどとの縮合度は、本発明に制限を与えるも
のではなく、分散効果など本来の作用機能が果たせるも
のであればよい。例えば、分散剤として使われるもの
は、ナフタレン環１個に対するスルホン酸基の平均個数
は１〜1.6個、縮合度は1.2〜30程度、好ましくは２〜20
程度、のものである。また、ナフタレンスルホン酸、ア
ルキルナフタレンスルホン酸などナフタレンスルホン酸
類とリグニンスルホン酸などと混合して縮合反応させた
ものも、ナフタレン環に由来する蛍光を発するので、本
発明方法が適用できる。

【０００８】ナフタレンスルホン酸類縮合物は励起波長
が200〜400nm程度であって励起光のスカッター波長及び
蛍光測定波長と重複しないものが適当である。特に、処
理水が亜鉛イオンあるいは硝酸イオン等を含んでいる場
合には励起波長が250〜330nm程度のものを選択して用い
ることがその影響を排除できる点で好ましい。この場合
の亜鉛イオン濃度は１ppm以上、特に５ppm以上であり、
硝酸イオン濃度は１ppm以上、特に５ppm以上である。

【０００９】本発明のナフタレンスルホン酸類縮合物
は、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、カルシ
ウムなどのアルカリ土類金属、アミン、アンモニウム塩
などの塩であってもよい。

【００１０】ナフタレンスルホン酸類縮合物の水中への
添加量は当該縮合物の種類、その用途、水の種類等によ
って異なる。固体微粒子の分散剤として使用する場合に
は当該微粒子をその目的程度に分散しうる量であり、通
常0.1〜10000ppm程度、好ましくは0.5〜1000ppm程度で
ある。粘度低下剤として使用する場合には一般的に100
〜10000ppm程度が適当であり、防食剤として使用する場
合には一般的に0.5〜1000ppm程度が適当である。測定精
度の観点からは使用機器にもよるが0.1〜10000ppm程度
の範囲で測定可能である。0.1ppm未満では、蛍光強度が
小さ過ぎて測定精度上問題であり、また10000ppm以上で
は発生する蛍光に消光現象がみられ、濃度と蛍光強度の
比例関係が崩れ、やはり測定精度上問題となる。

【００１１】ナフタレンスルホン酸類縮合物が添加され
る処理水の種類は特に制限されない。

【００１２】本発明の濃度管理方法は通常は測定する処
理水を測定セルに導入して行なう。この測定セルは、処
理水系から処理水を抜き出して測定を行ない、測定終了
後はまた処理水系に戻す循環ラインを形成して使用する
ことが好ましく、これによってナフタレンスルホン酸類
縮合物の濃度を連続的に監視することができる。この循
環ラインには強制循環ポンプ等を取り付けてもよく、あ
るいは処理水系内に在る圧力差を利用して強制循環しう
るようにしてもよい。測定セルに照射する紫外線はナフ
タレンスルホン酸類縮合物の励起波長を有するものであ
ればよい。蛍光強度の測定は原則として紫外線の照射方
向と異なる方向、好ましくは略直角方向から行なうよう
にする。蛍光強度の測定波長は、通常蛍光スペクトルの
測定により蛍光強度が最大となる波長、例えば330〜400
nmを選択するのが好ましい。蛍光波長を選択することに
より、処理水を希釈することなく、蛍光強度を調節した
り、妨害成分の影響を除去することができる。蛍光強度
の測定には市販の蛍光光度計、分光蛍光光度計等を用い
て行なえばよい。これらの蛍光光度計と測定セルの間に
はフィルターまたは分光器を設置して、一定領域の波長
を取り出して光検出器により蛍光強度を測定する。蛍光
光度計あるいは蛍光分光光度計からの出力信号を増幅し
て、予め既知濃度のナフタレンスルホン酸類縮合物を添
加した水について求めておいた、濃度と蛍光強度の関係
と照合させることにより、処理水の蛍光強度から処理水
に含まれているナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度を
換算することができる。この結果を、ナフタレンスルホ
ン酸類縮合物の供給を調節している調節計に送り、調節
計からの操作出力によりナフタレンスルホン酸類縮合物
の注入ポンプを作動させることにより、ナフタレンスル
ホン酸類縮合物の濃度を自動的に制御することができ
る。処理水を測定用セルに導入する前に、通常予備処理
は必要ないが、処理水が著しく濁っている場合は、予め
処理水を濾過するなどの工夫が必要である。ナフタレン
スルホン酸類縮合物の濃度の制御方法としては、ナフタ
レンスルホン酸類縮合物をバッチ投入するか、あるいは
ナフタレンスルホン酸類縮合物の溶液を注入ポンプのス
トローク調節ないし注入ポンプのオフ−オフ比例制御方
式などによってコントロールしつつ注入すればよい。

【００１３】ナフタレンスルホン酸類縮合物にさらに別
の処理剤を併用する場合、予め別の処理剤にナフタレン
スルホン酸類縮合物を所定の比率で混合しておけば、別
の処理剤の濃度をナフタレンスルホン酸類縮合物の測定
濃度から換算して求めることができる。また別の処理剤
の注入ポンプの作動を、ナフタレンスルホン酸類縮合物
の注入ポンプの作動と比例的に連動させることにより別
の処理剤の、添加量を管理することもできる。別の処理
剤として分散剤、防食剤、スケール分散剤、スライムコ
ントロール剤等が挙げられる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ ナフタレンスルホン酸100部に、98％硫酸35部、水20部
を加え、混合しながら80〜90℃に加温した。この混合物
の中に、35％ホルマリン23部を2時間かけて滴下し、縮
合反応を行った。

【００１５】このようにして得られたナフタレンスルホ
ン酸縮合物の濃度と蛍光強度の関係を図１に示す。ここ
では10mm流通型セルを用い、所定濃度のナフタレンスル
ホン酸縮合物を含む標準液を6.7リットル／minの流量で
通水し、励起波長は300nm、蛍光波長360nmとした。ナフ
タレンスルホン酸類縮合物の濃度を自動的に管理する装
置を図２に示す。

【００１６】循環水配管１より流通型測定セル２に系の
水を連続的に通水し、励起光源３により特定波長の紫外
線を測定セル２に照射し、励起光源３と直角方向に設置
した分光器４により一定領域の波長を取り出して光検出
器６により蛍光強度を測定した。増幅・演算器５により
光検出器６からの出力信号の増幅ならびに光源変動の補
正を行った。増幅・演算器５からの出力信号を指示調節
器９に取り込み、蛍光強度が設定値以下になったとき制
御出力を発して、薬品注入ポンプ８が作動させ薬品タン
ク７に入っているナフタレンスルホン酸類縮合物溶液が
注入されるように指示調節器９を設定した。励起波長は
280nm、蛍光波長350nmとした。ここでは前記のナフタレ
ンスルホン酸縮合物を用い、この濃度を1ppmに設定し
た。また、ヘキサメタリン酸ソーダをナフタレンスルホ
ン酸縮合物溶液に１：１の比率で混合して、試験水中の
ヘキサメタリン酸ソーダの濃度を別途測定し、スルホン
酸縮合物の濃度に換算して比較した。ヘキサメタリン酸
ソーダの濃度測定は、酸性下で煮沸後、加水分解したリ
ン酸イオンをモリブデン青吸光光度法（例えば日本工業
規格 ＪＩＳ Ｋ0101）によって測定した。この結果を表
１に示す。試験期間中、蛍光強度は設定値の５％以下の
精度で管理できた。またヘキサメタリン酸ソーダ濃度か
ら換算したナフタレンスルホン酸縮合物の濃度との誤差
は、15％以下であった。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例２ ここでは濁度成分、その他の共存イオンの影響を調べ
た。実施例１のナフタレンスルホン酸縮合物を１ppm添
加した試験水に、濁度成分としてベントナイトを100ppm
添加した場合と添加しない場合の蛍光強度を、励起波長
300nm、蛍光波長350nmの条件で測定したが、ベントナイ
トを添加した場合の蛍光強度は、添加しない場合と比較
して1.05倍増加しただけであった。

【００１９】亜鉛塩または硝酸塩が共存したとき、励起
波長を250nm以下の低波長側にすると蛍光強度を低下さ
せたが、励起波長を250nm以上の高波長側にすることに
より、これらの影響を除去することができた。例えば硝
酸亜鉛の10ppm共存下において、励起波長を235nmとする
と硝酸亜鉛無添加時と比較して蛍光強度が18％低下した
が、励起波長を255〜330nmとすると低下率は５％以内に
収まった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、水中のナフタレンスル
ホン酸類縮合物の濃度を、連続的かつリアルタイムに高
精度で測定して、ナフタレンスルホン酸類縮合物の添加
量を調節することにより、十分な分散効果を維持でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ナフタレンスルホン酸縮合物の濃度と蛍光強
度の関係を示すグラフである。

【図２】 水系におけるナフタレンスルホン酸類縮合物
の濃度を自動的に管理する装置の例を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…循環水配管 ２…流通型測定セル ３…励起光源 ４…分光器 ５…増幅・演算器 ６…光検出器 ７…薬品タンク ８…薬品注入ポンプ ９…指示調節器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水系に添加されたナフタレンスルホン酸
   類縮合物の濃度を管理する方法において、添加された水
   に紫外線を照射して発生する蛍光強度を測定しながら、
   ナフタレンスルホン酸類縮合物の添加量を調節すること
   を特徴とするナフタレンスルホン酸類縮合物の濃度を管
   理する方法