JPH07308516A - 蛍光染料を使用した高分子電解質の監視とインシステム濃度の調節方法 - Google Patents
蛍光染料を使用した高分子電解質の監視とインシステム濃度の調節方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水系の高分子電解質の低下及び／又は投与量
を監視及び／又は制御する方法であり、作業者の実験技
術に無関係で、高分子電解質濃度に実質的に線形な応答
を提供する監視及び／又は制御方法を提供することであ
る。 【構成】 水系の水の中の高分子電解質の濃度の監視及
び／又は調節方法であって、水のサンプルを採取し、前
記サンプルに蛍光色薬剤を既知又は標準の量で添加し、
前記蛍光色薬剤について選択した励起波長の光エネルギ
ーを前記サンプルに導き、前記光エネルギーは前記蛍光
色薬剤による吸収に利用され、前記蛍光色薬剤について
選択した発光波長の付近で、発光した光の強度を測定
し、前記発光強度を標準曲線と比較し、前記標準曲線
は、前記高分子電解質の濃度と、前記高分子電解質の存
在下での前記蛍光色薬剤の蛍光発光強度のプロットであ
り、そして比較によって前記水サンプル中の高分子電解
質の濃度を求める。
を監視及び／又は制御する方法であり、作業者の実験技
術に無関係で、高分子電解質濃度に実質的に線形な応答
を提供する監視及び／又は制御方法を提供することであ
る。 【構成】 水系の水の中の高分子電解質の濃度の監視及
び／又は調節方法であって、水のサンプルを採取し、前
記サンプルに蛍光色薬剤を既知又は標準の量で添加し、
前記蛍光色薬剤について選択した励起波長の光エネルギ
ーを前記サンプルに導き、前記光エネルギーは前記蛍光
色薬剤による吸収に利用され、前記蛍光色薬剤について
選択した発光波長の付近で、発光した光の強度を測定
し、前記発光強度を標準曲線と比較し、前記標準曲線
は、前記高分子電解質の濃度と、前記高分子電解質の存
在下での前記蛍光色薬剤の蛍光発光強度のプロットであ
り、そして比較によって前記水サンプル中の高分子電解
質の濃度を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水系中の高分子電解質
の監視に関し、具体的には工業的水系中の高分子電解質
濃度の監視、及び高分子電解質含有配合物のインシステ
ム濃度の調節に関する。
の監視に関し、具体的には工業的水系中の高分子電解質
濃度の監視、及び高分子電解質含有配合物のインシステ
ム濃度の調節に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】高分子
電解質、特には水溶性の合成アニオン系、カチオン系、
及び両性系のポリマーは、一般に水処理配合物又は他の
目的の活性成分として水系に添加される。殆どの水処理
プログラムの制御目標は、水処理剤（複数のこともあ
る）と系の水の中の標的種（複数のこともある）の特定
の比を維持する及び／又は活性処理成分（複数のことも
ある）の特定の系の消費を最小限にする又は維持するこ
とである。その供給や他の処理剤の濃度調節は、その比
又は特定の処理目標投与量を達成する又は維持するため
に調節される。工業的水系の中の水処理剤の濃度の変動
は通常の制御を無視し、目標の比又は特定の投与量が一
定に維持されることを妨げることがある。高分子電解質
又は他の処理剤は、系の消費（処理活性の低下、堆積、
腐食、化学的及び微生物的分解プロセス等のような選択
的な損失）、水圧の低下又は除去（ブローダウンやドリ
フト等のような非選択的な損失）、及びこれらの事象の
組み合わせにより水系から失われることがある。処理剤
は新たな配合物によって補給されるが、正確な補給はそ
の時点のインシステム濃度の定量を必要とする。
電解質、特には水溶性の合成アニオン系、カチオン系、
及び両性系のポリマーは、一般に水処理配合物又は他の
目的の活性成分として水系に添加される。殆どの水処理
プログラムの制御目標は、水処理剤（複数のこともあ
る）と系の水の中の標的種（複数のこともある）の特定
の比を維持する及び／又は活性処理成分（複数のことも
ある）の特定の系の消費を最小限にする又は維持するこ
とである。その供給や他の処理剤の濃度調節は、その比
又は特定の処理目標投与量を達成する又は維持するため
に調節される。工業的水系の中の水処理剤の濃度の変動
は通常の制御を無視し、目標の比又は特定の投与量が一
定に維持されることを妨げることがある。高分子電解質
又は他の処理剤は、系の消費（処理活性の低下、堆積、
腐食、化学的及び微生物的分解プロセス等のような選択
的な損失）、水圧の低下又は除去（ブローダウンやドリ
フト等のような非選択的な損失）、及びこれらの事象の
組み合わせにより水系から失われることがある。処理剤
は新たな配合物によって補給されるが、正確な補給はそ
の時点のインシステム濃度の定量を必要とする。
【０００３】系からの個々の処理剤の減少の定量による
処理剤のインシステム濃度の定量は、殆どの工業的系に
とって達成できない事項である。このような全ての減少
の程度、さらにはこのような全ての減少の原因が正確に
分かることは殆どない。通常の分析方法による活性処理
成分の濃度測定は不満足であることが多い。このような
分析方法は、次のような１以上の問題のため、一般に必
要とされる程度に有益ではない。即ち、系の中に含まれ
る液体や物体からのバックグラウンド妨害、大きく及び
／又は高価な装置を必要とすること、さらに分析（マニ
ュアル）が行われてからその対応が開始される（例、薬
品の供給速度の変化）までの長時間の遅れの間の分解や
堆積といったような系からの減少のタイプを検出できな
いために正確に測定されないためである。
処理剤のインシステム濃度の定量は、殆どの工業的系に
とって達成できない事項である。このような全ての減少
の程度、さらにはこのような全ての減少の原因が正確に
分かることは殆どない。通常の分析方法による活性処理
成分の濃度測定は不満足であることが多い。このような
分析方法は、次のような１以上の問題のため、一般に必
要とされる程度に有益ではない。即ち、系の中に含まれ
る液体や物体からのバックグラウンド妨害、大きく及び
／又は高価な装置を必要とすること、さらに分析（マニ
ュアル）が行われてからその対応が開始される（例、薬
品の供給速度の変化）までの長時間の遅れの間の分解や
堆積といったような系からの減少のタイプを検出できな
いために正確に測定されないためである。
【０００４】また、系の中の高分子電解質や他の活性処
理成分の目標濃度は、他の運転上の変調によって系の運
転者を戸惑わせることがある。処理剤の現状のインシス
テム濃度だけでなく系からのその選択的な低下の監視
は、処理プログラム性能の指標を提供するであろう。高
分子電解質のインシステム濃度と系からのその選択的な
損失が監視でき、特にその監視が濃度と損失の程度の両
方を定量することができ、さらにその監視が連続的であ
れば、自動制御が高分子電解質の損失の補償を可能に
し、インシステム濃度と系の消費の全体の正確な制御を
可能にするであろう。反対に高分子電解質の損失の程度
が不確かな予想のみであり、あるいは全ての理由につい
ての監視が水系の高分子電解質の濃度の迅速で信頼性の
あるデータを提供することが無理であれば、応答する供
給の調節は、処理配合物のひどく有害な供給不足、又は
無駄な有害な供給過剰になるであろう。例えば、高分子
電解質を水系の堆積物生成物及び／又は腐食の抑制のた
めに添加している場合、高分子電解質の供給不足となる
応答の供給の調節は、その後に系の堆積物生成物及び／
又は腐食を生じさせることがある。
理成分の目標濃度は、他の運転上の変調によって系の運
転者を戸惑わせることがある。処理剤の現状のインシス
テム濃度だけでなく系からのその選択的な低下の監視
は、処理プログラム性能の指標を提供するであろう。高
分子電解質のインシステム濃度と系からのその選択的な
損失が監視でき、特にその監視が濃度と損失の程度の両
方を定量することができ、さらにその監視が連続的であ
れば、自動制御が高分子電解質の損失の補償を可能に
し、インシステム濃度と系の消費の全体の正確な制御を
可能にするであろう。反対に高分子電解質の損失の程度
が不確かな予想のみであり、あるいは全ての理由につい
ての監視が水系の高分子電解質の濃度の迅速で信頼性の
あるデータを提供することが無理であれば、応答する供
給の調節は、処理配合物のひどく有害な供給不足、又は
無駄な有害な供給過剰になるであろう。例えば、高分子
電解質を水系の堆積物生成物及び／又は腐食の抑制のた
めに添加している場合、高分子電解質の供給不足となる
応答の供給の調節は、その後に系の堆積物生成物及び／
又は腐食を生じさせることがある。
【０００５】米国特許第4783314 号（発明者John E.Hoo
ts, Barry E.Hunt、1988年11月８日発行）は本願でも参
考にして含まれ、トレーサーとして少なくとも１種の蛍
光化合物を処理配合物の中に混和し、処理剤供給速度と
性能の定量的測定／制御をすることによる水処理剤成分
の監視方法を提供する。ある時点での水系中の所定の蛍
光トレーサーの濃度は、一般に、系からのサンプルの蛍
光発光を、蛍光トレーサー濃度と蛍光発光との標準の検
量線に対応させることによって求められる。この方法の
適切なトレーサーは水溶性であり、またそれらが使用さ
れる水系の環境中で実質的に不活性である。この方法
は、本願で「不活性トレーサー法」と称することがあ
る。
ts, Barry E.Hunt、1988年11月８日発行）は本願でも参
考にして含まれ、トレーサーとして少なくとも１種の蛍
光化合物を処理配合物の中に混和し、処理剤供給速度と
性能の定量的測定／制御をすることによる水処理剤成分
の監視方法を提供する。ある時点での水系中の所定の蛍
光トレーサーの濃度は、一般に、系からのサンプルの蛍
光発光を、蛍光トレーサー濃度と蛍光発光との標準の検
量線に対応させることによって求められる。この方法の
適切なトレーサーは水溶性であり、またそれらが使用さ
れる水系の環境中で実質的に不活性である。この方法
は、本願で「不活性トレーサー法」と称することがあ
る。
【０００６】米国特許第4992380 号（発明者Barbara E.
Moriarty, James J.Hickey, WayneH.Hoy, John E.Hoot
s, Donald A.Jonson、1992年２月12日発行）は本願でも
参考にして含まれ、処理剤に比例する不活性トレーサー
の特性により、冷却塔に使用される水に添加された処理
剤を連続的に監視する方法を開示している。米国特許第
5128419 号（発明者Dodd W.Fong, John E.Hoots 、1992
年７月７日発行）は本願でも参考にして含まれ、蛍光側
基を有するポリマーの調製のための重合後の誘導法を開
示している。そのように印又はマークをつけられたポリ
マーは、位置、経路、ある箇所における濃度及び／又は
それらのポリマーのある特性（例、抽出性）及び／又は
それらのポリマーに同伴する物質を測定するため、蛍光
分光分析によって監視されることができる。前記のよう
に、ポリマーを監視するための通常の方法は、一般に時
間と労力がかかり、体積が大きく及び／又は高価な装置
であることが多い。通常のポリマー分析法の殆どは、使
用するポリマーの各々の種類について検量線を調製する
ことを必要とし、多数の種類のポリマーを使用している
場合は特に時間と労力がかかる。ポリマーの官能基の濃
度を分析によって測定する通常の分析法は一般に実用的
でなく、例えば頻繁に又は連続的なポリマーの監視が望
まれる場合や、迅速な結果が必要な場合に特にそうであ
る。間接的な分析方法は、比較的簡単な方法を用いて比
較的迅速に結果を提供することができるが、多くの場
合、さらに速い及び／又はより正確な測定が強く望まれ
ている。ポリマーに組み込まれた蛍光基が強い蛍光分子
から誘導された場合、その存在は、ポリマーの１００重
量部につき１重量部のみの蛍光基の付加であっても、
０．１ｐｐｍ以下のレベルまでの濃度でポリマーが監視
されることを可能にすることができる。後重合は、カル
ボン酸、カルボン酸エステルのようなカルボニルのタイ
プの側基を有する既存ポリマーとアミド基の（トラン
ス）アミド化誘導である。この後重合誘導体法は米国特
許第5128419 号に例示されており、アクリル酸ホモポリ
マー、アクリル酸／アクリルアミドコポリマー、アクリ
ル酸／アクリルアミドターポリマーのような各種の出発
物質のポリマーと、スルホメチルアクリルアミド、ビニ
ルアセテート、アクリロニトリル、メタクリル酸を使用
している。本願では用語「付加されたポリマー」を、こ
れらのポリマー及び／又は他の方法で調製された蛍光側
基を含むポリマーを指称するために用いることがある。
Moriarty, James J.Hickey, WayneH.Hoy, John E.Hoot
s, Donald A.Jonson、1992年２月12日発行）は本願でも
参考にして含まれ、処理剤に比例する不活性トレーサー
の特性により、冷却塔に使用される水に添加された処理
剤を連続的に監視する方法を開示している。米国特許第
5128419 号（発明者Dodd W.Fong, John E.Hoots 、1992
年７月７日発行）は本願でも参考にして含まれ、蛍光側
基を有するポリマーの調製のための重合後の誘導法を開
示している。そのように印又はマークをつけられたポリ
マーは、位置、経路、ある箇所における濃度及び／又は
それらのポリマーのある特性（例、抽出性）及び／又は
それらのポリマーに同伴する物質を測定するため、蛍光
分光分析によって監視されることができる。前記のよう
に、ポリマーを監視するための通常の方法は、一般に時
間と労力がかかり、体積が大きく及び／又は高価な装置
であることが多い。通常のポリマー分析法の殆どは、使
用するポリマーの各々の種類について検量線を調製する
ことを必要とし、多数の種類のポリマーを使用している
場合は特に時間と労力がかかる。ポリマーの官能基の濃
度を分析によって測定する通常の分析法は一般に実用的
でなく、例えば頻繁に又は連続的なポリマーの監視が望
まれる場合や、迅速な結果が必要な場合に特にそうであ
る。間接的な分析方法は、比較的簡単な方法を用いて比
較的迅速に結果を提供することができるが、多くの場
合、さらに速い及び／又はより正確な測定が強く望まれ
ている。ポリマーに組み込まれた蛍光基が強い蛍光分子
から誘導された場合、その存在は、ポリマーの１００重
量部につき１重量部のみの蛍光基の付加であっても、
０．１ｐｐｍ以下のレベルまでの濃度でポリマーが監視
されることを可能にすることができる。後重合は、カル
ボン酸、カルボン酸エステルのようなカルボニルのタイ
プの側基を有する既存ポリマーとアミド基の（トラン
ス）アミド化誘導である。この後重合誘導体法は米国特
許第5128419 号に例示されており、アクリル酸ホモポリ
マー、アクリル酸／アクリルアミドコポリマー、アクリ
ル酸／アクリルアミドターポリマーのような各種の出発
物質のポリマーと、スルホメチルアクリルアミド、ビニ
ルアセテート、アクリロニトリル、メタクリル酸を使用
している。本願では用語「付加されたポリマー」を、こ
れらのポリマー及び／又は他の方法で調製された蛍光側
基を含むポリマーを指称するために用いることがある。
【０００７】水処理の分野において簡単で正確で迅速な
方法を提供する蛍光分光分析又は他の方法を利用した上
記の発明の前は、高分子処理剤成分をその場で監視する
最も速い方法は「PA-1/PA-2 」ポリアクリレート濁度試
験であった。この濁度試験法は、カルボン酸基とカチオ
ン系有機化合物との反応に基づいて、カルボン酸側基を
有するポリマー濃度を測定する。反応生成物はサスペン
ションのような不溶性のコロイド状粒子を生成し、ポリ
マー濃度の指標は反応混合物の濁度である。本願ではこ
の「PA-1/PA-2 」ポリアクリレート濁度試験を単に「濁
度試験」と称することがある。
方法を提供する蛍光分光分析又は他の方法を利用した上
記の発明の前は、高分子処理剤成分をその場で監視する
最も速い方法は「PA-1/PA-2 」ポリアクリレート濁度試
験であった。この濁度試験法は、カルボン酸基とカチオ
ン系有機化合物との反応に基づいて、カルボン酸側基を
有するポリマー濃度を測定する。反応生成物はサスペン
ションのような不溶性のコロイド状粒子を生成し、ポリ
マー濃度の指標は反応混合物の濁度である。本願ではこ
の「PA-1/PA-2 」ポリアクリレート濁度試験を単に「濁
度試験」と称することがある。
【０００８】付加されたポリマーの濁度試験と蛍光分析
は、いずれも関連の不活性トレーサーではなくポリマー
自身に関係する分析方法である。ここで、濁度試験は選
択性が限られ、問題のポリマー以外の物質から妨害され
る傾向にある。例えば、高分子でない界面活性剤や他の
有機物もまた試験条件下で濁りを生じることがあり、採
取したときの水サンプルに色及び／又は濁度が生じてい
ることがある。濁度の生成反応は、水中の有機物イオン
又は他の源によって妨げられることがある。また、濁度
試験は、その結果が依存する技術及び／又は時間によっ
て工業的適用が限られる（作業者の技術や濁度を読むま
での時間によって結果の違いが生じる）。
は、いずれも関連の不活性トレーサーではなくポリマー
自身に関係する分析方法である。ここで、濁度試験は選
択性が限られ、問題のポリマー以外の物質から妨害され
る傾向にある。例えば、高分子でない界面活性剤や他の
有機物もまた試験条件下で濁りを生じることがあり、採
取したときの水サンプルに色及び／又は濁度が生じてい
ることがある。濁度の生成反応は、水中の有機物イオン
又は他の源によって妨げられることがある。また、濁度
試験は、その結果が依存する技術及び／又は時間によっ
て工業的適用が限られる（作業者の技術や濁度を読むま
での時間によって結果の違いが生じる）。
【０００９】監視する蛍光を付加されたポリマーは、水
系の条件下で持続する蛍光側基を付与されたポリマーに
限られることは言うまでもない。所与のポリマーは、付
加された形態で市販されていないことがあり、又は容易
に付加されないこともある。メタクロム(metachromati
c) 染料を溶液に加え、次いでその溶液の吸光度を標準
溶液と比較することによる溶液サンプル中のポリスルフ
ェート及び／又はポリカルボキシレートの濃度測定法が
米国特許第4894346 号（発明者 Myersら、1990年１月16
日発行）に開示されている。メタクロマジーは、高分子
電解質との相互作用又は錯形成反応の後に特定の染料の
色が変化する現象である。染料の色は、約４００〜８０
０ｎｍの可視スペクトル領域における光吸収能から導か
れる。吸収は分子中の電子の転移によって生じ、電子が
妥当に移動性であるときのみ可視領域で生じることがで
きる。移動度は不飽和と共鳴によって向上する。常に不
飽和である染料の主な構造単位は発色団と称され、発色
団を含む化合物は色原体と称される。ヒドロキシル、ア
ミノ、カルボキシル基のような助色団は、強度や場合に
より発色団の吸収帯に影響する置換原子団又は基であ
る。染料の色調、強度、明るさは、染料分子の全体の光
吸収システムに依存する。概して、所与のタイプの染料
について、共鳴の機会を増す不飽和系の増加は、光の吸
収を長い波長にシフトさせる。そこで、吸収される光は
可視スペクトルの中でスミレ色から紫色に変化し、肉眼
で見える色は吸収された色の補色である。メタクロムの
色の変化は、イオン染料が、溶液中で反対に帯電した高
分子電解質と相互作用するときに見られる。色の変化を
生じさせる相互作用又は錯形成反応は、３種類の力、即
ちイオンの染料と高分子電解質の反対に帯電した座との
静電引力、高分子電解質の非極性部分への染料分子の疎
水性引力、近隣又は近くの染料分子間のπ電子の相互作
用の結果としての染料分子の凝集から生じると考えられ
る。色の変化は、染料の最大吸収波長のシフト（吸収性
メタクロムのシフト）から生じる。
系の条件下で持続する蛍光側基を付与されたポリマーに
限られることは言うまでもない。所与のポリマーは、付
加された形態で市販されていないことがあり、又は容易
に付加されないこともある。メタクロム(metachromati
c) 染料を溶液に加え、次いでその溶液の吸光度を標準
溶液と比較することによる溶液サンプル中のポリスルフ
ェート及び／又はポリカルボキシレートの濃度測定法が
米国特許第4894346 号（発明者 Myersら、1990年１月16
日発行）に開示されている。メタクロマジーは、高分子
電解質との相互作用又は錯形成反応の後に特定の染料の
色が変化する現象である。染料の色は、約４００〜８０
０ｎｍの可視スペクトル領域における光吸収能から導か
れる。吸収は分子中の電子の転移によって生じ、電子が
妥当に移動性であるときのみ可視領域で生じることがで
きる。移動度は不飽和と共鳴によって向上する。常に不
飽和である染料の主な構造単位は発色団と称され、発色
団を含む化合物は色原体と称される。ヒドロキシル、ア
ミノ、カルボキシル基のような助色団は、強度や場合に
より発色団の吸収帯に影響する置換原子団又は基であ
る。染料の色調、強度、明るさは、染料分子の全体の光
吸収システムに依存する。概して、所与のタイプの染料
について、共鳴の機会を増す不飽和系の増加は、光の吸
収を長い波長にシフトさせる。そこで、吸収される光は
可視スペクトルの中でスミレ色から紫色に変化し、肉眼
で見える色は吸収された色の補色である。メタクロムの
色の変化は、イオン染料が、溶液中で反対に帯電した高
分子電解質と相互作用するときに見られる。色の変化を
生じさせる相互作用又は錯形成反応は、３種類の力、即
ちイオンの染料と高分子電解質の反対に帯電した座との
静電引力、高分子電解質の非極性部分への染料分子の疎
水性引力、近隣又は近くの染料分子間のπ電子の相互作
用の結果としての染料分子の凝集から生じると考えられ
る。色の変化は、染料の最大吸収波長のシフト（吸収性
メタクロムのシフト）から生じる。
【００１０】いくつかの染料は蛍光性である。特定の多
環式の芳香族系薬剤の蛍光強度は、種々のカチオン系又
はノニオン系ポリマーと相互作用したときに高くなるこ
とが観察されており、第２の方法は、欧州特許第023112
7 号明細書に開示のように、この現象、及び蛍光鏡検
法、フローサイトメトリー、又は他の定量的な方法に使
用する三元錯体を生成する生物的ポリアニオンと得られ
る錯体の親和性を利用する。
環式の芳香族系薬剤の蛍光強度は、種々のカチオン系又
はノニオン系ポリマーと相互作用したときに高くなるこ
とが観察されており、第２の方法は、欧州特許第023112
7 号明細書に開示のように、この現象、及び蛍光鏡検
法、フローサイトメトリー、又は他の定量的な方法に使
用する三元錯体を生成する生物的ポリアニオンと得られ
る錯体の親和性を利用する。
【００１１】もう１つの定量的な方法は文献「Anal. Ch
em., D. P. Parazak, C. W. Burkhardt, K. J. McCarth
y, Vol.59, 1444-1445頁、1987年」に記載のように、ア
ニオン系試薬とカチオン系高分子電解質との間の錯形成
相互作用（メタクロムのスペクトル変化ではない）を利
用し、それによって疎水性溶媒で抽出できる錯体を生成
させる。
em., D. P. Parazak, C. W. Burkhardt, K. J. McCarth
y, Vol.59, 1444-1445頁、1987年」に記載のように、ア
ニオン系試薬とカチオン系高分子電解質との間の錯形成
相互作用（メタクロムのスペクトル変化ではない）を利
用し、それによって疎水性溶媒で抽出できる錯体を生成
させる。
【００１２】会合した不活性トレーサーと定量的分析方
法の両方を使用した高分子処理剤の監視は、ポリマーに
ついての系の消費の測定を可能にし、運転条件の厳密性
を表す。また、高分子処理剤のインシステム濃度の制御
法に基づく挙動を可能にする。供給ポリマー又は他のポ
リマー濃度の制御は、そのポリマーについての選択的な
系の消費に関係し、また、水圧の低下による非選択的な
ポリマーの排出（ブローダウンやドリフト等による排
出）と全ての運転上の不調（化学物質供給ポンプのポン
プ輸送速度の変化等）を補償する。このような二重の監
視は、選択的と非選択的の損失の区別を可能にするであ
ろう。運転条件の厳密性が高くなる／低下する（系の消
費）と、標的ポリマー濃度は付随して高くなる／低下す
る。このような監視とインシステム濃度の制御方法は、
採用する定量分析法に固有の制限や必要条件に制約され
ることは当然である。
法の両方を使用した高分子処理剤の監視は、ポリマーに
ついての系の消費の測定を可能にし、運転条件の厳密性
を表す。また、高分子処理剤のインシステム濃度の制御
法に基づく挙動を可能にする。供給ポリマー又は他のポ
リマー濃度の制御は、そのポリマーについての選択的な
系の消費に関係し、また、水圧の低下による非選択的な
ポリマーの排出（ブローダウンやドリフト等による排
出）と全ての運転上の不調（化学物質供給ポンプのポン
プ輸送速度の変化等）を補償する。このような二重の監
視は、選択的と非選択的の損失の区別を可能にするであ
ろう。運転条件の厳密性が高くなる／低下する（系の消
費）と、標的ポリマー濃度は付随して高くなる／低下す
る。このような監視とインシステム濃度の制御方法は、
採用する定量分析法に固有の制限や必要条件に制約され
ることは当然である。
【００１３】本発明の目的は、特に連続的に、水系の高
分子電解質の低下及び／又は投与量を監視及び／又は制
御する方法を提供することである。本発明の目的は、作
業者の実験技術に実質的に無関係な、水系の高分子電解
質濃度の監視及び／又は制御方法を提供することであ
る。本発明の目的は、高分子電解質濃度に実質的に線形
な応答を提供する、水系の高分子電解質濃度の監視及び
／又は制御方法を提供することである。本発明の目的
は、付加されたポリマー又は他の特殊なポリマーに限定
されない選択的な定量分析法を含む、高分子電解質につ
いて系の消費を測定する方法を提供することである。本
発明の目的は、付加されたポリマー又は他の特殊なポリ
マーに限定されない選択的な定量分析法を含む、高分子
電解質の「系の消費」インシステム濃度の制御方法を提
供することである。本発明のこれら及びこの他の目的は
以降の詳細な説明より明らかになるであろう。
分子電解質の低下及び／又は投与量を監視及び／又は制
御する方法を提供することである。本発明の目的は、作
業者の実験技術に実質的に無関係な、水系の高分子電解
質濃度の監視及び／又は制御方法を提供することであ
る。本発明の目的は、高分子電解質濃度に実質的に線形
な応答を提供する、水系の高分子電解質濃度の監視及び
／又は制御方法を提供することである。本発明の目的
は、付加されたポリマー又は他の特殊なポリマーに限定
されない選択的な定量分析法を含む、高分子電解質につ
いて系の消費を測定する方法を提供することである。本
発明の目的は、付加されたポリマー又は他の特殊なポリ
マーに限定されない選択的な定量分析法を含む、高分子
電解質の「系の消費」インシステム濃度の制御方法を提
供することである。本発明のこれら及びこの他の目的は
以降の詳細な説明より明らかになるであろう。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、
水系、特には工業的水系の中の高分子電解質の監視及び
／又は調節方法を提供するものであり、この方法は、水
系から採取したサンプル中に特定のタイプの薬剤の１種
が導入されたとき、少なくともその薬剤の蛍光特性の変
化の測定を含む方法である。本発明は、特定のタイプの
薬剤の１種が水系のサンプルに導入されたときに、その
薬剤の蛍光強度の変化の測定と１種以上の不活性トレー
サーの測定とを組み合わせた、高分子電解質の系の消費
を測定するための方法を提供する。本発明は、高分子電
解質の系のインシステム濃度の制御方法を提供し、水系
から採取したサンプルに導入された特定のタイプの薬剤
の蛍光強度の変化の測定と、高分子電解質に会合した少
なくとも１種の不活性トレーサーの濃度の監視を含む。
本発明で採用する薬剤のタイプは、本願において「蛍光
色薬剤」と称することがあり、以降で詳しく説明する。
水系、特には工業的水系の中の高分子電解質の監視及び
／又は調節方法を提供するものであり、この方法は、水
系から採取したサンプル中に特定のタイプの薬剤の１種
が導入されたとき、少なくともその薬剤の蛍光特性の変
化の測定を含む方法である。本発明は、特定のタイプの
薬剤の１種が水系のサンプルに導入されたときに、その
薬剤の蛍光強度の変化の測定と１種以上の不活性トレー
サーの測定とを組み合わせた、高分子電解質の系の消費
を測定するための方法を提供する。本発明は、高分子電
解質の系のインシステム濃度の制御方法を提供し、水系
から採取したサンプルに導入された特定のタイプの薬剤
の蛍光強度の変化の測定と、高分子電解質に会合した少
なくとも１種の不活性トレーサーの濃度の監視を含む。
本発明で採用する薬剤のタイプは、本願において「蛍光
色薬剤」と称することがあり、以降で詳しく説明する。
【００１５】本発明は蛍光色薬剤を使用する。蛍光色薬
剤は蛍光性、潜在的蛍光性、又は高分子電解質の存在に
より蛍光特性が変化する薬剤である。所与の波長の光を
吸収し、蛍光色の作用が生じる前及び／又は後より長い
波長及び／又は増加した／減少した蛍光強度で発光又は
蛍光を発する化合物である。常に不飽和である蛍光又は
潜在的蛍光薬剤の主な構造単位は発蛍光団と称される。
蛍光色薬剤は、反対に帯電した高分子電解質と相互作用
し、蛍光特性に変化を生じるイオン、蛍光性、又は潜在
的蛍光性の薬剤である。蛍光色相互作用の前に蛍光色薬
剤が蛍光性であると、その標準ピーク発光波長における
蛍光発光強度が変化する。高分子電解質を含む適当に希
薄な水溶性中で、蛍光色薬剤は、いくつかのタイプの高
分子電解質の濃度に依存する挙動の少なくとも１種を示
すことが見いだされている。これらの挙動のタイプは、
高分子電解質の濃度が増すときに見られる挙動効果によ
って次のように分類することができる： （Ａ）標準発光波長ピークについて測定したときにより
高い強度の発光 （Ｂ）標準発光波長ピークについて測定したときにより
低い強度の発光 （Ｃ）新たな発光波長ピークについて測定したときに新
たな発光ピークの出現及び／又はより強い発光（励起波
長の同時変化も生じることがある）。
剤は蛍光性、潜在的蛍光性、又は高分子電解質の存在に
より蛍光特性が変化する薬剤である。所与の波長の光を
吸収し、蛍光色の作用が生じる前及び／又は後より長い
波長及び／又は増加した／減少した蛍光強度で発光又は
蛍光を発する化合物である。常に不飽和である蛍光又は
潜在的蛍光薬剤の主な構造単位は発蛍光団と称される。
蛍光色薬剤は、反対に帯電した高分子電解質と相互作用
し、蛍光特性に変化を生じるイオン、蛍光性、又は潜在
的蛍光性の薬剤である。蛍光色相互作用の前に蛍光色薬
剤が蛍光性であると、その標準ピーク発光波長における
蛍光発光強度が変化する。高分子電解質を含む適当に希
薄な水溶性中で、蛍光色薬剤は、いくつかのタイプの高
分子電解質の濃度に依存する挙動の少なくとも１種を示
すことが見いだされている。これらの挙動のタイプは、
高分子電解質の濃度が増すときに見られる挙動効果によ
って次のように分類することができる： （Ａ）標準発光波長ピークについて測定したときにより
高い強度の発光 （Ｂ）標準発光波長ピークについて測定したときにより
低い強度の発光 （Ｃ）新たな発光波長ピークについて測定したときに新
たな発光ピークの出現及び／又はより強い発光（励起波
長の同時変化も生じることがある）。
【００１６】観察される挙動の程度は高分子電解質の濃
度に依存するため、以降で詳しく説明するように高分子
電解質の濃度測定に使用することができる。前記の挙動
のタイプは、蛍光色薬剤の化学的構造及び／又は高分子
電解質／蛍光色薬剤の比に依存する。蛍光色染料が溶液
中で逆電荷の高分子電解質と相互作用したときに蛍光色
の変化が見られる。蛍光変化を生成する相互作用又は錯
形成反応は、３種のタイプの力、即ちイオンの蛍光色薬
剤と高分子電解質の逆電荷の座との静電引力、高分子電
解質の非極性部分への薬剤分子の疎水性引力、及び隣接
又は密接した染料分子の間のπ電子の相互作用の結果と
しての薬剤の凝集(aggregation) から生じるものと考え
られる。一部の蛍光色薬剤に見られるような標準ピーク
発光波長における蛍光発光の強度低下（タイプＡ挙動）
は蛍光の消光現象であることが分かっており、このよう
な現象は蛍光色の消光と考えることができる。他の蛍光
色薬剤に見られるような蛍光発光の変化（減少、増加、
及び／又は出現）は、蛍光発光（及び／又は励起）波長
の出現及び／又はシフト現象（タイプＣ挙動）であるこ
とが分かっている。非蛍光性薬剤において、高分子電解
質との相互作用の後に新たな蛍光発光が現れることがあ
る。蛍光薬剤において、現存の蛍光発光の変化を伴って
又は伴わずに新たな蛍光発光が現れることがある。蛍光
発光波長のシフト現象を示す蛍光色染料は既にある蛍光
発光を減らし、高分子電解質の存在中の新たな蛍光発光
の出現及び／又は励起波長の変化（出現）はタイプＡと
タイプＢの挙動の組み合わせを示しており、いずれも高
分子電解質の濃度測定に使用することができる。タイプ
Ｃの挙動は発光波長のシフト現象を伴い、また、それま
で弱かった又は非蛍光性の化合物の蛍光の出現（新たな
発光波長ピーク）を伴うこともある。
度に依存するため、以降で詳しく説明するように高分子
電解質の濃度測定に使用することができる。前記の挙動
のタイプは、蛍光色薬剤の化学的構造及び／又は高分子
電解質／蛍光色薬剤の比に依存する。蛍光色染料が溶液
中で逆電荷の高分子電解質と相互作用したときに蛍光色
の変化が見られる。蛍光変化を生成する相互作用又は錯
形成反応は、３種のタイプの力、即ちイオンの蛍光色薬
剤と高分子電解質の逆電荷の座との静電引力、高分子電
解質の非極性部分への薬剤分子の疎水性引力、及び隣接
又は密接した染料分子の間のπ電子の相互作用の結果と
しての薬剤の凝集(aggregation) から生じるものと考え
られる。一部の蛍光色薬剤に見られるような標準ピーク
発光波長における蛍光発光の強度低下（タイプＡ挙動）
は蛍光の消光現象であることが分かっており、このよう
な現象は蛍光色の消光と考えることができる。他の蛍光
色薬剤に見られるような蛍光発光の変化（減少、増加、
及び／又は出現）は、蛍光発光（及び／又は励起）波長
の出現及び／又はシフト現象（タイプＣ挙動）であるこ
とが分かっている。非蛍光性薬剤において、高分子電解
質との相互作用の後に新たな蛍光発光が現れることがあ
る。蛍光薬剤において、現存の蛍光発光の変化を伴って
又は伴わずに新たな蛍光発光が現れることがある。蛍光
発光波長のシフト現象を示す蛍光色染料は既にある蛍光
発光を減らし、高分子電解質の存在中の新たな蛍光発光
の出現及び／又は励起波長の変化（出現）はタイプＡと
タイプＢの挙動の組み合わせを示しており、いずれも高
分子電解質の濃度測定に使用することができる。タイプ
Ｃの挙動は発光波長のシフト現象を伴い、また、それま
で弱かった又は非蛍光性の化合物の蛍光の出現（新たな
発光波長ピーク）を伴うこともある。
【００１７】蛍光色薬剤には、限定されるものではない
が、ナイルブルーＡとピナシアノールクロリドがある。
好ましい態様において、本発明の目的は、１種以上の不
活性トレーサーと組み合わせた、水系の中の高分子電解
質の追跡又は探知を含む。不活性トレーサーは、以降で
詳細に述べるように、水系の環境によって実質的に枯渇
されない化学種(chemical specie) である。高分子電解
質は、水系への添加とサンプリングの間にある程度消費
されることがあり、不活性トレーサーは実質的に消費さ
れず、関連の不活性トレーサーの測定は高分子電解質の
ゼロ消費濃度、即ち高分子の有意な系の消費がなかった
とした場合に存在するであろう高分子電解質の濃度の尺
度である。実際の高分子電解質の濃度測定（又はより簡
便には生成物についての高分子電解質濃度）は蛍光色薬
剤を用いて行う。２つの測定値の差異は、高分子電解質
の消費又は選択的な高分子電解質の損失（系の消費）の
値となる。
が、ナイルブルーＡとピナシアノールクロリドがある。
好ましい態様において、本発明の目的は、１種以上の不
活性トレーサーと組み合わせた、水系の中の高分子電解
質の追跡又は探知を含む。不活性トレーサーは、以降で
詳細に述べるように、水系の環境によって実質的に枯渇
されない化学種(chemical specie) である。高分子電解
質は、水系への添加とサンプリングの間にある程度消費
されることがあり、不活性トレーサーは実質的に消費さ
れず、関連の不活性トレーサーの測定は高分子電解質の
ゼロ消費濃度、即ち高分子の有意な系の消費がなかった
とした場合に存在するであろう高分子電解質の濃度の尺
度である。実際の高分子電解質の濃度測定（又はより簡
便には生成物についての高分子電解質濃度）は蛍光色薬
剤を用いて行う。２つの測定値の差異は、高分子電解質
の消費又は選択的な高分子電解質の損失（系の消費）の
値となる。
【００１８】高分子電解質水処理剤の水系、特に工業的
水系への供給は、１回のまとまりで行われることは殆ど
ない。このような水系は静的であることは殆どなく、水
が系に加えられ、系から出ていく。系への水処理剤の最
初の添加又は供給の後、薬剤の維持のための供給が定常
的に継続される。維持のための供給は、水の交換速度及
び／又は水系の他の動的特徴に依存して、間欠的、半連
続的、又は連続的に添加することができる。サンプリン
グ箇所だけの高分子電解質の実際の濃度の蛍光色の測定
は価値がある。これはサンプリング箇所までの活性な処
理剤の輸送が実際に起きているかを確かめることができ
る。また、活性な処理剤の供給不足又は供給過剰を測定
することができ、単独で活性な処理剤の維持供給を活発
化する又は調整することができる信号を単独で提供す
る。
水系への供給は、１回のまとまりで行われることは殆ど
ない。このような水系は静的であることは殆どなく、水
が系に加えられ、系から出ていく。系への水処理剤の最
初の添加又は供給の後、薬剤の維持のための供給が定常
的に継続される。維持のための供給は、水の交換速度及
び／又は水系の他の動的特徴に依存して、間欠的、半連
続的、又は連続的に添加することができる。サンプリン
グ箇所だけの高分子電解質の実際の濃度の蛍光色の測定
は価値がある。これはサンプリング箇所までの活性な処
理剤の輸送が実際に起きているかを確かめることができ
る。また、活性な処理剤の供給不足又は供給過剰を測定
することができ、単独で活性な処理剤の維持供給を活発
化する又は調整することができる信号を単独で提供す
る。
【００１９】所与の箇所における活性な処理剤の目標濃
度は、好ましくは、活性な処理剤の系の消費を考慮して
選ばれる。系の消費は多数のパラメーターに依存し、所
与の系の中で経時的に変動することがあり、１つの系と
別の系で相違する。このような系の処理剤の消費因子を
充分正確に見積もることは難しいことがある。実際の高
分子電解質のインシステム濃度の蛍光色測定と、関連の
不活性トレーサーのインシステム濃度の測定の組み合わ
せの使用は、ある時間の特定の系についての処理剤の系
の消費を与えるだけでなく、目標とする高分子電解質濃
度が正確に設定され、系の要求の最小化が達成されるこ
とを可能にする。
度は、好ましくは、活性な処理剤の系の消費を考慮して
選ばれる。系の消費は多数のパラメーターに依存し、所
与の系の中で経時的に変動することがあり、１つの系と
別の系で相違する。このような系の処理剤の消費因子を
充分正確に見積もることは難しいことがある。実際の高
分子電解質のインシステム濃度の蛍光色測定と、関連の
不活性トレーサーのインシステム濃度の測定の組み合わ
せの使用は、ある時間の特定の系についての処理剤の系
の消費を与えるだけでなく、目標とする高分子電解質濃
度が正確に設定され、系の要求の最小化が達成されるこ
とを可能にする。
【００２０】ある水系における所定の箇所での実際の高
分子電解質濃度の蛍光色的測定は、好ましくは、その箇
所で水のサンプルを採取し、既知又は標準量の蛍光色薬
剤をサンプルに添加し、光の形態のエネルギーをサンプ
ルに照射し、特定の波長（蛍光色薬剤について選択され
た励起波長）のエネルギーが蛍光色薬剤によって吸収に
利用されるようにし、特定のより長い波長（蛍光色薬剤
について選択された発光波長）について発光した蛍光の
強度を測定し、次いで発光の強度と標準曲線とを比較す
ることからなる。標準曲線は、好ましくは、発光強度と
高分子電解質濃度とのプロットであり、蛍光色薬剤と励
起／発光の波長が標準である。また、標準曲線は、以降
で説明するように、バックグラウンド蛍光の補正を含む
こともできる。
分子電解質濃度の蛍光色的測定は、好ましくは、その箇
所で水のサンプルを採取し、既知又は標準量の蛍光色薬
剤をサンプルに添加し、光の形態のエネルギーをサンプ
ルに照射し、特定の波長（蛍光色薬剤について選択され
た励起波長）のエネルギーが蛍光色薬剤によって吸収に
利用されるようにし、特定のより長い波長（蛍光色薬剤
について選択された発光波長）について発光した蛍光の
強度を測定し、次いで発光の強度と標準曲線とを比較す
ることからなる。標準曲線は、好ましくは、発光強度と
高分子電解質濃度とのプロットであり、蛍光色薬剤と励
起／発光の波長が標準である。また、標準曲線は、以降
で説明するように、バックグラウンド蛍光の補正を含む
こともできる。
【００２１】標準曲線は所与の高分子電解質について明
確なことがあり、あるいは高分子電解質のイオン座に基
づいて検量することができ、次いで所与の高分子電解質
の電荷密度に基づいて高分子電解質の濃度に変換する。
以降の実施例で説明するように、この測定は蛍光色薬剤
と高分子電解質のイオン座の間の相互作用に依存し、こ
の相互作用は、例えば選択の発光波長において蛍光強度
を減少させる（タイプＡ挙動）。このモル比の制限を超
過すると、イオン座との相互作用に利用できる蛍光色薬
剤が枯渇すると考えられる。この比の限界に見合わなけ
れば、発光強度と高分子電解質濃度とのプロットの勾配
は平らになり、標準曲線はもはや蛍光発光強度と高分子
電解質濃度との所望の関係を提供しなくなる。イオン座
と蛍光色薬剤とのモル比の制限は、高分子電解質と蛍光
色薬剤の任意の所望の組み合わせについて実験的に求め
ることができ、又は高分子電解質の既知又は予測の電荷
密度に基づいて算出することもできる。イオン座と蛍光
色薬剤のモル比の制限の慎重な見積もりは、制限が１：
１のモル比以上になるようにし、制限を超えないことを
保証するために１：１の予測モル比に制限を設定する
が、殆どのタイプＡ挙動の高分子電解質／蛍光色薬剤の
組み合わせについて、実際の制限は、高分子電解質のイ
オン座と蛍光色薬剤のモル比で約１．２：１〜約１．
５：１の範囲内に見いだされるであろう。
確なことがあり、あるいは高分子電解質のイオン座に基
づいて検量することができ、次いで所与の高分子電解質
の電荷密度に基づいて高分子電解質の濃度に変換する。
以降の実施例で説明するように、この測定は蛍光色薬剤
と高分子電解質のイオン座の間の相互作用に依存し、こ
の相互作用は、例えば選択の発光波長において蛍光強度
を減少させる（タイプＡ挙動）。このモル比の制限を超
過すると、イオン座との相互作用に利用できる蛍光色薬
剤が枯渇すると考えられる。この比の限界に見合わなけ
れば、発光強度と高分子電解質濃度とのプロットの勾配
は平らになり、標準曲線はもはや蛍光発光強度と高分子
電解質濃度との所望の関係を提供しなくなる。イオン座
と蛍光色薬剤とのモル比の制限は、高分子電解質と蛍光
色薬剤の任意の所望の組み合わせについて実験的に求め
ることができ、又は高分子電解質の既知又は予測の電荷
密度に基づいて算出することもできる。イオン座と蛍光
色薬剤のモル比の制限の慎重な見積もりは、制限が１：
１のモル比以上になるようにし、制限を超えないことを
保証するために１：１の予測モル比に制限を設定する
が、殆どのタイプＡ挙動の高分子電解質／蛍光色薬剤の
組み合わせについて、実際の制限は、高分子電解質のイ
オン座と蛍光色薬剤のモル比で約１．２：１〜約１．
５：１の範囲内に見いだされるであろう。
【００２２】サンプルに添加される蛍光色薬剤の量は、
好ましくは、所与の箇所において見られそうな高分子電
解質濃度の範囲に基づいて、イオン座と蛍光色薬剤のモ
ル比の制限を満たすように選択すべきである。所望によ
り、高分子電解質濃度の測定は、別なサンプルと蛍光色
薬剤を用いてこの方法により容易に確かめることができ
る。第１と第２のサンプルを比較したときに実際の蛍光
の変化が一定であると、イオン座と蛍光色薬剤のモル比
の制限が満たされていない。蛍光色薬剤の濃度を高くす
ることにより、高い濃度の高分子電解質が測定されるこ
とができる。
好ましくは、所与の箇所において見られそうな高分子電
解質濃度の範囲に基づいて、イオン座と蛍光色薬剤のモ
ル比の制限を満たすように選択すべきである。所望によ
り、高分子電解質濃度の測定は、別なサンプルと蛍光色
薬剤を用いてこの方法により容易に確かめることができ
る。第１と第２のサンプルを比較したときに実際の蛍光
の変化が一定であると、イオン座と蛍光色薬剤のモル比
の制限が満たされていない。蛍光色薬剤の濃度を高くす
ることにより、高い濃度の高分子電解質が測定されるこ
とができる。
【００２３】前記のように、好ましくは高分子電解質が
無いときの所与の蛍光色薬剤についての発光ピーク又は
その付近であるべき選択の波長における発光強度の減少
は、蛍光消光又は蛍光色の波長シフトによることがあ
り、一部の蛍光色薬剤において生じるこれら現象の可能
性を除くことができない。この現象の発生は、選択の蛍
光色薬剤によるものと考えられる。本発明の殆どの効果
は、この現象が生じても実現することができる。しかし
ながら、好ましい態様において、使用する蛍光色薬剤
は、蛍光色波長のシフト又は出現によって、選択の波長
において蛍光発光強度の増加及び／又は減少を与える
（タイプＣ挙動）薬剤である。
無いときの所与の蛍光色薬剤についての発光ピーク又は
その付近であるべき選択の波長における発光強度の減少
は、蛍光消光又は蛍光色の波長シフトによることがあ
り、一部の蛍光色薬剤において生じるこれら現象の可能
性を除くことができない。この現象の発生は、選択の蛍
光色薬剤によるものと考えられる。本発明の殆どの効果
は、この現象が生じても実現することができる。しかし
ながら、好ましい態様において、使用する蛍光色薬剤
は、蛍光色波長のシフト又は出現によって、選択の波長
において蛍光発光強度の増加及び／又は減少を与える
（タイプＣ挙動）薬剤である。
【００２４】励起／発光波長の選択、バックグラウンド
妨害の除去等の蛍光分析に関する詳細事項は以降で一般
的に不活性トレーサーについて説明するが、このような
方法は、蛍光色測定が適切な方法に適用可能である。蛍
光色的測定を不活性トレーサーの測定と組み合わせた場
合、添加箇所とサンプリング箇所の間、又は上流と下流
のサンプリング箇所の間の高分子電解質の系の消費は次
の式から求めることができる： Ｃ1 − Ｃ2 ＝ ＳＣ ここでＣ1 は系に添加した高分子電解質濃度、又は不活
性トレーサー法で求めたような系に添加した高分子電解
質濃度に比例する値、Ｃ2 は蛍光色法で求めたような高
分子電解質濃度に比例する値、ＳＣは系の消費（水圧の
低下のような何らかの他のメカニズムによって失われた
のではなく、系によって選択的に消費された高分子電解
質の量）であり、水系の単位体積の水に対して消費され
た高分子電解質の量である。
妨害の除去等の蛍光分析に関する詳細事項は以降で一般
的に不活性トレーサーについて説明するが、このような
方法は、蛍光色測定が適切な方法に適用可能である。蛍
光色的測定を不活性トレーサーの測定と組み合わせた場
合、添加箇所とサンプリング箇所の間、又は上流と下流
のサンプリング箇所の間の高分子電解質の系の消費は次
の式から求めることができる： Ｃ1 − Ｃ2 ＝ ＳＣ ここでＣ1 は系に添加した高分子電解質濃度、又は不活
性トレーサー法で求めたような系に添加した高分子電解
質濃度に比例する値、Ｃ2 は蛍光色法で求めたような高
分子電解質濃度に比例する値、ＳＣは系の消費（水圧の
低下のような何らかの他のメカニズムによって失われた
のではなく、系によって選択的に消費された高分子電解
質の量）であり、水系の単位体積の水に対して消費され
た高分子電解質の量である。
【００２５】本発明の方法は、他の目的に提供された何
らかの情報の使用を排除するものではなく、限定される
ものではないが、通過時間、水流のルート、多数の流れ
の混合、水路をつけること、増加速度、キャリーオーバ
ー、汚染の混ざり、系の間の漏れ、流路と流量等、のよ
うな水力学的監視を含み、そのような情報と、高分子電
解質及び／又は不活性トレーサーの存在及び／又は濃度
と、そのような水力学的特性との既知の関係を所望によ
り比較する。
らかの情報の使用を排除するものではなく、限定される
ものではないが、通過時間、水流のルート、多数の流れ
の混合、水路をつけること、増加速度、キャリーオーバ
ー、汚染の混ざり、系の間の漏れ、流路と流量等、のよ
うな水力学的監視を含み、そのような情報と、高分子電
解質及び／又は不活性トレーサーの存在及び／又は濃度
と、そのような水力学的特性との既知の関係を所望によ
り比較する。
【００２６】アクリルアミドモノマー単位の加水分解に
よるような、系の中のその場での高分子電解質イオン座
の形成又は分解が生じる環境において、蛍光色測定によ
って求めた高分子電解質の濃度は、イオン座に関して
は、水系に最初に導入されたときのような高分子電解質
に等しい。例えば、化学的分解又は他のメカニズムによ
る高分子電解質座の分解は、高分子電解質の系の消費と
して検出されるであろう。
よるような、系の中のその場での高分子電解質イオン座
の形成又は分解が生じる環境において、蛍光色測定によ
って求めた高分子電解質の濃度は、イオン座に関して
は、水系に最初に導入されたときのような高分子電解質
に等しい。例えば、化学的分解又は他のメカニズムによ
る高分子電解質座の分解は、高分子電解質の系の消費と
して検出されるであろう。
【００２７】本発明の１つの態様にしたがうと、本発明
によって高分子電解質のインシステム濃度が調節される
ことができ、Ｃ1 −Ｃ2 （即ちＳＣ）が最小である場合
に得られる結果の最適化に基づいて実質的に最適なイン
システム濃度が提供される。したがって、高分子電解質
処理剤のインシステム濃度について系の消費を最小限に
する値は、水系への高分子電解質の供給を調節する信号
を与えるために使用することができる。また、水系の高
分子電解質のこの他の低下や、水系の高分子電解質の濃
度変化は、前記のＣ1 の値の中に考慮して入れることが
できる。
によって高分子電解質のインシステム濃度が調節される
ことができ、Ｃ1 −Ｃ2 （即ちＳＣ）が最小である場合
に得られる結果の最適化に基づいて実質的に最適なイン
システム濃度が提供される。したがって、高分子電解質
処理剤のインシステム濃度について系の消費を最小限に
する値は、水系への高分子電解質の供給を調節する信号
を与えるために使用することができる。また、水系の高
分子電解質のこの他の低下や、水系の高分子電解質の濃
度変化は、前記のＣ1 の値の中に考慮して入れることが
できる。
【００２８】通常の多くの高分子電解質の分析方法に付
随するサンプリングと分析終了の時間の遅れの欠点は、
本発明によって回避することができる。サンプリングと
蛍光色薬剤の添加に必要な時間は無視することができ、
連続的に迅速に行うことができる。いくつかの場合にお
いて、蛍光色効果の発現に必要な時間は、ほぼ瞬間的又
は１〜２分間である。他の場合において、蛍光色効果の
発現に３０分間、又は１時間以上かかることがある。サ
ンプルの励起と発光強度の読み取りは、本願で説明する
ように連続的に容易に行うことができる。
随するサンプリングと分析終了の時間の遅れの欠点は、
本発明によって回避することができる。サンプリングと
蛍光色薬剤の添加に必要な時間は無視することができ、
連続的に迅速に行うことができる。いくつかの場合にお
いて、蛍光色効果の発現に必要な時間は、ほぼ瞬間的又
は１〜２分間である。他の場合において、蛍光色効果の
発現に３０分間、又は１時間以上かかることがある。サ
ンプルの励起と発光強度の読み取りは、本願で説明する
ように連続的に容易に行うことができる。
【００２９】また、本発明のある好ましい態様におい
て、可視染料が水系全体に添加されたときの問題を回避
する。本願における用語「可視染料」又は「染料」は、
化学分野において一般的に理解されているように、他の
物質の中に分散されたときに相当な着色を与える着色物
質であり、その色の特性は約４０００〜約７０００Å、
又は約４００〜約７００ｎｍの範囲の可視領域に電磁波
の強い吸収によるものである物質を言う。可視染料を使
用する主な長所は、見ることによって分析を可能にする
ことである。したしながら、可視染料によって水系に付
与された色は、その水系が冷却水系、ボイラー水系、排
水系、又はその他であっても大きな欠点であることが多
い。色は水系に汚染された外観を与える。色は一般に持
続性があり、流出液及び／又はリサイクル部分の外観を
汚す。持続性の色は、場合により水処理プロセスのリサ
イクルの可能性を減らすことがある。
て、可視染料が水系全体に添加されたときの問題を回避
する。本願における用語「可視染料」又は「染料」は、
化学分野において一般的に理解されているように、他の
物質の中に分散されたときに相当な着色を与える着色物
質であり、その色の特性は約４０００〜約７０００Å、
又は約４００〜約７００ｎｍの範囲の可視領域に電磁波
の強い吸収によるものである物質を言う。可視染料を使
用する主な長所は、見ることによって分析を可能にする
ことである。したしながら、可視染料によって水系に付
与された色は、その水系が冷却水系、ボイラー水系、排
水系、又はその他であっても大きな欠点であることが多
い。色は水系に汚染された外観を与える。色は一般に持
続性があり、流出液及び／又はリサイクル部分の外観を
汚す。持続性の色は、場合により水処理プロセスのリサ
イクルの可能性を減らすことがある。
【００３０】可視染料が全体の水系に加えられた場合、
当然ながらその添加と分析用の水サンプルの採取の間で
時間の遅れが生じ、その染料は、その間に水系の中に存
在する塩素及び／又は空気中の酸素によって分解を受け
ることがある。可視染料を水系全体に添加する場合、蛍
光色薬剤をサイドストリームのサンプルのみに添加する
場合でも、本発明のプロセスにより小さなサイドストリ
ームの水サンプルを分析するに必要な微量な化学物質の
量に比較して、多量の可視染料を使用する必要がある。
可視染料の濃度を光吸収法によって測定する場合、その
測定の感度は一般に蛍光測定法よりも３〜４桁低い（１
／１０００〜１／１００００）。さらに、監視の目的に
必要な可視染料の濃度は、水系の有機物の負荷に加わる
ことになり、水処理プロセスに有害な因子になる。
当然ながらその添加と分析用の水サンプルの採取の間で
時間の遅れが生じ、その染料は、その間に水系の中に存
在する塩素及び／又は空気中の酸素によって分解を受け
ることがある。可視染料を水系全体に添加する場合、蛍
光色薬剤をサイドストリームのサンプルのみに添加する
場合でも、本発明のプロセスにより小さなサイドストリ
ームの水サンプルを分析するに必要な微量な化学物質の
量に比較して、多量の可視染料を使用する必要がある。
可視染料の濃度を光吸収法によって測定する場合、その
測定の感度は一般に蛍光測定法よりも３〜４桁低い（１
／１０００〜１／１００００）。さらに、監視の目的に
必要な可視染料の濃度は、水系の有機物の負荷に加わる
ことになり、水処理プロセスに有害な因子になる。
【００３１】本発明の好ましい態様において、可視染料
ではない不活性トレーサーを使用する。蛍光色薬剤は水
系に添加せず、そこから採取したサンプルにのみ添加
し、水系そのものに添加する場合、そのインシステム濃
度は、以降で述べるように、水系の水の外観に影響する
ほど高くなく、有機物の負荷に有意に加わるほど高くな
い。
ではない不活性トレーサーを使用する。蛍光色薬剤は水
系に添加せず、そこから採取したサンプルにのみ添加
し、水系そのものに添加する場合、そのインシステム濃
度は、以降で述べるように、水系の水の外観に影響する
ほど高くなく、有機物の負荷に有意に加わるほど高くな
い。
【００３２】高分子電解質と一緒又はその近くに添加し
なければならず、高分子電解質に比例して添加しなけれ
ばならない不活性トレーサーと異なり、蛍光色薬剤は好
ましくは水系から採取したサンプルにのみ添加する。蛍
光色薬剤は、所与の箇所での高分子電解質の存在及び／
又は濃度を測定するために使用され、その測定は恐らく
高分子電解質と蛍光色薬剤の相互作用によって行われ
る。この好ましい態様は蛍光色薬剤による水系の着色や
有機物の負荷を避けるだけでなく、高分子電解質／蛍光
色染料の相互作用による水系の中での高分子電解質のイ
オン座の消費も回避する。監視する高分子電解質は、必
ずではないが殆どの環境中で活性な処理剤であり、高分
子電解質のイオン座はその処理活性に関係し、このため
そのような座の消費は有害な効果を有することがある。
なければならず、高分子電解質に比例して添加しなけれ
ばならない不活性トレーサーと異なり、蛍光色薬剤は好
ましくは水系から採取したサンプルにのみ添加する。蛍
光色薬剤は、所与の箇所での高分子電解質の存在及び／
又は濃度を測定するために使用され、その測定は恐らく
高分子電解質と蛍光色薬剤の相互作用によって行われ
る。この好ましい態様は蛍光色薬剤による水系の着色や
有機物の負荷を避けるだけでなく、高分子電解質／蛍光
色染料の相互作用による水系の中での高分子電解質のイ
オン座の消費も回避する。監視する高分子電解質は、必
ずではないが殆どの環境中で活性な処理剤であり、高分
子電解質のイオン座はその処理活性に関係し、このため
そのような座の消費は有害な効果を有することがある。
【００３３】ここで、広い態様における本発明は、蛍光
色薬剤が水系の全体又は小さなサイドストリームの水サ
ンプルより広範囲な水系の一部に加えられることを排除
するものではない。その添加から分析用サンプルの採取
までの時間の遅れは、水系に存在する塩素及び／又は空
気中の酸素による分解に蛍光色薬剤を暴露することがあ
る。小さなサイドストリームの水サンプルを分析するに
必要な量よりもかなり多い量の蛍光色薬剤を使用しなけ
ればならないことがある。水系全体に添加するときに必
要な多量の蛍光色薬剤は、水系の有機物負荷に加わり、
このため水処理プロセスに有害なことがある。それにも
かかわらず、本発明のこのような態様は、蛍光測定より
も感度が一般に３〜４桁低い光の吸収の測定による可視
染料の濃度測定に比較した蛍光測定の高い感度とう利点
を少なくとも維持する維持するであろう。
色薬剤が水系の全体又は小さなサイドストリームの水サ
ンプルより広範囲な水系の一部に加えられることを排除
するものではない。その添加から分析用サンプルの採取
までの時間の遅れは、水系に存在する塩素及び／又は空
気中の酸素による分解に蛍光色薬剤を暴露することがあ
る。小さなサイドストリームの水サンプルを分析するに
必要な量よりもかなり多い量の蛍光色薬剤を使用しなけ
ればならないことがある。水系全体に添加するときに必
要な多量の蛍光色薬剤は、水系の有機物負荷に加わり、
このため水処理プロセスに有害なことがある。それにも
かかわらず、本発明のこのような態様は、蛍光測定より
も感度が一般に３〜４桁低い光の吸収の測定による可視
染料の濃度測定に比較した蛍光測定の高い感度とう利点
を少なくとも維持する維持するであろう。
【００３４】本明細書で開示するように、本発明は、好
ましい態様において、不活性トレーサーと組み合わせた
蛍光色薬剤の使用を含む。本願においても参考にして含
まれる米国特許第4992380 号に開示のように、不活性ト
レーサーは、水の循環系に添加された処理剤の連続的な
オンストリームの監視に使用することができる。このよ
うな水の循環系は、処理剤の濃度に影響することがある
水の増減の未知の源を有する冷却塔、ボイラー系、水処
理プラントであることができる。このような環境におい
て、例えばブローダウンや慎重に計量した化学物質の供
給に基づいた流量を基礎にした明らかに精巧な供給制御
装置であっても、水系の目標とする処理剤濃度が合致し
ていることを保証することはできない。腐食、スケーリ
ング、又は他の浸蝕を防ぐ又は減らすための工業的冷却
水、ボイラー水、又は他の水系の化学的処理は非常に複
雑になってきており、付随的に、処理剤を添加する水を
試験することによって処理剤濃度を決定することが大き
なニーズになっている。新規な処理プログラムは、環境
的により安全な高分子電解質に本質的に基づいており、
最適性能についてしっかりした制御を必要とし、工業的
水について、例えば光吸収法によって試験することが難
しい。処理活性な高分子電解質の濃度は、処理活性の低
下、堆積、化学的微生物的分解プロセス（このようなプ
ロセスは系の消費と称される）による高分子電解質の損
失の後に変化するであろう。このような高分子電解質の
選択的な濃度変化の追跡は、高分子電解質を直接監視す
ることによって最良に達成されることは当然である。そ
の他の高分子電解質の濃度変化は物理的損失と系からの
水の出入りによるものであり、これらは計量されたブロ
ーダウン、計量されないブローダウン、ドリフト、漏
れ、オーバーフロー、不正確な維持供給速度、蒸発、補
給水の不規則な添加、他の目的への系の水の不規則な流
用等、及びこれらの組み合わせである。このような濃度
変化は高分子電解質処理剤に選択的でなく、高分子電解
質と一緒に系へ添加される不活性トレーサーにも実質的
に同様な効果を有するであろう。特にその濃度が容易に
監視される不活性トレーサーを、高分子電解質処理剤に
対して既知の割合で系に添加した場合、高分子電解質の
非選択的な濃度変化を容易に測定することができる。非
選択的な消費に関する不活性トレーサーの濃度変化の原
因は、高分子電解質のそれと比例するであろう。
ましい態様において、不活性トレーサーと組み合わせた
蛍光色薬剤の使用を含む。本願においても参考にして含
まれる米国特許第4992380 号に開示のように、不活性ト
レーサーは、水の循環系に添加された処理剤の連続的な
オンストリームの監視に使用することができる。このよ
うな水の循環系は、処理剤の濃度に影響することがある
水の増減の未知の源を有する冷却塔、ボイラー系、水処
理プラントであることができる。このような環境におい
て、例えばブローダウンや慎重に計量した化学物質の供
給に基づいた流量を基礎にした明らかに精巧な供給制御
装置であっても、水系の目標とする処理剤濃度が合致し
ていることを保証することはできない。腐食、スケーリ
ング、又は他の浸蝕を防ぐ又は減らすための工業的冷却
水、ボイラー水、又は他の水系の化学的処理は非常に複
雑になってきており、付随的に、処理剤を添加する水を
試験することによって処理剤濃度を決定することが大き
なニーズになっている。新規な処理プログラムは、環境
的により安全な高分子電解質に本質的に基づいており、
最適性能についてしっかりした制御を必要とし、工業的
水について、例えば光吸収法によって試験することが難
しい。処理活性な高分子電解質の濃度は、処理活性の低
下、堆積、化学的微生物的分解プロセス（このようなプ
ロセスは系の消費と称される）による高分子電解質の損
失の後に変化するであろう。このような高分子電解質の
選択的な濃度変化の追跡は、高分子電解質を直接監視す
ることによって最良に達成されることは当然である。そ
の他の高分子電解質の濃度変化は物理的損失と系からの
水の出入りによるものであり、これらは計量されたブロ
ーダウン、計量されないブローダウン、ドリフト、漏
れ、オーバーフロー、不正確な維持供給速度、蒸発、補
給水の不規則な添加、他の目的への系の水の不規則な流
用等、及びこれらの組み合わせである。このような濃度
変化は高分子電解質処理剤に選択的でなく、高分子電解
質と一緒に系へ添加される不活性トレーサーにも実質的
に同様な効果を有するであろう。特にその濃度が容易に
監視される不活性トレーサーを、高分子電解質処理剤に
対して既知の割合で系に添加した場合、高分子電解質の
非選択的な濃度変化を容易に測定することができる。非
選択的な消費に関する不活性トレーサーの濃度変化の原
因は、高分子電解質のそれと比例するであろう。
【００３５】非選択的な高分子電解質の消費の測定に最
も有用であるために、不活性トレーサーは高分子電解質
と同程度に水系の中に移動できることが望ましく、また
次の基準に合致することが好ましい。 １．連続的又は半連続的に検出可能であり、正確で再現
性のある濃度測定を受けることができ、多くの異なるタ
イプの水、例えば純水、濁り水、硬水、軟水等について
行うことができる。
も有用であるために、不活性トレーサーは高分子電解質
と同程度に水系の中に移動できることが望ましく、また
次の基準に合致することが好ましい。 １．連続的又は半連続的に検出可能であり、正確で再現
性のある濃度測定を受けることができ、多くの異なるタ
イプの水、例えば純水、濁り水、硬水、軟水等について
行うことができる。
【００３６】２．不活性トレーサーを使用する水系に通
常存在する化学物質とは実質的に異質である。 ３．不活性トレーサーを使用する水系に通常存在する化
学物質による妨害や偏った作用に実質的に鈍感である。 ４．水系への固有の潜在的な選択的な全ての損失に実質
的に鈍感である。
常存在する化学物質とは実質的に異質である。 ３．不活性トレーサーを使用する水系に通常存在する化
学物質による妨害や偏った作用に実質的に鈍感である。 ４．水系への固有の潜在的な選択的な全ての損失に実質
的に鈍感である。
【００３７】５．不活性トレーサーを使用する水系に使
用される全ての処理剤と適合性があり、それらの効能を
決して減じない。 ６．トレーサー及び／又は他の成分の必要な濃度であっ
ても、さらに遭遇する貯蔵及び／又は輸送条件であって
も、監視する高分子電解質をも含む配合された生成物で
あることが好ましいその配合物の全成分と適合性があ
る。
用される全ての処理剤と適合性があり、それらの効能を
決して減じない。 ６．トレーサー及び／又は他の成分の必要な濃度であっ
ても、さらに遭遇する貯蔵及び／又は輸送条件であって
も、監視する高分子電解質をも含む配合された生成物で
あることが好ましいその配合物の全成分と適合性があ
る。
【００３８】７．使用する水系の周囲だけでなく、排出
した場合でも、妥当に非毒性で環境的に安全である。一
般に、状況において実用的な最少限の量の不活性トレー
サーを使用することが望ましく、水系に添加する不活性
トレーサーの量は少なくとも所望の測定に充分な量であ
るべきである。有効な量の最少限を大幅に超えた量で不
活性トレーサーを水系に意図的に供給することは殆どな
く、一般にコストを適切にする目的を含めてそのように
する具体的な目的がないためである。不活性トレーサー
を受け入れる水系に添加すべき大幅な過剰では量は、各
種の要因によって変わることがあり、限定するものでは
ないが、不活性トレーサー、選択の監視方法、選択の監
視方法を妨害するバックグラウンドの可能性、サンプリ
ング箇所（複数でもよい）での予想される不活性トレー
サー濃度の大きさ、監視様式（オンライン連続、半連
続、スラグ−サンプル等）、及び同様な要因がある。一
般に、水系に添加する不活性トレーサーのインシステム
濃度は、サンプリング箇所で少なくとも約０．１ｐｐ
ｂ、より普通には約１０ｐｐｂ以上、例えば少なくとも
約１０ｐｐｍの水系中のトレーサー濃度を提供するに少
なくとも充分であるべきであろう。
した場合でも、妥当に非毒性で環境的に安全である。一
般に、状況において実用的な最少限の量の不活性トレー
サーを使用することが望ましく、水系に添加する不活性
トレーサーの量は少なくとも所望の測定に充分な量であ
るべきである。有効な量の最少限を大幅に超えた量で不
活性トレーサーを水系に意図的に供給することは殆どな
く、一般にコストを適切にする目的を含めてそのように
する具体的な目的がないためである。不活性トレーサー
を受け入れる水系に添加すべき大幅な過剰では量は、各
種の要因によって変わることがあり、限定するものでは
ないが、不活性トレーサー、選択の監視方法、選択の監
視方法を妨害するバックグラウンドの可能性、サンプリ
ング箇所（複数でもよい）での予想される不活性トレー
サー濃度の大きさ、監視様式（オンライン連続、半連
続、スラグ−サンプル等）、及び同様な要因がある。一
般に、水系に添加する不活性トレーサーのインシステム
濃度は、サンプリング箇所で少なくとも約０．１ｐｐ
ｂ、より普通には約１０ｐｐｂ以上、例えば少なくとも
約１０ｐｐｍの水系中のトレーサー濃度を提供するに少
なくとも充分であるべきであろう。
【００３９】用語「追跡」又は「探知」は、本願におい
て、特に明記がなければ、水系中の少なくとも１種のサ
ンプル中の少なくとも１種の不活性トレーサー（複数で
もよい）の存在、好ましくはそのサンプル中の不活性ト
レーサー（複数でもよい）の濃度の測定を意味する。こ
のような追跡は１回だけ、間欠的、半連続的、又は連続
的に行うことができ、好ましくは水系の中の現場で連続
的に行う。
て、特に明記がなければ、水系中の少なくとも１種のサ
ンプル中の少なくとも１種の不活性トレーサー（複数で
もよい）の存在、好ましくはそのサンプル中の不活性ト
レーサー（複数でもよい）の濃度の測定を意味する。こ
のような追跡は１回だけ、間欠的、半連続的、又は連続
的に行うことができ、好ましくは水系の中の現場で連続
的に行う。
【００４０】上記のように、不活性トレーサーは、追跡
している高分子電解質に対して既知の割合で水系に添加
する。このような比例関係の添加を行う好ましい方法
は、不活性トレーサーを高分子電解質と一緒に配合する
ことである。配合物又は「生成物」は水溶液、又は添加
する水系に妥当な速度で分散する実質的に均一な混合物
でよい。殆どの場合、高分子電解質は、乾燥した固体で
はなく液体配合物の１つの成分として水系に添加する。
その配合物は、高分子電解質に対して特定の比の不活性
トレーサーを含むことができる。
している高分子電解質に対して既知の割合で水系に添加
する。このような比例関係の添加を行う好ましい方法
は、不活性トレーサーを高分子電解質と一緒に配合する
ことである。配合物又は「生成物」は水溶液、又は添加
する水系に妥当な速度で分散する実質的に均一な混合物
でよい。殆どの場合、高分子電解質は、乾燥した固体で
はなく液体配合物の１つの成分として水系に添加する。
その配合物は、高分子電解質に対して特定の比の不活性
トレーサーを含むことができる。
【００４１】好ましい態様において、不活性トレーサー
（複数でもよい）は、例えば分解、堆積、錯形成反応、
又は他の現象によって水系において消費されない又は選
択的に低下しない。本発明に使用する不活性トレーサー
は、その環境中で実質的に消費されないことが好まし
い。好ましくは、不活性トレーサーは水系の環境中で完
全に不活性であり、添加する水系中の全ての成分と有意
な程度で反応せず、水系の環境中で分解せず、その水系
の中でいかなる仕方でもカップリング及び／又は堆積す
ることができない。工業的水系で遭遇することがある水
系の環境中で完全に不活性又は実質的に不活性な水溶性
不活性トレーサー（複数でもよい）が存在する。また、
その添加からサンプリングまでの間で、反応、分解、カ
ップリング及び／又は堆積によりその１０重量％未満が
失われるといった不活性の程度を有する不活性トレーサ
ーは、トレーサーの監視に関しては、必ずではないにし
ても殆どの場合は本発明の目的において充分に又は実質
的に不活性である。
（複数でもよい）は、例えば分解、堆積、錯形成反応、
又は他の現象によって水系において消費されない又は選
択的に低下しない。本発明に使用する不活性トレーサー
は、その環境中で実質的に消費されないことが好まし
い。好ましくは、不活性トレーサーは水系の環境中で完
全に不活性であり、添加する水系中の全ての成分と有意
な程度で反応せず、水系の環境中で分解せず、その水系
の中でいかなる仕方でもカップリング及び／又は堆積す
ることができない。工業的水系で遭遇することがある水
系の環境中で完全に不活性又は実質的に不活性な水溶性
不活性トレーサー（複数でもよい）が存在する。また、
その添加からサンプリングまでの間で、反応、分解、カ
ップリング及び／又は堆積によりその１０重量％未満が
失われるといった不活性の程度を有する不活性トレーサ
ーは、トレーサーの監視に関しては、必ずではないにし
ても殆どの場合は本発明の目的において充分に又は実質
的に不活性である。
【００４２】実質的に不活性な蛍光化合物には、モノ
−、ジ−、トリスルホン化ナフタレンとそれらの塩、特
には種々のナフタレンモノ−、ジ−、トリスルホン酸異
性体があり、本発明で使用するに好ましい不活性トレー
サー（複数でもよい）である。ナフタレンモノ−、ジ
−、トリスルホン酸異性体は水溶性であり、広く市販さ
れており、公知の蛍光分析法で定量可能である。好まし
いナフタレンモノ−、ジスルホン酸異性体は、ナフタレ
ンスルホン酸（ＮＳＡ）、例えば1-ＮＳＡ、2-ＮＳＡ、
及びナフタレンジスルホン酸（ＮＤＳＡ又はＮＤＡ）、
例えば1,2-ＮＤＳＡ、1,3-ＮＤＳＡ、1,4-ＮＤＳＡ、1,
5-ＮＤＳＡ、1,6-ＮＤＳＡ、1,7-ＮＤＳＡ、1,8-ＮＤＳ
Ａ、2,3-ＮＤＳＡ、2,4-ＮＤＳＡの水溶性塩である。こ
れらの不活性トレーサー（モノ−、ジ−、トリスルホン
化ナフタレン及びそれらの混合物）の多くは、殆どの水
系の環境に非常に適合する。これらの好ましい蛍光トレ
ーサーの中で、2-ＮＳＡと1,5-ＮＤＳＡは、少なくとも
約５４０℃（１００４°Ｆ）までの温度で少なくとも２
４時間熱的に安定であり（実質的に不活性）、２８５℃
（５４５°Ｆ）の温度と約１５００ｐｓｉｇまでの圧力
で一般的な水系の保持時間に見合う又はそれを超える期
間で熱的に安定である。このような不活性蛍光トレーサ
ーは、スチームの中に選択的にキャリーオーバーされな
い。
−、ジ−、トリスルホン化ナフタレンとそれらの塩、特
には種々のナフタレンモノ−、ジ−、トリスルホン酸異
性体があり、本発明で使用するに好ましい不活性トレー
サー（複数でもよい）である。ナフタレンモノ−、ジ
−、トリスルホン酸異性体は水溶性であり、広く市販さ
れており、公知の蛍光分析法で定量可能である。好まし
いナフタレンモノ−、ジスルホン酸異性体は、ナフタレ
ンスルホン酸（ＮＳＡ）、例えば1-ＮＳＡ、2-ＮＳＡ、
及びナフタレンジスルホン酸（ＮＤＳＡ又はＮＤＡ）、
例えば1,2-ＮＤＳＡ、1,3-ＮＤＳＡ、1,4-ＮＤＳＡ、1,
5-ＮＤＳＡ、1,6-ＮＤＳＡ、1,7-ＮＤＳＡ、1,8-ＮＤＳ
Ａ、2,3-ＮＤＳＡ、2,4-ＮＤＳＡの水溶性塩である。こ
れらの不活性トレーサー（モノ−、ジ−、トリスルホン
化ナフタレン及びそれらの混合物）の多くは、殆どの水
系の環境に非常に適合する。これらの好ましい蛍光トレ
ーサーの中で、2-ＮＳＡと1,5-ＮＤＳＡは、少なくとも
約５４０℃（１００４°Ｆ）までの温度で少なくとも２
４時間熱的に安定であり（実質的に不活性）、２８５℃
（５４５°Ｆ）の温度と約１５００ｐｓｉｇまでの圧力
で一般的な水系の保持時間に見合う又はそれを超える期
間で熱的に安定である。このような不活性蛍光トレーサ
ーは、スチームの中に選択的にキャリーオーバーされな
い。
【００４３】本発明の方法に使用するに好ましい不活性
蛍光トレーサーのもう１つの群は、ピレンの各種スルホ
ン化誘導体、例えば1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸、
そのスルホン化ピレン誘導体の各種水溶性塩である。不
活性トレーサーは、例えば炭化水素を含有する配合され
た高分子電解質生成物の１種以上の芳香族炭化水素のよ
うな、配合された高分子電解質生成物の１つの規定の成
分であることができ、又は配合された高分子電解質生成
物の１つの規定成分の標識した変種であることもできる
が、殆どの場合、配合された高分子電解質生成物に添加
した又は本発明の方法のために主たる及び／又は唯一の
目的で水系に比例的に添加した化合物である。
蛍光トレーサーのもう１つの群は、ピレンの各種スルホ
ン化誘導体、例えば1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸、
そのスルホン化ピレン誘導体の各種水溶性塩である。不
活性トレーサーは、例えば炭化水素を含有する配合され
た高分子電解質生成物の１種以上の芳香族炭化水素のよ
うな、配合された高分子電解質生成物の１つの規定の成
分であることができ、又は配合された高分子電解質生成
物の１つの規定成分の標識した変種であることもできる
が、殆どの場合、配合された高分子電解質生成物に添加
した又は本発明の方法のために主たる及び／又は唯一の
目的で水系に比例的に添加した化合物である。
【００４４】不活性トレーサーは単に「トレーサー」と
称することがあり、特に明記しなければ、機能上の「ト
レーサー」の学術用語を蛍光色薬剤に関して使用するの
ではない。蛍光色薬剤は、一般に高分子電解質処理剤と
一緒に又は付随的に水系に供給せず、系の中で高分子電
解質に追従せず、このため本発明の目的のトレーサーと
して作用しない。トレーサーは、好ましくは、プロセス
に使用する蛍光分析法によって容易に検出できるものの
中から選択する。不活性トレーサーを検出するための他
の分析方法には、ＨＰＬＣと蛍光分析の組み合わせ、イ
オン電極法、比色法、遷移金属分析、統計的分析、化学
的ルミネセンス、ＨＰＬＣと他の検出法、例えば光吸収
法、後カラム誘導、導電率との組み合わせ、その他があ
り、これらのいくつかは以降で詳細に述べる。
称することがあり、特に明記しなければ、機能上の「ト
レーサー」の学術用語を蛍光色薬剤に関して使用するの
ではない。蛍光色薬剤は、一般に高分子電解質処理剤と
一緒に又は付随的に水系に供給せず、系の中で高分子電
解質に追従せず、このため本発明の目的のトレーサーと
して作用しない。トレーサーは、好ましくは、プロセス
に使用する蛍光分析法によって容易に検出できるものの
中から選択する。不活性トレーサーを検出するための他
の分析方法には、ＨＰＬＣと蛍光分析の組み合わせ、イ
オン電極法、比色法、遷移金属分析、統計的分析、化学
的ルミネセンス、ＨＰＬＣと他の検出法、例えば光吸収
法、後カラム誘導、導電率との組み合わせ、その他があ
り、これらのいくつかは以降で詳細に述べる。
【００４５】蛍光発光分光分析による特定の物質の検出
・定量は、発光した光と存在する蛍光物質の量との比例
関係に基づく。紫外線や可視光の光の形態のエネルギー
をサンプルセルに導くと、その中の蛍光物質はエネルギ
ーを吸収することができ、次いでそのエネルギーを、吸
収した光よりも長い波長の光のエネルギーとして放出す
る。発光した光の量は光検出器で測定する。具体的に
は、透過した光が既知の波長の光（励起波長と称され、
一般にナノメートル（ｎｍ）で表す）であるように光学
フィルターを通して光をサンプルセルに導く。放射され
た光は同様に光フィルターを通してスクリーニングさ
れ、その結果、放射された光の量は既知の波長（発光波
長と称され、一般にナノメートル（ｎｍ）で表す）又は
波長スペクトルで測定される。低濃度で特定の物質又は
物質の種類を測定することが望まれる又は必要な場合
（本発明の方法においてよくあるケース）、低レベルの
測定に実質的に最適なように選択した励起と発光の波長
の特定の組み合わせについて光フィルターを設定する
が、そのような励起／発光波長の組み合わせを使用する
ことは、低レベルの測定に限定されない。
・定量は、発光した光と存在する蛍光物質の量との比例
関係に基づく。紫外線や可視光の光の形態のエネルギー
をサンプルセルに導くと、その中の蛍光物質はエネルギ
ーを吸収することができ、次いでそのエネルギーを、吸
収した光よりも長い波長の光のエネルギーとして放出す
る。発光した光の量は光検出器で測定する。具体的に
は、透過した光が既知の波長の光（励起波長と称され、
一般にナノメートル（ｎｍ）で表す）であるように光学
フィルターを通して光をサンプルセルに導く。放射され
た光は同様に光フィルターを通してスクリーニングさ
れ、その結果、放射された光の量は既知の波長（発光波
長と称され、一般にナノメートル（ｎｍ）で表す）又は
波長スペクトルで測定される。低濃度で特定の物質又は
物質の種類を測定することが望まれる又は必要な場合
（本発明の方法においてよくあるケース）、低レベルの
測定に実質的に最適なように選択した励起と発光の波長
の特定の組み合わせについて光フィルターを設定する
が、そのような励起／発光波長の組み合わせを使用する
ことは、低レベルの測定に限定されない。
【００４６】一般に、不活性トレーサー（複数でもよ
い）の濃度は、同じ励起／発光の波長（複数でもよい）
の組について、所与のトレーサーの濃度と発光の検量線
にサンプルの発光強度を照合することによって測定する
ことができる。このような検知される発光（複数でもよ
い）が等価な濃度に変換される比較による濃度測定法
は、線形の発光応答が観察される濃度範囲の中で不活性
トレーサーの濃度測定に採用することが好ましく、この
濃度範囲を本願では「線形発光応答濃度範囲」と称す
る。この線形発光応答濃度範囲は特定の不活性トレーサ
ー、使用される励起波長／発光波長の組み合わせ、比色
計の設計デザインにある程度依存する。所与の不活性ト
レーサーの線形発光応答濃度範囲より高い不活性トレー
サー濃度においては理想（線形）挙動からの負の偏りが
あり、所与の濃度についての発光の程度は線形の外挿か
ら予想されるより少ない。そのような場合、サンプル中
の不活性トレーサーの検量線からの濃度測定値に直接補
正を行うことができ、又は不活性トレーサーの濃度が線
形発光応答濃度範囲の中に入るまで、既知の係数でサン
プルを希釈することもできる。不活性トレーサー（複数
でもよい）が、例えば１兆分の１部以下のような非常に
わずかな濃度でのみ存在するならば、線形発光応答濃度
範囲に入るまで既知の係数で不活性トレーサーを濃縮す
る方法があり、あるいは例えば液体−液体抽出法でより
迅速に測定することもできる。それにもかかわらず、所
与の不活性トレーサーを使用する前に、線形発光応答濃
度範囲の中で検量線を調製又は作成することが好まし
く、サンプル箇所（複数でもよい）において、線形発光
応答濃度範囲にある又はサンプルの希釈又は濃縮の後に
線形発光応答濃度範囲に入る不活性トレーサーの濃度を
提供するに充分な量で水系の水に不活性トレーサーを添
加することが好ましい。一般に、不活性トレーサーの線
形発光応答濃度範囲は非常に広く、その目的に充分な不
活性トレーサーの量を容易に見つけることができる。未
改質のサンプルと典型的な標準装置についての線形発光
応答濃度範囲は、ｍの濃度から少なくとも２０００ｍの
濃度までの全体の濃度にわたることが殆どであろう。
い）の濃度は、同じ励起／発光の波長（複数でもよい）
の組について、所与のトレーサーの濃度と発光の検量線
にサンプルの発光強度を照合することによって測定する
ことができる。このような検知される発光（複数でもよ
い）が等価な濃度に変換される比較による濃度測定法
は、線形の発光応答が観察される濃度範囲の中で不活性
トレーサーの濃度測定に採用することが好ましく、この
濃度範囲を本願では「線形発光応答濃度範囲」と称す
る。この線形発光応答濃度範囲は特定の不活性トレーサ
ー、使用される励起波長／発光波長の組み合わせ、比色
計の設計デザインにある程度依存する。所与の不活性ト
レーサーの線形発光応答濃度範囲より高い不活性トレー
サー濃度においては理想（線形）挙動からの負の偏りが
あり、所与の濃度についての発光の程度は線形の外挿か
ら予想されるより少ない。そのような場合、サンプル中
の不活性トレーサーの検量線からの濃度測定値に直接補
正を行うことができ、又は不活性トレーサーの濃度が線
形発光応答濃度範囲の中に入るまで、既知の係数でサン
プルを希釈することもできる。不活性トレーサー（複数
でもよい）が、例えば１兆分の１部以下のような非常に
わずかな濃度でのみ存在するならば、線形発光応答濃度
範囲に入るまで既知の係数で不活性トレーサーを濃縮す
る方法があり、あるいは例えば液体−液体抽出法でより
迅速に測定することもできる。それにもかかわらず、所
与の不活性トレーサーを使用する前に、線形発光応答濃
度範囲の中で検量線を調製又は作成することが好まし
く、サンプル箇所（複数でもよい）において、線形発光
応答濃度範囲にある又はサンプルの希釈又は濃縮の後に
線形発光応答濃度範囲に入る不活性トレーサーの濃度を
提供するに充分な量で水系の水に不活性トレーサーを添
加することが好ましい。一般に、不活性トレーサーの線
形発光応答濃度範囲は非常に広く、その目的に充分な不
活性トレーサーの量を容易に見つけることができる。未
改質のサンプルと典型的な標準装置についての線形発光
応答濃度範囲は、ｍの濃度から少なくとも２０００ｍの
濃度までの全体の濃度にわたることが殆どであろう。
【００４７】水系から採取したサンプル中の蛍光不活性
トレーサーの存在と望ましくはその濃度の測定は、本発
明の方法に使用することができるいくつかの不活性トレ
ーサーにおいて、数ｐｐｍ、又は数ｐｐｂ、さらには数
ｐｐｔのごくわずかな不活性トレーサー濃度であっても
行うことができる。好ましい態様において、水系に添加
される蛍光不活性トレーサーの量は、分析するサンプル
中で１ｐｐｂ〜約１００ｐｐｍの不活性トレーサー濃度
を与えるに充分であるべきである。このような分析、即
ちサンプルへの透過光に応答して放射される光の測定
は、光検出器と前記のスクリーンのような簡単なポータ
ブル装置を用いて、ほぼ瞬間的に、又は半連続又は連続
的に、その場で行えることが好ましい。
トレーサーの存在と望ましくはその濃度の測定は、本発
明の方法に使用することができるいくつかの不活性トレ
ーサーにおいて、数ｐｐｍ、又は数ｐｐｂ、さらには数
ｐｐｔのごくわずかな不活性トレーサー濃度であっても
行うことができる。好ましい態様において、水系に添加
される蛍光不活性トレーサーの量は、分析するサンプル
中で１ｐｐｂ〜約１００ｐｐｍの不活性トレーサー濃度
を与えるに充分であるべきである。このような分析、即
ちサンプルへの透過光に応答して放射される光の測定
は、光検出器と前記のスクリーンのような簡単なポータ
ブル装置を用いて、ほぼ瞬間的に、又は半連続又は連続
的に、その場で行えることが好ましい。
【００４８】場合により、複数の不活性トレーサーを使
用することが望ましい。例えば、１種以上の高分子電解
質を追跡し、高分子電解質を添加した箇所と同じ下流の
箇所について各々のサンプリングを行うことが望まれる
ことがある。そのような場合、添加した各々の高分子電
解質について別々な不活性トレーサーを使用することが
できる。このような別々の異なる不活性トレーサーは、
それぞれの発光波長が互いに重大に干渉しなければ、１
つの水サンプルで各々を検出・定量できる。このよう
に、複数の不活性トレーサーについての同時分析は、適
当なスペクトル特性を有する不活性トレーサーの採用に
より可能である。好ましくは、不活性トレーサーの各々
を励起するために離れた波長の光を使用すべきであり、
離れた発光波長でそれらの蛍光発光を観察・測定し、各
々の不活性トレーサーについて別個の検量線を調製又は
作成すべきである。言い換えると、１種以上の不活性ト
レーサーを使用することができ、それらの不活性トレー
サーの各々について有効な分析パラメーター（特に励起
／発光の波長）を用いて水系中のその各々の不活性トレ
ーサーの濃度及び／又は存在を測定すべきであり、その
分析パラメーターは、好ましくは、他の不活性トレーサ
ーや蛍光色薬剤の測定の相互間で充分に相違する。
用することが望ましい。例えば、１種以上の高分子電解
質を追跡し、高分子電解質を添加した箇所と同じ下流の
箇所について各々のサンプリングを行うことが望まれる
ことがある。そのような場合、添加した各々の高分子電
解質について別々な不活性トレーサーを使用することが
できる。このような別々の異なる不活性トレーサーは、
それぞれの発光波長が互いに重大に干渉しなければ、１
つの水サンプルで各々を検出・定量できる。このよう
に、複数の不活性トレーサーについての同時分析は、適
当なスペクトル特性を有する不活性トレーサーの採用に
より可能である。好ましくは、不活性トレーサーの各々
を励起するために離れた波長の光を使用すべきであり、
離れた発光波長でそれらの蛍光発光を観察・測定し、各
々の不活性トレーサーについて別個の検量線を調製又は
作成すべきである。言い換えると、１種以上の不活性ト
レーサーを使用することができ、それらの不活性トレー
サーの各々について有効な分析パラメーター（特に励起
／発光の波長）を用いて水系中のその各々の不活性トレ
ーサーの濃度及び／又は存在を測定すべきであり、その
分析パラメーターは、好ましくは、他の不活性トレーサ
ーや蛍光色薬剤の測定の相互間で充分に相違する。
【００４９】少なくとも所定の期間にわたる実質的に連
続の蛍光発光分光分析は、本発明の方法にとって好まし
い分析技術の１つである。蛍光発光分光分析は、本発明
の方法において不活性トレーサーの濃度を検出・測定す
るに好ましい分析技術の１つである。蛍光発光分光分析
は、蛍光色薬剤濃度の測定のために本発明において使用
する方法であり、多くの場合、蛍光色薬剤と不活性トレ
ーサーの両方について同じ技術を使用することは非常に
便利である。さらに、蛍光分析法は非常に有益である。
蛍光化学トレーサーと監視方法は、例えば米国特許第47
83314 号に開示されているように公知であり、この特許
の開示事項は参考にして含まれ、2-ナフタレンスルホン
酸とブリリアント酸イエロー８Ｇ染料のような不活性蛍
光トレーサーが蛍光監視と組み合わされて使用されてい
る。
続の蛍光発光分光分析は、本発明の方法にとって好まし
い分析技術の１つである。蛍光発光分光分析は、本発明
の方法において不活性トレーサーの濃度を検出・測定す
るに好ましい分析技術の１つである。蛍光発光分光分析
は、蛍光色薬剤濃度の測定のために本発明において使用
する方法であり、多くの場合、蛍光色薬剤と不活性トレ
ーサーの両方について同じ技術を使用することは非常に
便利である。さらに、蛍光分析法は非常に有益である。
蛍光化学トレーサーと監視方法は、例えば米国特許第47
83314 号に開示されているように公知であり、この特許
の開示事項は参考にして含まれ、2-ナフタレンスルホン
酸とブリリアント酸イエロー８Ｇ染料のような不活性蛍
光トレーサーが蛍光監視と組み合わされて使用されてい
る。
【００５０】一般に、妥当な程度の実用性を有する殆ど
の蛍光発光分光分析法において、いかなる方法でも不活
性トレーサー及び／又は蛍光色薬剤を単離せずに分析を
することが好ましい。したがって、蛍光分析を行うサン
プルに少量のバックグラウンド蛍光が存在することがあ
り、このバックグラウンド蛍光は、水系の中の本発明の
方法と無関係な化合物から生じることがある。好ましい
態様において、蛍光色薬剤と不活性トレーサーは、他か
らのバックグラウンド蛍光を生じるものを避けて選択す
る。バックグラウンド蛍光が少ない場合、トレーサー及
び／又は蛍光色染料の蛍光に対するバックグラウンドの
相対強度（標準蛍光化合物について標準濃度で測定し、
１００のような相対強度に割り当てる）は非常に高いこ
とが可能であり、低濃度の蛍光化合物であっても特定の
励起と発光の波長を組み合わせると例えば１００／１０
〜１００／２の比であり、このような比はそれぞれ１０
と５０の相対蛍光を表すことができよう（類似の条件下
で）。好ましい態様において、励起／発光の波長及び／
又は使用するトレーサーの量は、所与のバックグラウン
ド蛍光の予想値について少なくとも約５〜１０の相対蛍
光を提供するように選択する。
の蛍光発光分光分析法において、いかなる方法でも不活
性トレーサー及び／又は蛍光色薬剤を単離せずに分析を
することが好ましい。したがって、蛍光分析を行うサン
プルに少量のバックグラウンド蛍光が存在することがあ
り、このバックグラウンド蛍光は、水系の中の本発明の
方法と無関係な化合物から生じることがある。好ましい
態様において、蛍光色薬剤と不活性トレーサーは、他か
らのバックグラウンド蛍光を生じるものを避けて選択す
る。バックグラウンド蛍光が少ない場合、トレーサー及
び／又は蛍光色染料の蛍光に対するバックグラウンドの
相対強度（標準蛍光化合物について標準濃度で測定し、
１００のような相対強度に割り当てる）は非常に高いこ
とが可能であり、低濃度の蛍光化合物であっても特定の
励起と発光の波長を組み合わせると例えば１００／１０
〜１００／２の比であり、このような比はそれぞれ１０
と５０の相対蛍光を表すことができよう（類似の条件下
で）。好ましい態様において、励起／発光の波長及び／
又は使用するトレーサーの量は、所与のバックグラウン
ド蛍光の予想値について少なくとも約５〜１０の相対蛍
光を提供するように選択する。
【００５１】例えば、殆どの冷却水、ボイラー、及び他
の工業水のバックグラウンドに対して、妥当な濃度で少
なくとも約５の相対蛍光を有する化合物が不活性トレー
サーとして非常に適切である。バックグラウンド中にか
なり高い蛍光の特定の化学種が存在する又は存在できる
場合、トレーサー及び／又は蛍光色薬剤及び／又は励起
及び／又は発光波長は、その化学種の存在によって生じ
るトレーサー及び／又は蛍光色薬剤の測定の全ての妨害
を無効にする又は少なくとも最小限にするようち選択す
ることができる。
の工業水のバックグラウンドに対して、妥当な濃度で少
なくとも約５の相対蛍光を有する化合物が不活性トレー
サーとして非常に適切である。バックグラウンド中にか
なり高い蛍光の特定の化学種が存在する又は存在できる
場合、トレーサー及び／又は蛍光色薬剤及び／又は励起
及び／又は発光波長は、その化学種の存在によって生じ
るトレーサー及び／又は蛍光色薬剤の測定の全ての妨害
を無効にする又は少なくとも最小限にするようち選択す
ることができる。
【００５２】蛍光発光分光分析と他の分析法によって不
活性トレーサーのような化学トレーサーを流れについて
連続的に監視する１つの方法が米国特許第4992380 号に
開示されており、この特許の開示事項は参考にして含ま
れる。高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）と蛍光
トレーサーの蛍光分析との併用は、特に非常に低レベル
の不活性トレーサーを使用したり、遭遇するバックグラ
ウンド蛍光が蛍光分析の効能を妨害する場合、本発明に
とって有力な手段である。ＨＰＬＣ−蛍光分析法は、液
体マトリックスからトレーサー化合物を分離することを
可能にし、そこでトレーサー濃度を測定することができ
る。ＨＰＬＣと蛍光分析の併用は、非常に汚染された流
体中で微量のトレーサーを測定する場合に特に効果的で
ある。
活性トレーサーのような化学トレーサーを流れについて
連続的に監視する１つの方法が米国特許第4992380 号に
開示されており、この特許の開示事項は参考にして含ま
れる。高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）と蛍光
トレーサーの蛍光分析との併用は、特に非常に低レベル
の不活性トレーサーを使用したり、遭遇するバックグラ
ウンド蛍光が蛍光分析の効能を妨害する場合、本発明に
とって有力な手段である。ＨＰＬＣ−蛍光分析法は、液
体マトリックスからトレーサー化合物を分離することを
可能にし、そこでトレーサー濃度を測定することができ
る。ＨＰＬＣと蛍光分析の併用は、非常に汚染された流
体中で微量のトレーサーを測定する場合に特に効果的で
ある。
【００５３】また、ＨＰＬＣ法は、流体マトリックスか
ら蛍光トレーサーを分離し、次いで蛍光分析法以外のト
レーサー検出法を使用する目的にも効果的に使用するこ
とができ、そのような別なトレーサー検出法には、限定
されるものではないが、光吸収、後カラム誘導、導電率
等がある。比色法又は分光分析は、不活性トレーサーを
検出及び／又は定量するために採用することができる。
比色法は、紫外線や可視光を吸収するその性質から化学
種を測定する。１つの比色分析法は、ブランク又は標準
溶液（既知の濃度のトレーサー種を含む）と監視してい
る流体のサンプルとを肉眼で比較することによる。もう
１つの比色法は分光光度分析法であり、光セルや光電子
増倍管のような検出器を用い、特定の波長において、光
の入射と透過のビームの強度比を測定する。比色プロー
ブ、Brinkman PC-8 プローブ（５７０ｎｍフィルター）
のような光ファイバー（二重）プローブを用い、プロー
ブを浸したフローセルの中にサンプル溶液を入れる。光
ファイバーケーブルの１つが液体サンプルを通して入射
光をセルの内側の鏡に照射し、反射光が逆の向きで液体
サンプルを透過して光ファイバーに到達し、次いで他の
ケーブルによって比色計を含む比色分析装置に到達す
る。比色計は、トレーサー濃度に関係する反射光の特性
から電気アナログ信号を発生する変換器を有する。変換
器によって発生した電圧はダイアル指示器を作動し、連
続的な記録計の表示装置を作動させる。比色計で発生し
たアナログ電圧を定常的に検知又は監視するために設定
値電圧モニターを使用することができ、トレーサー信号
の検出の後（以降で説明）、供給速度を変える又は供給
を開始するため、応答する処理剤の供給ラインに応答信
号を伝達する。このような比色分析法とそのために使用
できる装置は米国特許第4992380 号に開示されており、
この特許の開示事項は参考にして含まれる。比色法と組
み合わせて使用するに適切な化学トレーサーには、系の
流体中に存在する他の種から識別できる光吸収を示す物
質や遷移金属、又は系の流体中に存在する他の種から識
別できる光吸収を生成する発色薬剤と反応する物質があ
る。
ら蛍光トレーサーを分離し、次いで蛍光分析法以外のト
レーサー検出法を使用する目的にも効果的に使用するこ
とができ、そのような別なトレーサー検出法には、限定
されるものではないが、光吸収、後カラム誘導、導電率
等がある。比色法又は分光分析は、不活性トレーサーを
検出及び／又は定量するために採用することができる。
比色法は、紫外線や可視光を吸収するその性質から化学
種を測定する。１つの比色分析法は、ブランク又は標準
溶液（既知の濃度のトレーサー種を含む）と監視してい
る流体のサンプルとを肉眼で比較することによる。もう
１つの比色法は分光光度分析法であり、光セルや光電子
増倍管のような検出器を用い、特定の波長において、光
の入射と透過のビームの強度比を測定する。比色プロー
ブ、Brinkman PC-8 プローブ（５７０ｎｍフィルター）
のような光ファイバー（二重）プローブを用い、プロー
ブを浸したフローセルの中にサンプル溶液を入れる。光
ファイバーケーブルの１つが液体サンプルを通して入射
光をセルの内側の鏡に照射し、反射光が逆の向きで液体
サンプルを透過して光ファイバーに到達し、次いで他の
ケーブルによって比色計を含む比色分析装置に到達す
る。比色計は、トレーサー濃度に関係する反射光の特性
から電気アナログ信号を発生する変換器を有する。変換
器によって発生した電圧はダイアル指示器を作動し、連
続的な記録計の表示装置を作動させる。比色計で発生し
たアナログ電圧を定常的に検知又は監視するために設定
値電圧モニターを使用することができ、トレーサー信号
の検出の後（以降で説明）、供給速度を変える又は供給
を開始するため、応答する処理剤の供給ラインに応答信
号を伝達する。このような比色分析法とそのために使用
できる装置は米国特許第4992380 号に開示されており、
この特許の開示事項は参考にして含まれる。比色法と組
み合わせて使用するに適切な化学トレーサーには、系の
流体中に存在する他の種から識別できる光吸収を示す物
質や遷移金属、又は系の流体中に存在する他の種から識
別できる光吸収を生成する発色薬剤と反応する物質があ
る。
【００５４】本発明のもう１つの態様にしたがうと、水
系中の特定のイオン系トレーサーの電位差測定によって
不活性化学トレーサーの濃度を測定するために、イオン
選択電極を使用することができる。これらの電極は、液
体中に溶解した選ばれたイオン系物質とガスのみに応答
し、このためこのようなトレーサーは、それらが測定さ
れる環境中でイオン化（又は溶解ガス）されなければな
らない。イオン選択電極は、ｐＨ電極と同じように作動
し、イオン伝導性の薄い層の両側で測定されるべきイオ
ン（又はガス）の濃度差によって薄膜を横切って発生し
た電位によるものである。電極の中の濃度は一定で、イ
オン（ガス）濃度によって電位が変化する。検量（電位
又は電流と濃度）により、サンプル電極でのイオン（ガ
ス）濃度を、トレーサーイオンに鈍感な参照又は標準電
極に対して指数化することができる。トレーサーの連続
的監視を行うため、流体の１つの流れの中に電極を直接
浸すことができ（集合的にフローセルを構成）、又は監
視している流体を、イオン選択的電極と参照電極が装入
されている外部のフローセルを通過させることもでき
る。イオン選択性電極のトレーサー監視法とその装置が
米国特許第4992380 号に開示されており、この特許の開
示事項は本願でも参考にして含まれる。
系中の特定のイオン系トレーサーの電位差測定によって
不活性化学トレーサーの濃度を測定するために、イオン
選択電極を使用することができる。これらの電極は、液
体中に溶解した選ばれたイオン系物質とガスのみに応答
し、このためこのようなトレーサーは、それらが測定さ
れる環境中でイオン化（又は溶解ガス）されなければな
らない。イオン選択電極は、ｐＨ電極と同じように作動
し、イオン伝導性の薄い層の両側で測定されるべきイオ
ン（又はガス）の濃度差によって薄膜を横切って発生し
た電位によるものである。電極の中の濃度は一定で、イ
オン（ガス）濃度によって電位が変化する。検量（電位
又は電流と濃度）により、サンプル電極でのイオン（ガ
ス）濃度を、トレーサーイオンに鈍感な参照又は標準電
極に対して指数化することができる。トレーサーの連続
的監視を行うため、流体の１つの流れの中に電極を直接
浸すことができ（集合的にフローセルを構成）、又は監
視している流体を、イオン選択的電極と参照電極が装入
されている外部のフローセルを通過させることもでき
る。イオン選択性電極のトレーサー監視法とその装置が
米国特許第4992380 号に開示されており、この特許の開
示事項は本願でも参考にして含まれる。
【００５５】遷移金属化合物（遷移金属イオン、オキシ
アニオン、カチオン、及び関係の錯体）は、１種以上の
公知の方法により定量的に測定することができる。好ま
しい方法に、前記の比色法とイオン選択性電極がある。
もう１つの方法は分子吸収である。紫外線と可視領域に
おける分子吸収は、分子の電子構造に依存する。吸収さ
れたエネルギーは低エネルギーの軌道状態から高エネル
ギーの軌道状態に電子を励起する。ある分子は特定の周
波数のみを吸収することができ、これは全ての分子が特
定の状態のみが可能であり、全ての基底状態と励起状態
のエネルギー差が与えられたエネルギーに等しいためで
ある。分子によって吸収される周波数において、入射エ
ネルギーの強度は放射エネルギーの強度より大きく、吸
収の尺度である。監視する流体のサンプルは、既知の濃
度の遷移金属（又は他の適当なトレーサー種）を含む標
準溶液によって調製した検量線（吸収対濃度）に比較
し、トレーサーの濃度を検出・測定することができる。
遷移金属トレーサーについての分子吸収法は米国特許第
4992380 号に開示されており、本願でも参考にして含ま
れる。
アニオン、カチオン、及び関係の錯体）は、１種以上の
公知の方法により定量的に測定することができる。好ま
しい方法に、前記の比色法とイオン選択性電極がある。
もう１つの方法は分子吸収である。紫外線と可視領域に
おける分子吸収は、分子の電子構造に依存する。吸収さ
れたエネルギーは低エネルギーの軌道状態から高エネル
ギーの軌道状態に電子を励起する。ある分子は特定の周
波数のみを吸収することができ、これは全ての分子が特
定の状態のみが可能であり、全ての基底状態と励起状態
のエネルギー差が与えられたエネルギーに等しいためで
ある。分子によって吸収される周波数において、入射エ
ネルギーの強度は放射エネルギーの強度より大きく、吸
収の尺度である。監視する流体のサンプルは、既知の濃
度の遷移金属（又は他の適当なトレーサー種）を含む標
準溶液によって調製した検量線（吸収対濃度）に比較
し、トレーサーの濃度を検出・測定することができる。
遷移金属トレーサーについての分子吸収法は米国特許第
4992380 号に開示されており、本願でも参考にして含ま
れる。
【００５６】単離せずに化学種の存在及び／又は濃度を
検出する分析法は進展中の技術であり、本発明の方法に
おける不活性トレーサーの監視に使用する合理的な分析
法の上記の概観は現状で余すところがないわけではな
く、本発明の上記の目的に見合う別の技術も将来開発さ
れるであろう。不活性トレーサーは、１種以上の分析法
の選定に基づいて所与のプロセスについて選択すること
ができ、又は１種以上の不活性トレーサーの選定に基づ
いて所与のプロセスについて分析法を選択することがで
きる。
検出する分析法は進展中の技術であり、本発明の方法に
おける不活性トレーサーの監視に使用する合理的な分析
法の上記の概観は現状で余すところがないわけではな
く、本発明の上記の目的に見合う別の技術も将来開発さ
れるであろう。不活性トレーサーは、１種以上の分析法
の選定に基づいて所与のプロセスについて選択すること
ができ、又は１種以上の不活性トレーサーの選定に基づ
いて所与のプロセスについて分析法を選択することがで
きる。
【００５７】上記のように、好ましい態様において、不
活性トレーサーとして選択される化合物は、それが添加
される水系の中で可溶性であり、特に不活性トレーサー
のある量の存在を単に検出するだけでなく、濃度や濃度
変化の測定が望まれる場合でかつ不活性トレーサーの期
待される有効寿命において、環境中で安定である。好ま
しい態様において、不活性トレーサーとして選択された
化合物とそのトレーサーの存在及び／又は濃度を測定す
るために選択された分析法との組み合わせは、不活性ト
レーサーを単離せずにその測定が可能であるべきであ
り、より好ましくはその測定を連続的に及び／又はオン
ラインで行うことを可能にすべきである。
活性トレーサーとして選択される化合物は、それが添加
される水系の中で可溶性であり、特に不活性トレーサー
のある量の存在を単に検出するだけでなく、濃度や濃度
変化の測定が望まれる場合でかつ不活性トレーサーの期
待される有効寿命において、環境中で安定である。好ま
しい態様において、不活性トレーサーとして選択された
化合物とそのトレーサーの存在及び／又は濃度を測定す
るために選択された分析法との組み合わせは、不活性ト
レーサーを単離せずにその測定が可能であるべきであ
り、より好ましくはその測定を連続的に及び／又はオン
ラインで行うことを可能にすべきである。
【００５８】好ましい態様において、本発明のプロセス
は、水系への不活性トレーサーの添加と、そのトレーサ
ーについて有効な分析法によるそのトレーサー濃度の監
視を含む。また、高分子電解質に比例して系に添加する
不活性トレーサーの濃度は、特に複数の調節を付随的に
行う場合、高分子電解質のインシステム濃度を調節する
ための系の制御の全調節の影響の尺度でもある。例え
ば、目標が系の高分子電解質濃度の２０％の変化（減少
／増加）である場合、また、選択の調節コントロールが
付随的な清水の置換を伴う系からのブローダウンの一時
的な変化（減少／増加）である場合、不活性トレーサー
の監視は、目標に合致したときに希釈メカニズムについ
て明らかにするであろうが、当然ながら時間間隔の中で
の高分子電解質の濃度への全ての選択的な影響ではな
い。インシステム濃度への非選択的影響の複雑さが増す
と、これらの影響の正味の効果を追跡するために不活性
トレーサーの使用がより有効になる。それはそれとし
て、不活性トレーサーの監視は、割合に簡単な調節制御
が行われる場合や定量的なデータを測定しない場合であ
っても、非常に有益なことがある。例えば、高分子電解
質や系の要求及び／又は系の消費の監視が、高分子電解
質インシステム濃度の増加が必要なことを示している場
合、系の中のトレーサーの監視を、調節の前及び／又は
後に高分子電解質のインシステム濃度を定量せずに、高
分子電解質のゼロ消費インシステム濃度の上方の調節が
行われているかを確認するために使用することができ
る。
は、水系への不活性トレーサーの添加と、そのトレーサ
ーについて有効な分析法によるそのトレーサー濃度の監
視を含む。また、高分子電解質に比例して系に添加する
不活性トレーサーの濃度は、特に複数の調節を付随的に
行う場合、高分子電解質のインシステム濃度を調節する
ための系の制御の全調節の影響の尺度でもある。例え
ば、目標が系の高分子電解質濃度の２０％の変化（減少
／増加）である場合、また、選択の調節コントロールが
付随的な清水の置換を伴う系からのブローダウンの一時
的な変化（減少／増加）である場合、不活性トレーサー
の監視は、目標に合致したときに希釈メカニズムについ
て明らかにするであろうが、当然ながら時間間隔の中で
の高分子電解質の濃度への全ての選択的な影響ではな
い。インシステム濃度への非選択的影響の複雑さが増す
と、これらの影響の正味の効果を追跡するために不活性
トレーサーの使用がより有効になる。それはそれとし
て、不活性トレーサーの監視は、割合に簡単な調節制御
が行われる場合や定量的なデータを測定しない場合であ
っても、非常に有益なことがある。例えば、高分子電解
質や系の要求及び／又は系の消費の監視が、高分子電解
質インシステム濃度の増加が必要なことを示している場
合、系の中のトレーサーの監視を、調節の前及び／又は
後に高分子電解質のインシステム濃度を定量せずに、高
分子電解質のゼロ消費インシステム濃度の上方の調節が
行われているかを確認するために使用することができ
る。
【００５９】追跡される水処理剤配合物の不活性トレー
サーについての「供給速度」の監視は、場合により好ま
しい付加的な方法であり、例えば系に配合物を入れる箇
所の供給ラインの上流のトレーサー濃度を監視する。こ
のような「供給速度」の監視は、トレーサーを供給ライ
ンで監視する場合、系に添加する配合物の実際の量をよ
り正確に測定するために使用する。本発明のインシステ
ム濃度の調節は、水系への供給入口の上流又は下流のト
レーサーを監視することにより得られる情報の少なくと
も一部と、配合物の供給におけるトレーサー濃度に関し
て利用できる情報の少なくとも一部を組み合わせること
ができる。
サーについての「供給速度」の監視は、場合により好ま
しい付加的な方法であり、例えば系に配合物を入れる箇
所の供給ラインの上流のトレーサー濃度を監視する。こ
のような「供給速度」の監視は、トレーサーを供給ライ
ンで監視する場合、系に添加する配合物の実際の量をよ
り正確に測定するために使用する。本発明のインシステ
ム濃度の調節は、水系への供給入口の上流又は下流のト
レーサーを監視することにより得られる情報の少なくと
も一部と、配合物の供給におけるトレーサー濃度に関し
て利用できる情報の少なくとも一部を組み合わせること
ができる。
【００６０】高分子電解質のインシステム濃度の調節
は、１種以上の不活性トレーサーの監視に基づく多くの
測定の任意の値を含むことができ、それらの値は相対
値、実質的な定量値、又はおよその定量値でよい。水系
に供給されるときのトレーサーと活性高分子電解質の比
は、その比が一定であれば知る必要はなく、あるいは所
望の期間で監視を修正するに利用できる情報が充分であ
ればその比は変化してもよい。
は、１種以上の不活性トレーサーの監視に基づく多くの
測定の任意の値を含むことができ、それらの値は相対
値、実質的な定量値、又はおよその定量値でよい。水系
に供給されるときのトレーサーと活性高分子電解質の比
は、その比が一定であれば知る必要はなく、あるいは所
望の期間で監視を修正するに利用できる情報が充分であ
ればその比は変化してもよい。
【００６１】水処理剤配合物の供給は、常にではない
が、通常は１種以上の活性水処理剤と１種以上の不活性
希釈剤を含む。希釈剤は水処理剤（複数でもよい）の溶
媒であることが多く、その溶媒は多くの場合は水であ
る。希釈剤は水処理剤の供給に含めることが多く、水処
理剤を供給する水系中で活性水処理剤の迅速で実質的に
均一な分配を容易にさせる。水処理剤の供給中の活性な
水処理剤の濃度は、一般に約０．５〜約５０重量％、場
合によりさらに高く、その一部又は全部が高分子電解質
でよい。水処理剤配合物の供給中の高分子電解質とトレ
ーサーの重量比は、約１０：１〜約１０００：１の範囲
内であることが殆どであろう。高分子電解質の選択的な
消費場所の前方での系の中の高分子電解質とトレーサー
の重量比は、水処理剤配合物の供給のそれと実質的に同
じことは当然であるが、その後、水系の中で高分子電解
質が選択的に消費されるにつれその比は低下し、例えば
１：１の重量比に近い範囲又はそれ以下に低下する。
が、通常は１種以上の活性水処理剤と１種以上の不活性
希釈剤を含む。希釈剤は水処理剤（複数でもよい）の溶
媒であることが多く、その溶媒は多くの場合は水であ
る。希釈剤は水処理剤の供給に含めることが多く、水処
理剤を供給する水系中で活性水処理剤の迅速で実質的に
均一な分配を容易にさせる。水処理剤の供給中の活性な
水処理剤の濃度は、一般に約０．５〜約５０重量％、場
合によりさらに高く、その一部又は全部が高分子電解質
でよい。水処理剤配合物の供給中の高分子電解質とトレ
ーサーの重量比は、約１０：１〜約１０００：１の範囲
内であることが殆どであろう。高分子電解質の選択的な
消費場所の前方での系の中の高分子電解質とトレーサー
の重量比は、水処理剤配合物の供給のそれと実質的に同
じことは当然であるが、その後、水系の中で高分子電解
質が選択的に消費されるにつれその比は低下し、例えば
１：１の重量比に近い範囲又はそれ以下に低下する。
【００６２】本発明で使用するトレーサーは一般に不活
性トレーサーであるが、ある系で活性な処理剤であるト
レーサーが別な系で実質的に不活性なトレーサーである
ことがある。活性なトレーサーは、例えば腐食抑制剤で
ある。銅や銅合金の腐食低減に適用される一連の化合物
は芳香族有機物腐食防止剤である。この系列の有機化合
物にはベンゾトリアゾール（ＢＴ）、ブチルベンゾトリ
アゾール（ＢＢＴ）、トリルトリアゾール（ＴＴ）、及
び関連の化合物があり、金属表面と反応し、銅や銅合金
の上に保護皮膜を形成する。これらの化合物は活性な腐
食防止用処理成分であり、本願では総括的に銅腐食防止
剤又は腐食防止剤と称し、具体的に芳香族アゾール、ト
リアゾール、芳香族（チオ）（トリ）アゾールと称する
こともある。
性トレーサーであるが、ある系で活性な処理剤であるト
レーサーが別な系で実質的に不活性なトレーサーである
ことがある。活性なトレーサーは、例えば腐食抑制剤で
ある。銅や銅合金の腐食低減に適用される一連の化合物
は芳香族有機物腐食防止剤である。この系列の有機化合
物にはベンゾトリアゾール（ＢＴ）、ブチルベンゾトリ
アゾール（ＢＢＴ）、トリルトリアゾール（ＴＴ）、及
び関連の化合物があり、金属表面と反応し、銅や銅合金
の上に保護皮膜を形成する。これらの化合物は活性な腐
食防止用処理成分であり、本願では総括的に銅腐食防止
剤又は腐食防止剤と称し、具体的に芳香族アゾール、ト
リアゾール、芳香族（チオ）（トリ）アゾールと称する
こともある。
【００６３】本発明の方法において、活性トレーサーと
して使用した場合の芳香族（チオ）（トリ）アゾールの
好ましい分析法は蛍光発光分光分析である。ある系では
銅、銅合金、又は腐食防止剤による保護が必要なその他
の金属表面を有しなく、そのような系では本発明の目的
のために不活性トレーサーとして銅腐食防止剤を使用す
ることは、本発明の一般的な態様ではないであろう。し
かしながら、水処理剤の供給の少なくとも一部を補給す
ることができる水の中に既に含まれている場合や、その
腐食防止剤を必要とする他の系に、ある系からの水をリ
サイクルできる場合は、銅腐食防止剤を使用することは
好ましい態様である。例えば、ある工場では例えば冷却
塔の水系から別な水系にリサイクルすることができる。
そのような場合、これらの銅腐食防止剤を腐食防止及び
／又は活性トレーサー性能のために第１の水系の水に添
加すると、水処理剤供給及び／又は第２の水系の補給水
の流れの中に、本発明の目的に充分な濃度でそれらが存
在することがある。さらに、第２の水系がそのような銅
腐食防止剤の消費に結びつく金属表面を含まない場合や
関係の監視の上流に少なくとも金属表面がない場合、そ
のような普通の「活性」トレーサーは本発明の目的にお
いては不活性トレーサーである。
して使用した場合の芳香族（チオ）（トリ）アゾールの
好ましい分析法は蛍光発光分光分析である。ある系では
銅、銅合金、又は腐食防止剤による保護が必要なその他
の金属表面を有しなく、そのような系では本発明の目的
のために不活性トレーサーとして銅腐食防止剤を使用す
ることは、本発明の一般的な態様ではないであろう。し
かしながら、水処理剤の供給の少なくとも一部を補給す
ることができる水の中に既に含まれている場合や、その
腐食防止剤を必要とする他の系に、ある系からの水をリ
サイクルできる場合は、銅腐食防止剤を使用することは
好ましい態様である。例えば、ある工場では例えば冷却
塔の水系から別な水系にリサイクルすることができる。
そのような場合、これらの銅腐食防止剤を腐食防止及び
／又は活性トレーサー性能のために第１の水系の水に添
加すると、水処理剤供給及び／又は第２の水系の補給水
の流れの中に、本発明の目的に充分な濃度でそれらが存
在することがある。さらに、第２の水系がそのような銅
腐食防止剤の消費に結びつく金属表面を含まない場合や
関係の監視の上流に少なくとも金属表面がない場合、そ
のような普通の「活性」トレーサーは本発明の目的にお
いては不活性トレーサーである。
【００６４】同様に、好ましくはないトレーサーが水処
理剤配合物の供給の流れの少なくとも一部を補給する水
の中に既に含まれている場合、又は好ましくはないトレ
ーサーを含む流出水を、そのトレーサーをトレーサー又
は処理目的のような他の目的に使用する系にリサイクル
する場合、望まれていなかったトレーサーが本発明の望
ましい態様になることがある。
理剤配合物の供給の流れの少なくとも一部を補給する水
の中に既に含まれている場合、又は好ましくはないトレ
ーサーを含む流出水を、そのトレーサーをトレーサー又
は処理目的のような他の目的に使用する系にリサイクル
する場合、望まれていなかったトレーサーが本発明の望
ましい態様になることがある。
【００６５】上記のように、活性な水処理剤として使用
する高分子電解質にはスケール抑制剤、腐食防止剤、分
散剤、界面活性剤、消泡剤、凝集剤等がある（これらの
分類に限定されるものではない）。これらの高分子電解
質水処理剤は、限定されるものではないが、合成の水溶
性ポリマーであることができる。次に記載する高分子電
解質水処理剤は代表的なものであり、限定されるもので
はない。
する高分子電解質にはスケール抑制剤、腐食防止剤、分
散剤、界面活性剤、消泡剤、凝集剤等がある（これらの
分類に限定されるものではない）。これらの高分子電解
質水処理剤は、限定されるものではないが、合成の水溶
性ポリマーであることができる。次に記載する高分子電
解質水処理剤は代表的なものであり、限定されるもので
はない。
【００６６】スケール防止プログラムは通常は多成分抑
制剤、例えば高分子電解質を高分子の結晶改質剤／分散
剤と一緒に使用するが、１成分だけの活性成分配合物や
全ポリマープログラムも周知である。高分子のスケール
抑制剤成分は、最も一般にはマレイン酸ポリマーとその
塩、（メタ）アクリル酸ポリマーとその塩、スルホン化
ポリマー、例えばスルホン化スチレン又はスルホン化N-
アルキル置換（メタ）アクリルアミドモノマー単位とそ
の塩を含むポリマー、及び複数のアニオン系モノマー単
位を含むポリマーである。
制剤、例えば高分子電解質を高分子の結晶改質剤／分散
剤と一緒に使用するが、１成分だけの活性成分配合物や
全ポリマープログラムも周知である。高分子のスケール
抑制剤成分は、最も一般にはマレイン酸ポリマーとその
塩、（メタ）アクリル酸ポリマーとその塩、スルホン化
ポリマー、例えばスルホン化スチレン又はスルホン化N-
アルキル置換（メタ）アクリルアミドモノマー単位とそ
の塩を含むポリマー、及び複数のアニオン系モノマー単
位を含むポリマーである。
【００６７】アミノトリ（メチレンホスホネート）（Ａ
ＭＰ）とヒドロキシエチリデン(hydroxyethylidene)-1,
1 ジホスホネート（ＨＥＤＰ）のようなホスホネート
（有機燐化合物）は、結晶成長抑制剤又は改質剤として
使用される（メカニズムは充分には分かっていないが、
炭酸カルシウムの溶解度を事実上増加させる域値抑制
剤）。ホスホネートは本願でいう「高分子電解質」では
なく、当該技術分野でもそのように一般に理解されてい
るが、水系の中のその存在は本発明に対して無害である
と考えられる。種々のホスホネートは有意な程度では蛍
光発光応答を全く示さず、高分子電解質成分の蛍光発光
応答に全く影響を与えない。
ＭＰ）とヒドロキシエチリデン(hydroxyethylidene)-1,
1 ジホスホネート（ＨＥＤＰ）のようなホスホネート
（有機燐化合物）は、結晶成長抑制剤又は改質剤として
使用される（メカニズムは充分には分かっていないが、
炭酸カルシウムの溶解度を事実上増加させる域値抑制
剤）。ホスホネートは本願でいう「高分子電解質」では
なく、当該技術分野でもそのように一般に理解されてい
るが、水系の中のその存在は本発明に対して無害である
と考えられる。種々のホスホネートは有意な程度では蛍
光発光応答を全く示さず、高分子電解質成分の蛍光発光
応答に全く影響を与えない。
【００６８】低分子量の高電荷アニオン系ポリマーは結
晶格子の歪み剤として使用され、スケール成分の微結晶
の成長を抑制する。結晶成長抑制剤、結晶格子歪み剤、
又はこの他のスケール溶解度を高める抑制剤、又は成長
する結晶の形態及び／又は成長速度に影響を与え、それ
によって沈殿を遅らせるスケール生成抑制剤を「安定
剤」、そのメカニズムを「安定化」と称することがあ
る。より高い分子量のアニオン系ポリマーは分散剤とし
て使用され、主として電荷の反発メカニズムによってス
ケール粒子がさらに凝集することを防ぐ。このようなア
ニオン系ポリマーは、前記のように、一般にカルボン酸
及び／又はスルホン酸系官能基を有する。これらの抑制
剤成分は通常は化学量論量以下でも有効である。
晶格子の歪み剤として使用され、スケール成分の微結晶
の成長を抑制する。結晶成長抑制剤、結晶格子歪み剤、
又はこの他のスケール溶解度を高める抑制剤、又は成長
する結晶の形態及び／又は成長速度に影響を与え、それ
によって沈殿を遅らせるスケール生成抑制剤を「安定
剤」、そのメカニズムを「安定化」と称することがあ
る。より高い分子量のアニオン系ポリマーは分散剤とし
て使用され、主として電荷の反発メカニズムによってス
ケール粒子がさらに凝集することを防ぐ。このようなア
ニオン系ポリマーは、前記のように、一般にカルボン酸
及び／又はスルホン酸系官能基を有する。これらの抑制
剤成分は通常は化学量論量以下でも有効である。
【００６９】スケール抑制剤は一般に負に帯電した種(s
pecie)にイオン化される。マレイン酸と（メタ）アクリ
ル酸ポリマーのアニオン基はカルボキシレートアニオン
（−ＣＯＯ- ）である。スルホン酸ポリマーのアニオン
基はスルホネートアニオン（−ＳＯ3 - ）であり、ホス
ホネートのそれはホスホネートアニオン（ＰＯ3 ＝）で
ある。これら及び類似のアニオン基が、スケール抑制の
活性座である。アニオン系ポリマーのスケール抑制剤の
分子量は、その成分が橋かけ剤として作用し始める上限
で制限されることが時々あり、また場合により処方に使
用した分子量では高分子凝集のメカニズムが生じないこ
とで制限があることがある。アニオン系高分子のスケー
ル抑制剤の分子量は、それ以下のポリマー分子量では有
効な結晶改質活性を与えるに低すぎることで下限が制限
されることがある。アニオン系高分子スケール抑制剤は
約１００００未満の重量平均分子量を有することが多い
が、２００００以上、さらには約１０００００までの重
量平均分子量を有する高分子のアニオン系（高い極性）
スケール抑制剤が入手可能であり、スケール抑制活性
は、約２０００００、さらには３０００００までの重量
平均分子量を有するアニオン系ポリマーにおいて見られ
ている。ポリ（メタ）アクリル酸のスケール抑制剤は、
約５００又は１０００〜約２００００の範囲の重量平均
分子量が一般である。ポリ（メタ）アクリル酸スケール
抑制剤よりも高い電荷密度の可能性を有するポリマレイ
ン酸のスケール抑制剤は、一般に約５００又は７００〜
約１００００の範囲の重量平均分子量である。
pecie)にイオン化される。マレイン酸と（メタ）アクリ
ル酸ポリマーのアニオン基はカルボキシレートアニオン
（−ＣＯＯ- ）である。スルホン酸ポリマーのアニオン
基はスルホネートアニオン（−ＳＯ3 - ）であり、ホス
ホネートのそれはホスホネートアニオン（ＰＯ3 ＝）で
ある。これら及び類似のアニオン基が、スケール抑制の
活性座である。アニオン系ポリマーのスケール抑制剤の
分子量は、その成分が橋かけ剤として作用し始める上限
で制限されることが時々あり、また場合により処方に使
用した分子量では高分子凝集のメカニズムが生じないこ
とで制限があることがある。アニオン系高分子のスケー
ル抑制剤の分子量は、それ以下のポリマー分子量では有
効な結晶改質活性を与えるに低すぎることで下限が制限
されることがある。アニオン系高分子スケール抑制剤は
約１００００未満の重量平均分子量を有することが多い
が、２００００以上、さらには約１０００００までの重
量平均分子量を有する高分子のアニオン系（高い極性）
スケール抑制剤が入手可能であり、スケール抑制活性
は、約２０００００、さらには３０００００までの重量
平均分子量を有するアニオン系ポリマーにおいて見られ
ている。ポリ（メタ）アクリル酸のスケール抑制剤は、
約５００又は１０００〜約２００００の範囲の重量平均
分子量が一般である。ポリ（メタ）アクリル酸スケール
抑制剤よりも高い電荷密度の可能性を有するポリマレイ
ン酸のスケール抑制剤は、一般に約５００又は７００〜
約１００００の範囲の重量平均分子量である。
【００７０】水処理活性が最適化される高分子水処理剤
の分子量範囲は種々の因子に依存し、限定されるもので
はないが、電荷密度、イオン座のタイプと向き、イオン
座を立体障害する基の存在、使用する環境下での分子レ
ベルの成分の配座、その他の因子がある。このように、
水処理活性のための重量平均分子量の範囲は、ポリマー
の構造的特性、及び場合によりそれが機能する環境に依
存する。一般に高分子水処理剤の分子量は、有効な水処
理効果を有するポリマーを提供する分子量である。アニ
オン系高分子水処理剤の有効な分子量は、約５００〜約
３０００００であることが多く、特にスケール抑制剤の
アニオン系モノマー単位が主としてカルボキシレートア
ニオンを含むモノマー単位であるときや、カルボキシレ
ートアニオンを含むモノマー単位がポリマーの５０モル
％以上を構成するときのようなある適用において、約１
００００又は２００００より小さい重量平均分子量を有
する。
の分子量範囲は種々の因子に依存し、限定されるもので
はないが、電荷密度、イオン座のタイプと向き、イオン
座を立体障害する基の存在、使用する環境下での分子レ
ベルの成分の配座、その他の因子がある。このように、
水処理活性のための重量平均分子量の範囲は、ポリマー
の構造的特性、及び場合によりそれが機能する環境に依
存する。一般に高分子水処理剤の分子量は、有効な水処
理効果を有するポリマーを提供する分子量である。アニ
オン系高分子水処理剤の有効な分子量は、約５００〜約
３０００００であることが多く、特にスケール抑制剤の
アニオン系モノマー単位が主としてカルボキシレートア
ニオンを含むモノマー単位であるときや、カルボキシレ
ートアニオンを含むモノマー単位がポリマーの５０モル
％以上を構成するときのようなある適用において、約１
００００又は２００００より小さい重量平均分子量を有
する。
【００７１】高分子スケール抑制剤は、必ずしもそうで
はないが、少なくとも１つのアニオン座を含むモノマー
単位の少なくとも約１０モル％、一般には少なくとも約
２０〜２５モル％のアニオン系電荷密度を有し、そのモ
ノマー単位は２つの主鎖炭素を含むポリマーのセグメン
トである。多くのスケール抑制剤ポリマーは、少なくと
も１つのそのようなアニオン座を含むモノマー単位の少
なくとも約５０モル％、さらには約８０〜１００モル％
のモノマー単位を有する。
はないが、少なくとも１つのアニオン座を含むモノマー
単位の少なくとも約１０モル％、一般には少なくとも約
２０〜２５モル％のアニオン系電荷密度を有し、そのモ
ノマー単位は２つの主鎖炭素を含むポリマーのセグメン
トである。多くのスケール抑制剤ポリマーは、少なくと
も１つのそのようなアニオン座を含むモノマー単位の少
なくとも約５０モル％、さらには約８０〜１００モル％
のモノマー単位を有する。
【００７２】ある種の高分子水処理剤のアニオン系モノ
マー単位は、次の化学的構造を有する：
マー単位は、次の化学的構造を有する：
【００７３】
【化１】
【００７４】ここでＲは水素又はメチル、Ｒ1 は水素又
は−ＣＯＸ、Ａは芳香族スルホネート又は−ＣＯＸ、Ｘ
は−ＯＭ又は
は−ＣＯＸ、Ａは芳香族スルホネート又は−ＣＯＸ、Ｘ
は−ＯＭ又は
【００７５】
【化２】
【００７６】であり、ここでＭはアルキル（必ずしもそ
うではないが一般に低級アルキル）、水素、又は他の１
価のカチオン、例えばナトリウム、カリウム、アンモニ
ウム、リチウム、その他であり、Ｒ’は水素又は約１〜
７の炭素原子を有する低級アルキルであり、Ｒ”は約１
〜７の炭素原子を有する低級アルキルであり、Ｙはスル
ホネート、（ポリ）ヒドロキシ、（ポリ）カルボキシ
ル、カルボニル、又はそれらの組み合わせである。低級
アクキル基にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、第２ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘ
キシル、又はこれらの低級アルキルの他の異性体であ
る。芳香族スルホネートには、限定されるものではない
が、スルホン化ベンジル、モノ−、ジ−、トリスルホン
化ナフチルがある。このタイプのアニオン系モノマー単
位は一般にエチレン的不飽和モノマーから誘導され、さ
らに後重合誘導化技術によってさらに変成され、その多
くが当業者に公知である。
うではないが一般に低級アルキル）、水素、又は他の１
価のカチオン、例えばナトリウム、カリウム、アンモニ
ウム、リチウム、その他であり、Ｒ’は水素又は約１〜
７の炭素原子を有する低級アルキルであり、Ｒ”は約１
〜７の炭素原子を有する低級アルキルであり、Ｙはスル
ホネート、（ポリ）ヒドロキシ、（ポリ）カルボキシ
ル、カルボニル、又はそれらの組み合わせである。低級
アクキル基にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル、第２ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘ
キシル、又はこれらの低級アルキルの他の異性体であ
る。芳香族スルホネートには、限定されるものではない
が、スルホン化ベンジル、モノ−、ジ−、トリスルホン
化ナフチルがある。このタイプのアニオン系モノマー単
位は一般にエチレン的不飽和モノマーから誘導され、さ
らに後重合誘導化技術によってさらに変成され、その多
くが当業者に公知である。
【００７７】高分子水処理剤（スケール抑制剤、分散
剤、腐食防止剤、その他）はアニオン系モノマー単位以
外のモノマー単位を有することができ、例えば（メタ）
アクリルアミドモノマー単位や（メタ）アクリルアミド
モノマー単位含有低級アルキル置換基、又はt-ブチル
（メタ）アクリルアミドのようなアミド窒素があり、そ
の他には、必要な水処理剤活性や水溶性を過度に低下さ
せないずに高分子電解質に付加することができるモノマ
ー単位があるものであればよい。
剤、腐食防止剤、その他）はアニオン系モノマー単位以
外のモノマー単位を有することができ、例えば（メタ）
アクリルアミドモノマー単位や（メタ）アクリルアミド
モノマー単位含有低級アルキル置換基、又はt-ブチル
（メタ）アクリルアミドのようなアミド窒素があり、そ
の他には、必要な水処理剤活性や水溶性を過度に低下さ
せないずに高分子電解質に付加することができるモノマ
ー単位があるものであればよい。
【００７８】アニオン系水処理剤ポリマーは当然ながら
付加重合法から導かれたものに限られず、アニオン系水
処理剤ポリマーはさらに尿素ホルマリンポリマーのよう
なホルムアルデヒド縮合ポリマーのような縮合ポリマー
も含む。米国特許第4801388 号（発明者D.W.Fong, John
E.Foot, Donald A. Johnson,1989年１月31日発行）は
本願でも参考にして含まれ、スケール抑制剤、分散剤と
して有効な水溶性高分子電解質、及び後重合誘導による
そのような高分子電解質の製造方法を開示している。こ
のような高分子電解質は、高分子のスケール抑制剤に組
み込むことができる広範囲なモノマー単位のタイプを例
示している。このような高分子電解質の水系の中での量
は、約１〜約２００ｐｐｍの範囲が好ましいと開示して
いる。
付加重合法から導かれたものに限られず、アニオン系水
処理剤ポリマーはさらに尿素ホルマリンポリマーのよう
なホルムアルデヒド縮合ポリマーのような縮合ポリマー
も含む。米国特許第4801388 号（発明者D.W.Fong, John
E.Foot, Donald A. Johnson,1989年１月31日発行）は
本願でも参考にして含まれ、スケール抑制剤、分散剤と
して有効な水溶性高分子電解質、及び後重合誘導による
そのような高分子電解質の製造方法を開示している。こ
のような高分子電解質は、高分子のスケール抑制剤に組
み込むことができる広範囲なモノマー単位のタイプを例
示している。このような高分子電解質の水系の中での量
は、約１〜約２００ｐｐｍの範囲が好ましいと開示して
いる。
【００７９】米国特許第4869828 号は本願でも参考にし
て含まれ、水系中の酸化鉄や水酸化鉄の安定剤として有
効であり、そのような成分を低減又は除去する水溶性高
分子電解質を開示している。水系中で使用するこのよう
な高分子電解質の量は約１〜約５０ｐｐｍの範囲でよ
い。米国特許第4963267 号は本願でも参考にして含ま
れ、水系中のマンガン成分の沈殿の安定剤として有効で
あり、そのような成分を低減又は除去する水溶性高分子
電解質を開示している。このような高分子電解質はN-置
換アルキルスルホネートアミドの側基を有する。水系中
で使用するこのような高分子電解質の量は、約０．１〜
約５０ｐｐｍの範囲でよい。
て含まれ、水系中の酸化鉄や水酸化鉄の安定剤として有
効であり、そのような成分を低減又は除去する水溶性高
分子電解質を開示している。水系中で使用するこのよう
な高分子電解質の量は約１〜約５０ｐｐｍの範囲でよ
い。米国特許第4963267 号は本願でも参考にして含ま
れ、水系中のマンガン成分の沈殿の安定剤として有効で
あり、そのような成分を低減又は除去する水溶性高分子
電解質を開示している。このような高分子電解質はN-置
換アルキルスルホネートアミドの側基を有する。水系中
で使用するこのような高分子電解質の量は、約０．１〜
約５０ｐｐｍの範囲でよい。
【００８０】米国特許第4919821 号は本願でも参考にし
て含まれ、付加的な(pendant) N-置換マレアミドモノマ
ー単位、N-置換マレアミドモノマー単位、マレイン酸モ
ノマー単位を有する水溶性高分子電解質を使用するスケ
ールの抑制方法を開示している。米国特許第5035806 号
は本願でも参考にして含まれ、付加的なカルボキシレー
ト、N-置換スルホアルキルアミド、N-置換アルキルアミ
ド基を含むスケーリングする塩の限界レベルの抑制剤、
分散剤として有用な高分子電解質を開示している。この
ような高分子電解質は約３０００〜約５００００の範囲
の分子量を有し、水系への好ましいインシステム濃度
は、約１〜約１００ｐｐｍの高分子電解質濃度を提供す
るに充分な量である。
て含まれ、付加的な(pendant) N-置換マレアミドモノマ
ー単位、N-置換マレアミドモノマー単位、マレイン酸モ
ノマー単位を有する水溶性高分子電解質を使用するスケ
ールの抑制方法を開示している。米国特許第5035806 号
は本願でも参考にして含まれ、付加的なカルボキシレー
ト、N-置換スルホアルキルアミド、N-置換アルキルアミ
ド基を含むスケーリングする塩の限界レベルの抑制剤、
分散剤として有用な高分子電解質を開示している。この
ような高分子電解質は約３０００〜約５００００の範囲
の分子量を有し、水系への好ましいインシステム濃度
は、約１〜約１００ｐｐｍの高分子電解質濃度を提供す
るに充分な量である。
【００８１】米国特許第4923634 号は本願でも参考にし
て含まれ、付加的なカルボキシレートとN-置換アクリル
アミドモノマー単位を有する水溶性高分子電解質を使用
する腐食防止法を開示しており、水溶性無機ホスフェー
トと随意のホスフェート及び／又はアゾ成分と一緒に水
系中で使用する。これらの高分子電解質は約１０００〜
約１５００００の重量平均分子量と、高分子電解質スケ
ール抑制剤／分散剤と実質的に同程度の電荷密度を有す
る。このような高分子電解質は付加的なN-置換アルキル
スルホネートアミド基を有する。水系中で使用するこの
ような高分子電解質の量は約０．１〜約５０ｐｐｍの範
囲でよい。
て含まれ、付加的なカルボキシレートとN-置換アクリル
アミドモノマー単位を有する水溶性高分子電解質を使用
する腐食防止法を開示しており、水溶性無機ホスフェー
トと随意のホスフェート及び／又はアゾ成分と一緒に水
系中で使用する。これらの高分子電解質は約１０００〜
約１５００００の重量平均分子量と、高分子電解質スケ
ール抑制剤／分散剤と実質的に同程度の電荷密度を有す
る。このような高分子電解質は付加的なN-置換アルキル
スルホネートアミド基を有する。水系中で使用するこの
ような高分子電解質の量は約０．１〜約５０ｐｐｍの範
囲でよい。
【００８２】米国特許第5002697 号は本願でも参考にし
て含まれ、モリブデンイオン源とアミド官能側基を含む
水溶性高分子電解質を含む水処理剤組成物を用いる、水
系に接触する金属の腐食防止法を開示している。有用な
高分子電解質は主としてアクリルアミド及び／又はその
N-置換アルキル誘導体とアクリル酸及び／又はその同族
体のコポリマー又はターポリマーであり、好ましくは約
５００〜約１０００００の分子量を有し、約０．５〜約
２００ｐｐｍの濃度で水系に使用する。
て含まれ、モリブデンイオン源とアミド官能側基を含む
水溶性高分子電解質を含む水処理剤組成物を用いる、水
系に接触する金属の腐食防止法を開示している。有用な
高分子電解質は主としてアクリルアミド及び／又はその
N-置換アルキル誘導体とアクリル酸及び／又はその同族
体のコポリマー又はターポリマーであり、好ましくは約
５００〜約１０００００の分子量を有し、約０．５〜約
２００ｐｐｍの濃度で水系に使用する。
【００８３】本発明の１つの好ましい態様において、監
視する高分子電解質は、約０〜９５モル％の（メタ）ア
クリルアミドモノマー単位（ノニオン系であるが極性の
あるモノマー単位）と、約５〜１００モル％のアニオン
系モノマー単位を含む。アニオン系モノマー単位は付加
的なカルボキシル基を含むことができ、例えば（メタ）
アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、そ
の他から誘導されたモノマー単位、及びそれらと１価の
カチオンとの塩（それらの１価の塩）、特にそれらのナ
トリウム塩であり、好ましくはそのアニオン系モノマー
単位は１価の塩の形態である。アニオン系モノマー単位
は、付加的なスルホネート基を提供するN-スルホアルキ
ル（メタ）アクリルアミドモノマー単位であることがで
きる。高分子電解質がアクリルアミドポリマーである場
合、少なくとも５〜１０モル％のN-スルホアルキル（メ
タ）アクリルアミドモノマー単位又はアニオン系アクリ
レートモノマー単位又はそれらの組み合わせを含むこと
が多い。
視する高分子電解質は、約０〜９５モル％の（メタ）ア
クリルアミドモノマー単位（ノニオン系であるが極性の
あるモノマー単位）と、約５〜１００モル％のアニオン
系モノマー単位を含む。アニオン系モノマー単位は付加
的なカルボキシル基を含むことができ、例えば（メタ）
アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、そ
の他から誘導されたモノマー単位、及びそれらと１価の
カチオンとの塩（それらの１価の塩）、特にそれらのナ
トリウム塩であり、好ましくはそのアニオン系モノマー
単位は１価の塩の形態である。アニオン系モノマー単位
は、付加的なスルホネート基を提供するN-スルホアルキ
ル（メタ）アクリルアミドモノマー単位であることがで
きる。高分子電解質がアクリルアミドポリマーである場
合、少なくとも５〜１０モル％のN-スルホアルキル（メ
タ）アクリルアミドモノマー単位又はアニオン系アクリ
レートモノマー単位又はそれらの組み合わせを含むこと
が多い。
【００８４】米国特許第4678840 号は、イオン化可能な
ホスホネート基を有するアクリルアミドポリマーの製造
方法を開示しており、この特許の開示事項は本願でも参
考にして含まれる。好ましい分子量範囲にあるホスホネ
ート含有アクリルアミドポリマーは、前記の好ましいア
ニオン系アクリルアミドポリマーと同様に、恐らくは水
処理プロセスにおいて活性であろう。
ホスホネート基を有するアクリルアミドポリマーの製造
方法を開示しており、この特許の開示事項は本願でも参
考にして含まれる。好ましい分子量範囲にあるホスホネ
ート含有アクリルアミドポリマーは、前記の好ましいア
ニオン系アクリルアミドポリマーと同様に、恐らくは水
処理プロセスにおいて活性であろう。
【００８５】高分子電解質はカチオン系であることもで
きる。例えば、その高分子電解質は（メタ）アクリルア
ミドモノマー単位と、アクリル酸のN-アルキル置換アミ
ノアルエーテルのモノマー単位の四級化塩のような第四
アンモニウム塩のタイプであることが多いカチオン系モ
ノマー単位を含むビルニ付加ポリマー、その他であるこ
とができ、例えば次のようなものである。
きる。例えば、その高分子電解質は（メタ）アクリルア
ミドモノマー単位と、アクリル酸のN-アルキル置換アミ
ノアルエーテルのモノマー単位の四級化塩のような第四
アンモニウム塩のタイプであることが多いカチオン系モ
ノマー単位を含むビルニ付加ポリマー、その他であるこ
とができ、例えば次のようなものである。
【００８６】１．ポリアミンと、例えばメチルアクリレ
ートとエチレンジアミンから調製したアクリレートタイ
プの化合物の反応生成物の第四塩(quaternized salt) ２．（メタアクリロイルオキシエチル）トリメチルアン
モニウムクロリド ３．ジアリルメチル（β−プロピオンアミド）アンモニ
ウムクロリド、（β−メタアクリロイルオキシエチル）
トリメチルアンモニウムメチルスルフェート等、 ４．第四ビニルラクタム ５．ビニルベンジルトリアルキルアミンの第四塩、例え
ばビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド ６．窒素環を有するビニル複素環式モノマーの第四塩、
例えば（1,2-ジメチル−5-ビニルピリジニウムメチルス
ルフェート）、（2-ビニル−2-イミダゾリニウムクロリ
ド） ７．ジアルキルジアリルアンモニウム塩、例えばジアリ
ルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ） ８．メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム
クロリド（ＭＡＰＴＡＣ） カチオン系高分子電解質は、５０モル％までのカチオン
系モノマー単位を含むビニル付加ポリマーであることが
多く、一般に約５〜約３０又は４０モル％である。水処
理剤として好ましいカチオン系モノマー単位はＤＡＤＭ
ＡＣである。水処理剤の適用に好ましいカチオン系ポリ
マーは、実質的にアクリルアミドとＤＡＤＭＡＣからな
る。
ートとエチレンジアミンから調製したアクリレートタイ
プの化合物の反応生成物の第四塩(quaternized salt) ２．（メタアクリロイルオキシエチル）トリメチルアン
モニウムクロリド ３．ジアリルメチル（β−プロピオンアミド）アンモニ
ウムクロリド、（β−メタアクリロイルオキシエチル）
トリメチルアンモニウムメチルスルフェート等、 ４．第四ビニルラクタム ５．ビニルベンジルトリアルキルアミンの第四塩、例え
ばビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド ６．窒素環を有するビニル複素環式モノマーの第四塩、
例えば（1,2-ジメチル−5-ビニルピリジニウムメチルス
ルフェート）、（2-ビニル−2-イミダゾリニウムクロリ
ド） ７．ジアルキルジアリルアンモニウム塩、例えばジアリ
ルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ） ８．メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム
クロリド（ＭＡＰＴＡＣ） カチオン系高分子電解質は、５０モル％までのカチオン
系モノマー単位を含むビニル付加ポリマーであることが
多く、一般に約５〜約３０又は４０モル％である。水処
理剤として好ましいカチオン系モノマー単位はＤＡＤＭ
ＡＣである。水処理剤の適用に好ましいカチオン系ポリ
マーは、実質的にアクリルアミドとＤＡＤＭＡＣからな
る。
【００８７】カチオン系高分子電解質は付加的な第四ア
ンモニウム塩の基を有するものに限られず、他にはジメ
チルアミノエチルメタクリレート硫酸塩のようなカチオ
ン系酸の塩がある。（メタ）アクリルアミドモノマー単
位、アニオン系アクリレートモノマー単位、N-スルホア
ルキル（メタ）アクリルアミドモノマー単位を含むビニ
ル付加ポリマーは、公知の方法によって対応するモノマ
ーから直接合成することができ、例えばスルホネート含
有モノマーの 2-(メタ）アクリルアミド−2-メチルプロ
パルスルホン酸、又はそのメタクリルアミド変種を使用
する。また、N-スルホアルキル（メタ）アクリルアミド
モノマー単位は、後重合誘導によって既にある高分子電
解質に組み込むことができ、その方法は例えば米国特許
第4762894 号、同4680339 号、同4795789 号、同460443
1 号に開示されており、これらの開示はいずれも本願で
参考にして含まれる。このような後重合で誘導されたポ
リマーのスルホン化モノマー単位は、一般にN-アルキル
置換（メタ）アクリルアミドのタイプである。
ンモニウム塩の基を有するものに限られず、他にはジメ
チルアミノエチルメタクリレート硫酸塩のようなカチオ
ン系酸の塩がある。（メタ）アクリルアミドモノマー単
位、アニオン系アクリレートモノマー単位、N-スルホア
ルキル（メタ）アクリルアミドモノマー単位を含むビニ
ル付加ポリマーは、公知の方法によって対応するモノマ
ーから直接合成することができ、例えばスルホネート含
有モノマーの 2-(メタ）アクリルアミド−2-メチルプロ
パルスルホン酸、又はそのメタクリルアミド変種を使用
する。また、N-スルホアルキル（メタ）アクリルアミド
モノマー単位は、後重合誘導によって既にある高分子電
解質に組み込むことができ、その方法は例えば米国特許
第4762894 号、同4680339 号、同4795789 号、同460443
1 号に開示されており、これらの開示はいずれも本願で
参考にして含まれる。このような後重合で誘導されたポ
リマーのスルホン化モノマー単位は、一般にN-アルキル
置換（メタ）アクリルアミドのタイプである。
【００８８】本発明の方法によって監視する高分子電解
質は、好ましくは線状であり、疎水性の側基や疎水性の
高分子電解質主鎖セグメントが実質的に存在しないが、
本発明は、高分子電解質が水溶性を維持するならば、若
干の枝分かれ、架橋、疎水性部分を有するポリマーを除
外するものではない。また、両性系の高分子電解質を本
発明の方法から除外するものではない。一般に、アニオ
ン系又はカチオン系のモノマー単位のいずれかの支配性
を有する両性系高分子電解質は充分に水溶性であり、本
発明の方法によって監視される高分子電解質特性を充分
に保つ。好ましくは、優勢な電解質モノマー単位と、そ
の反対の電荷のモノマー単位とのモル比は、約８：２０
以上であり、より好ましくは約９：１０以上である。
質は、好ましくは線状であり、疎水性の側基や疎水性の
高分子電解質主鎖セグメントが実質的に存在しないが、
本発明は、高分子電解質が水溶性を維持するならば、若
干の枝分かれ、架橋、疎水性部分を有するポリマーを除
外するものではない。また、両性系の高分子電解質を本
発明の方法から除外するものではない。一般に、アニオ
ン系又はカチオン系のモノマー単位のいずれかの支配性
を有する両性系高分子電解質は充分に水溶性であり、本
発明の方法によって監視される高分子電解質特性を充分
に保つ。好ましくは、優勢な電解質モノマー単位と、そ
の反対の電荷のモノマー単位とのモル比は、約８：２０
以上であり、より好ましくは約９：１０以上である。
【００８９】工業的水処理プログラムにおける高分子電
解質活性目標は、一般に、例えばスケール及び／又は腐
食防止のような水処理活性を有効レベルを提供するに充
分な量である。各種の工場におけるスケール堆積又は腐
食生成を抑制するに有効な高分子電解質配合物のインシ
ステム濃度は、当然ながら、産業基準、水又はブライン
の特性、水系の特質、温度、高分子電解質の性質（限定
されるものではないが、その分子量、分子量分布、電荷
密度、電荷を与える官能基、その他）、配合物中の高分
子電解質の活性濃度、その他によって変化する。ある水
系について、維持投与量は、供給する水系の水の重量を
基準に約１ｐｐｍ以下（例、約０．１ｐｐｍまで）から
約５０ｐｐｍであり、別の水系では、同じ基準で１００
ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍ、さらには１００〜２００ｐｐｍ
の投与量を必要とすることがある。
解質活性目標は、一般に、例えばスケール及び／又は腐
食防止のような水処理活性を有効レベルを提供するに充
分な量である。各種の工場におけるスケール堆積又は腐
食生成を抑制するに有効な高分子電解質配合物のインシ
ステム濃度は、当然ながら、産業基準、水又はブライン
の特性、水系の特質、温度、高分子電解質の性質（限定
されるものではないが、その分子量、分子量分布、電荷
密度、電荷を与える官能基、その他）、配合物中の高分
子電解質の活性濃度、その他によって変化する。ある水
系について、維持投与量は、供給する水系の水の重量を
基準に約１ｐｐｍ以下（例、約０．１ｐｐｍまで）から
約５０ｐｐｍであり、別の水系では、同じ基準で１００
ｐｐｍ〜１５０ｐｐｍ、さらには１００〜２００ｐｐｍ
の投与量を必要とすることがある。
【００９０】本発明において監視する高分子電解質は、
水系に使用する濃度で水溶性であるべきである。水処理
剤の高分子電解質に通常見られるよりもかなり高い分子
量の高分子電解質を、本発明の方法によって監視するこ
とができる。例えば、ビニル付加ポリマーである高分子
電解質は、５０００００までの分子量を有することがで
き、さらには約１００００００、場合によりさらに４０
０００００〜５００００００までの分子量を有すること
ができる。本発明の目的に関して、監視する高分子電解
質には分子量の上限はなく、１５００００００以上の分
子量を有する一部の高分子電解質も本発明の方法によっ
て監視できると考えられる。このような水溶性は一般に
分子量の上限を生じさせず、その理由は、ポリマーが実
質的に線状じあり、イオン系のモノマー単位の存在が例
えばポリアクリルアミドの水溶性を増加するならば、通
常の合成法によって現状じ得ることができる高い分子量
においても、実質的に電解質基の存在しないアクリルア
ミドホモポリマーでも、このような基準を満たすためで
ある。
水系に使用する濃度で水溶性であるべきである。水処理
剤の高分子電解質に通常見られるよりもかなり高い分子
量の高分子電解質を、本発明の方法によって監視するこ
とができる。例えば、ビニル付加ポリマーである高分子
電解質は、５０００００までの分子量を有することがで
き、さらには約１００００００、場合によりさらに４０
０００００〜５００００００までの分子量を有すること
ができる。本発明の目的に関して、監視する高分子電解
質には分子量の上限はなく、１５００００００以上の分
子量を有する一部の高分子電解質も本発明の方法によっ
て監視できると考えられる。このような水溶性は一般に
分子量の上限を生じさせず、その理由は、ポリマーが実
質的に線状じあり、イオン系のモノマー単位の存在が例
えばポリアクリルアミドの水溶性を増加するならば、通
常の合成法によって現状じ得ることができる高い分子量
においても、実質的に電解質基の存在しないアクリルア
ミドホモポリマーでも、このような基準を満たすためで
ある。
【００９１】その蛍光色の応答の測定、又はその蛍光色
の応答及び不活性トレーサーと共に系に添加する高分子
電解質の濃度の追跡によって本発明の方法により監視す
ることができる高分子電解質の制限は少ない。成分の濃
度が水溶性又は組成物の重量％で表される全ての場合に
おいて、その％は他の添加剤も全て含む水溶性又は組成
物の全重量を基準にする。
の応答及び不活性トレーサーと共に系に添加する高分子
電解質の濃度の追跡によって本発明の方法により監視す
ることができる高分子電解質の制限は少ない。成分の濃
度が水溶性又は組成物の重量％で表される全ての場合に
おいて、その％は他の添加剤も全て含む水溶性又は組成
物の全重量を基準にする。
【００９２】上記のように、本発明の方法の蛍光色分析
は高分子電解質について選択される。本発明の方法にお
いては、界面活性剤、分散剤、洗剤のような非高分子の
表面活性剤からの妨害はない。本願における用語「非高
分子の表面活性剤」は、一般に明瞭な親水性と疎水性の
部分を有する化学種を意味する。このような薬剤は、エ
チレンオキサイドやプロピレンオキサイド部分のような
繰り返しのアルコキシレート単位を有する分類を除き高
分子ではない。ある場合には、表面活性剤の広い定義は
本発明の高分子電解質のようなポリマーを含むことがあ
るが、非高分子表面活性剤の用語はそのようなポリマー
を含まない。概して、繰り返し単位（当然ランダムの分
布を含む）及び／又は分子量によってそのような種を区
別することができる。繰り返し単位について、非高分子
電解質表面活性剤（又は他の非高分子電解質）は多数の
繰り返しのイオン単位を有しないであろう。分子量に関
して、非高分子表面活性剤（又は他の非高分子電解質）
は約２５００以上の分子量を有しないであろう。
は高分子電解質について選択される。本発明の方法にお
いては、界面活性剤、分散剤、洗剤のような非高分子の
表面活性剤からの妨害はない。本願における用語「非高
分子の表面活性剤」は、一般に明瞭な親水性と疎水性の
部分を有する化学種を意味する。このような薬剤は、エ
チレンオキサイドやプロピレンオキサイド部分のような
繰り返しのアルコキシレート単位を有する分類を除き高
分子ではない。ある場合には、表面活性剤の広い定義は
本発明の高分子電解質のようなポリマーを含むことがあ
るが、非高分子表面活性剤の用語はそのようなポリマー
を含まない。概して、繰り返し単位（当然ランダムの分
布を含む）及び／又は分子量によってそのような種を区
別することができる。繰り返し単位について、非高分子
電解質表面活性剤（又は他の非高分子電解質）は多数の
繰り返しのイオン単位を有しないであろう。分子量に関
して、非高分子表面活性剤（又は他の非高分子電解質）
は約２５００以上の分子量を有しないであろう。
【００９３】次の例において使用した蛍光薬剤は、他に
明記がなければ Aldrich Chemical社(Milwaukee, Wisco
nsin)から購入したものである。
明記がなければ Aldrich Chemical社(Milwaukee, Wisco
nsin)から購入したものである。
【００９４】
【実施例】例１ アニオン系ポリマーの存在中のカチオン系薬剤（ピナシ
アノールクロリド）の相対蛍光色薬剤％の変化（ＦＷ３
８８．９４、最大吸収波長６０４ｎｍで２番の強い吸収
波長は５６０ｎｍ）を次のようにして測定した。市販の
ピナシアノールクロリド処方物の５ｍｌを脱イオン水
（ＤＩ水）で１００ｍｌに希釈することによってピナシ
アノールクロリドの希薄溶液を調製した。市販のピナシ
アノールクロリド処方物は０．１２５ｇ／ｌの濃度のピ
ナシアノールクロリドを含み、したがって希釈溶液中の
ピナシアノールクロリドの濃度は１．８×１０-5モル／
ｌであった。希釈したピナシアノールクロリド溶液のサ
ンプルに、活性剤として市販のアニオン系高分子分散剤
を０〜９ｐｐｍ含む水溶液を混合した。次いで各々のサ
ンプルの蛍光強度を、３３５ｎｍの励起波長と４３５ｎ
ｍの発光波長を用いて測定した。アニオン系ポリマーを
含まないサンプルを１００％の相対蛍光とし、他の各々
のサンプルの相対蛍光％（ＰＲＦ）をその標準に比較し
て測定した。次いで各々のサンプルについての相対蛍光
％変化（ＰＲＦＣ）を次の式を用いて計算した。
アノールクロリド）の相対蛍光色薬剤％の変化（ＦＷ３
８８．９４、最大吸収波長６０４ｎｍで２番の強い吸収
波長は５６０ｎｍ）を次のようにして測定した。市販の
ピナシアノールクロリド処方物の５ｍｌを脱イオン水
（ＤＩ水）で１００ｍｌに希釈することによってピナシ
アノールクロリドの希薄溶液を調製した。市販のピナシ
アノールクロリド処方物は０．１２５ｇ／ｌの濃度のピ
ナシアノールクロリドを含み、したがって希釈溶液中の
ピナシアノールクロリドの濃度は１．８×１０-5モル／
ｌであった。希釈したピナシアノールクロリド溶液のサ
ンプルに、活性剤として市販のアニオン系高分子分散剤
を０〜９ｐｐｍ含む水溶液を混合した。次いで各々のサ
ンプルの蛍光強度を、３３５ｎｍの励起波長と４３５ｎ
ｍの発光波長を用いて測定した。アニオン系ポリマーを
含まないサンプルを１００％の相対蛍光とし、他の各々
のサンプルの相対蛍光％（ＰＲＦ）をその標準に比較し
て測定した。次いで各々のサンプルについての相対蛍光
％変化（ＰＲＦＣ）を次の式を用いて計算した。
【００９５】ＰＲＦＣ ＝ １００ − ＰＲＦ 各々のサンプルについての相対蛍光％と相対蛍光％変化
を次の表１に示し、カチオン系蛍光薬剤染料溶液と混合
した溶液中のアニオン系ポリマーの濃度について区別し
た。
を次の表１に示し、カチオン系蛍光薬剤染料溶液と混合
した溶液中のアニオン系ポリマーの濃度について区別し
た。
【００９６】
【表１】
【００９７】相対蛍光％の変化とアニオン系ポリマー濃
度のプロットを図１に示す。図１と表１から分かるよう
に、ピナシアノールクロリド薬剤の蛍光強度はアニオン
系ポリマーと一緒にされることによって減少し、したが
って蛍光強度は、混合するアニオン系ポリマーの量に逆
比例する。アニオン系ポリマーの濃度が増加すると、高
分子電解質／薬剤の相互作用に利用されるアニオン系ポ
リマーの量が増加し、相対蛍光％の変化が増加する。こ
の蛍光色の応答は、その応答が約３ｐｐｍのアニオン系
ポリマーに低下するまで実質的に線形である。この時点
でピナシアノールクロリドは枯渇し、アニオン系ポリマ
ーの量の増加に対するピナシアノールクロリド蛍光の線
形応答を継続するには、さらにピナシアノールクロリド
が必要である。アニオン系ポリマーは約８０モル％のア
ニオン電荷密度を有した（平均分子量の８６のモノマー
単位）。したがって、ピナシアノールクロリドが枯渇す
る点は、アニオン系モノマー単位とピナシアノールクロ
リドが約１．３５：１のモル比であり、約５０％のアニ
オン系モノマー単位のモル過剰である。また、ピナシア
ノールクロリドとアニオン系ポリマーの両者が含まれる
溶液中でその後に沈殿が生成したが、粘着性の沈殿では
なく、使用したガラス器具やキュベットの壁にくっつか
ないことが認められた。
度のプロットを図１に示す。図１と表１から分かるよう
に、ピナシアノールクロリド薬剤の蛍光強度はアニオン
系ポリマーと一緒にされることによって減少し、したが
って蛍光強度は、混合するアニオン系ポリマーの量に逆
比例する。アニオン系ポリマーの濃度が増加すると、高
分子電解質／薬剤の相互作用に利用されるアニオン系ポ
リマーの量が増加し、相対蛍光％の変化が増加する。こ
の蛍光色の応答は、その応答が約３ｐｐｍのアニオン系
ポリマーに低下するまで実質的に線形である。この時点
でピナシアノールクロリドは枯渇し、アニオン系ポリマ
ーの量の増加に対するピナシアノールクロリド蛍光の線
形応答を継続するには、さらにピナシアノールクロリド
が必要である。アニオン系ポリマーは約８０モル％のア
ニオン電荷密度を有した（平均分子量の８６のモノマー
単位）。したがって、ピナシアノールクロリドが枯渇す
る点は、アニオン系モノマー単位とピナシアノールクロ
リドが約１．３５：１のモル比であり、約５０％のアニ
オン系モノマー単位のモル過剰である。また、ピナシア
ノールクロリドとアニオン系ポリマーの両者が含まれる
溶液中でその後に沈殿が生成したが、粘着性の沈殿では
なく、使用したガラス器具やキュベットの壁にくっつか
ないことが認められた。
【００９８】例２ カチオン系蛍光薬剤ナイルブルーＡ（７３２．８４のＦ
Ｗ、６３３ｎｍの最大吸収）の単独及びアニオン系高分
子水処理剤の存在中の水溶液について、５９０ｎｍの励
起波長を用い、６１０〜８００ｎｍの波長領域で蛍光ス
ペクトルを測定した。これらのスペクトルは、比較のた
め図２に重ねて示し、スペクトルは線の種類とポリマー
を伴うか伴わないかの表示で区別してある。図２におい
て、蛍光発光ピーク（約６７５ｎｍの波長が中心）の大
きさの劇的な減少が、アニオン系ポリマーをナイルブル
ーＡ薬剤を混合したときに明らかに見ることができる。
この標準的な発光波長ピークにおける相対蛍光強度の減
少は約８０％であった。
Ｗ、６３３ｎｍの最大吸収）の単独及びアニオン系高分
子水処理剤の存在中の水溶液について、５９０ｎｍの励
起波長を用い、６１０〜８００ｎｍの波長領域で蛍光ス
ペクトルを測定した。これらのスペクトルは、比較のた
め図２に重ねて示し、スペクトルは線の種類とポリマー
を伴うか伴わないかの表示で区別してある。図２におい
て、蛍光発光ピーク（約６７５ｎｍの波長が中心）の大
きさの劇的な減少が、アニオン系ポリマーをナイルブル
ーＡ薬剤を混合したときに明らかに見ることができる。
この標準的な発光波長ピークにおける相対蛍光強度の減
少は約８０％であった。
【００９９】充分なレベルのある化合物（例、Ｃａ+2と
Ｍｇ+2硬度）は、メタクロマチック及び蛍光色染料とポ
リマーとの相互作用を妨害することがある。蛍光色染料
薬剤と併用したマスキング剤（例、硬度に対するキレー
ト剤(chelant))の特別な種類の使用は、分析方法の適用
範囲を顕著に改良することがある（表２）。適切なマス
キング剤を２つ挙げると、水酸化ナトリウム水溶液でｐ
Ｈ７に中和したエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴ
Ａ）とホスホノブタントリカルボン酸（ＰＢＴＣ）であ
る。カルシウム及び／又はマグネシウムが存在してマス
キング剤が存在しない場合、染料薬剤とアニオン系ポリ
マーとの蛍光色応答は障害される（サンプル２Ｂと２
Ｃ、３Ｂと３Ｃを比較）。ＰＢＴＣ又はＥＤＴＡの添加
は、カルシウム及び／又はマグネシウムの存在下での染
料薬剤とアニオン系ポリマーの間の実質的に完全な蛍光
色応答（９４〜９８％の回復）を可能にする（サンプル
２Ｃと２Ｄ、３Ｃと３Ｄを比較）。
Ｍｇ+2硬度）は、メタクロマチック及び蛍光色染料とポ
リマーとの相互作用を妨害することがある。蛍光色染料
薬剤と併用したマスキング剤（例、硬度に対するキレー
ト剤(chelant))の特別な種類の使用は、分析方法の適用
範囲を顕著に改良することがある（表２）。適切なマス
キング剤を２つ挙げると、水酸化ナトリウム水溶液でｐ
Ｈ７に中和したエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴ
Ａ）とホスホノブタントリカルボン酸（ＰＢＴＣ）であ
る。カルシウム及び／又はマグネシウムが存在してマス
キング剤が存在しない場合、染料薬剤とアニオン系ポリ
マーとの蛍光色応答は障害される（サンプル２Ｂと２
Ｃ、３Ｂと３Ｃを比較）。ＰＢＴＣ又はＥＤＴＡの添加
は、カルシウム及び／又はマグネシウムの存在下での染
料薬剤とアニオン系ポリマーの間の実質的に完全な蛍光
色応答（９４〜９８％の回復）を可能にする（サンプル
２Ｃと２Ｄ、３Ｃと３Ｄを比較）。
【０１００】例３ カチオン系蛍光色薬剤のナイルブルーＡ（７３２．８４
のＦＷ）の蛍光の変化を、単独、及びアニオン系高分子
水処理剤、硬度物質（Ｃａ+2とＭｇ+2）、及び／又はキ
レート剤（ＰＢＴＣ又はＥＤＴＡ）の組み合わせの存在
下で測定した。最初にアニオン系ポリマーを添加し、１
ｍｌの体積中の活性当量を表に示した（表２〜３の欄
２）。次いでキレート剤（ｐＨ７）を、表に示した１ｍ
ｌの体積中の活性濃度で添加した。次いで、二カーボネ
ートアルカリ性度（ＣａＣＯ3 として２００ｐｐｍ）と
硬度物質（Ｃａ+2とＭｇ+2、表２〜３の欄３）を、１ｍ
ｌ体積中のＣａＣＯ3 として添加した。サンプル体積を
９ｍｌに希釈し、最後に１ｍｌのナイルブルーＡ（０．
０６１９ｇ／ｍｌ）を添加した。相対蛍光％変化（励起
６７０ｎｍと発光６９０ｎｍ）を３分間後に測定した。
結果を表２〜３にまとめて示した。
のＦＷ）の蛍光の変化を、単独、及びアニオン系高分子
水処理剤、硬度物質（Ｃａ+2とＭｇ+2）、及び／又はキ
レート剤（ＰＢＴＣ又はＥＤＴＡ）の組み合わせの存在
下で測定した。最初にアニオン系ポリマーを添加し、１
ｍｌの体積中の活性当量を表に示した（表２〜３の欄
２）。次いでキレート剤（ｐＨ７）を、表に示した１ｍ
ｌの体積中の活性濃度で添加した。次いで、二カーボネ
ートアルカリ性度（ＣａＣＯ3 として２００ｐｐｍ）と
硬度物質（Ｃａ+2とＭｇ+2、表２〜３の欄３）を、１ｍ
ｌ体積中のＣａＣＯ3 として添加した。サンプル体積を
９ｍｌに希釈し、最後に１ｍｌのナイルブルーＡ（０．
０６１９ｇ／ｍｌ）を添加した。相対蛍光％変化（励起
６７０ｎｍと発光６９０ｎｍ）を３分間後に測定した。
結果を表２〜３にまとめて示した。
【０１０１】
【表２】
【０１０２】
【表３】
【０１０３】例４ 相対蛍光％変化とアニオン系ポリマー濃度の線形性を測
定した。最初にアニオン系ポリマーを加え、その濃度を
１ｍｌ体積中の活性当量として表示した（表４の欄
１）。次にキレート剤（水酸化ナトリウムでｐＨ７に中
和）を１ｍｌ体積中に１００００ｐｐｍの活性当量の濃
度で添加した。次にＣａ+2硬度物質を１ｍｌ体積中に２
００ｐｐｍＣａ+2（ＣａＣＯ3 として）で塩化カルシウ
ムとして添加した。次にマグネシウム硬度物質を１ｍｌ
体積中に２００ｐｐｍＭｇ+2（ＣａＣＯ3 として）で硫
酸マグネシウムして添加した。次に二カーボネートアル
カリ性度を１ｍｌ体積中に２００ｐｐｍ投与量（ＣａＣ
Ｏ3 として）添加した。サンプルの体積を８ｍｌに希釈
し、次いで２ｍｌのナイルブルーＡ（０．０６１９ｇ／
ｍｌ）を添加し、相対蛍光％変化（励起６７０ｎｍと発
光６９０ｎｍ）を３分間後に測定した。結果を表４にま
とめた。線形の相関係数（ｒ）は０．９９４であり、こ
こでｒ＝１．０００は完全な線形である。
定した。最初にアニオン系ポリマーを加え、その濃度を
１ｍｌ体積中の活性当量として表示した（表４の欄
１）。次にキレート剤（水酸化ナトリウムでｐＨ７に中
和）を１ｍｌ体積中に１００００ｐｐｍの活性当量の濃
度で添加した。次にＣａ+2硬度物質を１ｍｌ体積中に２
００ｐｐｍＣａ+2（ＣａＣＯ3 として）で塩化カルシウ
ムとして添加した。次にマグネシウム硬度物質を１ｍｌ
体積中に２００ｐｐｍＭｇ+2（ＣａＣＯ3 として）で硫
酸マグネシウムして添加した。次に二カーボネートアル
カリ性度を１ｍｌ体積中に２００ｐｐｍ投与量（ＣａＣ
Ｏ3 として）添加した。サンプルの体積を８ｍｌに希釈
し、次いで２ｍｌのナイルブルーＡ（０．０６１９ｇ／
ｍｌ）を添加し、相対蛍光％変化（励起６７０ｎｍと発
光６９０ｎｍ）を３分間後に測定した。結果を表４にま
とめた。線形の相関係数（ｒ）は０．９９４であり、こ
こでｒ＝１．０００は完全な線形である。
【０１０４】
【表４】
【０１０５】例５ カチオン系蛍光薬剤の2-(4-(ジメチルアミノ）スチリ
ル)-1-沃化メチルピリジニウムの蛍光強度（３６６．２
５のＦＷと４６６ｎｍの最大吸収）は、ポリメタクリル
酸の存在下の水溶液中で、その標準ピークの発光波長を
増加することが見いだされた。図３に示すように、ｐＨ
が約５のとき蛍光強度の増加は約４５％であり、ここで
図３は、ブランク（染料のみ）、ポリマーＡ（ポリメタ
クリル酸）、ポリメタクリル酸ではないポリマーＢ、ポ
リマーＣの存在中の蛍光薬剤ににいての発光強度と波長
（発光スペクトル）のプロットである。スペクトルは線
の種類、ポリマーを特定する標示によって区別されてい
る。スペクトルはそれぞれ５００〜６４０ｎｍの波長範
囲に広がっている。
ル)-1-沃化メチルピリジニウムの蛍光強度（３６６．２
５のＦＷと４６６ｎｍの最大吸収）は、ポリメタクリル
酸の存在下の水溶液中で、その標準ピークの発光波長を
増加することが見いだされた。図３に示すように、ｐＨ
が約５のとき蛍光強度の増加は約４５％であり、ここで
図３は、ブランク（染料のみ）、ポリマーＡ（ポリメタ
クリル酸）、ポリメタクリル酸ではないポリマーＢ、ポ
リマーＣの存在中の蛍光薬剤ににいての発光強度と波長
（発光スペクトル）のプロットである。スペクトルは線
の種類、ポリマーを特定する標示によって区別されてい
る。スペクトルはそれぞれ５００〜６４０ｎｍの波長範
囲に広がっている。
【０１０６】
【表５】
【０１０７】本願で言う「水処理薬剤」、「水処理
剤」、「活性水処理剤」は互換性のある用語であり、当
該技術分野において用語「活性」が使用されると同様な
意味での「活性処理剤」又は「活性剤」を意味する。対
照的に、水処理剤供給及び／又は配合物は、複数の処理
剤及び／又はその希釈剤及び／又は水処理剤でない他の
物質を含むことができる。同様に、本願における用語
「高分子電解質」は活性な高分子を意味するが、高分子
電解質の供給又は配合物は、高分子電解質に付加的な成
分を含むことができる。
剤」、「活性水処理剤」は互換性のある用語であり、当
該技術分野において用語「活性」が使用されると同様な
意味での「活性処理剤」又は「活性剤」を意味する。対
照的に、水処理剤供給及び／又は配合物は、複数の処理
剤及び／又はその希釈剤及び／又は水処理剤でない他の
物質を含むことができる。同様に、本願における用語
「高分子電解質」は活性な高分子を意味するが、高分子
電解質の供給又は配合物は、高分子電解質に付加的な成
分を含むことができる。
【０１０８】本願において、系の消費は、処理する水系
中のある物質の濃度の選択的な消費であり、一般に系か
らの物質の損失では必ずしもない。沈殿による高分子電
解質のような物質の選択的な損失は、高分子電解質の系
の消費であろう。本発明によって測定される、複数の系
の消費因子が高分子電解質インシステム濃度に作用する
範囲までの系の消費は、不活性トレーサーに関係したイ
ンシステム濃度に当然関連した正味の系の消費である。
全ての場合において、用語「インシステム濃度」は、水
の中に分散していない種(specie)を除外した水系の水の
中の種（成分）の濃度を言い、その除外した量の種が水
と接触する表面上に生成した堆積のように水と接触して
いるかどうかは問わない。
中のある物質の濃度の選択的な消費であり、一般に系か
らの物質の損失では必ずしもない。沈殿による高分子電
解質のような物質の選択的な損失は、高分子電解質の系
の消費であろう。本発明によって測定される、複数の系
の消費因子が高分子電解質インシステム濃度に作用する
範囲までの系の消費は、不活性トレーサーに関係したイ
ンシステム濃度に当然関連した正味の系の消費である。
全ての場合において、用語「インシステム濃度」は、水
の中に分散していない種(specie)を除外した水系の水の
中の種（成分）の濃度を言い、その除外した量の種が水
と接触する表面上に生成した堆積のように水と接触して
いるかどうかは問わない。
【０１０９】本発明を適用できる工業的水系は、少なく
とも１種の高分子電解質を使用する全ての工業的水系で
あり、限定されるものではないが、温度調節用水系（水
が熱／エネルギー交換媒体として使用される）、原水又
は補給水が高純度化される水系、廃棄物及び／又は廃水
が高純度化される水系、固体（懸濁及び／又は溶質）が
液体から分離される水系（例、膜分離プロセスの水
系）、製造プロセス、特に化学製造業における水系、例
えば限定されるものではないがパルプ製紙業、製鉄業、
金属加工業、食品製造業、鉱山、自動車製造業、繊維工
業、ユーティリティ、化学的処理工業、その他の製造
業、塗装業、アルミネートの精錬のような精錬業，その
他がある。
とも１種の高分子電解質を使用する全ての工業的水系で
あり、限定されるものではないが、温度調節用水系（水
が熱／エネルギー交換媒体として使用される）、原水又
は補給水が高純度化される水系、廃棄物及び／又は廃水
が高純度化される水系、固体（懸濁及び／又は溶質）が
液体から分離される水系（例、膜分離プロセスの水
系）、製造プロセス、特に化学製造業における水系、例
えば限定されるものではないがパルプ製紙業、製鉄業、
金属加工業、食品製造業、鉱山、自動車製造業、繊維工
業、ユーティリティ、化学的処理工業、その他の製造
業、塗装業、アルミネートの精錬のような精錬業，その
他がある。
【０１１０】工業的水系は、少なくとも６０重量％の
水、残余は固体（懸濁及び／又は溶解）及び／又は非水
系流体を含む流体系であることが多く、通常は静的より
も流れている。好ましい態様において、本発明の工業的
水系は、少なくとも約６５〜７０重量％の水を含み、残
余は固体（懸濁及び／又は溶解）及び／又は非水系流体
であり、好ましくは静的ではなく流れている系である。
水、残余は固体（懸濁及び／又は溶解）及び／又は非水
系流体を含む流体系であることが多く、通常は静的より
も流れている。好ましい態様において、本発明の工業的
水系は、少なくとも約６５〜７０重量％の水を含み、残
余は固体（懸濁及び／又は溶解）及び／又は非水系流体
であり、好ましくは静的ではなく流れている系である。
【０１１１】ここで、広い態様における本発明は、工業
的水系に限定されず、非水系の流体系に適用可能であ
る。製油業の或る炭化水素の流れのような実質的に非水
系の流体に高分子電解質を使用することもできる。本発
明の目的にそって、そのような炭化水素の流れの中の高
分子電解質の濃度を監視することは非常に有益なことが
ある。本発明の方法は、流体の非水系部分から生じる蛍
光色相互作用及び／又は蛍光分析の全ての潜在的な妨害
を避けることができるとすれば、水系と同様な仕方で水
系と非水系の混合流体の流れ、非水系の流体系に使用す
ることができる。本発明はその簡便さのため水系に極め
て容易に普通に適用できると考えられるが、水系に関し
て説明してきたことに本発明の目的が限定されるもので
はない。
的水系に限定されず、非水系の流体系に適用可能であ
る。製油業の或る炭化水素の流れのような実質的に非水
系の流体に高分子電解質を使用することもできる。本発
明の目的にそって、そのような炭化水素の流れの中の高
分子電解質の濃度を監視することは非常に有益なことが
ある。本発明の方法は、流体の非水系部分から生じる蛍
光色相互作用及び／又は蛍光分析の全ての潜在的な妨害
を避けることができるとすれば、水系と同様な仕方で水
系と非水系の混合流体の流れ、非水系の流体系に使用す
ることができる。本発明はその簡便さのため水系に極め
て容易に普通に適用できると考えられるが、水系に関し
て説明してきたことに本発明の目的が限定されるもので
はない。
【０１１２】特に明記がなければ（複数でもよい）は１
種又は２種以上のいずれでもよいことを意味する。例え
ば活性剤（複数でもよい）は活性剤及び／又は複数の活
性剤、等を意味する。ｐｐｍは１００万分の重量部、ｐ
ｐｂは１０億分の重量部、ｐｐｔは１兆分の重量部を意
味する。
種又は２種以上のいずれでもよいことを意味する。例え
ば活性剤（複数でもよい）は活性剤及び／又は複数の活
性剤、等を意味する。ｐｐｍは１００万分の重量部、ｐ
ｐｂは１０億分の重量部、ｐｐｔは１兆分の重量部を意
味する。
【図１】高分子電解質が存在しない場合の蛍光色薬剤の
水溶液と、高分子電解質が存在する場合の蛍光色薬剤の
水溶液についての、発光波長における相対蛍光％の２つ
のプロットである。
水溶液と、高分子電解質が存在する場合の蛍光色薬剤の
水溶液についての、発光波長における相対蛍光％の２つ
のプロットである。
【図２】カチオン系蛍光色薬剤の水溶液と、その蛍光色
薬剤とアニオン系ポリマーの水溶液の蛍光スペクトルを
示すプロットである。
薬剤とアニオン系ポリマーの水溶液の蛍光スペクトルを
示すプロットである。
【図３】約５のｐＨにおいてアニオン系ポリマーの存在
する場合と存在しな場合のカチオン系蛍光色薬剤の水溶
液の蛍光スペクトルを示すプロットである。
する場合と存在しな場合のカチオン系蛍光色薬剤の水溶
液の蛍光スペクトルを示すプロットである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クローディア シー．ピアース アメリカ合衆国，イリノイ 60540，ネイ パービル，ナンバー 609，オーロラ ア ベニュ 511 (72)発明者 ロジャー ダブリュ．クーゲル アメリカ合衆国，ミネソタ 55987，ウィ ノナ，ナンバー 212，ホーマー ロード 1575
Claims (20)
- 【請求項１】 水系の水の中の高分子電解質の濃度の監
視及び／又は調節方法であって、次の過程を含んでなる
方法： ・水のサンプルを採取し、 ・前記サンプルに蛍光色薬剤を既知又は標準の量で添加
し、 ・前記蛍光色薬剤について選択した励起波長の光エネル
ギーを前記サンプルに導き、前記光エネルギーは前記蛍
光色薬剤による吸収に利用され、 ・前記蛍光色薬剤について選択した発光波長の付近で、
発光した光の強度を測定し、 ・前記発光強度を標準曲線と比較し、前記標準曲線は、
前記高分子電解質の濃度と、前記高分子電解質の存在下
での前記蛍光色薬剤の蛍光発光強度のプロットであり、
そして ・比較によって前記水サンプル中の高分子電解質の濃度
を求める。 - 【請求項２】 前記標準曲線が、前記水系に存在するバ
ックグラウンド蛍光の補正を含む請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 前記標準曲線は、高分子電解質のイオン
座の濃度を基準に検量され、前記高分子電解質濃度の尺
度は高分子電解質イオン座の濃度である請求項１に記載
の方法。 - 【請求項４】 前記蛍光色薬剤が、高分子電解質の存在
中で前記選択された発光における蛍光発光強度の増加
と、高分子電解質の存在中で前記選択された発光におけ
る蛍光発光強度の減少、からなる群より選択された蛍光
挙動を示す薬剤である請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記水系中の前記高分子電解質の目標イ
ンシステム濃度が、前記水系の水の重量を基準に約０．
１ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍである請求項１に記載の方
法。 - 【請求項６】 前記高分子電解質の濃度の前記蛍光色測
定が、サンプルを採取した箇所まで前記高分子電解質の
輸送が生じたことを少なくとも判定する請求項１に記載
の方法。 - 【請求項７】 前記高分子電解質の濃度の前記蛍光色測
定が、前記高分子電解質の供給不足又は供給過剰を判定
し、前記高分子電解質の前記水系への供給を調節する及
び／又は活性化する信号を与える請求項１に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記蛍光色薬剤がナイルブルーＡである
請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記蛍光色薬剤がピナシアノールクロリ
ドである請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記蛍光色薬剤が2-(4-(ジメチルアミ
ノ）スチリル)-1-沃化メチルピリジニウムである請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記高分子電解質が、約５００〜約３
０００００の重量平均分子量のスケール抑制剤、腐食防
止剤、及び／又は分散剤であり、少なくとも１種のアニ
オン系座を含むモノマー単位を基準に少なくとも約１０
モル％のアニオン系電荷密度を有し、前記モノマー単位
は２つの主鎖炭素を含む前記高分子電解質のセグメント
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記高分子電解質の濃度の蛍光色測定
が、複数の水処理剤の供給過剰又は供給不足を判定する
請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 不活性トレーサーを、前記高分子電解
質に対して既知の割合で前記水系に添加し、前記添加箇
所から離れた箇所でかつ添加時点から後の時点で、前記
水系の中の不活性トレーサーに有効な分析法で前記不活
性トレーサーの前記水系の中での濃度を測定し、前記高
分子電解質の濃度を不活性トレーサーの測定濃度から算
出する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記高分子電解質についての系の消費
値を、不活性トレーサーの測定から求めた高分子電解質
の濃度より、蛍光色薬剤の使用に基づいた標準曲線から
求めた高分子電解質濃度を差し引くことによって算出
し、ここで、系の消費は前記水系の水の単位体積あたり
選択的に消費された高分子電解質の量である請求項１３
に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記水系の中の前記高分子電解質のイ
ンシステム濃度を、前記系の消費に基づいて実質的に最
適なインシステム濃度を与えるために調節する請求項１
４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記不活性トレーサーは、前記サンプ
ル中に少なくとも約０．１ｐｐｂのトレーサー濃度を与
えるに少なくとも充分なインシステム濃度で前記水系に
添加し、前記不活性トレーサーは、モノスルホン化ナフ
タレン、ジスルホン化ナフタレン、トリスルホン化ナフ
タレン、及びそれらの異性体、ピレンのスルホン化誘導
体、及びそれらの水溶性塩からなる群より選択された化
合物であり、前記不活性トレーサーの濃度を蛍光分析に
よって測定する請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記高分子電解質の濃度測定を実質的
に連続して行う請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１８】 工業的水系の水の中の高分子電解質の
濃度の監視及び／又は調節方法であって、次の過程を含
んでなる方法： ・前記工業的水系から水の少なくとも１種のサンプルを
採取し、 ・前記サンプルに既知の量の蛍光色薬剤を添加し、 ・前記蛍光色薬剤について選択した励起波長の光エネル
ギーを前記サンプルに導き、前記光エネルギーは前記蛍
光色薬剤による吸収に利用され、 ・前記蛍光色薬剤について選択した発光波長の付近で、
発光した光の強度を測定し、 ・前記発光強度を標準曲線と比較し、前記標準曲線は、
前記高分子電解質の濃度と、前記高分子電解質の存在下
での前記蛍光色薬剤の蛍光発光強度のプロットであり、 ・比較によって前記水サンプル中の高分子電解質の濃度
を求め、 ・前記高分子電解質に対して既知の割合で前記工業的水
系に不活性トレーサーを添加し、 ・前記水系の中の前記不活性トレーサーの濃度を、前記
水系の不活性トレーサーに有効な分析方法によって測定
する。 - 【請求項１９】 工業的水系の水の中の高分子電解質の
濃度の監視及び／又は調節方法であって、次の過程を含
んでなる方法： ・前記工業的水系から水の少なくとも１種のサンプルを
採取し、 ・前記サンプルに既知の量の蛍光色薬剤を添加し、 ・前記蛍光色薬剤について選択した励起波長の光エネル
ギーを前記サンプルに導き、前記光エネルギーは前記蛍
光色薬剤による吸収に利用され、 ・前記蛍光色薬剤について選択した発光波長の付近で、
発光した光の強度を測定し、 ・前記発光強度を標準曲線と比較し、前記標準曲線は、
前記高分子電解質の濃度と、前記高分子電解質の存在下
での前記蛍光色薬剤の蛍光発光強度のプロットであり、 ・比較によって前記水サンプル中の高分子電解質の濃度
を求め、 ・前記高分子電解質の濃度測定を実質的に連続して行
う。 - 【請求項２０】 前記高分子電解質に対して既知の割合
で前記工業的水系に不活性トレーサーを添加し、前記水
系の中の不活性トレーサーに有効な分析方法によって前
記水系中の不活性トレーサーの濃度を測定する過程をさ
らに含む請求項１９に記載の方法。
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