JPH08176987A - 製紙システムを監視する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、操作条件の下で、不純物を含みか
つ処理組成物を適用量含む製紙システムを監視する方法
である。 【解決手段】 監視方法は、システムの処理組成物量に
比例した量の製紙環境に不活性で水溶性の蛍光追跡標識
を製紙システムに添加する工程を含んでなる。システム
から組成物及び追跡標識の双方を含む試料溶液は、追跡
標識濃度を標準と比較する工程を有する分析機にかけら
れ、試料中の追跡標識濃度を決定する。標準と比較する
ようにして処理組成物適用量の相違を決定したのち、製
紙システムの処理組成物の水量または処理組成物適用量
を変化することにより、この適用量は調整されて、処理
組成物の適切な操作濃度範囲が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、任意に汚染された
流体を適切に反応処理すると共に、製紙システムのプロ
セス流体の漏れを検出することに関し、及びさらに具体
的には、製紙システムの処理化学薬剤の供給比率を定量
することと制御することならびに、漏れ検出手段として
蛍光薬剤を含有する組成物の利用に関する。

【０００２】

【従来の技術】製紙システムにおいては、水性システム
は、プロセス流体に少なくとも一つの主要部を含み、冷
却水のような一般に水を基本とした温度調整水である温
度調整流体の少なくとも一つの主要部により供給され
る。これらの主要部は、分離した流路内に保持するか、
或いは別の流体と主要部の汚染を防止するために他の流
体を限定する。しかしながら一般に、温度調整流体によ
り供給するプロセス流体は、熱交換機の壁或いは面の対
抗面に通路を作るように、近接をもたらす流体を必要と
する。この流体の異なる主要部の近接は、重要であるが
避けられない主要部間の漏洩の危険をもたらし、それに
よって少なくとも一つの主要部が別の流体により汚染さ
れる。これらの流体の組成はほとんどの場合非常に異な
るため、このプロセス流体及び／又は温度調整流体の漏
洩の分岐は極めて重大である。

【０００３】温度調整流体は、プロセス流体よりかなり
少ない溶質または他の無−Ｈ₂ Ｏ物質を含有する通常の
水である。他の無−Ｈ₂ Ｏ物質は、典型的な無機物質で
あり、かつ自然に発生するか或いは処理化学薬剤として
添加される有機物質は、相対的に微小量存在するだけで
ある。対照的に、プロセス流体中の無−Ｈ₂ Ｏ物質の濃
度が温度調整流体の濃度を少なくするだけでなく、この
無−Ｈ₂ Ｏ物質が重要な有機物質部分に含まれる。

【０００４】プロセス流体から温度調整流体への漏洩
は、プロセス流体損失をもたらすだけでなく、これは全
体に渡り製造コストを著しく上昇させ、かつ温度調整流
体システムに重大な汚染をもたらすことになる。温度調
整流体からプロセス流体への漏洩は、温度調整流体損失
をもたらすだけでなく、これは温度調整流体処理計画を
乱し、プロセス流体を激しく汚染することになる。これ
らの異なる流体は互いに接触することを意図せず或いは
いずれの状態でも混合することを意図せず、一方の流体
と他方の流体とのある位置での混合が漏洩により生じた
とき、それによりこの漏洩が検出されるだけでなく、位
置及び／または定量までされる方法は、製造工程に非常
に有利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】製紙工程において、温
度調整流体の少なくとも一つの主要部とプロセス流体少
なくとも一つの主要部の間の漏洩を検出する方法を提供
することが本発明の目的である。工業用プロセスにおい
て、温度調整流体の少なくとも一つの主要部とプロセス
流体少なくとも一つの主要部の間の漏洩位置の位置決め
をするための方法を提供することが本発明の目的であ
る。工業用プロセスにおいて、温度調整流体の少なくと
も一つの主要部とプロセス流体少なくとも一つの主要部
の間の漏洩を定量するための方法を提供することが本発
明の目的である。工業用プロセスにおいて、漏洩の検
出、漏洩の位置及び／または漏洩の定量により、温度調
整流体の主要部及び／またはプロセス流体の主要部の反
応処理をするための方法を提供することが本発明の目的
である。本発明の上記目的及び他の目的は以下に詳細に
説明する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】処理組成物が添加された
製紙システムにおいて、組成物の適切な供給量を維持す
ることは、最適性能に対して本質的である。処理組成物
の不適切な供給比率は重大な課題をもたらす。処理濃度
を見積もり一般的方法は、処理配合物（例えば、高分子
排液助剤及び保存助剤）中の活性組成物量の測定に焦点
が当てられる。この技術は次の問題の一つ或いは二つ以
上によりしばしば不十分である。すなわち、システム流
体またはこの流体に含まれる物質によるバックグランド
の妨害、大きくて高価な装置を使用する分析方法であ
り、時間の消費と労力を強いいる分析は、連続的な監視
と共存しなくて、かつ不正確な読み取りが、システム内
の活性な組成物の低下または堆積から生じる。

【０００７】本発明は、製紙システムに添加される処理
組成物量の流動中監視に関する。処理組成物は、水の品
質を改良するために、保存助剤と排液助剤を添加する。
非消耗またはシステム不活性追跡標識（トレーサー）
は、システムに添加される初期濃度の処理組成物に比例
する。これは標準である。処理組成物が、なるべきよう
な推奨する比率に等しいか或いは多い量が添加された場
合、処理組成物への追跡標識濃度は比例して増加する。
この増加は、性能を決定するために、推奨または理論的
な標準と比較できる。すなわち、試料が標準色強度比較
で示されるかどうかで、処理組成物が予想する濃度で存
在する。もしそうでないならば、幾つかの可能性があ
り、装置からの消失のためアンダー処理があり、消耗で
あるオ−バー処理であり、またはシステムの水が処理化
学薬品とともに予期せぬ消失をする。始めの二つの可能
性は処理組成物適用量の修正を含む。第三の可能性はシ
ステム検査が要求される。

【０００８】化学薬品処理の供給比率（適用量）は、幾
つかの複雑に変化する因子に順に依存して一般に見積も
られる。操作条件が変化するにしたがって、適用量もま
た変化し、したがって追跡標識の誤差のない精密な監視
をする必要がある。このシステムは、平衡に達するまで
異なった比率で適用量の変化に応答する。John Hootsに
発行された米国特許第４，７８３，３１４号は、冷却水
システムの処理組成物性能を監視するため、追跡標識を
使用した完全な分析法を示す。１９８８年１０月１４日
に出願された係属出願２５８，１３１号は、監視が連続
してできる装置を開示する。これらの参照の開示は此の
後で具体的に述べる。

【０００９】追跡標識は変化しない排液システムで運搬
可能である必要がある。実際の用途においては、処理組
成物は消耗する。処理薬剤の実際の性能が理論的性能
（仮定した消耗比率）に一致するならば、処理組成物に
対する追跡標識の比率は増加する。したがって、生成物
の指標或いは処理組成物の性能として役立つために、追
跡標識は幾つかの基準を満たす必要がある。第一に、選
択された化学薬剤は、連続的或いは反連続的な基礎を検
出可能である必要がある。濃度の測定は、種々の異なる
水に関して、誤差がなく、繰り返すのに適し、実施する
ことが可能である（すなわち、清潔で、不透明で、固
い、軟らかい等）必要がある。第二に、追跡標識物質
は、工業用冷却水に使用される水に、著しい量ですでに
存在しているものであてはならない。第三に、追跡標識
の試験は、冷却水に通常存在する他の化学薬剤を妨害し
てはならなく、或いはこの化学薬剤によって偏ってはな
らない。第四に、追跡標識は、追跡化学薬剤の活性な成
分自体の有効性を減少してはならない。第五に、追跡標
識は処理組成物に添加しなければならないので、追跡標
識として選択された物質は、配合、貯蔵、凍結融解の回
復等に関する活性と共存できる必要がある。最後に、追
跡標識は毒性があってはならなく、また放出に関するい
ずれの種類の環境問題について説明できなければならな
い。理想的に、追跡標識の役割に使用されるどの物質も
完全に生分解性である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、操作条件の下で処理量
を決定するために、不純物を含みかつ処理組成物を適用
量含む製紙システムを監視する方法であって、製紙環境
に不活性で水溶性の蛍光追跡標識をシステムに処理組成
物量に比例した量で製紙システムに添加する工程を含ん
でなる。システムから組成物及び追跡標識の双方を含む
試料溶液を回収して、回収した試料は追跡標識濃度を標
準と比較する工程を含む分析にかけて、試料中の追跡標
識濃度を決定する。標準と比較するようにして処理組成
物適用量の相違を決定したのち、製紙システムの水量ま
たは処理組成物適用量を変化させて、この適用量は調整
されて、処理組成物の適切な操作濃度範囲が維持され
る。

【００１１】さらに本発明の実施態様は、製紙システム
から循環する水試料を受容し且つ試料濃度を表示する追
跡標識の特性を探知するための流動セルを有し、特性を
電圧アナログに変換するための変換機を有する分析機、
前記電圧アナログを受信し且つ電圧アナログを処理組成
物の消耗量に関する標準追跡標識を代表する電圧標準と
連続的に比較し、比較することが標準性能を立証しない
場合に出力信号を発生する監視装置、及び比例した処理
組成物と追跡標識とを予め決めた適用量で導入するため
のポンプ装置であり、処理組成物の適用量を変化させる
ために出力信号で制御されるポンプ装置を含む計測設備
を設ける。

【００１２】さらに本発明は、製紙における工業用プロ
セス流体と温度調整流体の間の漏洩を検出するための方
法を提供し、この方法は、その中の記号組成物の存在と
濃度を検出するため、同時にこの流体の少なくとも一つ
の記号組成物の濃度変化及び／または濃度勾配を検出す
るため、分析機に少なくとも一つの流体の少なくとも一
つの試料を含んでなる。好ましい実施態様においては、
この流体の少なくとも一つが水をベースにした流体であ
る。もう一つの好ましい実施態様において、分析機は、
蛍光分析機及び高圧流体クロマトグラフィーと蛍光分析
機との組合せである。

【００１３】

【実施例及び発明の効果】一般に、蛍光追跡標識の濃度
は、輻射率に対する追跡標識濃度の較正曲線から直接決
定される。この比較が、直線輻射率応答が観察される濃
度範囲の決定を可能にする。より高い追跡標識濃度で
は、理想的な挙動から反対の偏差が観察される。それで
も追跡標識の濃度は、較正曲線から直接決定することが
でき、すなわち、追跡標識濃度が直線輻射率応答領域内
にあるまでは、試料は容易に希薄にすることができる。
極端に希薄な試料に対しては、望ましい濃度範囲にある
までは、蛍光追跡標識の濃度を増加するための技術があ
る（例えば、流体−流体抽出法）。

【００１４】蛍光を発する再組成物を適切に選択するこ
とにより、１兆分率から百万分率まで追跡標識の水準を
定量的にその場測定することが、廉価で携帯できる装置
を基にして瞬時に或いは連続的に規則通りに達成でき
る。さらに、適切な分光特性を有する追跡標識を選択す
ることにより、複数の追跡標識が同時に使用できる。こ
のように、蛍光追跡標識及び処理供給物の種々の組み合
わせが、製紙システムを定量化することができる。例え
ば、二つの蛍光追跡標識を含有している追加処理に加え
て単一の独特な蛍光追跡標識を、これを含有している４
つの各処理が、製紙システムに使用することができる。
この場合、相当する五処理の各蛍光追跡標識及び各濃度
は、定量化することができる。処理供給物の複雑な組み
合わせを定量化することができることに加え、蛍光組成
物は環境保護の立場から適切に利用でき、かつ製紙シス
テムにおいて品位を下げたり、堆積することがなく低価
格で入手できる。

【００１５】本発明は次の方法で一般に適用することが
できる。すなわち、 （ａ） 製紙システムに一つまたは二つ以上の蛍光追跡
標識を直接添加する。 （ｂ） 他の組成物を含む化学薬剤処理組成に１種から
６種（或いは、さらに多く）の蛍光追跡標識の混合、及
びこの処理は、製紙システムの適切な操業を維持するた
めに、製紙システムに適用される。 （ｃ） 製紙システムに１種或いは複数の蛍光追跡標識
を直接含む１種から６種（或いは、さらに多く）の化学
薬剤処理組成物を添加する。 （ｄ） 製紙システムに個々の追跡標識が、１兆分率か
ら１００百万分率（ｐｐｍ）、好ましくは１千万分率
（ｐｐｂ）から１０百万分率（ｐｐｍ）、及び最も好ま
しくは１０ｐｐｂから２ｐｐｍを達成するように蛍光追
跡標識を添加する。

【００１６】検出器応答に対する追跡標識水準の直線性
が失われる機会が増加する高濃度に比較して、追跡標識
の低濃度は、追跡標識が広く分布して邪魔物から効果的
に孤立化されることが確実となるために望ましい。本発
明の目的は、遷移金属の組から選択された追跡標識物を
使用して処理組成物性能を決定し、同時に操作員が他の
比較できない化学薬剤応力を定量的に決定することを可
能にすることである。

【００１７】その結果として、処理組成物の標準性能の
水準を監視すること、及び状況に応じて生成物適用量を
調整する間に優勢な化学薬剤応力或いは操作条件応力を
確認することが可能になる（必要ならば適用量を調整す
る）。追跡標識は、処理組成物に比例する量でシステム
の水に添加することができる。処理組成物中の追跡標識
量は、典型的には１００ｐｐｍの処理組成物の水準に対
して０．５ｗｔ％、或いは０．５ｐｐｍである。

【００１８】監視されるシステムの試料は、オンライン
分析機を貫通して通過し、自動的に分析が実行され、追
跡標識濃度をｐｐｍで表示して、ポンプに相当制御電圧
が発生する。そしてその濃度が設定範囲外である場合は
処理組成物を供給し、かつ応力の付加が検出された場合
はポンプにさらに制御が加えられる。比色法或いは分光
分析法は、Brinkman Pc-8ol プローブ比色計（５７０ｎ
ｍフィルター）を用いて使用することができる。試料溶
液は、ファイバーオプティクス（２元）プローブが埋め
込まれた流動セルに受容される。ファイバーオプティク
スケーブルが、セルの内側のミラーにプロセス流体を貫
通して入射光を当て、反射光がプロセス流体を貫通して
ファイバーオプティクスケーブルに反射され、その後別
のケーブルで比色分析装置まで伝達される。比色計は、
追跡標識濃度の反射光特性に対応する電気アナログ信号
を発生する変換器を有する。変換器により発生した電圧
が、ダイヤル指示計と連続ライン記録計印刷出力装置を
作動させる。設定値電圧監視機（図示しないが、上記実
施態様のように）は、比色計から発生した電圧アナログ
を常時監視して、標準性能が立証されていない場合は、
化学薬剤処理物を供給するポンプ供給速度をふさわしく
変換するために信号が伝達される。

【００１９】電極により発生した電気信号と追跡標識と
の関係によって、不活性追跡標識イオン（Ｋ⁺ が好まし
い実施例である）の濃度を決定するために、イオン選択
電極を使用することができる。較正（濃度に対するポテ
ンシャル或いは電流）によって、試料電極のイオン濃度
は、追跡標識イオンに感受性の鈍い比較（標準）電極で
指示することができる。追跡標識を連続的に監視するこ
とを与えるために、電極は流動セルを集中的に構成する
冷却水の流れに直接浸漬してもよく、或いは冷却水はイ
オン選択及び基準電極が挿入されている外部流動セルを
貫通して通過することができる。

【００２０】処理組成物の供給速度を制御するため連続
的に監視してその結果をフィードバックする本方法は、
いま記載したフィードバック制御に加えて追加診断管理
を可能にする。記録計或いはハード印刷出力記録計を追
うことにより、逸脱、異常及びシステム欠陥は容易に感
知でき、事情に応じて修正ができる。例えば第一日の試
行性能記録が処理組成物消費量を１０ポンドを示し（シ
ステム平衡を考慮したのち）、一方でたとえ生成物濃度
が追跡標識の監視を基にして一定に保持されたとして
も、第二日目の記録は２０ポンドを示す（実施例を連続
すること）。この目盛りからの生成物使用量の不一致
は、調査が必要であり、この調査が、単なる逸脱或いは
異常でないシステム中の一連の漏れの発達を示すことが
でき、水の損失をなくすために修正を必要とする。

【００２１】連続的な監視装置の記録が無視することが
できる短継続期間の高低濃度異常を明確にすることがで
きる。一方で、感知できる継続期間或いは連続状態での
高低処理修正は無視することはできず、調査が必要であ
る。記録が、考慮したよりも多くの処理組成物或いは少
ない処理組成物を必要であることが立証された場合、印
刷出力が時間と濃度変化の双方を立証するので、変化比
率が別の式で見積もられ或いはさらに計算される。すな
わち、操業者は、生成物供給比率の増減を見積もり或い
は計算することができ、さらに容易にシステムの平衡を
回復でき、その後定常供給比率を回復できる。

【００２２】単一不活性追跡標識の用途は、二つの処理
組成物が比例して供給される場合に処理するブレース(b
race) を監視するために使用することができ、第二生成
物の２倍の比率で、供給比率が第一に直接束縛される
（従属する）ポンプにより添加される第一生成物の高比
率ポンプ供給と言われる。追跡標識は二つの処理組成物
のうちの一つに比例するので、本発明の規定によりもう
一つと比例する。本発明は、グラブ試料の採取、分析室
へのそれらの運搬、分析結果の待機、その後のポンプ制
御機のノブの主動調整に関する最近の実施を越えてかな
りの進歩を示す。最良のグラブ試料は、解析するために
平均しなければならなく、解析されたものは、ある時間
が経過した過去の性能を示し、本発明の特徴とする瞬時
の実時間の性能を表していない。

【００２３】温度調整流体は、一過冷却水、循環冷却
水、他の間接冷却水のような冷却水、及び低温殺菌水と
その類似物のような温水を含む。温度調整流体及びプロ
セス流体は、源流体から受容器までの熱伝達を目的する
ため間接接触で一般に運ばれ、熱伝達工程の間はこれら
の流体は熱の良導体であるバリアーで仕切られ、このバ
リアーは熱伝達面と呼ばれる。少なくとも一つの熱伝達
バリアーを含んでなる組み立て物は熱変換器と呼ばれ、
収納容器内のこのバリアーはプロセス流体側部と冷却流
体側部を有する。簡単な熱交換機は、他のもの（シェ
ル）の内側に同心配置されたチューブ或いはパイプを含
むことができる。このようなシェルとチューブとの熱交
換機内で、プロセス流体は典型的に内側パイプ内を通っ
て流れ、冷却流体は、内側パイプとシェルの間の環形を
通って流れる。平行或いは同一方向流熱変換器におい
て、双方の流体の流れは同一方向に流れる。逆方向流熱
変換器において、これらの流体の流れは逆方向に流れ
る。この形式或いは複雑にした熱交換機にかかわらず、
全てに共通する特徴は、プロセス流体側部及び対向する
冷却側部を有する熱伝達面を横切る熱の伝達である。

【００２４】温度調整流体とプロセス流体の間の漏洩
は、熱交換機内には一般的に単一熱交換機面或いは流体
を仕切る壁があるので、熱交換機内で最も普通に生じ
る。その上、このような面或いは壁を横切って一般的に
温度勾配が存在し、重要な流れはこのような面或いは壁
の少なくとも一つの側部に沿って流れ、これらの条件が
破壊に到達しうる物質応力を作りだす。

【００２５】どのようにして漏洩が生じるかにはかかわ
らず、このような流体間の相違点は一般的に、クロス汚
染によって生じる重力問題に関する制御因子である。製
紙システム水は、腐食防止剤、スケール防止剤、できる
なら殺生剤及び他の薬剤でよく処理されるので、極端に
少量のこれらの薬剤でも、プロセス水内の物質をひどく
汚染するに充分である。温度調整流体とプロセス流体と
の間のクロス汚染は、このような重力問題をもたれら
し、温度調整流体処理薬剤の選択は、害に対しては潜在
力が少ない薬剤に制限されて、最適処理効果より少なく
する。本発明の工程では、より効果的な薬剤をこのよう
に制限することは、所定の工程においては無い。

【００２６】その上、本発明の実施態様において、この
工程は、それらへの漏洩の検出及び／または定量化につ
いての汚染流体の適切な処理反応活性化を含む。すなわ
ち本発明の好ましい実施態様においては、また、この一
つの流体から汚染物を無くする漏洩の検出及び定量化
は、このような汚染物の有害な結果を減少するのに効果
的な少なくとも一種の処理薬剤を、汚染された流体に供
給して活性化する。さらに好ましい実施態様において
は、処理薬剤のこのような反応活性化は、このような汚
染物の有害な結果を減少するに効果的な処理薬剤を、汚
染した流体に供給することにもなっている。

【００２７】流体汚染物を処理する以前の冷却水は、約
６．５から約９．５までのｐＨを有し、約１０００ｐｐ
ｍ以下の溶質を有し、かつ約２００ｐｐｍ以下の懸濁或
いはコロイド、固体濃度を有することを特徴とする。製
紙システムにおけるプロセス流体は、冷却水よりさらに
特性を作りにくい。必ずではないが、プロセス流体は有
機物ベースであり、一般に広い無Ｈ₂ Ｏ物質の濃度範囲
を有し、、溶質、コロイドと懸濁固体、及び非混和性流
体を含む。一方、多くのプロセス流体は有機物を含み、
かつ大きな課題はこのような有機物を有する温度調整流
体の汚染物であるが、他の工業的水プロセスにおいて
は、プロセス流体は、温度調整流体汚染物に関して大き
な課題である無機物資を代わりに含むことができる。

【００２８】記号組成物は、これらの流体の標準組成物
の標識変種であり、例えば、蛍光物の群で標識化した高
分子冷却水処理薬剤である。追跡標識は、本工程で使用
する分析方法により容易に検出できるそれらのなかから
好ましく選択される。このような分析方法は、蛍光分
析、HPLC（高圧液体クロマトグラフィ）と蛍光分析の組
み合わせ、イオン電極分析、比色計分析、遷移金属分
析、光吸光分析とポスト−カラム誘導法（post-column
derivatization）と誘電率と類似物のような他の検出方
法とHPLCとの組み合わせとを含み、これらの幾つかを以
下に示す。

【００２９】蛍光発光分析法 蛍光発光分析法による特定物質の検出と定量化は、輻射
光量と存在蛍光物質との間の比例定数から明らかにされ
る。紫外線及び可視光線を含む光のエネルギーが試料に
当てられた場合に、その中の蛍光物質はエネルギーを吸
収し、その後吸収された光より長い波長を有する光とし
てエネルギーを輻射する。

【００３０】輻射光量は、光電検出器で決定される。実
施においては、光が光学光フィルターを通して試料セル
に当てられるので、透過した光は既知の波長であり、励
起波長として調べられてナノメーター（ｎｍ）で通常は
報告される。輻射光はフィルターを通して同様に選別さ
れるので、輻射光量は既知の波長或いは波長スペクトル
で測定され、励起波長として調べられて通常ナノメータ
ーで報告される。本発明に対してはよくあることだが、
低濃度の特定の物質或いは物質種類の測定が望まれ或い
は必要な場合は、フィルターが、励起及び輻射波長の組
み合わせに対して設定され、実質的に最適低レベル測定
にふさわしく選択される。

【００３１】蛍光発光分析法は本発明のプロセスの好ま
しい分析技法の一つである。水処理薬剤は蛍光物質群を
標識化することが適切であり、例えば１９９２年７月７
日に発行されたD.W.Fong及びJ.E.Hoots の米国特許第
５，１２８，４１９号に記載されるように具体化され、
カルボニル型ペンダント基を有する予備存在ポリマーの
（トランス）アミデーション誘導法によるペンダント蛍
光基を有す標識ポリマーが開示されている。ペンダント
蛍光基を標識化した水処理ポリマーは、もちろん（トラ
ンス）アミデーション誘導法より別の方法で準備され
る。他の蛍光化学追跡標識及び監視技法は公知であり、
例えば１９８８年１０月８日に発行されたI.E.Hoots 及
びB.E.Huntの米国特許第４，７８３，３１４号に記載さ
れるように具体化され、不活性蛍光追跡標識が、２−ナ
フタレンスルフォン酸とアシッドイエロー（商標）染料
とのナトリウム塩のような監視蛍光物質を有す組み合わ
せが使用される。

【００３２】一般に、理に適った実際の比率を有する最
良の蛍光物発光分析方法は、蛍光追跡標識をいずれの状
態に孤立化すること無く分析を実行することが望まし
い。すなわち、蛍光物質のバックグランドはある程度あ
る。実際に、バックグランド蛍光物が少ない場合、バッ
クグランドに対する蛍光物質或いは追跡標識の相対強度
（標準蛍光物質に対して標準濃度で測定して、例えば１
００の相対濃度を指定する）は非常に大きくて、例えば
１００／１０或いは５００／１０の割合であり、一方励
起と輻射波長の所定組み合わせが低蛍光組成物の濃度に
も使用することができ、このような割合はそれぞれ１０
と５０の相対的性能（類似条件の下で）の典型となる。
最良冷却水バックグランドに対しては、理想的な濃度で
少なくとも約５の相対的性能を有する組成物は、このよ
うな組成物が標識反応に関して適切な反応基である場
合、蛍光追跡標識或いは水処理ポリマーと類似物の標識
薬剤として非常に適切である。バックグランドに特定の
化学種の理想的な高蛍光物質があるならば、追跡標識及
び励起及び／または輻射波長は、このような化学種の存
在により生じる追跡標識測定のいずれ妨害を無効にする
か或いは少なくとも最小にするために選択する。

【００３３】蛍光物質発光分析法及びその他の分析方法
による化学薬剤追跡標識の連続流れ中の監視方法の一つ
が、１９９１年２月１２日に発行されたB.E.Moriarity
、J.J.Hickey、W.H.Hoy 、J.E.Hoots 及びD.A.Jonson
の米国特許第４，９９２，３８０号に記載されるように
具体化されて開示されている。組み合わされたHPLC- 蛍光物質分析法 高圧液体クロマトグラフィ（HPLC) と蛍光追跡標識の蛍
光分析法との組み合わせは、特に非常に低い割合の蛍光
追跡標識が使用される場合、または対面するバックグラ
ンド蛍光物質が蛍光分析の効率に別の障害となる場合
は、現在の漏れ検出プロセスに対して強力な装置であ
る。HPLC−蛍光分析方法は追跡標識組成物を流体マトリ
ックスから分離することができ、その後追跡標識濃度が
測定可能となる。HPLC−蛍光分析法の組み合わせは、激
しく汚染された流体の追跡標識を分単位で測定できるた
め特に効果的である。

【００３４】HPLC法は、流体マトリックスから追跡標識
を分離するのに有効に使用することもでき、蛍光分析と
は別の追跡標識検出方法をその後使用することを目的と
して、かつこのような別の追跡標識検出方法は、ポスト
−カラム誘導法（post-column derivatization）、誘電
率及び類似物を含まない。比色計分析 比色計及び分光分析は、化学物質を検出及び／または定
量するために使用することができる。比色計は、紫外線
または可視光線を吸収するため、その能力から化学種の
決定ができる。比色計分析技法の一つは、空或いは標準
溶液（既知の追跡標識種濃度を有する）と監視される流
体試料との目視比較である。もう一つの比色方法は分光
分析であり、入射と透過との光線の比率を、フォトセル
または光電子増倍管のような検出機により特定波長を測
定する。Brinkman PC-80プローブのような比色計プロー
ブ、ファイバーオプチックス（２元）プローブを使用
し、このプローブが埋め込まれた流動セルに、試料溶液
を収容する。ファイバーオプチックスの一つは、試料流
体を通ってセル内側の鏡の上に入射光を向け、反射光は
試料流体を通ってファイバーオプチックス内から、その
後別のケーブルにより比色計の備わる比色計分析機装置
へと戻って伝達される。比色計は、追跡標識の反射光特
性の電気アナログ信号を発生する変換器を有する。変換
器で発生した電圧が、ダイアルインジケーターと連続ラ
イン記録計印字出力とを作動させる。設定電圧監視機
は、比色計により発生した電圧アナログを常時検知及び
監視をするために使用でき、そして追跡標識信号の検出
に関しては（以下に示す）、供給比率の開始と変更とを
するため、相当信号が相当処理薬剤供給ラインに伝達さ
れる。これらに使用されるような比色計分析技法及びそ
の装置が１９９１年２月１２日に発行されたB.E.Moriar
ity 、J.J.Hickey、W.H.Hoy 、J.E.Hoots 及びD.A.Jons
onの米国特許第４，９９２，３８０号に記載され、そこ
で具体化されている。比色技法に関連して使用する適切
な化学薬剤追跡標識は、遷移金属（以下で示す）と、シ
ステム流体に存在する他の種の光吸収を検出できる光吸
収を示す物質或いは、システム流体に存在する他の種の
光吸収を検出できる光吸収を起こす色形成試薬と反応す
る物質とを含む。

【００３５】イオン選択電極分析 水性システム内の特定イオン追跡標識の直接電位差計測
定法を通じて、不活性化学薬剤追跡標識の濃度を決定す
るのに、イオン選択電極分析が使用できる。これらの電
極は、流体に溶解されたイオン物質及びガスを選択する
ことだけに応答する。したがって、この追跡標識は、測
定される環境でイオン化（或いは溶解されたガス）する
必要がある。イオン選択電極は、ｐＨ電極のように働
き、かつイオン的に導電性の薄膜の各面で測定されるた
めに、イオン（またはガス）の濃度の相違により薄い物
質を横切って発生するポテンシャルに依存する。電極内
での濃度は固定されて、このポテンシャルは同様にイオ
ン（或いはガス）の濃度とともに変化する。較正（濃度
に対するポテンシャルまたは電流）により、試料電極で
のイオン（またはガス）濃度は、追跡標識イオンに鈍感
である基準或いは標準電極で表示することができる。追
跡標識の連続監視をするため、電極は、流体の一つの流
れ（流動セルを集中的に含んでいる）に直接浸漬しても
よく、或いは、監視される流体が、イオン選択電極と基
準電極が装入された外部ローセル（Rowcell）を通って
通過してもよい。イオン選択電極の追跡標識監視技法及
びその装置は、１９９１年２月１２日に発行されたB.E.
Moriarity 、J.J.Hickey、W.H.Hoy 、J.E.Hoots 及びD.
A.Jonsonの米国特許第４，９９２，３８０号に記載さ
れ、この開示がここに参照して具体化している。

【００３６】遷移金属分析 遷移金属組成物（遷移金属イオン、オキシ−陰イオン、
陽イオン及びそれらの複合物）は、一つまたはそれ以上
の公知の技法により定量的に測定することができる。好
ましい技法は、上記で示した比色計分析である。もう一
つの技法は分子吸収である。紫外線及び可視光領域の分
子吸収は分子の電子構造に依存する。吸収されたエネル
ギーが、低エネルギー状態の軌道から光エネルギー状態
の軌道へと電子を上昇する。いずれの分子においてもあ
る状態だけが可能であ、かついずれの基底状態と励起状
態の間でのエネルギーの相違は、加えられたエネルギー
に等しくなければならない理由で、与えられた分子は一
定の周波数だけを吸収できる。分子により吸収される周
波数に関して、入射エネルギーの強度は出現エネルギー
の強度より大きく、吸収度の尺度である。追跡標識濃度
を検出かつ決定するために、監視される流体試料は、既
知濃度の遷移金属（または他の適切な追跡標識種）を含
む標準溶液で準備された較正曲線と比較される。遷移金
属追跡標識の分子吸収技法は、１９９１年２月１２日に
発行されたB.E.Moriarity 、J.J.Hickey、W.H.Hoy 、J.
E.Hoots 及びD.A.Jonsonの米国特許第４，９９２，３８
０号に記載され、この開示がここに参照して具体化して
いる。

【００３７】化学種は、一つまたはそれ以上の好ましい
分析技術に基づいた与えられるプロセスに対して選択し
てもよく、或いは分析技法は、一つまたはそれ以上の好
ましい化学薬剤追跡標識に基づいて与えられたプロセス
に対して選択してもい。好ましい実施態様においては、
追跡標識として選択された化学成分は、少なくとも１種
を溶解すべきであり、さらに好ましくは、工業プロセス
の温度調整流体及びプロセス流体の双方に、応答流体で
期待される少なくとも濃度レベルまで溶解すべきであ
る。例えば、追跡標識は温度調整流体に供給してもよ
く、その存在はプロセス流体中で監視され、その出現は
漏れからのみ生じる。このように生じた漏れによるプロ
セス流体中の期待濃度は、温度調整流体に供給或いは保
持されるこのような追跡標識の濃度よりもちろん多いだ
ろう。しかしながら、供給された流体中の追跡標識濃度
の増加だけが監視されるならば、別の流体の溶解度は一
般に関連性がない。好ましい実施態様においては、追跡
標識として選択された化学組成物は、少なくとも一つの
流体の環境において、及び好ましくは双方の流体の環境
においてどちらにも適切であるべきで、追跡標識の期待
される寿命のため或いは分解、付着、複合による流体か
らの消失のため、別の現象が予想でき埋め合わせすべき
であり、特に、追跡標識の存在量を検出するだけでな
く、それらの濃度を決定或いは濃度の変化を決定する場
合は、埋め合わせすべきである。好ましい実施態様にお
いては、化学組成物は追跡標識として選択される。

【００３８】この追跡標識の存在及び／または濃度を測
定するために選択された分析技法は、追跡標識を遊離す
ること無く測定が可能であり、さらに好ましくは連続及
び／またはオンラインベースを基に測定できる。好まし
い実施態様においては、この追跡標識の存在及び／また
は濃度を測定するために選択された分析技法は、この技
法で検出される漏れにより汚染された流体に、適切な処
理化学薬品の供給を促進かつ調整することができる信号
を得る測定を可能にする。

【００３９】本発明プロセスの一実施態様は、温度調整
流体及びプロセス流体の好ましくは両方でなく片方に、
化学薬品追跡標識を添加することを含む。そして、この
追跡標識に効果的な分析技法により、追跡標識が添加さ
れた流体中の濃度を監視して、好ましい実施態様におい
て同じ流体の双方が追跡標識の供給を受け入れて監視さ
れた場合、この監視が、熱交換機のような少なくとも一
つの潜在的漏れ位置を横切って、受け入れた流体中の追
跡標識の濃度の増加を測定する。さらに好ましい実施態
様において、本発明のプロセスは、温度調整流体及びプ
ロセス流体の好ましくは両方でなく片方に、化学薬品追
跡標識を添加することを含み、この追跡標識に効果的な
分析技法により、別の流体中のこの追跡標識の濃度を監
視する、そして好ましい実施態様において、別の流体が
監視されるあいだにこの別の流体が追跡標識の供給を受
け入れ場合、この監視が少なくとも何かの兆候を測定
し、そして熱交換機のような少なくとも一つの潜在的漏
れ位置を横切って監視される流体中の追跡標識を好まし
くは濃度を測定する。

【００４０】本発明の実施態様においては、このプロセ
スは温度調整流体とプロセス流体を採取する予備工程を
含み、好ましくは意図したポスト追跡標識−添加採取位
置で、ベースライン条件を決定する。この予備ベースラ
イン条件の決定は、追跡標識の選択及び決定を狭くする
こと及び／またはポスト追跡標識−添加採取位置の選択
を修正することに使用することができる。好ましい実施
態様において、この採取位置は熱交換機ラインの少なく
とも一つの出入口であり、この熱交換機の温度調整側及
びプロセス側いずれか或いは双方に沿っている。疑われ
る漏れまたは最も心配な漏れが、”Ａ”流体から”Ｂ”
流体までである場合（Ａ流体は温度調整流体であり、ま
たＢ流体は別の流体である）、以下に示される本発明
の”追跡標識濃度現象”改良型により、Ａ流体のみを監
視することができる。汚染物が入った側を監視すること
は、漏れの検出と定量により敏感である理由で、追跡標
識化学薬剤の出現を検出するために、Ｂ流体を代わりに
監視することが望ましい。しかしながら、所定の工業用
装置でＢ流体を監視することは実用的でない。例えば、
Ｂ流体ラインはＡ流体ラインより監視することが困難に
なる。Ｂ流体は、監視するためにわずか好ましい環境を
与え、また、わずか望ましい方法により監視することは
影響を受けやすい。したがって、汚染されている流体或
いはより大きな汚染の危険性のある流体の監視であるけ
れども、状況は実際上の理由で望ましくない。

【００４１】少なくとも出口で好ましくは出口と入口で
少なくとも一つの潜在的漏れ位置で、好ましくは全ての
潜在的漏れ位置で、少なくとも一つの熱交換機で好まし
くは全ての熱交換機で、水システムの監視される流体を
採取することにより、流体はポテンシャル漏れ位置を狭
めることができる。例えば、Ｂ流体（汚染された或いは
もしかすると汚染される流体）逆の流れシステムと並列
に配置された多数の熱交換機の各出入口で監視される場
合、追跡標識化学薬剤の第一の出口での出現が、Ｂ流体
の流路の方向に沿った漏れを有する第一の熱交換機の正
確な位置を示し、この監視が追跡標識濃度の決定及び／
またはこの濃度変化比率含むならば、熱交換機位置での
漏れの大きさは、それぞれの流体の流速度のような別の
操作因子を用いて計算できる。第一の漏れ位置のＢ流体
下流における追跡標識濃度の増加が、追加された漏れ位
置を正確に示し、Ｂ流体が下流の熱交換機を越えて増加
しない決定が、この熱交換機を疑いの範疇から除く。さ
らに逆の流れの流れシステムに対して、またＡの流れが
監視されるならば、Ａ流体から第一の漏れ指示は最も上
流の漏れ熱交換機を横切って発生し、それはＢの流れの
最も下流の漏れ熱交換機である。すなわち、複数の漏れ
位置が存在する場合、何らかの方法で双方の監視感度が
下流で減少するならば、逆の流れシステムにおける一方
の流れの検出感度の減少は、双方の流体が感知されると
きにもう一方の流れの増加する感度により相殺される。

【００４２】一般に、環境に対して実施する追跡標識化
学薬剤量を最も少ないして用いることが望ましく、流体
に添加される追跡標識量は、少なくとも望ましい決定に
対して効果のある量にすべきである。追跡標識が最小の
効果量を越えて著しい量を流体に故意に供給されること
は稀であり、その理由は一般に実質的な目的でなく、必
要となる価格の根拠となりかつその中の追跡標識化学薬
剤の存在により生じる双方の流体の品位に害を及ぼす。
激しく超過すること無く効果がある追跡標識−受け入れ
流体に添加される追跡標識化学薬剤量は、種々の因子で
変化し、追跡標識を制限することなく含み、かつ選択さ
れた方法で、選択された監視方法でのバックグランド妨
害の可能性、疑わしくて潜在的な漏れの大きさ、監視様
式（オンライン連続、半連続、スラグと試料、及び同類
物）監視する。流体の一方或いはもう一方の追跡標識適
用量は、それらに約０．１ｐｐｍの追跡標識を与えるこ
とで少なくとも十分であり、さらに一般的には少なくと
も１０或いは１００ｐｐｍ或いはさらに多く与える。

【００４３】請求項に記載されるように本発明の着想及
ぶ分野から離脱することなくここに記載された本発明の
構成、作用及び方法の配置は変更することができる。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作条件の下で処理水準を決定するため
   に、不純物を含みかつ処理組成物を適用量含む製紙シス
   テムを監視する方法であって、 製紙環境に不活性で水溶性の蛍光追跡標識を前記システ
   ムに処理組成物量に比例した量で製紙システムに添加す
   る工程、 前記システムから前記組成物及び前記追跡標識の双方を
   含有している試料溶液を回収して、回収した前記試料を
   前記追跡標識濃度を標準と比較する工程を含む分析にか
   けて、前記試料中の前記追跡標識濃度を決定する工程、
   及び製紙システムの水量または処理組成物適用量を変化
   させて、前記処理組成物の適切な操作濃度範囲を維持す
   る工程、 を含んでなる製紙システムを監視する方法。
2. 【請求項２】 回収する工程が、製紙システムの種々の
   位置で繰り返される請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記処理組成物が殺生剤である請求項１
   に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記蛍光追跡標識が、２−ナフタレンス
   ルフォン酸及びアッシドイエロー７からなる群から選択
   される請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 処理組成物が下記システムに不活性であ
   る追跡標識に比例して加えられた製紙システムにおい
   て、前記処理組成物の適用量を制御する方法であって、 前記製紙システムから循環する水試料を受容し且つ、前
   記試料の濃度を表示する追跡標識の特性を探知するため
   の流動セルを有し、前記特性を電圧アナログに変換する
   ための変換器を有する分析機、 前記電圧アナログを受信し且つ、前記電圧アナログを前
   記処理組成物の消耗量に関する標準追跡標識を代表する
   電圧標準と連続的に比較し、前記比較することが標準性
   能を立証しない場合に出力信号を発生する監視装置、及
   び比例した処理組成物と追跡標識とを、予め決めた適用
   量で導入するためのポンプ装置であり、処理組成物の前
   記適用量を変化させるために前記出力信号で制御される
   ポンプ装置、 を含む計測設備を設けることを含む製紙システムにおい
   て、処理組成物の適用量を制御する方法。
6. 【請求項６】 前記追跡標識特性は、電磁線で前記試料
   を照射することにより発生させるられる請求項５に記載
   の方法。
7. 【請求項７】 前記追跡標識が蛍光性であり、前記試料
   がセラミックシリンダーの形状内の流動セルを貫通して
   通過し、かつ前記シリンダーは光を透過して発光するの
   で、前記追跡標識の輻射率を測定が可能である請求項６
   に記載の方法。
8. 【請求項８】 処理組成物の標準濃度が、予め決めた
   ０．５ｐｐｍから約１００ｐｐｍの範囲内にあり、 前記監視装置が、調整した追跡標識の濃度によって、前
   記範囲を制限かつ規定する調整可能な低設定点及び高設
   定点を有し、かつ前記監視装置が、低設定点に達したと
   きに前記ポンプ装置の出力を増加するために出力信号を
   発生して、かつ高設定点に達したときに増加されたポン
   プの出力を停止する信号を発生する。請求項５に記載の
   方法。
9. 【請求項９】 ポンプ装置が、前記処理組成物の追跡標
   識適用量の主要部分を供給するため絶えず駆動するため
   の主ポンプと、残余適用量を供給するために信号により
   制御される調整ポンプとを含んでなる請求項８に記載の
   方法。
10. 【請求項１０】 循環する主要水の流路中の源泉を試料
    として採取するために、前記流動セル内で分析するため
    前記流動セルを貫通して試料を通過させるために、かつ
    分析された試料を経路に戻すために、試料経路を含む請
    求項５記載の方法。
11. 【請求項１１】 前記追跡標識特性は、光度計により試
    料を照射することにより発生する輻射エネルギーである
    請求項５に記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記追跡標識は、蛍光性であり、かつ
    石英シリンダー透明体を貫通して試料を通過させられる
    工程を含み、かつ光で照射される請求項１１に記載の方
    法。
13. 【請求項１３】 製紙システムにおけるプロセス流体か
    ら温度調整流体への漏洩を検出する方法であって、 前記温度調整流体の正規成分でない追跡標識化学薬剤の
    少なくとも１種を前記プロセス流体中に維持する工程、
    及び少なくとも一つの位置で、前記プロセス流体と前記
    温度調整流体の少なくとも一つとを、少なくとも一回分
    析にかけ、かつ前記分析により、前記追跡標識化学薬剤
    の前記種の存在を少なくとも検出し、前記流体が前記分
    析にかけられたとき前記分析により、追跡標識化学薬剤
    の前記種の濃度を少なくとも決定する工程、 を含む漏洩を検出する方法。
14. 【請求項１４】 化学薬剤追跡標識の前記種は、前記プ
    ロセス流体の総合的に追加された正規組成物であるか、
    或いは前記プロセス流体の正規組成物とは異種である請
    求項１３に記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記分析が、分析される前記流体中の
    化学薬剤追跡標識の前記種の濃度に比例する化学薬剤追
    跡標識の前記種の分光或いは化学的特性を決定する請求
    項１３に記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記プロセス流体及び前記温度調整流
    体の少なくとも一つが、漏洩の潜在的位置を越えて分析
    することにかけられる請求項１３に記載の方法。
17. 【請求項１７】 化学薬剤追跡標識の前記種が蛍光性組
    成物の少なくとも一つであり、且つ前記分析は少なくと
    も蛍光物質を含みかつ経路中の分析である請求項１３に
    記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記処理化学薬剤が殺生剤である請求
    項１３に記載の方法。