KR20050014801A - 막 분리 공정 모니터링 방법 - Google Patents

막 분리 공정 모니터링 방법

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KR20050014801A
KR20050014801A KR10-2004-7015396A KR20047015396A KR20050014801A KR 20050014801 A KR20050014801 A KR 20050014801A KR 20047015396 A KR20047015396 A KR 20047015396A KR 20050014801 A KR20050014801 A KR 20050014801A
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salt
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KR10-2004-7015396A
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이. 에이치. 켈르 제이어
보스코 피. 호
존 이. 후츠
비나이퍼 베드포드
마틴 알. 갓프리
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날코 컴파니
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Abstract

본 발명은 막 분리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막 분리 처리를 모니터링 및/또는 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 모니터링 방법은 불활성 형광 추적물질을 제공하는 단계; 불활성 형광 추적물질을 공급류에 도입하는 단계; 공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 형광 추적물질의 형광 신호를 검출하는 형광광도계를 제공하는 단계; 및 공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 형광 추적물질의 양을 측정하기 위해 형광광도계를 사용하는 단계를 포함하며, 공급류를 하나 이상의 제 1 류와 제 2 류로 분리하는 것이 가능한 막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

막 분리 공정 모니터링 방법{Method of monitoring membrane separation process}
선택적인 막을 사용하는 막 분리는, 상당히 최근에 정수와 같은 액체류 처리의 산업적 분리 기술로 부가되었다. 막 분리에서는, 대체로 유입류의 구성요소가 막을 거쳐 통과하여 그 구동력의 결과로 한 방출류가 된다. 따라서 제 2 류에 원래의 구성요소의 일부분이 남게 된다. 정수 또는 다른 액체류 공정에 일반적으로 사용되는 막 분리는, 정밀여과(microfiltration), 한외여과(ultrafiltration), 나노여과(nanofiltration), 역삼투(reverse osmosis), 전기투석(electrodialysis), 전기에 의한 이온제거법(electrodeionization), 투과증발여과(pervaporation), 막 추출(membrane extraction), 막 증발((membrane distillation), 막 스트리핑(membrane stripping), 막 폭기(membrane aeration) 및 다른 공정들을 포함한다. 분리의 구동력은 막 분리의 종류에 따라 달라진다. 막 여과로 알려진 압력-유도 막 여과는 정밀여과, 한외여과, 나노여과, 역삼투 및 구동력으로 압력을 사용하는 것을 포함하는데, 전기투석 및 전기에 의한 이온제거법에서 전기적 구동력을 사용하는 반면에, 여기에서는 구동력으로 압력을 이용한다. 역사적으로, 막 분리 공정 또는 시스템은 막 스케일링, 막 오염, 막 손상 및 수성류로부터 용질을 제거하는 효과를 가진 것과 같은 역 충돌에 기인한 수처리에 대한 비용효과를 고려하지 않은 것이었다. 그러나 기술의 발전은 막 분리를 산업공정에 쓰이는 적절한 수성 공급류를 처리하는, 보다 경제적으로 실용적인 기술로 만들었다.
더욱이 막 분리 공정은 특별히 정화되지 않았거나 폐수의 정화와 같은 산업적 용도에 보다 실용적으로 만들어졌다. 이는 향상된 진단적인 도구 또는 막 분리 성능을 평가할 수 있는 기술의 사용을 통해 성취되었다. 효율성(예, 유량 또는 막 투과성)과 효과성(예, 제거 또는 선택성)과 같은 막 분리의 성능은, 대체로 공정의 작동 환경과 관련된 다양한 변수들에 의해 영향을 받는다. 그러므로 이들과 공정의 성능 및/또는 작동 환경을 평가하는, 막 분리에 특수한 다른 종류의 공정 변수를 모니터링하는 것이 바람직하다. 이에 관하여, 막 분리 공정을 모니터링하는 많은 다양한 진단적인 기술은 일상적으로 사용되어 오고 있었으며, 산업적 사용에 대한 실용성 및 실행가능성은 필수적인 것으로 이해되고 받아들여져 왔다.
그러나, 대체로 모니터링은 간헐적으로, 예를 들어, 작업 교대에 한번씩 또는 때때로 더 가끔식 수행되었다. 주지의 도입되어 있는 모니터링 기술은 또한 노동적일 수 있으며, 시간 집약적이다. 따라서, 전형적인 모니터링에 기초한 성능을 증가시키기 위해, 막 분리공정에 대한 조정은 신속하게 행해질 수 없었을 것이다. 게다가, 가능한 모니터링 기술은, 일반적으로 막 분리 공정을 평가 및/또는 제어하는 지표로 의존되는 공정 변수의 다양성을 모니터링하는 것에 대해, 빈번하게 최상의 감도 및 선택성을 제공하지 못한다.
예를 들어, 대체로 역삼투 및 나노여과에 적용되는 모니터링 기술은 전도성 측정 및 유량 측정을 포함한다. 전도성 측정은, 막에 의해 실질적으로 보유된 용질의 회수를 측정하는데 있어 본래부터 정확성이 떨어진다. 이에 관하여, 전도성 측정동안, 일반적으로 지시약으로 사용되는 전도성 염은 막을 거쳐 통과할 수 있다. 염은 전체 염의 농도의 일부로서 일반적으로 막을 거쳐 통과할 수 있기 때문에, 농도기울기 등과 같은 국소 농도의 변화는, 필요적으로 막의 손상을 표시하지 않고, 생산되는 액상의 전도성을 바꿀 수 있다. 염농도(그리고 그 농도의 백분율로서, 염의 통과)가 가장 높은 단계에 다다르는 다단계 십자류 여과 막 시스템의 마지막 단계에서는, 이 사실과 일치한다. 이에 관하여, 염 통과/저지율 변수는 일반적으로 막 시스템의 전체 단계동안에 측정된 값에 기초한 평균값으로 정해진다.
또한, 일반적으로 이런 시스템에 도입되는 유량계는 검량 부정확성이 일어 날 수 있으며, 따라서 잦은 검량이 요구된다. 게다가 전형적인 역삼투의 모니터링 및 다른 막 분리는 일상적으로 많은 다른 기술의 부가적 및/또는 결합적인 사용이 요구된다. 따라서 모니터링의 복합성과 비용을 증가시킨다.
따라서, 수성의 공급류와 같은 공급류를 처리할 수 있으며, 복합적이며/또는 막 분리의 성능의 평가에 중요한 막 분리공정에 특수한, 하나 또는 그 이상의 공정 변수를 적절하게 모니터링할 수 있는 감응성 또는 선택성이 부족할 수 있는 종래의 모니터링기술이 사용되는 산업적 공정의 사용에 적절한 막 분리 공정을 모니터링 및/또는 제어하는 방법의 필요성이 존재한다.
본 발명은 막 분리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 막 분리 처리를 모니터링 및/또는 제어하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 산업 공정의 사용에 적절한 공급류를 처리하는 것이 가능한 막 분리 공정을 모니터링 및/또는 제어하는 방법과 시스템을 제공한다. 이에 관하여, 불활성 형광 추적물질의 검출은 작동 변수, 화학적 변수, 기계적 변수 또는 그들의 복합적인 것과 같은, 막 분리에 고유한 많은 다른 공정 변수를 평가 및/또는 제어하는데 유용하다. 본 발명의 불활성 형광 추적물질 모니터링 기술은 막 분리에 특수한 공정 변수의 모니터링에 관하여, 높은 감응성과 선택성으로 수행될 수 있다. 이에 관하여, 본 발명의 방법과 시스템은 막 분리 공정의 성능을 최적화하는데 효율적으로 사용될 수 있다. 그러한 최적화된 수행의 예는 막 세정, 막의 보다 긴 수명, 시스템에서의 처리 약품의 확인, 최적의 회수에 대한 작동 가능성, 스케일, 오염 및 다른 시스템 변수의 더 나은 제어에 기인한 에너지 비용 감소를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 , 본 발명의 일 실시예에서는 공급류를 하나 이상의 제 1 류와 제 2 류로 분리할 수 있는 막을 포함하는 막 분리 공정 모니터링 방법을 제공한다. 이 방법은 불활성 형광 추적물질을 제공하는 단계; 불활성 형광 추적물질을 공급류에 도입하는 단계; 공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서 불활성 형광 추적물질의 형광 신호를 검출하는 형광광도계를 제공하는 단계; 및 공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 형광 추적물질의 양을 측정하는 형광광도계를 사용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 의하면, 막 분리 시스템 모니터링 방법은 산업 공정의 사용에적절한, 공급류로부터 용질을 제거할 수 있는 막을 포함한다. 이 방법은 공급류에 불활성 추적물질을 첨가하는 단계; 막과 공급류를 접촉시키는 단계; 공급류를 여과류와 공급류로부터 용질을 제거하는 농축류로 분리시키는 단계; 공급류, 여과류 및 농축류 중 하나 이상에서 불활성 추적물질의 형광 신호를 검출하는 형광광도계를 제공하는 단계; 및 공급류, 여과류 및 농축류 중 하나 이상에서 불활성 추적물질의 양을 측정하기 위해 형광광도계를 사용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 의하면, 본 발명은 산업 공정의 사용에 적절한, 수성의 공급류를 정화할 수 있는 막 분리 시스템을 제공한다. 막 분리 시스템은 반투과성막, 검출장치, 제어창치를 포함하며, 상기 반투과성 막은 불활성 추적물질을 함유하고 있는 수성의 공급류를 여과류와 수성의 공급류로부터 하나 이상의 용질을 제거한 농축류로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 검출장치는 수성의 공급류, 여과류 및 농축류 중 하나 이상에서 약 5ppt 내지 1000ppm의 범위의 불활성 추적물질의 양을 형광분석적으로 측정할 수 있으며, 측정된 불활성 추적물질의 양을 표시하는 신호를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하며, 상기 제어장치는 수성의 공급류의 정화를 모니터링 및/또는 제어하는 신호를 처리할 수 있는 것을 특징으로 한다. 그러한 모니터링 또는 제어는 투여 시약의 제어 및 표준 분석기기의 정확성/검량을 확인하는 것을 포함한다.(예를 들어, 유량 감지기)
다른 실시예에 의하면, 본 발명은 산업 공정의 이용에 있어서, 공급류로부터 용질을 제거할 수 있는 막을 포함하는, 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법을 제공한다. 이 방법은 공급류에 불활성 추적물질을 첨가하는 단계; 공급류와 막을 접촉시키는 단계; 공급류를 제 1 방출류와, 공급류로부터 용질들을 제거한 제 2 방출류로 분리하는 단계; 공급류, 제 1 방출류 및 제 2 방출류 중 하나 이상에서 불활성 추적물질의 형광 신호를 검출하기 위해 형광광도계를 제공하는 단계; 공급류, 제 1 방출류 및 제 2 방출류 중 하나 이상에서, 약 5ppt 내지 1000ppm의 범위의 불활성 추적물질의 양을 측정하는 형광광도계를 사용하는 단계; 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여 막 분리에 특수한 하나 또는 그 이상의 공정 변수를 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명이 제공하는 방법 및 시스템의 유리한 점은 막 분리 공정 또는 시스템을 모니터링 및/또는 제어하기 위해 불활성 형광 추적물질을 사용한다는 것이다.
본 발명이 제공하는 방법 및 시스템의 다른 유리한 점은 막 분리 공정 또는 시스템의 작동 효율을 향상시키기 위해 측정가능한 양의 불활성 추적물질을 사용한다는 점이다.
본 발명의 다른 유리한 점은 막 분리 시스템에 첨가된 측정가능한 양의 불활성 추적물질에 기초하여, 선택성과 특별성을 가진 막 분리 공정에 특수한 변수를 모니터링하는 방법 및 시스템을 제공한다는 것이다.
본 발명의 또다른 유리한 점은 산업수 시스템의 사용에 적절하며, 수성의 공급류를 정화하는 막 분리 공정을 모니터링 및/또는 제어할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 공급류로부터 용질들을 제거하는 십자류 여과 및/또는 전량 여과 분리를 사용하는 막 분리 공정 또는 시스템에 특수한 향상된 성능을 제공한다는 이점이 있다.
본 발명의 부가적인 설명 및 이점은 현재 인용된 실시예의 상세한 설명에 의해 명백해질 것이며, 설명될 것이다.
본 발명은, 많은 다른 산업분야의 사용에 적절한, 수성의 공급류와 같은, 공급류로부터 용질을 제거할 수 있는 막 분리 공정을 모니터링 및/또는 제어할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 방법 및 시스템은, 막 분리 공정에 첨가되는 측정가능한 양의 불활성 형광 추적물질에 기초하여, 막 분리 공정을 모니터링 및 제어할 수 있다. 이에 관하여, 막 분리에 특유한 많은 다른 공정 변수들, 예를 들면 작동 변수, 화학적 변수, 기계적 변수 등과 같은 변수 및 그것들의 조합을 포함하는 변수들은, 막 분리 공정의 결과가 효과적으로 최적화될 수있도록 고도의 선택성, 특별성 및 정확성으로 평가될 수 있다.
본 발명의 방법 및 시스템은 막 분리 공정 또는 시스템을 모니터링 및/또는 제어하기 위해 많은 다른 적절한 구성요소, 공정 단계, 작동 환경 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 본 발명의 막 분리 공정은 십자류 여과 및 전량 여과를 포함한다. 십자류 여과 공정이 진행되는 동안에, 공급류는 분리 시스템의 막에 실질적으로 평행한 유량 방향으로 처리될 수 있다. 전량 여과 분리 공정에 의하면, 공급류는 분리 시스템의 막에 실질적으로 수직한 유량 방향으로 처리될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 막 분리 공정은 공급류를 분리류로 나눔으로써, 공급류를 처리 또는 정화할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 공급류는 여과류 및 농축류와 같은, 하나 이상의 제 1 및 제 2 류로 분리된다. 공급류는, 용해된 유기물, 용해된 무기물, 용해된 고체들, 현탁된 고체들 및 그와 같은 것 또는 그들의 조합과 같은 다양한 용질을 함유할 수 있다. 공급류가 여과류 및 농축류로 분리될 때, 막의 필터에서를 예로 들면, 여과류는 필수적으로, 수성의 공급류와 비교해 볼 때 실질적으로 낮은 농도의 용해 및/또는 현탁된 용질을 함유한다. 반대적으로, 농축류는, 수성의 공급류와 비교해 볼 때, 높은 농도의 융해 및/현탁된 용질들을 함유한다. 이에 관하여, 여과류는 정화된 수성의 공급류와 같이, 정화된 공급류를 나타낸다.
본 발명은, 예를 들면 십자류여과 공정, 전량여과공정, 역삼투, 한외여과, 정밀여과, 나노여과, 전기투석, 전기에 의한 이온제거법, 투과증발여과, 막 추출, 막 증발, 막 스트리핑, 막 폭기 및 그와 같은 것들 또는 그것들의 조합등을 포함하는 막 분리 공정의 많은 다른 형태로 사용될 수 있다. 역삼투, 한외여과, 정밀여과 및 나노여과는 바람직한 막 분리 공정들이다.
역삼투에서, 공급류는 일반적으로 십자류의 조건하에서 처리된다. 이에 관하여, 공급류는 공급류의 아주 작은 부분만이 여과류로서 막을 거쳐 방출되어, 실질적으로 막에 평행하게 흐른다. 십자류의 속도는 일반적으로 막 표면 오염을 줄이는 스코어링(scouring)을 제공하기 위해 매우 높다. 이는 농도 분극 효과(예를 들어 막 표면의 감소된 교류 경계층에서의 용질의 농도, 이는 막의 삼투압을 증가시킬 수 있으며, 따라서 여과 유량을 감소시킬 수 있다.)를 감소시킬 수 있다. 농도 분극 효과는 공급류를 여과하기 위해 막을 거쳐 통과하는 것을 방해할 수 있다. 따라서 적용된 공급류에 대한 여과 비율과 같은, 회수 비율을 감소시킨다. 순환 루프는 막 표면을 지나 높은 유량 비율을 유지하기 위해 도입될 것이다.
역삼투 공정은 다른 종류의 많은 막을 도입할 수 있다. 그러한 경제적인 막 엘리먼트는 종류는, 제한없이 중공사 막 엘리먼트(hollow fiber membrane elements), 관상 막 엘리먼트(tubular membrane elements), 나관 막 엘리먼트(spiral-wound membrane elements), 판틀형 막 엘리먼트(plate and frame membrane elements) 및 그와 같은 것들, 여기에 인용된, 프랭크 엔 케머 (Frank N.Kemmer ed.)가 집필한 1998년 뉴욕의 맥그로우-힐 북 컴퍼니(McGraw-Hill Book Company)의 "The Nalco Water Handbook," 제 2 판 중 챕터 15의 "막 분리"에서 상세하게 설명된 것들을 포함한다.
전형적인 역삼투 시스템은 막 여과, 더욱 일반적으로는 막 분리의 예로서 설명된다. 역삼투는 반다공성막에 공급물 스페이서를 감고, 중앙의 천공된 수거 튜브 둘레에 투과물 캐리어를 감음으로써 제작되는 나관형 엘리먼트나 모듈에서 주로 사용된다. 전형적으로 모듈들은 테이프 및/또는 유리섬유 오버-랩으로 밀봉되어 있다. 그 결과 구성물은 유입류를 수용할 수 있는 한 채널을 갖는다. 유입류는 막 모듈을 따라 세로로 흐르며, 농축류로서 다른 끝으로 빠져 나간다. 모듈 내에서, 물은 반다공성 막을 거쳐 통과하여 중앙의 수거 튜브로 흐르는 여과 채널에 갖히게 된다. 이 튜브로부터, 물은 지정된 채널로부터 흘러나오며, 수거된다.
실제적으로, 막 모듈은 끝과 끝이 제 1 모듈의 여과 튜브를 제 2 모듈의 여과 튜브 등에 고정하는 내부연결기로 함께 적층되어 있다. 이 적층된 막 모듈들은 압력 용기에 수납된다. 압력 용기 안에서, 공급류는 적층내의 제 1 모듈로 통과하는데 이는 여과류로서 물의 일부분을 제거한다. 제 1 막으로부터 온 농축류는 제 2 막의 공급수가 되며, 적층의 아래로 내려가며 반복된다. 적층의 막들의 모든 여과류는 고정된 여과 튜브에 수거된다. 단지 제 1 모듈에 들어간 공급류, 여과류와 적층의 마지막 모듈로부터 온 마지막 농축류의 결합만이 일반적으로 모니터링된다.
대부분의 역삼투 시스템에서는, 압력 용기는 스테이지(stage)형 또는 패스(pass)형으로 배열된다. 스테이지형 막 시스템에서는, 압력 용기의 뱅크로부터 온 결합된 농축류는 제 2 스테이지를 위한 공급류가 되도록 압력 용기의 제 2 뱅크로 향한다. 통상적으로 시스템은 각각의 스테이지에서 연속적으로 작아지는 압력 용기를 가진 2 내지 3개의 스테이지를 가진다.
예를 들어 시스템은 제 1 에서 4개의 압력 용기를 가질 수 있으며, 제 1 스테이지의 농축류는 차례로 제 2 스테이지의 2개의 압력 용기에 공급되며, 제 2 스테이지의 농축류는 제 3 스테이지의 1개의 압력 용기에 공급된다. 이것은 4:2:1의 배치를 나타내는 것이다. 스테이지형 막 구조에서, 모든 스테이지의 모든 압력 용기로부터 결합된 여과류는 수거되며, 더 이상의 막 처리 없이 사용된다. 예를 들면, 보일러 공급수와 같이, 많은 양의 정화된 물이 필요할 때 멀티 스테이지 시스템이 사용된다. 막 시스템으로부터 온 여과류는 이온 교환 또는 다른 수단에 의해 추가로 정화될 것이다.
멀티-패스 시스템에서, 각각의 압력 용기의 뱅크로부터 온 여과류는 수거된후 압력 용기의 후속하는 뱅크의 공급수로 사용된다. 모든 압력 용기로부터 온 농축류는 더 이상의 개개의 류에 대한 막 처리 없이 결합된다. 예를 들면 정밀전자분야 또는 의약품 공업과 같이, 매우 높은 순도의 물이 필요할 때, 멀티-패스 시스템이 사용된다.
역삼투 시스템의 한 스테이지의 농축류는 다른 스테이지의 공급수가 될 수 있다는 것은 상기의 예들로부터 명백해진다. 마찬가지로 멀티 패스 시스템의 단일 패스의 여과류는 후속하는 패스의 공급류가 될 수 있다. 상기에 인용된 역삼투의 예와 같이 시스템을 모니터링하는 시도는 공급류, 여과류 및 농축류 등과 같이 샘플링과 모니터링이 발생할 수 있는 제한된 수의 장소가 있다. 몇몇의 시스템에서는, 모두는 아니지만, '인너-스테이지' 샘플링 지점에서 제 1 단계 농축류/제 2 단계 공급류의 샘플링/모니터링을 허용한다. 유사한 "인너-패스" 샘플링 지점은 멀티 패스 시스템에서와 마찬가지로 가능할 것이다.
실제적으로, 하나의 압력 용기에서 여과 수거 튜브를 조사하는 것은 적층에서 막 엘리먼트의 각각으로부터 여과류의 품질을 샘플링하는 것이다. 이는 시간소비적이며, 귀찮고, 부정확한 방법이며 또한 일상적으로 고장을 수리하는 상황을 제외하고는 적용하지 않는다. 현재 하나의 압력 용기안에서 각각의 막 엘리먼트의 공급류/농축류의 질을 조사하는 방법은 받아들여지고 있지 않다.
십자류 여과 막 분리 공정과 비교하여, 종래의 부유 고체의 여과는, 실질적으로 수직방향으로 공급 유동체를 필터 매개물 또는 막을 거쳐 통과시키는 것에 의해 수행되었다. 이는 효과적으로 서비스 사이클 동안에 하나의 방출류를 만들어낸다. 단계적으로, 필터는 깨끗한 유체를 공급류에 반대방향으로 통과하게 하여, 필터에 의해 보유되었던 물질을 함유하는 재세정 방출류를 생성함으로써, 역세척된다. 따라서, 종래의 여과는 공급류, 정화류 그리고 역세척류를 생성한다. 이런 종류의 막 분리는 전형적으로 전량여과 분리에 바람직하다. 그리고 전형적으로 크기가 1 마이크론보다 큰, 현탁된 입자의 분리에는 제한된다.
한편, 십자류 여과 기술은 (일반적으로 크기가 약 1 마이크론 또는 그보다 작은)작은 입자, 콜로이드 및 용해된 용질의 제거에 사용될 수 있다. 그러한 종류의 십자류 막 분리 시스템은 예를 들어 역삼투, 정밀여과, 한외여과, 나노여과, 전기투석 또는 그와 같은 것들을 포함할 수 있다. 역삼투는 예를 들면, 이온 그리고 비이온 종류, 낮은 분자량을 가진 분자, 수성 거대분자, 고분자, 현탁된 고체, 콜로이드, 박테리아, 바이러스 및 그와 같은 물질 등, 적어도 최소 직경이 0.0001마이크론에서 0.001 마이크론인, 작은 분자량을 가지며 용해된 물질조차도 제거할 수 있다.
이에 관하여, 역삼투는 종종 전체 용해 고체(total dissolved solids, "TDS") 항목이 상당히 높은 (예를 들면 500ppm 또는 그 이상) 물을 처리하기 위해 상업적으로 사용된다. 대체적으로, 공급수의 TDS가 2 내지 5 퍼센트인 경우 막을 거쳐 통과될 것이다. 따라서 일반적으로 여과류는 전체적으로 용질이 없을 수는 없다. 이에 관하여, 고압 보일러의 보충수로 사용되는 것과 같은 몇몇의 산업 분야에는, 역삼투 여과의 TDS가 너무 높다. 그 결과, 역삼투 시스템과 다른 유사한 막 분리 시스템을 우선적으로 사용하고나서, 수지에 남아있는 TDS를 감소시키고,산 및 수산화나트륨과 같이 수지의 재생산을 위해 저장되고 사용되는 독성이 있는 물질의 양을 줄이는 이온 교환 공정 또는 다른 적절한 공정을 결합하여 종종 사용한다.
상기에서 논한 바와 같이, 막 분리 공정의 성능은, 온도, pH, 압력, 여과 유량, 처리 및/또는 세정 시약의 활동성, 오염 활동도 및 그와 같은, 다른 많은 작동 조건들에 따라 변화할 수 있다. 불활성 형광 추적물질의 검출에 기초한 모니터링 및/또는 제어 프로그램을 개발 및/또는 수행할 때, 막 분리에 특수한 작동 조건의 효과는 필수적으로 고려되어야만 한다. 상기 논의한 것에 따라, 수처리 공정의 작동 조건은 한 공정으로부터 한 공정까지 상당히 차이가 날 수 있다. 이에 관하여, 각 공정에 적용되는 모니터링 기술 또한 상당히 차이가 날 수 있다.
막 분리 공정 및 그의 모니터링은 후술하는 이유 때문에 매우 독특하다.
1. 시스템은 모니터링이 어디서 끝날 수 있는지 및/또는 시료가 어디서 수거되는지와 관련하여 제한적인 유동성을 가지고 구성된다.
2. 막 분리 시스템은 물이 배리어를 거쳐 투과되는 것과 같이 생기는 농축분산층을 포함한다. 이는 냉각수 시스템과 같은, 다른 수처리 시스템에는 존재하지 않는다.
3. 막 분리 시스템은 용질의 역 용해도가 문제되는 산업 공정보다 상당히 낮은 온도에서 작동한다. 그러나, 역삼투 및 나노여과와 같은 막 분리 시스템의 경우, 이러한 낮은 온도는, 높은 온도 공정에서는 쉽게 문제가 되지 않는, 염(실리카 및 실리케이트 염)으로부터의 스케일을 초래한다. 이에 관하여, 일반적인 일상의막 분리 공정 작업(예를 들어, 역삼투 및 나노여과)은 약 75℉에서 일어난다.
4. 막 표면이 청결해야하는 필요성 때문에, 상대적으로 작은 양의 미세한 침전물은 중대한 성능 손실을 야기할 수 있다. 막에서의 성능 손실은 냉각수 처리와 비교해 볼 때 침전물 증착에 더욱 민감하다. 이에 관하여, 막에서의 성능 손실은 냉각수 시스템에서 발생하는 열 운반 손실로 요구되는 것보다 상당히 더 낮은 필름 두께를 발생시킬 수 있다.
5. 막 분리에서의 물 손실은 “여과” 또는 막 배리어를 거쳐 통과된 것 때문이다. 손상되거나 또는 다른 불완전한 막들은 막을 통과한 바람직하지 않은 용질의 누출에 영향을 받기 쉽다. 따라서 최고의 효율성에서 작동하기 위하여 막을 거쳐 누출이 발생하는 것을 모니터링하는 것이 중요하다.
6. 얇은 반투과성 필름(중합적, 유기적 또는 무기적)들은 화학적 물질에 의한 손상에 민감하다. 막 표면에 접촉되는 생성물들은 막 표면을 손상시켜 그로인해 성능을 노화시키는 것을 방지하는 막 케미스트리에 융화적이어야 한다.
7. 막 시스템에서 사용되는 화학적 처리는 사용 전에 막 물질과 융화될 수 있는지 증명되어야 한다. 융화되지 못하는 약품으로부터의 손상은 성능의 즉각적인 손실과 막 표면의 손상을 가져올 수 있다. 그러한 화학적 처리로 인한 즉각적이고 회수불가능한 손상은 냉각수 시스템에서는 거의 일어나지 않는 일이다.
이러한 차이점에 기초하여, 냉각수 처리 공정과 같은 다른 수처리 공정들과 비교하여, 프로그램을 모니터링 및/또는 제어하는 것을 개선 및/또는 수행할 때, 다른 많은 요소와 고려사항들을 반드시 고려하여야 한다.
예를 들어 막과 에너지의 소비에 드는 비용은 막 분리 공정에 특수한, 중요한 작동 비용 상수이다. 이에 관하여, 작은 규모의 막의 스케일과 오염의 증착은, 막의 여과에 있어서, 지정된 구동력에 의한 여과류의 감소, 여과 품질(순도)의 저하, 지정된 여과류를 유지하는데 소비되는 에너지의 증가, 막 교체 및/또는 예정에 없는 막 교체 또는 세정/수리에 드는 휴지 시간의 원인, 또 다른 조건들과 그들의 결합과 같은 것은 막 분리 시스템의 결과에 역으로 충격을 줄 수 있다. 이에 관하여, 일정한 여과류, 구동력, 압력차 그리고 저지율과 같은 막 여과에 특수한 지속적인 공정 변수의 모니터링은 일반적으로 오염 및/또는 스케일의 검출에 중요한 것으로 여겨지며, 따라서 그러한 문제가 관찰되었을때, 치료적인 이행이 측정되어 진다. 역삼투에서, 이러한 변수 중 일부의 약 10 내지 15 퍼센트의 변화는 일반적으로 처리 시약의 투과량의 제어과 같은, 즉시 대응하는 행동을 필요로 하는 스케일/오염 문제를 의미한다. 따라서 가능한한 가장 빠른 시간내의 이러한 문제들의 검출은, 예를 들어 심한 에너지 소비, 생성물의 손실, 너무 이른 막 교체 등과 같은 것을 예방할 수 있다. 이상적으로, 좋지 않거나 의심스러운 조건 또는 변화가 시스템에서 검출되면, 알람과 같은 일부 수단을 조건 또는 변화를 작동자에게 알리기 위해 사용하여야 한다. 그 후, 조정하는 동작은 필요적으로 또는 적절하게 취해져야 한다.
출원인들은 불활성 형광 추적물질의 양을 측정하는데 기초한 막 분리에 특수한 공정 변수의 모니터링 및/또는 제어가 현재 사용가능한 종래의 기술에 비하여 보다 빠르고, 보다 감도가 좋으며, 보다 포괄적이며, 보다 선택적이며, 보다 믿을만하다는 것을 유일하게 발견하였으며, 특별히 본 발명의 모니터링 방법은 연속적인 모니터링 방법으로 도입되었다. 본 발명은 예를 들어 화학적 처리의 부족, 계획에 없는 회수 백분율의 증가, 용질 통과의 증가, 불규칙한 유량, 막 분리 및/또는 막 여과에 특유한 스케일 및/또는 오염 문제 등을 합리적인 확실성과 고감도를 가지며, 현재 가능한 방법보다 훨씬 적은 시간 내에 검출할 수 있는 진단적인 능력을 향상시켰다. 이에 관하여, 현재의 시스템 혼란 또는 다른 수명이 짧은 변화는, 산발적인 모니터링에 의해 검출되는 부정확한 경고 표시보다는, 그들이 갖는 일시적인 조건을 지속적으로 모니터링하는 것에 의해 검출될 수 있다.
상기에 논의하였던 것처럼, 본 발명의 방법 및 시스템은 막 분리 공정을 모니터링 및/또는 제어하는 불활성 형광 추적물질을 도입하였다. 불활성 추적물질을 사용하는 것에 의해, 본 발명은 종래의 모니터링기술과 비교하여, 보다 큰 선택성과 감도를 가지고 다른 많은 막 분리 변수들을 평가할 수 있다. 이에 관하여, 측정가능한 양의 불활성 추적물질은 그러한 시스템의 수행을 최적으로 극대화할 수 있도록 효과적으로 사용될 수 있다.
여기에서, 불활성 형광 추적물질에 관하여 사용되는 ‘불활성’이라는 것은 시스템의 어떤 다른 화학물질에 의해, 또는 pH, 온도, 이온 강도, 산화환원력, 미생물의 활동 또는 살생제 농도 등에 의해 상당하거나 중대한 정도로 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. “상당하거나 중대한 정도로 영향을 받지 않는다”가 의미하는 양이란, 불활성 형광 화합물이 산업수 시스템에서 처할 수 있는 극심한 조건하에서 형광 신호의 변화가 10% 밖에 안된다는 것을 말한다. 종래기술의 산업수시스템으로 일반에게 알려진 산업수 시스템에서는 일반적으로 극심한 조건에 처하게 된다.
다른 많은 적절한 불활성 추적물질들이 어떤 적당한 양과 수와 적용으로 사용될 수 있다는 것이 평가될 것이다. 예를 들면 단일의 추적물질은 많은 다른 막 분리 공정의 변수를 평가하는데 사용될 수 있다. 그러나 본 발명은 분리 모니터링 적용에 대한 추적물질로서, 각각 기능하는 많은 다른 추적물질의 사용을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 본원발명의 불활성 형광 추적물질 모니터링은 단일한, 간헐적인 또는 반연속적인 모니터링 방법으로 수행될 수 있으며, 그리고 바람직하게는 류에서 추적물질의 농도측정은 급속한 실시간 측정을 제공하기 위해 현장에서 수행될 수 있다.
불활성 추적물질은 막 분리 시스템의 물과 함께 이동 가능하여야 하며, 따라서 실질적으로 전체적으로는 아니지만, 막 분리 시스템에 특수하고 독특한 온도 및 압력하에서, 그것이 사용되는 농축류에서, 수성이어야 한다. 다시 말하며, 불활성 추적물질은 그것이 사용되는 막 분리 공정의 용질과 유사한 성질을 보여준다. 일 실시예에서, 본 발명의 다음의 불활성 추적물질은 다음의 기준을 만족시키는 것이 바람직하다.
1. 조금이라도 막에 흡착되지 않을 것;
2. 막을 손상시키거나, 막의 기능을 방해하거나, 막의 성질을 변경시키지 않을 것;
3. 연속적인, 반-연속적인 모니터링로 검출가능할 것. 그리고 정확하고, 반복가능하며 공급수, 농축수, 여과수 또는 다른 적절한 매개체 또는 그들의 조합에서 수행되는 것이 가능한 농도 측정에 적절할 것;
4. 일반적으로 불활성 추적물질이 사용될 수 있는 막 분리 시스템의 물에 존재하는 화학적 물질과 실질적으로 이질적일 것;
5. 일반적으로 불활성 추적물질이 사용될 수 있는 막 분리 시스템의 물에 존재하는 화학적 물질로부터의 간섭에, 화학적 물질에 의한 치우침에 영향받지 않을 것;
6. 선택적 투과막을 포함하는 막 분리 시스템의 물로부터 그 자체의 특수한 또는 선택적인 힘의 손실에 실질적으로 영향받지 않을 것;
7. 불활성 추적물질이 사용될 수 있는 막 분리 시스템의 물에 도입되는 모든 처리 시약과 융화성이 있을 것과 그들의 효과를 전혀 감소시키지 않을 것;
8. 모든 조직의 구성요소와 융화적일 것; 그리고
9. 물 또는 그것이 사용되는 막 분리 공정의 주변 뿐만 아니라 그들로부터 방출되는 것에 대해 상대적으로 독성이 없을 것 그리고 환경적으로 안전할 것.
양적으로 과량이 아니면서 효과적인, 막 분리 공정에 첨가되는 불활성 추적물질의 양은, 제한이 없이, 선택된 모니터링 방법, 선택된 모니터링 방법과 관련된 백그라운드 간섭의 범위, 공급수 및/또는 농축수의 기대되는 불활성 추적물질의 농축의 강도, 모니터링 모드(온라인의 지속적인 모니터링 모드와 같은)를 포함하는 다양한 요소에 대하여 차이가 날 수 있다. 일 실시예에 의하면, 막 분리 시스템에 첨가된 불활성 추적물질의 투과량은, 예를 들면 적어도 약 5 ppt 이상 그리고 바람직하게는 적어도 1 ppb 또는 약 5 ppb 또는 그 이상, 약 100 ppm 또는 200 ppm을 상한으로 하여 농축류에서 일정한 비율로 측정가능한 농도를 제공하는데 충분한 양을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 추적물질의 양은 약 5 ppt에서 약 100 ppm까지, 바람직하게는 약 1 ppb에서 50 ppb 까지, 보다 바람직하게는 5 ppb에서 50 ppb까지의 범위를 가진다.
일 실시예에서, 불활성 추적물질은 건조 고체 또는 순수 액체와 같은 분리 요소라기보다는, 조성물의 요소로서 막 분리 시스템에 첨가될 수 있다. 불활성 추적물질 조성물 또는 생성물은, 수성 용액 또는 막 분리 시스템에 첨가되었을 때 막 분리 시스템에서 합리적인 속도를 가지고 분산될 수 있는 다른 실질적으로 균질한 혼합물을 포함할 수 있다. 이에 관하여, 불활성 추적물질의 농도는 생성물의 농도와 서로 연관성을 가진다. 일 실시예에서, 생성물 또는 조성물은 스케일 및/또는 오염을 처리하기 위해 첨가된 처리 시약을 포함할 수 있다.
다른 많은 적절한 종류의 화합물이 불활성 형광 추적물질로 사용될 수 있다. 일 실시예에서는, 불활성 추적물질 화합물은 예를 들어 다음의 화합물을 포함할 수 있다;
아크리딘 오렌지(Acridine Orange(CAS 등록번호 65-61-2))로도 알려져 있는, 3,6-아크리딘디아민(3,6-acridinediamine),N,N,N',N'-테트라메틸-모노하이드로클로라이드(N,N,N',N'-tetramethyl-monohydrochloride);
2-안트라센술폰산 나트륨염(2-anthracenesulfonic acid sodium salt(CAS 등록번호 16106-40-4));
1,5-안트라센디술폰산(1,5-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-91-2))및 그의 염들;
2,6-안트라센디술폰산(2,6-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-95-6))및 그의 염들;
1,8-안트라센디술폰산(1,8-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-92-3))및 그의 염들;
안트라솔 그린 아이비에이(Anthrasol Green IBA(CAS 등록번호 2538-84-3, aka Solubilized Vat Dye))로도 알려져 있는, 안트라[9,1,2-cde]벤조[rst]펜타펜-5,10-디올,16,17-디메톡시,비스(하이드로젠 설페이트), 이나트륨염(anthra[9,1,2-cde]benzo[rst]pentaphene-5,10-dio1,16,17-dimethoxy, bis(hydrogen sulfate), disodium salt);
배토펜앤트롤린디술포닉 액시드, 이나트륨염(bathophenanthrolinedisulfonic acid, disodium salt(CAS 등록번호 52746-49-3));
아미노 2,5-벤젠 디술포닉 액시드(amino 2,5-benzene disulfonic acid(CAS 등록번호 41184-20-7));
2-4-(아미노페닐)-6-메틸벤조티아졸(2-(4-aminophenyl)-6-methylbenzothiazole(CAS 등록번호 41184-20-7));
브릴리언트 액시드 옐로우 8지(Brilliant Acid Yellow 8G (CAS 등록번호 2391-30-2, aka Lissamine Yellow FP, Acid Yellow 7))로도 알려져 있는, 1H-벤즈[de]이소퀴놀린-5-술포닉 액시드,6-아미노-2,3-디하이드로-2-(4-메틸페닐)-1,3-디옥소-, 모노 나트륨염(1H-benz[de]isoqliinoline-5-sulfonic acid,6-amino-2,3-dihydro-2-(4-methylphenyl)-1,3-dioxo-, mono sodium salt);
셀레스틴 블루(Celestine Blue (CAS 등록번호 1562-90-9))로도 알려져 있는, 페녹스진-5-이윰,1-(아미노카보닐)-7-(디에틸아미노)-3,4-디하이드록시-,클로라이드 (phenoxzin-5-ium,1-(aminocarbonyl)-7-(diethylamino)-3,4-dihydroxy-,chloride);
크레실 바이올렛 아세테이트(cresyl violet acetate(CAS 등록번호 10510-54-0))로도 알려져 있는, 벤조[a]페녹자진-7-이윰,5,9-디아미노-,아세테이트(benzo[a]phenoxazin-7-ium,5,9-diamino-,acetate):
4-디벤조퓨란술포닉 액시드(4-dibenzofuransufonic acid(CAS 등록번호 42137-76-8));
3-디벤조퓨란술포닉 액시드(3-dibenzofuransulfonic acid(CAS 등록번호 215189-98-3));
1-에틸퀴날디늄 아이오다이드(1-ethylquinaldinium iodide(CAS 등록번호 606-53-3));
플루오레세인(fluorescein(CAS 등록번호 2321-07-5));
플루오레세인, 나트륨염(fluorescein,sodium salt(CAS 등록번호 518-47-8, aka Acid Yellow 73, Uranine),);
키플라워 화이트 에스티(Keyfluor White ST(CAS 등록번호 144470-48-4, aka Flu. Bright 28));
키플라워 화이트 씨엔(Keyfluor White CN (CAS 등록번호 16470-24-9))으로도 알려져 있는, 벤젠술포닉액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미토]-테트라나트륨염(benzenesulfonic acid, 2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[bis(2-hydroxyethyl)amino]-6-[(4-sulfophenyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-tetrasodium salt);
루코포 비에스비(Leucophor BSB (CAS 등록번호 68444-86-0))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 230(C.I.Florescent Brightener 230);
루코포 비엠비(Leucophor BMB (CAS 등록번호 16470-24-9, aka Leucopho. U, Flu. Bright.290))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-테타나트륨염(benzenesulfanic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[bis(2-hydroxyethyl)amino]-6-[(4-sulfophenyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-,tetasodium salt);
루시제닌 (Lucigenin (CAS 등록번호 2315-97-1, aka bis-N-methylacridinium nitrate))으로도 알려져 있는, 9,9'-비아크리디늄,10,10'-디메틸-,디니트레이트(9,9'-biacridinium,10,10'-dimethyl-,dinitrate);
리보플라빈(Riboflavin) 또는 비타민 비투(Vitamin B2 (CAS 등록번호 83-88-5))로도 알려져 있는, 1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨(1-deoxy-1-(3,4-dihydro-7,8-dimethyl-2,4-dioxobenzo[g]pteridin-10(2H)-yl)-ribitol);
1,5-나프탈렌디술폰산, 이나트륨염(수화물)(1,5-naphthalenedisulfonic acid, disodium salt(hydrate)(CAS 등록번호 1655-29-4, aka 1,5-NDSA hydrate)), 2-아미노-1-나프탈렌술폰산(2-amino-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 81-16-3)), 5-아미노-2-나프탈렌술폰산(5-amino-2-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 119-79-9)),4-아미노-3-하이드록실-1-나프탈렌술폰산(4-amino-3-hydroxy-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 90-51-7)), 6-아미노-4-하이드록시-2-나프탈렌술폰산(6-amino-4-hydroxy-2-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 116-63-2)), 7-아미노-1,3-나프탈렌술폰산, 포타슘염(7-amino-1,3-naphthalenesulfonic acid, potassium salt(CAS 등록번호 79873-35-1)), 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌술폰산(4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid(CAS 등록번호 90-20-0)), 5-디메틸아미노-1-나프탈렌술폰산(5-dimethylamino-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 4272-77-9)), 1-아미노-4-나프탈렌술폰산(1-amino-4-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 84-86-6)), 1-아미노-7-나프탈렌술폰산(1-amino-7-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 119-28-8)) 및 2,6-나프탈렌디카르복실 액시드, 이칼륨염(2,6-naphthalene dicarboxylic acid , dipotassium salt(CAS 등록번호 2666-06-0))을 포함하되, 이에 한정되지 않는 모노, 디 또는 트리-술포네이티드 나프탈렌(mono-, di-, tri-sulfonated naphthalene);
3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실산(3,4,9,10-perylenetetracarboxylicacid(CAS 등록번호 81-32-3));
포와이트 씨엘(Phorwite CL (CAS 등록번호 12270-53-0))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 191 (C.I.Fluorescent Brightener 191);
포와이트 비케이엘(Phorwite BKL (CAS 등록번호 61968-72-7))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 200 (C,I.Fluorescent Brightener 200);
포와이트 비에이치씨 766(Phorwite BHC 766 (CAS 등록번호 52237-03-3))으로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-(4-페닐-2H-1,2,3-트리아졸-2-일)-, 이칼륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-(4-phenyl-2H-1,2,3-triazol-2-yl)-,dipotassium salt);
피락로어 화이트 에스-15에이(Pylaklor White S-l5A (CAS 등록번호 6416-68-8))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,5-(2H-나프토[1,2-d]트리아졸-2-일)-2(2-페닐에테닐)-나트륨염 5(benzenesulfonic acid,5-(2H-naphtho[1,2-d]triazol-2-yl)-2(2-phenylethenyl)-, sodium salt);
1,3,6,8-피린테트라술폰산, 테트라나트륨염(1,3,6,8-Pyrenetetrasulfonic acid,tetrasodium salt(CAS 등록번호 59572-10-0));
피라닌(Pyranine (CAS 등록번호 6358-69-6, aka 8-hydroxy-1, 3, 6-pylenetrisulfonic acid, trisodium salt));
퀴놀린(quinoline(CAS 등록번호 91-22-5));
로달럭스(Rhodalux (CAS 등록번호 550-82-3))로도 알려져 있는, 3H-페녹자진-3-원,7-하이드록시-,10-옥사이드(3H-Phenoxazin-3-one,7-hydroxy-,10-oxide );
로다민 더블류티(Rhodamine WT (CAS 등록번호 37299-86-8))로도 알려져 있는, 잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,이나트륨염(xanthylium,9-(2,4-dicarboxyphenyl)-3,6-bis(diethylamino)-,chloride,di sodium salt);
사프라닌 오(Safranine 0(CAS 등록번호 477-73-6))로도 알려져 있는, 페나지니움,3,7-디아미노-2,8-디메틸-5-페틸-,클로라이드(phenazinium,3,7-diamino-2,8-dimethyl-5-phenyl-,chloride);
산도즈 씨더블류(Sandoz CW (CAS 등록번호 56509-06-9))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 235(C.I.Fluorescent Brightener 235);
산도즈 씨디(Sandoz CD (CAS 등록번호 16470-24-9, aka flu. Bright.220))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-,테트라나트륨염(benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[bis(2-hydro xyethyl)amino]-6-[(4-sulfophenyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-,tetrasodium salt);
산도즈 티에이치-40(Sandoz TH-40(CAS 등록번호 32694-95-4))으로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-이나트륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[(2-hydroxypropyl)amino]-6-(phenylamino)-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-,disodium salt);
설포호다민 비(Sulforhodamine B (CAS 등록번호 3520-42-1, aka Acid Red 52))로도 알려져 있는, 잔틸리움,3,6-비스(디에틸아미노)-9-(2,4-디술포페닐)-, 인너 솔트, 나트륨염(xanthylium,3,6-bis(diethylamino)-9-(2,4-disulfophenyl)-, inner salt, so dium salt);
티노팔 5비엠-지엑스(Tinopal 5BM-GX (CAS 등록번호 169762-28-1))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[(아미노메틸)(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노)-,이나트륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[(aminomethyl)(2-hydroxyethyl)amino]-6-(phenylamino)-1,3,5-triazin-2-y1]amino)-, disodium s alt;
티노폴 디씨에스(Tinopol DCS(CAS 등록번호 205265-33-4));
티노팔 씨비에스-엑스(Tinopal CBS-X (CAS 등록번호 27344-41-8))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-([ 1,1'-비페닐)-4,4'-디일디-2,1-에텐디일)비스, 이나트륨염(benzenesulfonic acid,2,2'-([1,1'-biphenyl)-4,4'-diyldi-2,1-ethene diyl)bis, disodium salt);
티노팔 알비에스 200(Tinopal RBS 200, (CAS 등록번호 6416-68-9))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,5-(2H-나프톨[1,2-d]트리아졸-2-일)-2-(2-페닐에틸)-, 나트륨염(benzenesulfonic acid,5-(2H-naphtho[1,2-d]triazol-2-yl)-2-(2-phenyl ethenyl)-, sodium salt);
타이탄 옐로우(Titan Yellow (CAS 등록번호 1829-00-1, aka Thiazole YellowG))로도 알려져 있는, 7-벤조티아졸술포닉 액시드,2,2'-(1-트리아젠-1,3-디일디-4,1-페닐렌)비스[6-메틸-,이나트륨염 (7-benzothiazolesulfonic acid,2,2'-(1-triazene-1,3-diyldi-4,1-phenylene)bis[6-methyl-,disodium salt); 및
그들의 모든 암모늄, 포타슘 및 나트륨 염; 그리고 모든 그와 같은 시약 및 그들의 적절한 혼합물을 포함한다.
바람직한 추적물질은;
리보플라빈(Riboflavin) 또는 비타민 비투(Vitamin B2 (CAS 등록번호 83-88-5))로도 알려져 있는, 1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨(1-deoxy-1-(3,4-dihydro-7,8-dimethyl-2,4-dioxobenzo[g]pteridin-10(2H)-yl)-ribitol);
플루오레세인(fluorescein(CAS 등록번호 2321-07-5));
플루오레세인, 나트륨염(fluorescein,sodium salt(CAS 등록번호 518-47-8, aka Acid Yellow 73, Uranine),);
2-안트라센술폰산 나트륨염(2-anthracenesulfonic acid sodium salt(CAS 등록번호 16106-40-4));
1,5-안트라센디술폰산(1,5-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-91-2))및 그의 염들;
2,6-안트라센디술폰산(2,6-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-95-6))및 그의 염들;
1,8-안트라센디술폰산(1,8-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-92-3))및 그의 염들;
1,5-나프탈렌디술폰산, 이나트륨염(수화물)(1,5-naphthalenedisulfonic acid, disodium salt(hydrate)(CAS 등록번호 1655-29-4, aka 1,5-NDSA hydrate)), 2-아미노-1-나프탈렌술폰산(2-amino-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 81-16-3)), 5-아미노-2-나프탈렌술폰산(5-amino-2-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 119-79-9)), 4-아미노-3-하이드록실-1-나프탈렌술폰산(4-amino-3-hydroxy-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 90-51-7)), 6-아미노-4-하이드록시-2-나프탈렌술폰산(6-amino-4-hydroxy-2-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 116-63-2)), 7-아미노-1,3-나프탈렌술폰산, 포타슘염(7-amino-1,3-naphthalenesulfonic acid, potassium salt(CAS 등록번호 79873-35-1)),4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌술폰산(4-amino-5-hydroxy-2,7-naphthalenedisulfonic acid(CAS 등록번호 90-20-0)), 5-디메틸아미노-1-나프탈렌술폰산(5-dimethylamino-1-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 4272-77-9)), 1-아미노-4-나프탈렌술폰산(1-amino-4-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 84-86-6)),1-아미노-7-나프탈렌술폰산(1-amino-7-naphthalenesulfonic acid(CAS 등록번호 119-28-8)) 및 2,6-나프탈렌디카르복실 액시드, 이칼륨염(2,6-naphthalene dicarboxylic acid , dipotassium salt(CAS 등록번호 2666-06-0))을 포함하되, 이에 한정되지 않는 모노, 디 또는 트리-술포네이티드 나프탈렌(mono-, di-, tri-sulfonated naphthalene);
3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실산(3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid(CAS 등록번호 81-32-3));
포와이트 씨엘(Phorwite CL (CAS 등록번호 12270-53-0))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 191 (C.I.Fluorescent Brightener 191);
포와이트 비케이엘(Phorwite BKL (CAS 등록번호 61968-72-7))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 200 (C,I.Fluorescent Brightener 200);
포와이트 비에이치씨 766(Phorwite BHC 766 (CAS 등록번호 52237-03-3))으로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-(4-페닐-2H-1,2,3-트리아졸-2-일)-, 이칼륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-(4-phenyl-2H-1,2,3-triazol-2-yl)-,dipotassium salt);
피락로어 화이트 에스-15에이(Pylaklor White S-l5A (CAS 등록번호 6416-68-8))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,5-(2H-나프토[1,2-d]트리아졸-2-일)-2(2-페닐에테닐)-나트륨염 (benzenesulfonic acid,5-(2H-naphtho[1,2-d]triazol-2-yl)-2(2-phenylethenyl)-, sodium salt);
1,3,6,8-피린테트라술폰산, 테트라나트륨염(1,3,6,8-Pyrenetetrasulfonic acid,tetrasodium salt(CAS 등록번호 59572-10-0));
피라닌(Pyranine (CAS 등록번호 6358-69-6, aka 8-hydroxy-1, 3, 6-pylenetrisulfonic acid, trisodium salt));
퀴놀린(quinoline(CAS 등록번호 91-22-5));
로달럭스(Rhodalux (CAS 등록번호 550-82-3))로도 알려져 있는, 3H-페녹자진-3-원,7-하이드록시-,10-옥사이드(3H-Phenoxazin-3-one,7-hydroxy-,10-oxide );
로다민 더블류티(Rhodamine WT (CAS 등록번호 37299-86-8))로도 알려져 있는, 잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,이나트륨염(xanthylium,9-(2,4-dicarboxyphenyl)-3,6-bis(diethylamino)-,chloride,di sodium salt);
사프라닌 오(Safranine 0(CAS 등록번호 477-73-6))로도 알려져 있는, 페나지니움,3,7-디아미노-2,8-디메틸-5-페틸-,클로라이드(phenazinium,3,7-diamino-2,8-dimethyl-5-phenyl-,chloride);
산도즈 씨더블류(Sandoz CW (CAS 등록번호 56509-06-9))로도 알려져 있는, 씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 235(C.I.Fluorescent Brightener 235);
산도즈 씨디(Sandoz CD (CAS 등록번호 16470-24-9, aka flu. Bright.220))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-,테트라나트륨염(benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[bis(2-hydro xyethyl)amino]-6-[(4-sulfophenyl)amino]-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-,tetrasodium salt);
산도즈 티에이치-40(Sandoz TH-40(CAS 등록번호 32694-95-4))으로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-이나트륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[(2-hydroxypropyl)amino]-6-(phenylamino)-1,3,5-triazin-2-yl]amino]-,disodium salt);
설포호다민 비(Sulforhodamine B (CAS 등록번호 3520-42-1, aka Acid Red52))로도 알려져 있는, 잔틸리움,3,6-비스(디에틸아미노)-9-(2,4-디술포페닐)-, 인너 솔트, 나트륨염(xanthylium,3,6-bis(diethylamino)-9-(2,4-disulfophenyl)-, inner salt, so dium salt);
티노팔 5비엠-지엑스(Tinopal 5BM-GX (CAS 등록번호 169762-28-1))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[(아미노메틸)(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노)-,이나트륨염 (benzenesulfonic acid,2,2'-(1,2-ethenediyl)bis[5-[[4-[(aminomethyl)(2-hydroxyethyl)amino]-6-(phenylamino)-1,3,5-triazin-2-y1]amino)-, disodium s alt;
티노폴 디씨에스(Tinopol DCS(CAS 등록번호 205265-33-4));
티노팔 씨비에스-엑스(Tinopal CBS-X (CAS 등록번호 27344-41-8))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,2,2'-([ 1,1'-비페닐)-4,4'-디일디-2,1-에텐디일)비스, 이나트륨염(benzenesulfonic acid,2,2'-([1,1'-biphenyl)-4,4'-diyldi-2,1-ethene diyl)bis, disodium salt);
티노팔 알비에스 200(Tinopal RBS 200 (CAS 등록번호 6416-68-9))로도 알려져 있는, 벤젠술폰산,5-(2H-나프톨[1,2-d]트리아졸-2-일)-2-(2-페닐에틸)-, 나트륨염(benzenesulfonic acid,5-(2H-naphtho[1,2-d]triazol-2-yl)-2-(2-phenyl ethenyl)-, sodium salt);
타이탄 옐로우(Titan Yellow (CAS 등록번호 1829-00-1, aka Thiazole Yellow G))로도 알려져 있는, 7-벤조티아졸술포닉 액시드,2,2'-(1-트리아젠-1,3-디일디-4,1-페닐렌)비스[6-메틸-,이나트륨염 (7-benzothiazolesulfonic acid,2,2'-(1-triazene-1,3-diyldi-4,1-phenylene)bis[6-methyl-,disodium salt); 및
그들의 모든 암모늄, 포타슘 및 나트륨염; 그리고 모든 그와 같은 시약 및 그들의 적절한 혼합물을 포함한다.
본 발명의 가장 바람직한 불활성 형광 추적물질은, 1,3,6,8-피린테트라술폰산, 테트라나트륨염(1,3,6,8-Pyrenetetrasulfonic acid,tetrasodium salt(CAS Registry No .59572-10-0)); 1,5-나프탈렌디술폰산, 이나트륨염(수화물)(1,5-naphthalenedisulfonic acid, disodium salt(hydrate)(CAS 등록번호 1655-29-4, aka 1,5-NDSA hydrate)); 로다민 더블류티(Rhodamine WT (CAS 등록번호 37299-86-8))로도 알려져 있는, 잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,이나트륨염(xanthylium,9-(2,4-dicarboxyphenyl)-3,6-bis(diethylamino)-,chloride,di sodium salt); 리보플라빈(Riboflavin) 또는 비타민 비투(Vitamin B2 (CAS 등록번호 83-88-5))로도 알려져 있는, 1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨(1-deoxy-1-(3,4-dihydro-7,8-dimethyl-2,4-dioxobenzo[g]pteridin-10(2H)-yl)-ribitol); 플루오레세인(fluorescein(CAS 등록번호 2321-07-5)); 플루오레세인, 나트륨염(fluorescein,sodium salt(CAS 등록번호 518-47-8, aka Acid Yellow 73, Uranine)); 2-안트라센술폰산 나트륨염(2-anthracenesulfonic acid sodium salt(CAS Resistry No. 16106-40-4)); 1,5-안트라센디술폰산(1,5-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-91-2))및 그의 염들; 2,6-안트라센디술폰산(2,6-anthracenedisulfonic acid(CAS 등록번호 61736-95-6))및 그의 염들; 1,8-안트라센디술폰산(1,8-anthracenedisulfonic acid(CAS Registry No.1736-92-3))및 그의 염들; 및 그들의 혼합물을 포함한다.
상기의 추적물질의 목록을 부가한 것은, 당해 기술분야의 당업자라면 상대 이온의 대안으로 사용되는 염이 또한 사용되었음을 알 수 있을 것이다. 따라서 예를 들어, 상대 이온으로서 Na+를 갖는 음이온 추적물질은 또한 상대 이온이 K+, Li+, Ca+2, Mg+2또는 다른 적절한 상대 이온중의 하나를 선택한 형태로 사용된다. 같은 방식으로, 양이온 추적물질도, 예를 들어, Cl-, SO4 -2, PO4 -2,H2PO4 -2,CO3 -2,HCO3 -또는 다른 적절한 상대 이온과 같은, 많은 상대 이온을 갖는다.
바람직한 크기의 범위내에서 분자량 또는 물리적 크기를 제어하는 이러한 추적물질의 변형, 예를 들면, 불활성 중합된 분자에 이들을 첨가하기 위해, 형광 미소구체에 이들을 도입시키기 위해, 또는 분자의 곁가지에 부가적인 화학적 일부분을 첨가하기 위한 변형은 당해 기술분야의 당업자에게는 명백할 것이다. 그러한 변형은 여기에 포함된다.
상기에서 논의한 것과 같이, 불활성 추적물질은 막 분리 공정의 성능을 평가하기 위해 측정되거나 검출된다. 불활성 형광 추적물질의 존재량 및 막 분리 공정의 유입수/공급수 및/또는 다른 공정류에서 그것의 농도를 측정하는 것은,막 분리 공정의 유입수/공급수 및/또는 다른 류에서 불활성 추적물질의 농도가 수 ppm 또는그 이하이거나, 전에 논의한 것과 같이 ppb와 같이 낮은 때이다.
본 발명의 불활성 추적물질은 다른 많은 적절한 기술을 사용함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어,하나 이상의 지정된 시간 단계에서, 연속적인 모니터링의 형광 발광 분석 측정법(fluorescence emission spectroscopy)은, 본 발명의 실시예에 따르면 바람직한 분석방법의 하나이다. 형광 발광 분석 측정법에 의한 화학적인 추적물질의 연속적인 현장의 류의 측정을 위한 방법과 다른 분석방법은, 여기에 참조로 인용되며, 1991년 2월 12일에 공개된 비.이. 모리에티(B.E.Moriaty), 제이.제이.히키(J.J.Hickey), 더블유.에이치.호이(W.H. Hoy), 제이.이.후츠(J.E.Hoots) 그리고 디.에이.존슨(D.A. Johnson)의 미국 특허 제 4,992,380 호에 설명되어 있다.
일반적으로, 합리적인 정도의 실용성을 가진 대부분의 형광 발광 분석 측정법에 있어서, 어떤 면에서는 추적물질을 고립시키지 않고 분석을 수행하는 것이 바람직하다. 따라서, 형광 분석이 행해지는 유입수/공급수 및/또는 농축수에는 일정 농도의 백그라운드 형광이 있을 수 있다. 이러한 백그라운드 형광은 (그것의 유입수/공급수 시스템을 포함하는) 막 투과 시스템의 화학적 화합물에서 올 수 있으며, 본 발명의 막 분리 공정과는 관계가 없다.
백그라운드 형광이 낮은 경우, 백그라운드에 대한 불활성 추적물질의 상대적인 측정할 수 있는 형광의 강도(100을 예로 하여 상대적인 강도를 할당하여 표준 농도에서 표준 형광 화합물에 대하여 측정한 것)는, 여기 파장과 발광 파장의 그러한 조합이 낮은 형광 화합물 농도에서 도입될 경우. 예를 들면 100/10 또는 500/10으로 매우 높을 수 있다. 그러한 비율은 각각 10 그리고 50으로 (같은 조건하에서) 상대적인 형광의 대표적인 것일 수 있다. 일 실시예에서, 여기/발광 파장 및/ 또는 도입된 불활성 추적물질의 양은 예상되는 지정된 백그라운드 형광에 대하여 약 5 또는 약 10 이상의 상대적인 형광을 제공하기 위해 선택된 것이다.
본 발명의 실시에 사용될 수 있는 형광광도계(fluorometer)의 예는 (IL주 Naperville소재의 Ondeo Nalco사로부터 입수가능한) TRASAR 3000 및 TRASAR 8000; (CA주 San Jose소재의 Hitachi instruments사를 통해 Hitachi사로부터 입수가능한) Hitachi F-4500 fluorometer: (NJ주의 Edison소재의 JOBIN YVON사로부터 입수가능한) JOBIN YVON FluoroMax-3 "SPEX" fluorometer; 및 (CA주 San Diego소재의 Research Instrument International사를 통해 Bio-Tech Kontron사로부터 입수가능한) Gilford Fluoro-Ⅳ spectrophotometor 또는 the SFM 25를 들 수 있다. 형광광도계의 목록은 포괄적인 것은 아니며, 단지 형광광도계의 예를 보여주기 위한 것임을 알 수 있을 것이다. 다른 상업적으로 가능한 형광광도계 및 그들의 변형은 본 발명에서 또한 사용될 수 있다.
다른 많은 적절한 분석 기술들이 막 분리 공정 동안에 불활성 추적물질의 양을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 기술의 예는, 고압액체크로마토그래피(HPLC)-형광분석, 색측 분석(colorimetry analysis), 이온 선택성 전극 분석, 전이 금속 분석 및 그와 같은 것들을 포함한다.
예를 들면, 불활성 형광 추적물질의 고압액체크로마토그래피-형광 분석은, 본 발명의 막 분리 시스템 내에서 불활성 추적물질의 측정가능한 양을 검출하는데사용될 수 있으며, 특별히, 매우 낮은 농도의 불활성 추적물질 또는 백그라운드 형광이 사용될 때, 형광 분석의 효율성과 대립할 수 있다. 고압액체크로마토그래피-형광 분석방법은 유동체 매트릭스로부터 불활성 추적물질 화합물을 분리되도록 한 다음, 불활성 추적물질의 농도를 측정할 수 있다.
고압액체크로마토그래피는 또한 효과적으로 형광 분석 이외의 불활성 추적물질 측정 방법을 도입하는 목적으로 , 유동체 매트릭스로부터 불활성 추적물질 화합물을 분리하기 위해 도입될 수 있다. 크로마토그래피 기술의 한 종류의 예는 여기에 참조로 인용된 뉴욕의 C.F. Sinpson ed., JOHN Wiley&Son의 “액체 크로마토그래피의 기술‘의 121 내지 122 페이지 및 1989년에 출판된 American Public Association의 “물과 폐수의 검사에 대한 표준방법”제17판의 6-9, 6-10에 설명되어 있다.
색측 방법에 관하여는, 색측학 및 /또는 분광학은 불활성 화학적 추적물질을 측정 및/또는 정량하기 위해 도입될 수 있다. 색측학은 자외선 또는 가시광선을 흡수하는 능력으로부터 화학적 물질을 측정하는 것이다. 열량 분석기술 및 여기에 도입되는 장비는, 1991년 공개되어 여기에 참조로 인용된 비.이. 모리에티(B.E.Moriaty), 제이.제이.히키(J.J.Hickey), 더블유.에이치.호이(W.H. Hoy), 제이.이.후츠(J.E.Hoots) 그리고 디.에이.존슨(D.A. Johnson)의 미국특허 제 4,992,380 호에 설명되어 있다.
이온 선택성 전극 분석에 관하여는, 이온 선택적 전극은 액상 시스템에서 특수한 이온성 추적물질의 직접 전위차 측정법을 통해 불활성 화학적 추적물질의 농도를 측정할 수 있다. 이온 선택적 전극 추적물질 모니터링 시술의 예는 여기에 참조로 인용된 1991년 2월 12일에 공개된 비.이. 모리에티(B.E.Moriaty), 제이.제이.히키(J.J.Hickey), 더블유.에이치.호이(W.H. Hoy), 제이.이.후츠(J.E.Hoots) 그리고 디.에이.존슨(D.A. Johnson)의 미국특허 제 4,992,380 호에 설명되어 있다.
화학적 물질의 고립없이, 그의 잔존량 및/또는 농도를 검출 및/또는 정량하는 분석 기술은 진보된 기술들임을 알 수 있을 것이다. 이에 관하여, 상기한 본 발명의 막 분리 공정 동안에 측정가능한 양의 불활성 추적물질을 검출하는 데 사용되는 적절한 분석 기술의 조사는 철저하게 규명된 것은 아니다. 따라서 본원발명의 목적을 위한 상기의 적절한 분석 기술은 장래에 더 발전될 것이다.
상기에서 논의된 것처럼, 본 발명은 막 분리공정에 독특하며 특수한 많은 공정 변수에 대한 높은 선택성 및/또는 고감도의 모니터링을 제공할 수 있다. 모니터링은 막 분리 공정동안에 분석된 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초한다. 이에 관하여, 불활성 추적물질은 어느 적절한 위치 또는 공급류, 농축류, 여과류와 같은 것 또는 그들의 조합을 따라 막 여과 공정안의 어느 적절한 위치와 같은, 막 공정 내의 위치에서 검출될 수 있다. 이것은 효과적으로 각각의 류에서 불활성 농도에 대응한다.
일 실시예에서, 본 발명의 막 공정의 모니터링은 공급류, 여과류 및 농축류 중 하나 이상으로부터 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초할 수 있다. 예를 들어, 중요한 변수가 (하기에서 논의할) 저지율일 때, 대부분의 감도의 측정은 공급수 불활성 추적물질의 농도 및 여과류 불활성 추적물질의 농도이다. (이는 저지율이 100%라면, 0 이 될 것이다.) 저지율 변수는 막을 거쳐 저지되거나, 통과하지 못한 용질의 퍼센트이며, 다음의 관계로 측정될 수 있다.;
식 1 CR=CB/CF=F/B
식 2 F=P[CR/(CR-1)
식 3 CR=[1/(1-R)]
CF는 공급류에서의 용질의 농도이며 (예, 깨끗한 공급류와 재순환된 공급류); CP는 방출된 여과류에서의 용질의 농도이며; CB는 방출된 농축수에서의 용질의 농도이며; F는 gal/min의 단위인 공급류의 유속이며; L은 재순환률; R은 회수 비율(예를 들면 P/F); 그리고 CR은 농축율이다.(예, CB/CF)
용질이 완전히 저지되지 않는 경우, 예를 들어 단지 80%의 저지율(따라서 0.8 저지 상수)일 경우, CR은 식 4에서 볼 수 있는 것과 같이 F/B보다 작을 것이다.
식 4 CR=(F/B)× 저지 상수
다시, 저지 상수는, 식 5의 계산에 의해, 막에 의해 저지된 용질의 양을 측정할 수 있다. CF는 공급수에서의 용질의 농도이며, CP는 여과류에서의 용질의 농도이다.
식 5 저지 상수 = (CF-CP)/CF
같은 식이 트레이스 류(예, 불활성 추적물질을 함유한 류)에 적용될 수 있는데, 이에 관하여, “추적물질-C"(예, 추적물질-CF, 추적물질-CP및 추적물질-CB)는 식 1-5에서 CF, CP및 CB에 치환될 수 있다. 불활성 추적물질이 완전히 저지되지 않은 경우, 예를 들어 단지 80%의 저지율일 경우(저지 상수 0.8), 추적물질-CR은 식 4에서 보여지는 F/B보다 작을 것이다. 이에 관하여, 막 여과 시스템에서 불활성 추적물질의 저지의 측정은, 적어도 같은 정도로, 용질의 저지와 비례한다. 바람직한 실시예에서는, 저지율은 약 95에서 100퍼센트의 범위에서 측정되고 유지된다.
이에 관하여, 막 여과동안 변화하는 불활성 추적물질의 양을 모니터링하는 것은 상기에 논의한 바와 같이 회수 백분율, 저지율, 회수 비율 또는 그와 같은 고도의 감도, 선택성 및 정확도와 같은 막 여과에 특수한 많은 공정 변수를 평가하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 그러한 확실성, 감도 및 선택성 및 연속적인 모니터링을 가진 이런 종류의 막 분리공정 변수를 평가하는 능력은, 실시간에서 보다 분별있는 막의 성능을 제공한다. 따라서, 막 분리공정에 대한 조정은, 필요하다면, 막 성능을 최적화할 수 있는 측정가능한 양의 불활성 추적물질에 대응적이고 효과적으로 기초하도록 만들어질 수 있다. 예를 들어, 조정은 회수 비율 또는 막 분리 시스템의 회수 백분율을 증가시키도록 만들어질 수 있다. 이에 관하여, 회수 비율 또는 회수 백분율을 증가시키는 것은, 단일 생성물에 대하여, 요구되는 공급수를 감소시키고, 따라서 공급수 비용, 보다 낮은 유입류의 전처리 비용 및 화학적 처리 요구를 감소시킬 것이다. 최적의 저지율 값은 막 분리 시스템의 종류에 따라 달라질 수 있다. 게다가 회수 백분율은 여러 방법으로 계산될 수 있다. 막 분리에서, 회수 백분율의 계산은 여러 가지 류의 비율 또는 그런 류 내의 용질의 농도에 기초할 수 있다. 이에 관하여, 여러 가지 류 내의 불활성 추적물질의 양은 시스템에서 기계적인 유량 감지기의 검량에 대한 확인방법 뿐만 아니라 회수 백분율의 정확한 산정을 제공할 수 있다.
그러나, 제어 또는 최적으로 최소화하는 것이 없다면, 막의 스케일 및/또는 오염은 반대적으로 막 분리의 결과에 충격을 줄 수 있다. 막에 증착되는 것은 세정방법에 의해 효과적으로 제거하기에 충분하도록 방지되지 않으며, 즉시 검출되지 않는다. 역삼투에서 3 내지 5년 정도인 막의 일반적인 수명은, 극심하게 줄어들 수 있으며, 교체 비용이 상당히 증가될 수 있다. 상기에서 논의한 것처럼, 막 분리 시스템은, 냉각수 시스템과 비교하여, 스케일 및/또는 오염 활동에 보다 민감하다. 본 발명의 막 분리 시스템은, 효과적으로 스케일 및/또는 오염을 처리하기 위해, 스케일방지제 및/또는 생오염방지제, 필터, 화학적 시약 운송 장치와 같은 처리 장비, 적절한 이와 같은 구성요소 또는 그들의 조합 등과 같은 적절한 처리 또는 전처리 시스템과 같은, 적절한 종류 및 양의 구성요소를 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 막분리 시스템에 사용될 수 있는 적절한 스케일방지제는 탄산칼슘(CaCO3), 황산칼슘(CaSO4) 또는 그와 같은 것을 포함하는, 알칼리 토금속 탄산염 및 황산염 스케일의 형성 및 성장을 방해하는 수성의 용액에 있는 적절한 고분자들을 포함한다. 스케일방지제들은 일반적으로 지속적으로 공급류에 투입되어야 하며, 최적의 공급 지점은 공급류를 따라 위치하는 카트리지 프리필터가 위치하기 전이다. 스케일방지제의 지속적인 공급은 스케일을 제어하기 위해 시스템에 투입되는 산에 대한 필요성을 최소화 및 제거하며, 용액 속에서 고체 및 콜로이드의 부유를 촉진시킨다. 이것은 막 오염을 최소화할 수 있으며, 탄산칼슘및 황산칼슘의 침전을 막을 수 있다.
일 실시예에 의하면, 본 발명은 시스템내의 불활성 형광 추적물질의 측정가능한 양에 기초한 막 분리 공정 내에서 스케일 및/또는 오염 처리 시약의 농도를 모니터링 및/또는 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 불활성 추적물질은 지속적으로 처리 시약과 함께 공급수에 공급된다. 불활성 추적물질은 분리하여 또는 공급수에 첨가되는 처리 시약의 조성물의 일부로서 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 불활성 추적물질은 스케일 및/또는 생오염방지제에 대하여 주지의 비율로 공급수에 공급된다. 이에 관하여, 불활성 추적물질의 농도의 측정은 막 분리 시스템 내의 적절한 추적물질 모니터링 지점에서 화학물질 농도(제로-시스템-소비 조건하에서)에 대응된다.
화학 물질 또는 처리 시약은 스케일방지제 및/또는 오염방지제로서 도입되며, 스케일이 증착되는 것을 막는 메카니즘은 막 여과 시스템에 대한 스케일방지 화학이 발전됨에 따라 변화할 수 있다. 그러나, 처리 시약의 지속적인 투입의 필요는 그 발전에도 불구하고 가장 지속되기 쉬울 것이다.
상기에서 논의한 바 같이, 본 발명의 불활성 추적물질은, 막 분리 공정의 결과가 효과적으로 모니터링 및 제어될 수 있는 막 분리에 특수한 많은 다른 변수들을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서 변수들은 정규화된 여과류 및 (상기에서 논의한) 저지율을 포함할 수 있다. 이에 관하여, 본 발명은, 예를 들어, 스케일 및/또는 오염 조건, 막 누출, 손상 및 그와 같은, 상기 논의한 막 분리 공정에 특수한 것과 같은, 막 성능에 충격을 줄 수 있는 많은 다른 공정 조건을 산정 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 불활성 추적물질은, 실질적으로 1의 저지 상수를 갖는다. 그리고 더욱 바람직하게는 작은 농도로 도입된다. 따라서, 본 발명의 불활성 추적물질의 사용은 여과류의 TDS의 중요한 부분이 아니며, 하류의 이온 교환 공정 또는 다른 여과 폴리싱 공정에 불리하게 영향을 주지도 않는다.
정규화된 여과 유량 모니터링
정규화된 여과 유량은, 역삼투와 같은 막 여과공정의 문제점을 민감하게 예지하는데 일반적으로 고려된다. 이에 관하여, 여과 유량 비율의 감소는 막 오염의 강한 표시이며, 그것의 증가는, 반대적 작동 조건과 같은, 막 손상의 강한 표시이다. 역삼투에서, 실제 여과 유량 비율은 공급류 온도, 구동력 및 공급류 TDS에 관하여 달라질 수 있다. 정규화된 여과 유량은 실제 시스템온도와 구동력의 변화의 효과를 제거한 단순한 계산에 의해 측정되며, 실제로 읽은 여과 유량을 시스템이 일정한 구동력과 온도조건, 즉 처음의 구동력과 섭씨 25도에 있다면 그들이 있게 되는 값으로 변환시킨다. 실제의 여과 유량 비율은, 일반적으로 여과 유량계로부터 직접 읽는다. 지정된 공급수 온도에 대한 온도 변환 상수는 각각의 특수한 막에 대한 막 제조자에 의해 제공된다.
정규화된 여과 유량의 예
구동력으로서 압력차를 도입한 역삼투 시스템에서, 공급 압력과 여과 압력 변화는 초기 평균 압력을 실제 평균 압력차(예, 압력차는 공급 압력에서 여과 압력을 뺀 값이다. 공급 압력은 즉시 적절한 압력계에 의해 측정될 수 있다.)로 나눈 것을 포함하는 압력차 변환 상수로 감소되어 진다. 여과 유량 비율은 온도 변환 상수 및 구동 압력 변환 상수로 곱하여진다. 출원인들은 본 발명의 불활성 추적물질의 모니터링은 정규화된 유량 모니터링을 증가시키는데 사용될 수 있다는 것을 발견하였다.
공급류 및 농축류에서 불활성 추적물질의 모니터링은 실제 여과 유량의 측정을 제공한다. 실제 여과 유량은 전체 유량(예, 불활성 추적물질이 측정한 공급수의 유량)과 (불활성 추적물질이 또한 측정한) 농축 유량의 차가 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 불활성 추적물질 모니터링은 통상의 유량계로부터 읽은 값에 더하여 실제 여과 유량의 측정을 제공할 수 있다. 정규화된 여과 유량 측정값과 구동력 측정의 조합에 있어서, 몇가지 중요한 경향이 손쉽게 검출될 수 있다. 정규화된 여과 유량이 떨어지고 반면에 구동력이 높아지면, 이는 막의 오염을 나타낸다. 대신에, 정규화된 여과 유량이 떨어지는 반면에 구동력은 똑같이 유지된다면, 정확도를 위한 게이지 또는 그와 같은 것을 확인하라는 사전 경고가 된다.
상기에서 논의한 바와 같이, 유량 비율과 불활성 추적물질 간에는, 물 유량은 막 분리 시스템에 있는 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여 측정학 수 있다는 관계가 있다. 어떠한 막 분리 공정류의 유량 비율은, 지정된 시간 단계 내에서 지정된 지점을 통과하는 양이다. 따라서, 지정된 지점에서 류 내에 있는 불활성 추적물질의 농도의 모니터링은, 첨가한 불활성 추적물질에 비교한 용액 내의 불활성 추적물질의 질량 균형에 의해 유량 비율의 측정을 제공할 수 있다. 대안적으로, 방출되는 류의 질량 유량 비율은, 조합적으로, 공급류의 질량 유량 비율, 방출류에서 불활성 추적물질의 양과 같아야 하며, 조합적으로 공급류에서의 불활성 추적물질의 질량, 다른 것으로부터 계산될 수 있는 그러한 류의 하나의 유량 비율 및/또는 불활성 추적물질 농도와 같아야 한다. 더욱이, 불활성 추적물질이 알려진 비율로 공급수에 첨가될 때, 불활성 추적물질이 공급수 추적물질 모니터링 지점을 통과함으로써, 공급수의 불활성 추적물질의 농도로서 공급류의 유량 비율을 측정할 수 있다.
압력차 모니터링
막 여과에서, 압력차는 공급 압력과 농축 압력의 차이다. 이것은 막-여과 막 엘리먼트와 메인폴드 파이프를 거친 유수의 압력 상실의 측정이다. 공급류 유량 채널이 막히면, 구동력은 증가한다. 압력차는 또한 공급류의 유량 비율과 회수 백분율에 의존한다. 다른 시간들에서 측정된 압력차 값 사이의 정확한 비교는, 각각의 경우에 막 여과 시스템이 같은 회수 백분율와 공급 유량 비율에서 작동하고 있을 것을 요구한다. 이에 관하여, 불활성 추적물질 모니터링은 정확하게 막 분리 시스템의 압력차를 산정하는데 사용될 수 있다. 어떤 지정된 지점과 시간에서의 압력차는 종래의 방법에 의해 측정될 수 있음을 알 수 있다.
저지율 모니터링
저지율은 막 분리 공정에 의해 저지된 용질의 백분율이다. 실제로, 저지율은, 공급수에 있는 용질의 전체량보다는 하나 또는 그이상의 선택된 용질에 기초한다. 그리고 저지율 값은 표준 용질의 식별을 동반할 수 있다. 저지율은, 예를 들면, 오염, 스케일링, 막의 가수분해, 부적절한 pH, 너무 낮은 공급압력, 너무 높은 회수률, 유입류 원천의 조성의 변화, “O" 링의 누출 및 그와 같은 막 및/또는 시스템 문제의 발생에 따라 자주 변화할 수 있다. 일반적으로, 저지율의 감소는 막 성능에 관련된 문제를 나타낼 수 있다. 그러나, 저지율은 어떤 오염물질에 의해 막이 막힘으로 인해서 증가될 수 있다. 막 여과에서, 저지율(예, 식 5)은 백분율(예, 100을 곱한)로 표시되는 저지 상수이다. 본 공정은, 다음의 식 6을 이용하여, 즉시 저지율이 계산될 수 있다.
식 6 저지 상수 = (추적물질-CF- 추적물질-CP)/추적물질-CF
공급수의 불활성 추적물질 농도 및 여과류의 불활성 추적물질 농도의 즉각적이며 지속적인 모니터링은, 상기에서 논의한 바와 같이 고도의 선택성, 감도 및 정확성을 가지고 측정될 수 있다. 공급수의 불활성 추적물질의 농도(추적물질-CF)는 효과적으로, 다른 공급류의 용질(용질의 농도는 공급류의 질과 변동에 따라 달라진다.)과 비교하여 거의 변화하지 않기 때문에, 그리고 불활성 추적물질은 거의 모든 다른 용질에 비하여 보다 정확하게 낮은 농도에서 검출될 수 있기 때문에, 회수 백분율을 측정하는 용질의 농도를 측정하는 일반적인 종래의 회수 백분율 모니터링 기술과 비교하여, 본 발명의 방법을 사용하면 자연적인 데이터의 변화(예, 공급류농도 변화에서 발생하는 변화)가 거의 존재하지 않는다. 자연적인 데이터 변화에 있어서의 이러한 감소는, 미세한 경향을 식별하는 것을 용이하게 만든다.
본 발명은, 막 분리 공정의 결과에 영향을 줄 수 있는 많은 다른 조건들을 산정 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 막 엘리먼트에서 유출을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 이것은 막 분리 시스템의 실제적인 작동에 매우 중요하다.
이에 관하여, 막 자체 또는 막 엘리먼트의 요소를 거친 농도의 누출은 여과류를 오염시킨다. 누출에 의한 여과류 오염은, 막 분리 공정의 결과가 실질적으로 손상되며, 여과류의 품질이 감소되는 등, 때때로 매우 극심하다. 그러한 누출에서, 정규화된 여과 유량과 여과 용질 농도의 증가가 있을 수 있다. 그러나 이 증가는 미세하며, 종래의 모니터링 기술이 사용되는 경우에는 수시간 내에, 아마도 대부분이 검출되지 못할 것이다.
출원인들은, 본 발명이 고도의 감도, 선택성 및/또는 정확성을 가지고 막 누출을 모니터링할 수 있다는 것과, 연속적인 모니터링에서 쉽게 수행될 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 정상의 조건하에서, 역삼투 시스템은 75/25의 여과 무게 대 농축 무게의 비율을 제공한다. (예, 여과류는 40ppm의 TDS를 갖고, 농축류는 2000ppm의 TDS를 갖는다.) 그러한 증가는, 정규화된 여과 유량을 모니터링하는 종래의 방법 단독으로는 검출하기 어려울 것이다. 만약, 검출되지 않았다면, 그러한 누출은 여과류의 TDS가 약 97ppm정도로 두배가 될 것이다. 본 발명의 불활성 형광 추적물질 모니터링은 여과류를 모니터링하는데 사용될 수 있으며, 특별히, 연속적인 또는 실질적으로 연속적인 모니터링일 때 사용될 수 있다. 여과 불활성 추적물질 농도의 증가는, 누출이 발생될 것 같은 신호로 쉽게 즉시 검출될 수 있다. 더욱이, 여과 불활성 추적물질의 농도 증가가 검출되면 거의 즉시에 누출의 발생이 뒤따를 것이다.
역삼투 시스템가 많은 막 엘리먼트를 도입할 때, 각각으로부터 생산된 여과류는 여과 품질을 검사하기 전에 종종 결합된다. 단일 막 엘리먼트로부터의 여과 TDS의 증가는, 희석 효과 때문에 결합된 여과류에 관하여 TDS의 측정에 의해 검출하기 어렵다. 더욱이, 결합된 여과류에서의 TDS의 증가는, 누출의 장소를 보이지 않는다. 본 공정이 여과류의 불활성 추적물질을 모니터링하는데 도입될 때, 각각의 막 엘리먼트에 의해 분리된 여과류들은, 여과류들이 결합되기 전에, 쉽게 모니터링될 수 있다. 본 공정은 유출을 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 누출의 위치를 측정하는데도 또한 사용할 수 있다.
더욱이, 상기에서 논의된 본 발명의 모니터링 능력은, 실시간 막 성능 산정을 제공하는 일반의 또는 연속적인 모니터링에 따른 본 발명에 의하여, 막 분리 시스템의 많은 다른 공정 조건을 모니터링 할 수 있다. 이들 조건은, 예를 들어, 농축 유량 비율, 회수 백분율 및 살생제의 농도를 포함한다. 이에 관하여, SDI는, 직경이 약 0.45 마이크론 또는 그보다 큰 파티클에 의한, 물에서의 파티클성 오염량을 측정한다. 일 실시예에서, 농축 유량 비율 및 회수 백분율은 상기에서 논의한 바와 같이 단일의 불활성 추적물질을 가지고 모니터링될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 살생제 농도는, 분리된 불활성 추적물질을 사용하여 거의 효과적으로 모니터링할 수 있다.
본 발명의 방법은, 불활성 추적물질 화합물, 불활성 추적물질 검출 장치(예, 분석 기술) 또는 그와 같은, 어떤 적절한 종류, 수 그리고 구성요소의 조합을 포함한다. 일 실시예에서, 불활성 추적물질로서 선택된 화학적 화합물은 막 분리 류에 용해가능하다. 이는 바람직한 농도로서 막 분리 류에 첨가되며, 실질적으로 불활성 추적물질의 기대되는 사용가능한 수명동안에 그 환경에서 안정하다. 바람직한 실시예에서, 불활성 추적물질로서 선택된 화합물과 그러한 불활성 추적물질의 존재를 검출하기 위해 선택된 분석기술의 조합은, 불활성 추적물질을 고립시키지 않고, 이를 측정할 수 있다. 그리고 보다 바람직하게는 연속적인 그리고/또는 온라인 모니터링에서 그러한 측정이 가능하다.
일 실시에에서, 본 발명은, 불활성 형광 추적물질의 측정가능한 양에 기초한 작동 조건 및 막 분리 공정의 성능을 모니터링 및/또는 제어하기 위한 제어장치(도시 안 됨)를 포함한다. 제어장치는 많은 다른 방법으로 배열 및/또는 조정될 수 있다.
예를 들어, 제어장치는, 불활성 추적물질의 검출을 증가시키기 위해 검출 신호(예, 필터 노이즈의 신호)를 처리하는 검출장치(도시 안 됨)와 접촉될 수 있다. 추가로, 제어장치는 막 분리 시스템의 다른 구성요소와 통신하기 위해 조정될 수 있다. 통신은 와이어(예를 들면 전기적 통신 케이블)로 이루어지거나, 와이어가 없는(예, 와이어가 없는 RF 인터페이스), 즉 공기압적 인터페이스 또는 그와 같은 것일 수 있다.
이에 관하여, 제어장치는 막 분리의 성능을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어장치는, 막 분리 공정내에서 스케일방지제 및 살생제와 같은, 처리 시약의 투과량을 제어하기 위해 공급장치(도시 안 됨)와 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 제어장치는 측정되는 불활성 추적물질의 양에 기초한 공급류의 공급 비율을 조정하는 것이 가능하다.
비교되는 불활성 추적물질의 쌍 또는 무리를 모니터링하는 지점은, 예를 들면, 약 세제곱 인치당 측정된 단위 부피에 기초하여, 고체 농도가 단위 부피당 약 5 또는 10 중량 백분율인 고농도의 고체를 갖는 유량 통과 지점을 가로질러 위치되지 않을 것이다. 그러한 높은 고체 농도 유량 통과 지점은 필터 케이크의 지점 및 그와 같은 곳에서 발견된다. 이에 관하여, 이러한 지점들은, 불활성 추적물질의 일정량이 흡착 또는 선택적으로 흡착될 것이다. 이는 모니터링 비교의 중요성을 왜곡시킨다. 일 실시예에서 불활성 추적물질이, 예를 들면 카트리지 필터와 같은 상류에 첨가될 때, 모니터링 쌍의 제 1 모니터링 지점은 바람직하게는 그러한 사이트의 하류가 될 수 있다.
그러나, 높은 고체 농도의 유량 통과 지점을 교차하는 분리 모니터링은, 유체로부터 불활성 추적물질의 손실을 측정하는데 수행될 수 있다. 그리고 그러한 손실은 불활성 추적물질에 대해 비선택적이라면, 다른 용질의 손실은 그 지점에서 측정할 수 있다. 예를 들어, 유량통과지점은, 만약 그 전처리 지점에 기인한다면, 그러한 모니터링이 용질의 손실을 측정할 수 있는, 카트리지 필터이다. 다른 높은 고체 농도의 지점은, 제한없이, 응고체, 응집제와 같은 화학적 첨가제의 사용으로만들어진 고체 농도의 지점을 포함한다.
일 실시예에서, 선택된 불활성 추적물질은, 육안으로 보이는 염료가 아니다. 불활성 추적물질은, 400Å에서 700Å 범위(400 nm에서 700nm)의 가시영역에서는 강한 전자기 방사선을 흡수하지 않는 화학적 물질이다. 추적물질은 빛과 생산된 형광 발광의 흡수에 의해 여기된 물질의 종류 중에서 선택되는 것이 바람직한데, 여기 및 발광은 원자외선에서 근적외선 영역 내(200~800nm의 파장)의 어떤 지점에서 발생한다. 불활성 추적물질의 상대적인 형광 세기는, 생산된 조성물에 의해 특수화된 양에서 측정가능할 것이다. (장치의 공급류에 투과되었을 때 활성의 형광발생단으로서 전형적으로 2~10 ppb)
대안적으로, 추적물질의 염료가 가시 영역에서 강한 흡수를 갖을 때는, 육안으로 검출될 수 없는 농도에서 사용된다. 그러한 실시예는, 예를 들어 추적물질의 막의 저지율이 100퍼센트보다 낮을 때, 색채가 없는 여과류를 생산하였을 때 바람직하다.
어떤 경우에, 자외선에 의해 여기된 가시 형광을 방출하는 형광발생단을 선택하는 것은 바람직하다. 이는 육안 검출 및/또는 사진 또는 다른 영상의 시스템에 바람직하다.
막 분리 시스템은 종종 물의 정화, 또는 수용액 류의 공정에 도입됨에도 불구하고, 본 발명의 시스템은 수용액의 유입류의 사용에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 유입류는 다른 유동체 또는 물과 다른 유동체의 조합일 수 있다. 막 분리 시스템 및 본 발명의 공정의 작동 원리는 지정된 막 분리 시스템의 정수에 적절한유입류를 도입할 수 없을 정도로 유입류의 성질에 의해 그리 좌우되지 않는다. 상기 수성 시스템에 대해 언급한 본 발명의 설명은 모든 비수성 및 수성/비수성이 혼합된 시스템에도 또한 적용가능하다.
일 실시예에서, 본 발명의 불활성 형광 추적물질 모니터링 방법은, 파괴적인 검사를 요하는 막을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 이런 종류의 검사는, 예를 들면, 각각의 막의 다른 부분에 대해 많은 검사를 수행하기 위해, 검사 전에 막을 많은 조각의 분리막으로 자르는 것과 같은, 산업적 막을 절단하는 것 또는 나누는 것을 포함한다. 이에 관하여, 본 발명의 불활성 형광 추적물질 모니터링은, 제한없이, 과도한 압력의 효과, 막 파괴 유동체와의 접촉과 같은, 파괴적인 검사를 포함하는 많은 다른 변수들을 모니터링하는데 사용될 수 있다. 파괴적인 검사의 진단적인 체계는 일반적으로 그 표면의 육안 조사, 그 표면 스워빙에 의한 막 표면의 미생물학적 분석 및 막과 접촉하는 물 샘플의 분석, 주사 전자 현미경/전기분산 분광분석(SEM/EDS)에 의한 무기적 침전물에 대한 표면 분석, 적외선분광분석(IR), 전자현미경, 유도결합플라즈마(ICP)와 같은 표면 분석기술에 의한 유기적 침전물에 대한 막 분석이 요구될 수 있는 막에 초점이 맞추어진다.
파괴적인 검사 도중에 막은 온라인 상태가 아님에도 불구하고, 본 발명의 일실시에에서는, 불활성 추적물질은, 1 방출류로서 막을 통과하여 제 2 방출류로서 배출되는 유동체 류에 첨가될 수 있다. 불활성 추적물질은 막의 유동체 상류에 첨가될 수 있으며, 유동체 류 내의 불활성 추적물질은, 제 1 방출류의 요소로서 막을 거쳐 지나간다. 그리고/또는 제2 방출류의 구성요소로서 존재하는 막을 거쳐 지나간다. 불활성 추적물질은, 막 유동체 류내의 유입되는 불활성 추적물질의 농도를 측정하는 막 전의 그리고/또는 방출 불활성 추적물질 농도를 측정하는 제 1 및 제 2 방출류 내의 지점에서 모니터링된다. 이에 관하여, 불활성 추적물질은, 유입되는 불활성 추적물질의 농도 및 방출되는 불활성 추적물질의 농도의 측정에 대한 충분한 양인 유동체에 첨가될 수 있는 유동체 류의 용질의 대표적인 것이다. 따라서, 막의 분리 결과는 실제 사용에 앞서 측정될 수 있다.
이에 관하여, "침착물"은 막의 표면에서 형성 및/또는 모이는 물질로 언급되는 것을 의미한다. 불활성 추적물질의 “양” 또는 “농도”는, 이에 관하여, 유동체의 단위 부피당 불활성 추적물질의 무게 또는 유동체의 단위 중량 당 불활성 추적물질의 중량, 또는 유동체내에서 그의 농도에 비례하는 불활성 추적물질의 어떤 성질에 관하여, 특수화된 유동체내의 불활성 추적물질의 농도로 언급되는 것을 의미한다. 그리고 이는 유동체 내의 불활성 추적물질의 농도의 수치적인 값과 (상호 의존 전환이 계산되던지 간에) 상호의존적이며, 실질적으로 0 이거나 0의 값일 수 있다. 따라서 본 발명의 공정은, 도입된 분석방법의 제한에 그러한 화학적 물질의 부재를 검출하는 것을 포함한다.
때때로 본 발명의 앞서 말한 설명은, 특별히 수성 유입류와 방출류에 관한 것이다. 그리고 막 분리 시스템의 설명 및 본 발명의 작동을 위한 수성 시스템의 이용은 예시적인 것이다. 당해 특정의 주어진 설명인 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 설명을 비수성 막 분리 시스템에는 어떻게 적용되는지 알 수 있을 것이다. 여기에 쓰이는“처리 화학 물질 및/또는 시약”은 막 스케일증착을 늦추거나 방지하는 스케일방지제, 막 오염을 늦추거나 방지하는 부착방지제, 생물학적 분산제, 미생물 성장 억제제, 생살제 및 막의 침전물을 제거하는 세정 화학물질 등, 제한 없이 막 분리 공정 성능을 증진시키는 처리 화학 물질을 포함한다.
본 발명은 막 분리 공정을 도입하는 모든 산업분야에 적용이 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 방법의 적용이 가능한 산업 분야의 다른 종류는, 일반적으로 원수 공정, 폐수 공정, 산업수 공정, 수돗물 공정, 음식과 음료 공정, 의약품 공정, 전가제품 제조 공정, 운영 작업, 펄스 및 종이 공정, 광업 및 광물 공정, 수송 공정, 직물 공정, 건축기초공정 및 금속 공정, 세탁 및 세척 공정, 가죽 및 제혁공정 그리고 페인트 공정을 포함한다.
특별히, 식품과 음료공정은, 예를 들어, 크림, 저지방 우유, 치즈, 특별한 우유 생성물, 분리 단백질, 락토오즈 생산, 유장, 카제인, 농축 지방 그리고 솔팅 치즈로부터 브라인 회수와 같은 유제품 공정을 포함한다. 음료 산업과 관련한 사용은, 예를 들어, 과일 쥬스 정화, 농축 또는 탈산, 알콜성 음료의 정화, 낮은 농도의 알콜 함유 음료를 위한 알콜 제거, 수공정 그리고 설탕 정제에 관한 사용, 야채 단백질 가공, 야채 오일 생산/공정, 곡식의 습식 제분, 동물성 제품 공정(예를 들어, 붉은 고기, 달걀, 젤라틴, 생선 및 가금), 세척한 물의 정화, 음식 가공 쓰레기 및 그와 같은 것을 포함한다.
본 발명에 적용되는 산업수의 사용의 예는, 예를 들어, 보일러수 생산, 공정수 정화 및 재순환/재사용, 원수의 연수화, 블로우-다운 냉각수의 처리, 종이제조공정의 물의 정화, 수도용 및 산업에 쓰이는 해수 및 염분이 있는 물의 담수화, 식음료로부터 해로운 작은 유기체를 제거하는 막의 사용과 같은 식음료/원수/표면수 정화, 연수의 마무리, 막 자연 정화, 광업 및 광물 공정수를 포함한다.
본 발명의 불활성 추적물질 모니터링 방법에 관한 폐수 처리 적용의 예는, 예를 들면, 산업수 처리, 미생물 폐처리 시스템, 중금속 오염 제거, 제3급 방출수의 마무리, 오일성 폐수, 운송 관련 공정(예, 유조차 세척수), 직물 공정(예, 염료, 접착제, 옷감용 풀, 모직 청소에 쓰이는 오일, 편물 마무리 오일), 건축 및 금속 공정 쓰레기, 세탁물, 프린팅, 가죽 및 제혁, 펄프 및 종이(예, 색채 제거, 희석된 사용된 황산염 염료액의 농축, 종이 코팅의 복구), 화학 물질(예를 들어, 에멀전, 라텍스, 안료, 페인트. 생성물에 의한 화학적 작용) 그리고 도시 폐수 처리(에를 들면, 하수, 산업 폐수)등을 포함한다.
본 발명의 산업 적용의 또다른 예는, 예를 들면, 반도체 세척수 공정, 사출 수 생산, 효소 생산/복구 및 생성물 조성에 사용되는 물을 포함한 의약품에 사용되는 물 그리고 전자 코팅 페인트 공정을 포함한다.
불활성 추적물질의 사용에 의해 측정될 수 있는 진단의 예는, 그러나 이에 제한되는 것은 아닌, 막 내의 물질에 대한 효과적인 “지속 시간”, 시스템 흐름 형태 막 손상 검출, 질량 균형에 기초한 시스템 회수, (질량 균형 및 시스템 변수에 기초한 유량 차에 기초한) 스케일 또는 오염 경향의 검출, 시스템 부피 계산, 화학적 처리 생산 분배 및 공급 변화성 등을 포함한다.
실시예
후술하는 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 어떻게 만들고 사용하는지를 당업자에게 지도하기 위한 것이다. 이러한 예는 본 발명과 본 발명의 보호범위를 어떤 방식으로도 한정하는 것이 아니다.
실시예 1
다단계 역삼투 시스템을 사용하여 검사가 수행되었다. 이 시스템은 3개의 나관형 막 엘리먼트를 가진 각 압력 용기마다 2:2:1:1의 구성으로 배치된, 여섯 개의 압력 용기가 사용되었다. 시스템의 유량에 기초한 전형적인 시스템 회수는 공급류의 범위가 약 100 내지 130 gpm 일때 75-80% 이다.
불활성 추적물질을 포함하고 있는 공급수는 수용액에서, 활성의 형광발색단으로서 0.20-0.25%의 최종 농도를 갖게 하기 위해 물로 희석된다. 불활성 추적물질은 포지티브 디스플레이스먼트 펌프를 사용하여, 대략 분당 2ml의 공급 속도로, 상기 설명한 공급류에 6ppm의 농도로, 역삼투 시스템에 공급된다.
불활성 추적물질의 농도는 형광분석학적으로 (TRASAR 3000 및/또는 TRASAR 8000을 이용하여) 선택된 시간, 일반적으로 1초 간격으로 수거된 데이터를 가지고 1 내지 3시간의 단계에서, 역삼투 막 시스템의 공급류와 농축류 모두에서 측정된다. (형광측정값은 처리 생성물의 ppm으로서 표현된다. 형광광도계는 추적물질의 농도를 읽고 그 값을 처리의 ppm으로 전환하도록 프로그램되어 있다. 이 경우, 처리 생성물은 0.2%의 형광발색단을 포함하는 것으로 추정된다.) 농축류와 공급류에서의 불활성 추적물질의 농도에 있어서 단계적 유동은 지속적으로 검출된다. 예를들어, 농축류에서의 불활성 추적물질의 농도는 약 추적물질의 40ppb(처리 생성물일 때 20ppm)에서 높게는 추적물질의 180ppb(처리 생성물일 때 90ppm)까지 변화할 수 있다. 일반적으로, 불활성 추적물질의 농도는 추적물질의 40ppb(처리 생성물일 때 20 ppn)에서 추적물질의 80ppb(처리 생성물 일 때 40 ppm) 까지 변화한다. 비교적으로, 공급류에서의 불활성 추적물질의 농도는 약 추적물질의 10ppb(처리 생성물에서 5ppm) 에서 높게는 추적물질의 130ppb(처리 생성물에서 65ppm) 까지 변화한다. 일반적으로, 공급류에서의 불활성 추적물질의 농도는 10ppb(처리 생성물에서 5ppm)에서 20ppb(처리 생성물에서10ppm)보다 낮은 정도까지 변화한다.
막 분리시스템에 첨가한 불활성 추적물질의 농도에 있어서 유동을 검출하는 본 발명의 능력은, 효과적으로 모니터링될 수 있는 막 분리의 성능과 같은 막 분리에 특수한 공정 변수들을 고도의 선택성, 감도 및/또는 정확성을 갖고 평가할 수 있도록 한다. 이에 관하여, 적절한 조정은, 성능이 최적화되도록 막 분리 시스템에 대해 제어적이며, 대응적으로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 막 분리 공정 동안에 불활성 추적물질의 농도에 있어서 유동의 검출은, 막 분리 공정에 적절하도록 대응적인 조정이 유동을 감소시키기 위해 필요하다는 것을 지시할 것이며, 따라서, 막 분리 성능을 향상시킨다.
검사 결과는 또한, 공급류와 농축류 모두에서 불활성 추적물질의 농도의 급격한 상승을 보여주었다. 상기에서 논의된 바와 같이, 공급류에서의 불활성 추적물질의 양의 급격한 상승은, 농축류에서 발생된 180ppb(처리 생성물일 때 90ppm)와 비교하여 볼 때 120ppb(처리 생성물일 때 60ppm)로 발생되었다. 공급류와 농축류모두에서의 급격한 상승에 소비된 시간을 측정하는 것에 의해, 막 분리 시스템 내에서의 용질의 효과적인 지속 시간은 계산될 수 있다. 이 정보는, 예를 들어 막 분리에 특수한 처리 전략을 발전시키는데 유용할 수 있다.
더욱이, 추적물질은 상기에서 언급한 것과 같이 회수 백분율을 계산하는데 사용될 수 있다. 유량 측정에 기초한 회수 백분율의 계산이 약 35% 내지 80%의 회수를 보여주는 것에 반해, 추적물질의 질량 균형에 기초한 회수 계산은 상당히 높은 회수 백분율 값(89-92%)을 보여준다. 그러한 정보는 효과적인 스케일 제어 전략의 발전에 유용하다.
실시예 2
실험은 역삼투 막 분리 시스템을 이용한 공정 조건을 모의 실험하기 위하여, 역삼투분리물질에 기초한 폴리아미드의 얇은 필름 조성물을 이용하여 수행되었다. 이에 관하여, 많은 평평하고 납작한 모양의 막은, 상업적으로 사용가능한 생성물, 예를 들어 MN주의 Minneapolis소재의 FILMTEC사의 FT30과 같은, 롤 형태의 폴리아미드 물질을 자른 것이다.
검사는, MN주의 Miinnetonka소재의 Osmonics corporation으로부터 상업적으로 사용가능한, 평평한 판 역삼투 셀인, SEPA CF 안에서 수행되었다. 일반적으로 검사 시스템은 공급수 탱크, 고압 펌프 및 평평한 플레이트 셀이 포함되었다. 시스템은 공급수, 여과수 및 농축수 전도성, 그리고 여과 및 농축수의 유량뿐만 아니라, 막과 주입구 압력을 거친 압력에 있어서의 변화를 지속적으로 모니터링할 수 있도록 변형되었다. GA의 Newnan America의 Yokogawa corporation으로부터 사용가능한 데이터 로거(data logger)는 계속적으로 데이터를 모니터링 및 수거하는데 사용되었다. 형광광도계(TRASAR 3000, TRASAR 8000 및 Hotachi F-4500)는 시스템에서 추적물질의 농도를 측정하기 위해 사용되었다.
실험적인 검사 조건은 다음과 같다.
NaHCO3118ppm
CaCl2694 ppm
MgSO47H2O 1281 ppm
NaHPO42.82ppm
pH 8.5
여과류는 드레인으로 보내지고, 농축류는 공급수 탱크로 돌아간다.
검사는 시간이 지나면 막에 스케일을 형성하도록 설계되었고, 따라서 여과유량은 감소되었다.
검사는 손상되지 않은 막을 가진 역삼투 시스템의 모니터링을 보여주기 위해 수행되었다. 하기 표 2에 나타난 계산된 결과 변수에 의하면, 추적물질의 저지율은 100%였다. 이것은 추적물질 분자가 손상되지 않은 막을 거쳐 통과하지 못했다는 것을 보여준다. 반대로, (전도성에 의해 측정된) 용해된 염의 일부는 막을 거쳐 통과되었다.
표 1
측정된 변수
추적물질농도(ppm) 전도성(mS) 온도(degree) 유량(ml/min) 압력(psi)
공급 저지 여과 공급 저지 여과 공급 여과 저지 여과 공급 공급 저지 여과
0.586 0.647 0.000 4.13 4.83 0.278 64 18 101 16.4 117 380 379 0
0.504 0.570 0.000 4.00 4.66 0.203 70 21 100 19 119 380 379 0
0.429 0.465 0.000 5.49 6.15 0.151 66 19 100 11.8 112 380 379 0
표2
계산된 변수
변화 측정에 기초한저지율 변화 측정에 기초한회수 백분율 시스템의정규화된여과유량(NPF) 평균압력강하
불활성의형광 추적물질 전도성 NPF 트레이서 전도성
100 93.3 14.0 9.4 15.4 20 1
100 94.9 16.0 11.6 14.8 21 1
100 97.2 10.6 7.7 11.0 14 1
폴리아미드 막 물질의 다른 시트는, 0.05%의 하이포아염소산염 용액으로 막을 스워빙함으로써 손상되었다. 1500ppm의 염화나트륨의 공급 용액을 사용하여, 추적물질 분자의 저지는 모니터링되었다. 모든 다른 실험 조건은 상기와 동일하다. 아래 표 4에 나타난 결과는, 손상된 막을 거쳐 상당량의 추적물질이 통과되었다는 것을 보여준다. 전도성 염이 손상되지 않은 막(표 2)과 손상된 막(표 3)을 거쳐 통과하기 때문에, 추적물질은 단지 손상된 막을 거쳐 통과되며, 이는 추적물질 측정이 전도성 측정보다 막 손상에 보다 고감도라는 것을 알려준다.
표 3
측정된 변수
추적물질농도(ppm) 전도성(mS) 온도(degree) 유량(ml/min) 압력(psi)
공급 저지 여과 공급 저지 여과 공급 여과 저지 여과 공급 공급 저지 여과
0.604 0.633 0.000 5.02 5.25 0.182 77 25 242 13.9 256 380 379 0
0.605 0.655 0.140 5.02 5.36 1.470 73 23 177 16.5 194 380 379 0
0.605 0.655 0.081 5.02 5.36 0.970 73 23 176 15.7 192 380 379 0
표 4
계산된 변수
변화 측정에 기초한저지율 변화 측정에 기초한회수 백분율 시스템의정규화된여과유량(NPF) 평균압력강하
불활성형광추적물질 전도성 NPF 추적물질 전도성
100 96.4 5.4 4.6 4.5 14 1
76.9 70.7 8.5 9.7 8.7 18 1
86.6 80.7 8.2 8.7 7.7 17 1
본 발명은 바람직하거나 설명에 도움이 되는 실시예를 상기에 설명하였지만, 이 실시예는 본 발명을 모두 규명하거나 한정하려는 의도는 아니다. 바람직하게는, 발명은 첨부한 청구항에 규정된 것과 같이, 그 사상과 범위를 포함하는 모든 대안들, 변형들과 등가물들을 포함한다.

Claims (33)

  1. 막 분리 공정 모니터링 방법에 있어서,
    상기 모니터링 방법은 불활성 형광 추적물질을 제공하는 단계;
    불활성 형광 추적물질을 공급류에 도입하는 단계;
    공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 형광 추적물질의 형광 신호를 검출하는 형광광도계를 제공하는 단계; 및
    공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 형광 추적물질의 양을 측정하기 위해 형광광도계를 사용하는 단계를 포함하며,
    공급류를 하나 이상의 제 1 류와 제 2 류로 분리하는 것이 가능한 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 방법은, 추가적으로, 측정된 불활성 형광 추적물질의 양에 기초하여 막 분리 공정의 공정 변수를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 막 분리 공정은 십자류 여과 막 분리 공정 및 전량 여과 막 분리 공정으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정모니터링 방법
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 막 분리 공정은, 역삼투, 한외여과, 정밀여과, 나노여과, 전기투석, 전기에 의한 이온제거법, 막 추출, 막 증류, 막 스트리핑, 막 폭기 및 그들의 조합으로 구성된 그룹 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 막 분리 공정은 역삼투, 한외여과, 정밀여과 및 나노여과로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은
    3,6-아크리딘디아민,N,N,N',N'-테트라메틸-모노하이드로클로라이드;
    2-앤트라신술포닉 액시드, 소듐염;
    1,5-앤트라신디술포닉 액시드;
    2,6-앤트라신디술포닉 액시드;
    1,8-앤트라신디술포닉 액시드;
    앤트라[9,1,2-cde]벤조[rst]펜타펜-5,10-디올,16,17-디메톡시,비스(하이드로젠 설페이트,디소듐염;
    배토펜앤트롤린디술포닉 액시드, 디소듐염;
    아미노 2,5-벤젠 디술포닉 액시드;
    2-4-(아미노페닐)-6-메틸벤조티아졸;
    1H-벤즈[de]이소퀴놀린-5-술포닉 액시드,6-아미노-2,3-디하이드로-2-(4-메틸페닐)-1,3-디옥소-,모노 소듐염;
    페녹스진-5-이윰,1-(아미노카보닐)-7-(디에틸아미노)-3,4-디하이드록시-,클로라이드;
    벤조[a]페녹자진-7-이윰,5,9-디아미노-,아세테이트;
    4-디벤조퓨란술포닉 액시드;
    3-디벤조퓨란술포닉 액시드;
    1-에틸퀴날디늄 아이오다이드;
    플루오레세인;
    플루오레세인, 소듐염;
    키플라워 화이트 에스티;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미토]-테트라소듐염;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 230;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-테타소듐염;
    9,9'-비아크리디늄,10,10'-디메틸-,디니트레이트;
    1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨;
    1,5-나프탈렌디술포닉 액시드, 디소듐염(수화물), 2-아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 5-아미노-2-나프탈렌술포닉 액시드, 4-아미노-3-하이드록실-1-나프탈렌술포닉 액시드, 6-아미노-4-하이드록시-2-나프탈렌술포닉 액시드, 7-아미노-1,3-나프탈렌술포닉 액시드,포타슘염, 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌술포닉 액시드, 5-디메틸아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-4-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-7-나프탈렌술포닉 액시드 및 2,6-나프탈렌디카르복실 액시드, 디포타슘염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 모노, 디 또는 트리-술포네이티드 나프탈렌;
    3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실릭 액시드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 191;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 200;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-(4-페닐-2H-1,2,3-트리아졸-2-일)-, 디포타슘염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프토[1,2-d]트리아졸-2-일)-2(2-페닐에테닐)-소듐염;
    1,3,6,8-피린테트라술포닉 액시드, 테트라소듐염;
    피라닌;
    퀴놀린;
    3H-페녹자진-3-원,7-하이드록시-,10-옥사이드;
    잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,디소듐염;
    페나지니움,3,7-디아미노-2,8-디메틸-5-페틸-,클로라이드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 235;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-,테트라소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-디소듐염;
    잔틸리움,3,6-비스(디에틸아미노)-9-(2,4-디술포페닐)-, 인너 솔트, 소듐염;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[(아미노메틸)(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노)-,디소듐염;
    티노폴 디씨에스;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-([ 1,1'-비페닐)-4,4'-디일디-2,1-에텐디일)비스, 디소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프톨[1,2-d]트리아졸-2-일)-2-(2-페닐에틸)-, 소듐염;
    7-벤조티아졸술포닉 액시드,2,2'-(1-트리아젠-1,3-디일디-4,1-페닐렌)비스[6-메틸-,디소듐염; 및
    그들의 모든 암모늄, 포타슘 및 나트륨 염; 그리고 그들의 모든 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은,
    1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨;
    플루오레세인;
    플루오레세인, 소듐염;
    2-앤트라신술포닉 액시드, 소듐염;
    1,5-앤트라신디술포닉 액시드;
    2,6-앤트라신디술포닉 액시드;
    1,8-앤트라신디술포닉 액시드;
    1,5-나프탈렌디술포닉 액시드, 디소듐염(수화물), 2-아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 5-아미노-2-나프탈렌술포닉 액시드, 4-아미노-3-하이드록실-1-나프탈렌술포닉 액시드, 6-아미노-4-하이드록시-2-나프탈렌술포닉 액시드, 7-아미노-1,3-나프탈렌술포닉 액시드,포타슘염, 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌술포닉 액시드, 5-디메틸아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-4-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-7-나프탈렌술포닉 액시드 및 2,6-나프탈렌디카르복실 액시드, 디포타슘염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 모노, 디 또는 트리-술포네이티드 나프탈렌;
    3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실릭 액시드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 191;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 200;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-(4-페닐-2H-1,2,3-트리아졸-2-일)-, 디포타슘염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프토[1,2-d]트리아졸-2-일)-2(2-페닐에테닐)-소듐염;
    1,3,6,8-피린테트라술포닉 액시드, 테트라소듐염;
    피라닌;
    퀴놀린;
    3H-페녹자진-3-원,7-하이드록시-,10-옥사이드;
    잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,디소듐염;
    페나지니움,3,7-디아미노-2,8-디메틸-5-페틸-,클로라이드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 235;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-,테트라소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-디소듐염;
    잔틸리움,3,6-비스(디에틸아미노)-9-(2,4-디술포페닐)-, 인너 솔트, 소듐염;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[(아미노메틸)(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노)-,디소듐염;
    티노폴 디씨에스;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-([ 1,1'-비페닐)-4,4'-디일디-2,1-에텐디일)비스, 디소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프톨[1,2-d]트리아졸-2-일)-2-(2-페닐에틸)-, 소듐염;
    7-벤조티아졸술포닉 액시드,2,2'-(1-트리아젠-1,3-디일디-4,1-페닐렌)비스[6-메틸-,디소듐염; 및
    그들의 모든 암모늄, 포타슘 및 나트륨 염; 그리고 그들의 모든 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은,
    1,3,6,8-피린테트라술포닉 액시드, 테트라소듐염;
    1,5-나프탈렌디술포닉 액시드, 디소듐염(수화물);
    잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,디소듐염;
    플루오레세인;
    플루오레세인, 소듐염;
    2-앤트라신술포닉 액시드, 소듐염;
    1,5-앤트라신디술포닉 액시드;
    2,6-앤트라신디술포닉 액시드;
    1,8-앤트라신디술포닉 액시드; 및
    그들의 혼합물로 구성된 그룹중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은, 약 5 ppt에서 1000 ppm의 양으로 공급류에 도입되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은, 약 1 ppb에서 50 ppm의 양으로 공급류에 도입되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은, 약 5 ppb에서 50 ppb의 양으로 공급류에 도입되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은, 단일의 구성요소로 직접적으로 공급류에 첨가되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은 조성물에 첨가되고, 후속적으로 공급류에 첨가되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질의 양은, 조성물의 양과 상호연관이 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  15. 막 분리 공정 모니터링 방법에 있어서,
    상기 모니터링 방법은,
    불활성 추적물질을 제공하는 단계;
    막과 공급류를 접촉시키는 단계;
    공급류로부터 용질을 제거하기 위해, 공급류를 여과류와 농축류로 분리하는 단계;
    공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 추적물질의 신호를 검출하기 위해 형광광도계를 제공하는 단계; 및
    공급류, 제 1 류 및 제 2 류 중 하나 이상에서, 불활성 추적물질의 양을 측정하기 위해 형광광도계를 사용하는 단계를 포함하며,
    산업 공정에 사용하기에 적절하며, 공급류로부터 용질을 제거하는 것이 가능한 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 모니터링 방법은, 추가적으로, 측정된 불활성 추적물질의 양에 기초하여 공급류로부터의 용질의 제거를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 산업적 공정은, 원수 공정, 폐수 공정, 산업수 공정, 도시수 공정, 음식 및 음료 공정, 의약품 공정, 전자제품 제조공정, 공익 설비 작업, 펄프 및 종이 공정, 광업 및 광물 공정, 운송 관련 공정, 직물 공정, 식수 조림 및 금속 작업 공정, 세탁및 세정 공정, 가죽 및 제혁 공정, 그리고 페인트 공정들로 구성된 그룹 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 공급류는 막에 대하여 십자류로 막과 접촉하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 십자류는, 역삼투, 한외 여과, 정밀 여과, 나노 여과, 전기 투석법, 전기에 의한 이온제거법, 투과증발여과, 막 추출, 막 증발, 막 스트리핑, 막 폭기 그리고 그들의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 막 분리 공정 동안에 수행되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 공급류는, 실질적으로 막에 수직하는 유량 방향에서, 막과 접촉하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 불활성 형광 추적물질은
    3,6-아크리딘디아민,N,N,N',N'-테트라메틸-모노하이드로클로라이드;
    2-앤트라신술포닉 액시드, 소듐염;
    1,5-앤트라신디술포닉 액시드;
    2,6-앤트라신디술포닉 액시드;
    1,8-앤트라신디술포닉 액시드;
    앤트라[9,1,2-cde]벤조[rst]펜타펜-5,10-디올,16,17-디메톡시,비스(하이드로젠 설페이트,디소듐염;
    배토펜앤트롤린디술포닉 액시드, 디소듐염;
    아미노 2,5-벤젠 디술포닉 액시드;
    2-4-(아미노페닐)-6-메틸벤조티아졸;
    1H-벤즈[de]이소퀴놀린-5-술포닉 액시드,6-아미노-2,3-디하이드로-2-(4-메틸페닐)-1,3-디옥소-,모노 소듐염;
    페녹스진-5-이윰,1-(아미노카보닐)-7-(디에틸아미노)-3,4-디하이드록시-,클로라이드;
    벤조[a]페녹자진-7-이윰,5,9-디아미노-,아세테이트;
    4-디벤조퓨란술포닉 액시드;
    3-디벤조퓨란술포닉 액시드;
    1-에틸퀴날디늄 아이오다이드;
    플루오레세인;
    플루오레세인, 소듐염;
    키플라워 화이트 에스티;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미토]-테트라소듐염;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 230;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-테타소듐염;
    9,9'-비아크리디늄,10,10'-디메틸-,디니트레이트;
    1-데옥시-1-(3,4-디하이드로-7,8-디메틸-2,4-디옥소벤조[g]프테리딘-10(2H)-일)-리비톨;
    1,5-나프탈렌디술포닉 액시드, 디소듐염(수화물), 2-아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 5-아미노-2-나프탈렌술포닉 액시드, 4-아미노-3-하이드록실-1-나프탈렌술포닉 액시드, 6-아미노-4-하이드록시-2-나프탈렌술포닉 액시드, 7-아미노-1,3-나프탈렌술포닉 액시드,포타슘염, 4-아미노-5-하이드록시-2,7-나프탈렌술포닉 액시드, 5-디메틸아미노-1-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-4-나프탈렌술포닉 액시드, 1-아미노-7-나프탈렌술포닉 액시드 및 2,6-나프탈렌디카르복실 액시드, 디포타슘염으로 구성된 그룹으로부터 선택된 모노, 디 또는 트리-술포네이티드 나프탈렌;
    3,4,9,10-퍼릴렌테트라카르복실릭 액시드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 191;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 200;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-(4-페닐-2H-1,2,3-트리아졸-2-일)-, 디포타슘염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프토[1,2-d]트리아졸-2-일)-2(2-페닐에테닐)-소듐염;
    1,3,6,8-피린테트라술포닉 액시드, 테트라소듐염;
    피라닌;
    퀴놀린;
    3H-페녹자진-3-원,7-하이드록시-,10-옥사이드;
    잔틸리움,9-(2,4-디카르복시페닐)-3,6-비스(디에틸아미노)-,클로라이드,디소듐염;
    페나지니움,3,7-디아미노-2,8-디메틸-5-페틸-,클로라이드;
    씨.아이.플루오레슨트 브라이트너 235;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-[(4-술포페닐)아미노]-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-,테트라소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노]-디소듐염;
    잔틸리움,3,6-비스(디에틸아미노)-9-(2,4-디술포페닐)-, 인너 솔트, 소듐염;
    벤젠술포닉 액시드, 2,2'-(1,2-에틸렌디일)비스[5-[[4-[(아미노메틸)(2-하이드록시에틸)아미노]-6-(페닐아미노)-1,3,5-트리아진-2-일]아미노)-,디소듐염;
    티노폴 디씨에스;
    벤젠술포닉 액시드,2,2'-([ 1,1'-비페닐)-4,4'-디일디-2,1-에텐디일)비스, 디소듐염;
    벤젠술포닉 액시드,5-(2H-나프톨[1,2-d]트리아졸-2-일)-2-(2-페닐에틸)-, 소듐염;
    7-벤조티아졸술포닉 액시드,2,2'-(1-트리아젠-1,3-디일디-4,1-페닐렌)비스[6-메틸-,디소듐염; 및
    그들의 모든 암모늄, 포타슘 및 나트륨 염; 그리고 그들의 모든 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 불활성 추적물질은 약 5 ppt에서 약 1000 ppm의 범위의 양에서 측정되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 방법.
  23. 반투과성 막, 검출 장치 및 제어장치를 포함하는 막 분리 시스템에 있어서,
    상기 반투과성 막은, 불활성 추적물질을 함유하는 수성 공급류를 여과류와 수성의 공급류로부터 하나 또는 그 이상의 용질을 제거한 여과류로 분리할 수 있는 것을 특징으로 하며,
    상기 검출장치는, 수성의 공급류, 여과류 및 농축류 중 하나 이상에서, 약 5 ppt에서 약 1000 ppm의 범위의 불활성 추적물질의 양을 형광분석학으로 측정할 수 있으며, 측정된 불활성 추적물질의 양을 표시하는 신호를 산출할 수 있는 것을 특징으로 하며,
    상기 제어장치는 수성의 공급류의 정화를 모니터링 및/또는 제어하는 신호를 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여 정규화된 여과 유량을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여 용질의 저지율을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는 불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여, 반투과성 막의 누출을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어장치는 막 분리 시스템의 성능을 향상시키기 위하여, 막 분리 공정에 특수한 하나 또는 그 이상의 변수를, 제어적으로 대응적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제어장치는 막 분리 시스템에 첨가되는 처리 시약의 공급 비율을 제어적으로, 대응적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 막 분리 시스템.
  29. 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    공급류에 불활성 추적물질을 첨가하는 단계;
    막과 공급류를 접촉시키는 단계;
    공급류를 제 1 방출류와 공급류로부터 용질을 제거한 제 2 방출류로 분리시키는 단계;
    공급류, 제 1 방출류 및 제 2 방출류 중 하나 이상에서 불활성 추적물질의 형광 신호를 검출하기 위해 형광광도계를 제공하는 단계;
    공급류, 제 1 방출류및 제 2 방출류 중 하나 이상에서, 약 5 ppt에서 약 1000 ppm의 범위의 불활성 추적물질의 양을 측정하기 위해 형광광도계를 사용하는 단계; 및
    불활성 추적물질의 측정가능한 양에 기초하여, 막 분리 공정에 특수한 하나 또는 그 이상의 공정 변수들을 평가하는 단계;를 포함하며,
    산업 공정에서 사용되는, 공급류로부터 용질을 제거할 수 있는 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 공정 변수는 작동 변수, 화학적 변수, 기계적 변수, 회수 백분율, 정규화된 여과 유량, 저지율, 압력차, 유압 보유 및 그들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 불활성 추적물질은 측정된 불활성 추적물질의 양에 기초하여, 약 1 ppb 에서 약 50 ppm의 범위에서 측정되는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 방법은 추가적으로, 측정된 불활성 추적물질의 양에 기초하여, 막에서의 누출을 검출하는 막 분리 공정을 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 및 제어 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    상기 방법은 막에 증착하는 스케일 및/또는 오염 물질의 양을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 분리 공정 모니터링 및 제어 방법.
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