TW201527732A - 分析含有固態物粒子的液體樣本的方法與系統以及該方法和系統的用途 - Google Patents

分析含有固態物粒子的液體樣本的方法與系統以及該方法和系統的用途 Download PDF

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Abstract

本發明是關於一種用於監視射流中的粒子屬性的方法與系統，以及此方法與系統的用途。詳言之，本發明是關於在林業、石油與採礦業中以及在水處理、淡化或廢水利用過程中與在樣本的後續量測中取樣比如含有固態物的水性懸浮液或濾液的液體。將來自液體射流的樣本染色以使樣本中含有的粒子著色，將樣本傳導至第一流動腔室，第一流動腔室具有用於致使所述樣本根據粒子群體的大小或質量而劃分成粒子群體的構件。通過第一流動腔室施加液體流以致使至少一個粒子群體流動至第二流動腔室中。量測粒子群體以產生表示粒子的量及/或屬性的至少一個量測信號，以及處理提取每一粒子群體的關鍵變數，且在粒子的計數與大小及/或粒子的疏水性方面將關鍵變數呈現為粒子群體或整個樣本的分析。

Description

分析與固態物之粒子接觸的液體樣本的方法與系統，以及該方法和系統的使用
本發明包括含有固態物的工業液體的量測及/或監視技術。詳言之，本發明是關於在林業、石油與採礦業中以及在水處理、淡化(desalination)或廢水利用(water reuse)過程中與在樣本的後續量測中取樣比如含有固態物的水性懸浮液(aqueous suspension)或濾液(filtrate)的液體。更詳細地，本發明是關於一種利用樣本流(sample flow)的分餾技術(fractionation technology)的線上分析方法與系統。
需要量測含固態物液體(solid matter containing liquid)的重要區域的實例為林業，其中需要監視木漿樣本或濾液(諸如，管線水(wire water)、白水(white water)、增稠劑濾液(thickener filtrate)或另一類似紙漿濾液(pulp filtrate)或循環水(circulated water))，以便能夠控制整體過程。例如，在石油與採礦業過程中以及在水處理工業(比如，廢水利用、淡化過程以及冷卻水處理)中，所使用的液體常常含有需要被量測以及監視的固態物。
此等過程可線外或線上進行，其中線外方法常常涉及批式取樣(batch sampling)以及實驗室分析。此等方法具有提供關於懸浮液的準確且通用的資訊的益處，但遭受相當大的時間延遲。另一方面，線上方法提供關於懸浮液的瞬時或幾乎瞬時的資訊，但可獲得的資料通常不如在實驗室中可達成的一樣準確。不能使用目前的線上技術來量測一些懸浮液屬性。
許多此類懸浮液包含粒子，粒子的量與大小分佈對即將到來的處理階段(process stage)產生相當大的影響。例如，事實上，聚結(agglomeration)已被展示為針對造紙機(paper machine)上的沈積與相關運行問題的主要威脅。紙漿工業中的液體與濾液亦具有強的凝聚(flocculate)趨勢，此情形使液體射流(liquid stream)中的固態物的分析具挑戰性。
一些先前技術的紙漿樣本或濾液監視技術已利用(例如)藉由過濾、離心、沈澱(sedimentation)或管柱流動(column flow)而進行的樣本分餾。唯一已知的連續分餾器為管柱流動分餾器，亦被稱作「管式分餾器(tube fractionator)」。例如，WO 2007/122289以及WO 2010/116030中論述管式分餾器。
所謂的流動式細胞計數法技術(flow cytometry technique)已被證明為在偵測以及評估(例如)起源於紙漿與造紙工業的紙漿樣本或濾液中的粒子計數、大小及/或類型方面是成功的。然而，該技術需要在實驗室中的手動樣本預處理，且不能 用於線上量測。例如，WO 2012/010744以及WO 2012/010745中論述的其他已知技術提供關於樣本的整體混濁度(turbidity)的線上資訊。然而，該資訊對於所有過程控制需求而言是不足夠的，此是因為此等方法不能基於(例如)不同類型的粒子的疏水性、粒子大小及/或性質來區分此等粒子，由此未提供關於干擾物質的詳細資訊。
場流分餾(field flow fractionation，FFF)表示量測非工業過程樣本中的粒子的途徑。場流分餾首次由J.C.Giddings在1966年予以描述，其允許使具有不同物理屬性的粒子在懸浮液中彼此物理上分離。原則上，使液體流傳遞通過垂直於場(例如，重力場)的池(cell)，其中與較大(較重)粒子相比較，較小(較輕)粒子在流動方向上移動得較快。可施加至場流分餾池的其他場包含溫度以及電。
在流動池(flow cell)中，粒子在層流(laminar flow)中行進，且重粒子相比於輕粒子沈澱得較快，且因此，與輕粒子相比較，重粒子在觸碰流動池壁後就經歷額外摩擦。取決於應用且最顯著地取決於想要進行分餾的粒子大小範圍，存在可用的許多不同場流分餾系統。舉例而言，存在可用的沈澱場流分餾(SdFFF)系統，其中經由離心力(centrifugal force)而誘發重力場。
然而，典型的是，沈澱場流分餾系統僅能夠處置極少量的樣本，此情形在混濁度用作主要偵測器的情況下不適用於造紙廠樣本中。關於起源於工業過程的樣本(例如，關於造紙廠樣本)的主要問題為存在纖維且尤其是存在纖維細屑(fiber fine)，其在 場流分餾池中具有強的凝聚趨勢，且因此阻塞池。此情形使分餾具挑戰性，因為凝聚物(flock)亦俘獲輕粒子。
除了凝聚以外，另一問題為物質彼此的機械或化學黏附，以及黏附物與疏水性物質對已知分餾系統(尤其是基於交叉流過濾器(cross-flow filter)或已知場流分餾技術的那些分餾系統)的表面的附著。
一種用於分析造紙過程樣本的技術為如下方法：其中偵測干擾造紙過程而導致停產時間(production down-time)以及紙張缺陷的瀝青、黏附物、水垢、微生物以及黏液的有害且不受控制的聚結。系統的核心為根據粒子的質量及/或大小而對粒子進行分餾。運用光學量測(optical measurement)來分析經分餾樣本。
系統是基於由本申請人申請的芬蘭專利申請案第20125560號，且是基於場流分餾，其中藉由將樣本傳導至具有一或多個凹陷的崩解通道(disintegration channel)且藉由通過崩解通道而施加具有非恆定時間速度設定檔(non-constant temporal velocity profile)的液體流來執行分餾。以此方式，將逐漸地與來自凹陷的液體流一起獲取樣本的固態物以用於提供樣本餾份(sample fraction)。此途徑允許量測濾液或紙漿樣本的粒子大小及/或質量分佈，且已被證明為偵測不能運用傳統量測而看到的造紙機問題。不存在關於可被偵測以及量測的粒子大小的限制，此不同於在微米範圍內工作的許多實驗室方法。本發明設法藉由開發用於連續地監視水射流以及紙漿懸浮液中的疏水性/親水性粒子的穩固線上系統而進一步開發此以及類似系統。亦揭露說明結果且提取用於樣本的粒子計數以及疏水性的關 鍵變數的構件。描述用以達成目標的樣本預處理以及分離。
本發明是有關於一種分析含有固態物粒子的液體樣本的系統與方法，其中藉由自液體射流收集樣本而線上進行分析，且將染料添加至樣本以使樣本中含有的粒子著色。可對樣本進行分餾、預處理或未處理。因此，可將樣本中的粒子分離成不同粒子群體(particle population)，分離是(例如)根據粒子的質量或大小(或兩者)藉由分餾或藉由沈降或離心而進行。
根據本發明的實施例，將樣本傳導至被配備有崩解構件(disintegration means)的第一流動腔室(flow chamber)，其中以致使將樣本粒子分餾成一個或若干粒子群體的速度設定檔(velocity profile)引入水液體流。最初使用低速度，從而致使較小或較輕粒子群體首先通過崩解構件，且藉由根據速度設定檔來逐漸地(例如，逐步地)增加液體流動速度，所有粒子群體將在表示每一群體的屬性的特性的滯留時間(retention time)通過崩解構件。粒子群體流動至具有基本層流(laminar flow)的第二流動腔室中，在第二流動腔室處，運用光學儀器及/或偵測器來量測粒子群體中的經著色粒子的至少一個物理或化學屬性，以便產生至少一個量測信號。針對每一經量測粒子群體來處理量測信號以提取描述經量測屬性的關鍵變數，且使個別群體的量測與過程的其他參數及/或與整個樣本的關鍵變數相關。待量測的樣本的化學或物理屬性可為以下各者中的一或多者：粒子的濃度、粒子的體積、粒子的表面積、粒子大小、混濁度、懸浮固體的濃度、光吸收率、螢光、光散射，以及疏水性。
本發明提供顯著優點，此是因為其允許藉由使用比如光散射、粒子計數器、混濁度、吸收率、螢光以及懸浮固體的光學感測器/量測來量測針對每一群體的粒子計數以及疏水性。此情形提供穩固且簡單的線上系統的設計。與現有解決方案相對比，無需逐一地分析每一粒子。
本發明亦是有關於一種本發明的方法在系統中的用途，用於分析含有固態物粒子的液體樣本。
下文解釋且隨附申請專利範圍中陳述本發明的各種實施例的細節。接下來，參看隨附圖式來更詳細地描述本發明的實施例以及優點。
10、11、12、13、14、15‧‧‧階段
20‧‧‧分餾器部件/新鮮水源
21‧‧‧分餾器部件/樣本獲取裝置
22‧‧‧分餾器部件/泵
23‧‧‧分餾器部件/崩解通道
24‧‧‧分餾器部件/場流分餾(FFF)通道
25‧‧‧量測部件
26‧‧‧分餾器部件/著色單元
30‧‧‧樣本與水輸入射流
31‧‧‧崩解通道
31A‧‧‧膨脹部
31B‧‧‧窄部件
33‧‧‧場流分餾(FFF)通道
35‧‧‧均質機管
36‧‧‧導管
37‧‧‧量測裝置
38‧‧‧輸出射流
41‧‧‧未經分餾樣本
42‧‧‧經場流分餾樣本
42a、42b、42c‧‧‧粒子群體
50‧‧‧零基線
51‧‧‧混濁度信號
52‧‧‧疏水性
53、54、55‧‧‧粒子
61、62、63、64、71、72、73、74‧‧‧樣本
圖1展示根據本發明的一個實施例的方法的流程圖。
圖2展示根據一個實施例的本量測系統的各種元件的方塊圖。
圖3展示根據本發明的一個實施例的量測系統的示意性說明。
圖4展示場流分餾的原理。
圖5展示螢光信號以及混濁度信號。
圖6展示管線水樣本的混濁度剖面(turbidity profile)。
圖7展示管線水樣本的螢光剖面。
參看圖1，根據一個實施例，本方法包括若干階段(phase)的序列。在階段10中，直接地自過程提供樣本以進行監視或控制。通常，樣本為運用自動化取樣構件而獲取的約10ml的批式樣本(batch sample)或「插塞(plug)」。接下來，在階段11中，使用比如尼羅紅(Nile red)的疏水性染料以使樣本著色。在此預處理時期中，使粒子準備用於量測。在崩解通道之前或在崩解通道中(亦即，在分餾期間)進行樣本或樣本的粒子的著色。著色的量可為每毫升樣本約40μl。
在階段12中，將樣本饋送至崩解通道。較佳的是將樣本相對快地驅動至通道，使得樣本經歷使樣本中的潛在凝聚物斷裂的迅速局部加速度(local acceleration)。然而，不應以使樣本通過崩解通道的速度饋送樣本。樣本將全部地保留於崩解通道中直至下一階段開始為止。
在階段13中，將液體流(通常為水流)通過崩解通道而傳導至具有基本層流屬性的場流分餾通道(FFF)。樣本在水中的整體稀釋可為約1：10至1：200，較佳地為約1：50至1：70。運用參考數字14來表示此階段。為了使最小粒子與較大或較重粒子分離，流動速度在開始時低。以此方式，在通道中達成粒子分離，其中輕粒子首先通過系統。為了使較重粒子進入水流，逐步地增加流動速度。因此將速度增加至甚至捕集最重粒子(或至少所有所關注的粒子)的位準。因此，在步驟14處，在場流分餾通道中對樣本進行有效地分餾。可較佳地使流動速度設定檔(flow velocity profile)針對不同類型的液體而最佳化，例如，使一個流動速度設定檔針對造紙機白水樣本而最佳化，且使另一流動速度 設定檔針對紙漿樣本而最佳化。
在階段15中量測經分餾樣本的所要屬性。根據本發明，至少執行光學量測，但亦可存在替代或額外量測階段。
以連續組態至少部分地同時發生崩解階段13以及分餾階段14，且通常亦發生量測階段15。然而，若無需立即線上結果，則亦有可能回收餾份以用於後續單獨量測。
整個分餾過程可花費約50分鐘，包含樣本量測以及取樣系統的清潔。當然，取決於樣本的系統以及性質，可存在時間循環的變化，例如，2分鐘至180分鐘，或通常為5分鐘至50分鐘。
參看圖2，根據一個實施例，量測系統包括分餾器部件20、21、22、23、24、26，以及具有一或多個偵測器的量測部件25。分餾器部件包括新鮮水源20以及樣本獲取裝置21。提供泵22以用於在系統中使用合適閥(未圖示)來向前驅動樣本或水。泵在向前方向上連接至第一流動腔室(此處為崩解通道23)，且進一步連接至第二流動腔室(此處為場流分餾(FFF)通道24)。具有染料儲集器(dye reservoir)(未圖示)的著色單元(staining unit)26在將粒子分餾成群體之前將適當量的染料饋送至樣本。系統亦包含具有(例如)用於系統自動操作以及資料收集的可程式化邏輯(programmable logic，PLC)或工業電腦的處理單元(processing unit)。處理單元亦可包含具有適當軟體以進行量測信號的處理以提取做為系統的主要可交付物(deliverable)的關鍵變數的電腦。電腦可包含於量測部件25中，或作為單獨電腦而插入至量測部件25中，視情況用於遠端監視(未圖示)。亦可提供用於系統的各種 液體載運部件(liquid-carrying part)的自動清潔系統(automatic cleaning system)。
在圖3中，展示圖2的系統的更具說明性的示意圖。運用數字30來表示樣本與水輸入射流，且運用數字38來表示輸出射流。例示性崩解通道31具備膨脹部31A以及窄部件31B，使得將凹陷形成至膨脹部31A的區。凹陷用來使凝聚物崩解，且根據粒子的大小及/或質量而逐漸地將粒子釋放至在崩解通道31之後的場流分餾通道33。分餾在場流分餾通道33中進行。均質機管(homogenizer tube)35(其為可選部件)包括相比於場流分餾通道33具有較大橫截面積的容器，且使退出場流分餾通道的粒子群體以及凝聚物均質化成一個群體。自均質機管35，經由導管36而將經分餾樣本傳導至量測裝置37，量測裝置37經配置以量測樣本的所要物理及/或化學屬性。在不偏離本發明的思想的情況下，第一流動腔室亦可為如下類型的分餾器：在分餾器中，粒子分離成粒子群體是基於根據粒子的質量或大小(或兩者)的粒子沈降、離心分離或過濾。再者，可將樣本分餾為經預處理或未經處理。
參看圖4，其中展示在分餾之前以及之後的典型樣本。當然，未經分餾樣本41含有不同大小的粒子的混合物。較重粒子具有下沈趨勢，如由41中的向下指向的箭頭所展示。在經場流分餾樣本42中，粒子在場流分餾通道中劃分成(至少)三個粒子群體42a至42b，如所展示。實際上，場流分餾通道中的群體之間的距離大於圖像中的距離，此是因為樣本在此時期運用水予以稀釋，如早先所描述。可看出，存在粒子群體的水平分離以及垂直分離兩者，垂直差(vertical difference)是歸因於粒子的重量差。 本方法旨在監視粒子，例如，膠體、黏附物、木瀝青(wood pitch)、白瀝青(white pitch)、凝聚物、纖維以及聚結粒子。
線上系統的輸出信號為螢光強度以及混濁度。當將比如尼羅紅的疏水性染料添加至樣本時，螢光強度直接地與樣本餾份的疏水性相關。混濁度用於量測粒子濃度。應注意，粒子大小及/或粒子體積亦影響混濁度。圖5展示用於高級造紙廠(fine paper mill)中的一個管線水樣本的混濁度信號51以及疏水性52的實例。將10ml的樣本與新鮮稀釋水一起饋送至分餾器中。可看出，歸因於粒子的小的大小以及低的濃度，混濁度首先僅自零基線(zero baseline)50稍微增加。群體1中的小膠體(53)首先自分餾器中出來，接著是群體2(54)以及群體3中的比如聚結物的較重粒子(55)，其在流動速度增加時自分餾器中出來。自圖5可看出，螢光相比於混濁度較遲地開始增加，此意謂最小粒子53相比於較大粒子54、55具較少疏水性。對於最大粒子55，螢光強度相當高。
可看出，本系統產生極有用的資料，且至少自此處，可自如圖5所展示的資料信號提取以下關鍵變數：- 粒子計數：總計數以及每一粒子群體的計數- 自混濁度信號；- 粒子大小- 自每一粒子群體在系統中的滯留時間，亦即，粒子退出分餾器時的時間；- 粒子大小分佈- 自混濁度以及滯留時間； - 粒子疏水性：總疏水性以及每一粒子群體的疏水性- 自螢光信號；- 粒子疏水性分佈- 自螢光信號以及滯留時間。
開發特定軟體工具套件以用於信號預處理以及用於粒子屬性的關鍵變數的計算。此處，信號預處理包含信號的過濾、求平均值、導出以及基線校正，或任何其他基本數學運算，及/或使用適用函數以修改量測信號。作為程序的實例，可自經分餾樣本的原始信號移除基線，且自信號計算累積總和(cumulative sum)。混濁度信號的累積總和是與粒子計數相關，且螢光信號的累積總和是與粒子疏水性相關。以某些時間間隔自信號導出針對每一粒子群體的疏水性以及計數。每一粒子群體在第二流動腔室中具有其自己的時間間隔。自經分餾樣本的整個信號導出總疏水性以及總計數。可藉由量測絕對值或相對值來判定樣本群體中的混濁度、粒子大小以及數目。若使用相對量測，則關於已知樣本來校準用於處理用於每一粒子群體的量測信號的處理構件。
換言之，藉助於以下操作而產生粒子群體中的關鍵變數：計算信號的累積總和、信號的導出、信號的積分、量測信號或經預處理信號的平均值、最大值以及最小值；或藉由得到(例如)信號的偏斜度、偏差、模式、中位數、四分位數、範圍、方差、峭度、百分位的統計運算子；或藉由任何其他基本數學運算，及/或使用適用函數以修改關鍵變數以便將物理/化學屬性附加至每一群體。待量測的樣本的化學或物理屬性可為以下各者中的一或多者：粒子的濃度、粒子的體積、粒子的表面積、粒子大小、 混濁度、懸浮固體的濃度、光吸收率、螢光、光散射，以及疏水性。可將基於原始量測資料的信號或經預處理信號映射於座標系統(coordinate system)上，以便亦自其提取樣本的其他特性。
視情況，特定軟體工具套件含有校準構件(means for calibration)。可使用合適數學方程式(例如，一次方程式及/或二次方程式)而將粒子計數及/或粒子大小校準至SI單位。
視情況，個別群體或整個樣本的一或多個關鍵變數用於過程的監視、控制及/或最佳化(例如，在造紙機中)。實例：關鍵變數用以監視造紙機的運行參數以及屬性，包含監視過程中的粒子聚結趨勢，以及監視過程中的化學行為。
視情況，個別群體或整個樣本的一或多個關鍵變數用於藉由控制化學物(例如，控制化學物的劑量)以及化學配料或化學程式(過程中的化學物類型、化學劑量、化學物配料點)最佳化來監視化學物的效能。
為了研究各種環境中的粒子疏水性(螢光)、大小以及計數，運用經配備有混濁度與螢光感測器的本發明的系統來量測來自不同造紙機的四個管線水樣本。圖6所呈現的混濁度結果展示出，與樣本63以及樣本64(其具有極大的聚結物)相比較，樣本61以及樣本62具有小得多的粒子。圖7中展示相同樣本的螢光剖面。不同剖面之間的基線差是最可能地歸因於螢光偵測器的污染。螢光結果展示出，與樣本73以及樣本74相比較，含有機械紙漿的樣本71、樣本72明確地具有最高螢光且因此亦具有最高疏水性。此情形是歸因於在此等紙漿中存在高量的木瀝青而被預期。最具疏水性的樣本72亦使基線比開始基線高很多，此指示此 等樣本趨向於污染螢光偵測器，此情形在設計線上儀器的洗滌循環(washing cycle)時為重點。樣本74根本未展示任何螢光回應(fluorescence response)。
詳言之，本發明是關於在林業、石油與採礦業中以及在水處理、淡化或廢水利用過程中與在樣本的後續量測中取樣比如含有固態物的水性懸浮液或濾液的液體。更詳細地，本發明是關於一種利用樣本流的分餾技術的線上分析方法與系統。
本發明的技術為通用的，且可廣泛地適用於紙漿與造紙工業，例如，濕端監視(wet end monitoring)、廢紙處理(broke treatment)、再循環紙漿(recycled pulp)的黏附物控制，以及包含漂白與乾燥區段(bleaching and dry section)的化學/機械紙漿處理。
本發明的技術可用於線上監視比如膠體、白瀝青、木瀝青、黏附物、細屑、填充物或聚結物的粒子群體，以及其疏水性。本發明的線上系統使造紙廠中的化學的即時問題解決以及最佳化能夠實現。
實例
本發明的線上系統用於高級造紙機處。系統每30分鐘量測白水樣本中的粒子屬性。為了取得粒子疏水性的資訊，運用疏水性染料使樣本著色。使系統的流動速度設定檔針對此水而最佳化。系統能夠根據至少四個粒子群體的大小/質量而將樣本分離成至少四個粒子群體(群體1至4)。來自工廠測試週期的經驗指示良好可重複性。
造紙機中的運行問題(例如，紙張缺陷)是與濕端中的 疏水性粒子的強聚結有關係。因此，在此狀況下的主要目標是監視粒子群體(尤其是聚結物)的計數以及疏水性。運用本發明的系統而達成的結果明確地指示本發明的途徑是適用的。本發明的系統可產生與實驗室設備所產生的類型相同的類型的資料，主要差異為：系統未量測用於每一粒子的確切值(大小、計數、疏水性)，而是量測用於整個樣本以及用於經偵測粒子群體的疏水性以及計數值。不存在關於可被偵測以及量測的粒子大小的限制，這不同於在微米範圍內工作的許多實驗室方法。
本發明的技術為通用的，且可廣泛地適用於造紙工業，包含再循環紙漿的黏附物控制，以及機械紙漿處理。本發明的技術可用於線上監視比如膠體、細屑、填充物或聚結物的粒子群體，以及其疏水性。本發明的線上系統使造紙廠中的化學的即時問題解決以及最佳化能夠實現。
應理解，所揭露的本發明的實施例並不限於本文所揭露的特定結構、過程步驟或材料，而是擴展至其等效者，此將為在相關領域具有通常知識者所認識。亦應理解，本文所採用的術語是僅出於描述特定實施例的目的，且並不意欲為限制性的。
遍及本說明書所參考「一個實施例」或「一實施例」意謂：結合此實施例所描述的特定特徵、結構或特性包含於本發明的至少一個實施例中。因此，遍及本說明書各處出現的片語「在一個實施例中」或「在一實施例中」未必全部是指同一實施例。
如本文所使用，可出於方便起見而在共同清單中呈現多個項目、結構元件、組成元件及/或材料。然而，應將此等清單認作好像此清單的每一成員經個別地識別為單獨且唯一的成員。因 此，在沒有相反指示的情況下，此清單中沒有個別成員應僅僅基於其在共同群組中的呈現而被認作同一清單的任何其他成員的實際等效者。另外，本發明的各種實施例以及實例可在本文中連同其各種組件的替代例一起予以參考。應理解，此等實施例、實例以及替代例不應被認作彼此的實際等效者，而是應被視為本發明的單獨且自主的表示。
此外，可在一或多個實施例中以任何合適方式來組合所描述的特徵、結構或特性。在以下描述中，提供眾多特定細節(諸如，長度、寬度、形狀等等的實例)以提供對本發明的實施例的透徹理解。然而，在相關領域具有知識者將認識到，可在沒有特定細節中的一或多者的情況下或在運用其他方法、組件、材料等等的情況下實踐本發明。在其他情況下，未詳細地展示或描述眾所周知的結構、材料或操作以避免使本發明的態樣模糊。
雖然上述實例在一或多個特定應用中說明本發明的原理，但對於在本領域具有通常知識者而言將顯而易見，在不行使本發明的技能的情況下且不脫離本發明的原理以及概念的情況下，可進行實施方案的形式、用法以及細節的眾多修改。因此，不希望本發明受到限制，惟受到下文所陳述的申請專利範圍限制除外。
10、11、12、13、14、15‧‧‧階段

Claims (23)

  1. 一種分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，包含以下步驟：自液體射流提供樣本；將染料添加至所述樣本以使所述樣本中含有的所述粒子著色；將所述樣本傳導至第一流動腔室，所述第一流動腔室具有用於致使所述樣本根據其大小或質量而劃分成粒子群體的構件；通過所述第一流動腔室施加液體流以致使至少一個所述粒子群體流動至第二流動腔室中；藉由光學量測來量測所述粒子群體中的至少一者，以產生表示所述粒子的量及/或屬性的至少一個量測信號；針對每一經量測的所述粒子群體來處理所述量測信號以提取每一所述粒子群體的關鍵變數；在所述粒子的計數與大小及/或所述粒子的疏水性方面將所述關鍵變數呈現為所述粒子群體或整個所述樣本的分析。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中所述染料為疏水性染料。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中所述第一流動腔室為包含具有一或多個凹陷的崩解通道的分餾器，所述樣本是藉由施加具有非恆定時間的速度設定檔的所述液體流而傳導至所述分餾器。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中所述第一流動腔室的所述崩解通道中 的流動速度根據所述速度設定檔而逐步地增加，從而允許較小或較輕的所述粒子群體首先進入具有基本層流的所述第二流動腔室，且其他的所述粒子群體按大小以及重量的升序較遲地進入，直至所有所述粒子群體進入所述第二流動腔室為止。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中所述第一流動腔室為分餾器，在所述分餾器中，所述粒子分離成所述粒子群體是基於粒子沈降、離心分離及/或過濾。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中藉由所述樣本中的所述粒子的光散射來量測所述樣本中的所述粒子的量及/或大小。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中藉由量測由所述樣本中的所述粒子發射的螢光來量測所述樣本中的所述粒子的疏水性。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中待量測的所述樣本的化學或物理屬性為以下各者中的一或多者：粒子的濃度、粒子的體積、粒子的表面積、粒子大小、混濁度、懸浮固體的濃度、光吸收率、螢光、光散射，以及疏水性。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中用於所述關鍵變數的所述量測信號的所述處理包含對資料的統計操作，所述統計操作包含以下各者中的一或多者：信號的積分、信號的導出、信號的累積總和、平均值、最大值以及最小值。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法，其中所述量測信號的所述處理包含所述信號的過濾、求平均值以及基線校正。
  11. 一種用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，包含：用於自液體射流提供樣本的構件；用於將染料添加至所述樣本的構件；第一流動腔室，具有用於致使所述樣本藉由其大小或質量來判定而劃分成粒子群體的構件；用於通過所述第一流動腔室施加液體流的構件；第二流動腔室，經配置以自所述第一流動腔室收納含有至少一個所述粒子群體的液體；光學量測構件，用於產生表示所述第二流動腔室中的所述粒子的量及/或特性的至少一個量測信號；用於針對每一經量測的所述粒子群體來處理所述量測信號以提取每一所述粒子群體的關鍵變數的處理構件；用於在所述粒子的計數與大小及/或所述粒子的疏水性方面將所述關鍵變數呈現為所述粒子群體或整個所述樣本的分析的處理構件。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，其中所述用於通過所述第一流動腔室施加液體流的所述構件經配置以根據預定流動速度設定檔而在所述第一流動腔室中逐步地增加液體流動速度。
  13. 如申請專利範圍第11項或第12項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，其中所述第一流動腔室 為分餾器，在所述分餾器中，所述粒子分離成所述粒子群體是基於粒子沈降、離心分離或過濾。
  14. 如申請專利範圍第11項至第13項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，其中所述光學量測構件在所述第二流動腔室處包括用於量測所述樣本中的所述粒子的光散射的構件。
  15. 如申請專利範圍第11項至第14項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，其中所述光學量測構件在所述第二流動腔室處包括用於量測由所述樣本中的所述粒子發射的螢光的構件。
  16. 如申請專利範圍第11項至第15項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，包含適用於樣本獲取、分餾以及資料收集的自動操作的處理單元。
  17. 如申請專利範圍第11項至第16項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，包含用於執行所述量測信號的過濾、求平均值以及基線校正的處理構件。
  18. 如申請專利範圍第11項至第17項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系統，包含用於對所述關鍵變數執行統計操作的處理構件，所述統計操作包含以下各者中的一或多者：信號的積分、信號的導出、信號的累積總和、平均值、最大值以及最小值。
  19. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法在如申請專利範圍第11項至第18項中任一項所述的用於分析含有固態物粒子的液體樣本的系 統中的用途，用於分析含有固態物粒子的液體樣本。
  20. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法或如申請專利範圍第11項至第18項中任一項所述的裝置的用途，用來監視以及最佳化製漿或造紙或製板過程中的化學與過程效能。
  21. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法或如申請專利範圍第11項至第18項中任一項所述的裝置的用途，用來監視以及最佳化水處理、淡化或廢水利用過程中的化學與過程效能。
  22. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法或如申請專利範圍第11項至第18項中任一項所述的裝置的用途，用來監視以及最佳化薄膜過程中的化學與過程效能。
  23. 一種如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述的分析含有固態物粒子的液體樣本的方法或如申請專利範圍第11項至第18項中任一項所述的裝置的用途，用來監視以及最佳化石油或採礦過程中的化學與過程效能。
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