TWI527771B - 分散劑濃度檢測裝置 - Google Patents

Description

分散劑濃度檢測裝置

本發明係關於一種濃度檢測裝置，特別是關於一種用於檢測循環冷卻水系統之濃度異常與否的分散劑濃度檢測裝置。

一般循環冷卻水系統或使用逆滲透、超過濾膜之廢水處理系統，因水系統中含有的金屬離子，例如鈣、鎂等，以及無機性離子，例如碳酸根與硫酸根離子等，當水系統因濃縮效應的緣故，而使得陰、陽離子的結合產生結垢的現象，所生成的積垢會沈積於熱交換管的表面，進而導致熱交換效率降低，以及破壞薄膜系統的空隙結構而降低產水率。

現行之阻垢方式包括物理及化學方法，其中最為經濟可行之方式，係在於利用化學品的藥劑添加，藉由化學品所提供之離子分散及晶格畸變的能力，除了降低鈣垢形成的機率外，亦可驅使碳酸鈣垢型態轉換為容易隨著液體流動的型態(vaterite或arrogate)，避免沈積於水管表面及薄膜孔洞中，其中此類結垢抑制的化學品以高分子聚合物與有機磷酸鹽為最大宗。

在所使用之循環冷卻水系統的化學品中，幾乎所有都化學品均有高分子分散劑作為鈣、鎂垢的抑制劑，而且該水系統中的分散劑須控制於一定的濃度區間內，以避免對該水系統造成負面的影響。現行確認水 系統穩定性的方式係於每週一次的分析頻率進行水質、化學品的狀況追蹤，然而以人工每週追蹤一次的方式無法即時反應化學品在水系統中的濃度，因此當濃度異常的狀況發生時，水務人員無法立即進行相應的處理。另外，由於化學品的檢測技術層次較高，化學品的的檢測設備僅國際性水處理商可提供，即一般水處理商難以自行建置該化學品的檢測裝置。

本發明之主要目的在於提供一種分散劑濃度檢測裝置，利用檢測通過混合液的紅外線信號強度而獲得水系統之液體中的分散劑濃度，以克服人工檢測的方式所造成之水務人員無法立即進行處理的問題。

本發明之另一要目的在於提供一種分散劑濃度監測方法，利用檢測通過混合液的紅外線信號強度而獲得水系統之液體中的分散劑濃度，以克服一般水處理商難以自行建置該化學品的檢測裝置的問題。

為達上述之目的，本發明提供一種分散劑濃度檢測裝置，包含一進水管、一反應槽、一紅外線發射器、一紅外線接收器及一處理器；該進水管用以導入一液體，其中該液體含有一分散劑；該反應槽連通該進水管，用以供該液體及一乳化劑進行乳化反應而成為一混合液；該紅外線發射器設置在該反應槽中，用以對該混合液發射一紅外線信號；該紅外線接收器設置在該反應槽中，用以接收通過該混合液之紅外線信號；該處理器電性連接該紅外線接收器，並分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，以獲得該混合液中的分散劑濃度。

在本發明之一實施例中，該分散劑濃度檢測裝置還包含一藥劑桶及一幫浦，其中該藥劑桶用以盛裝該乳化劑，該幫浦連通於該藥劑桶 及該反應槽之間。

在本發明之一實施例中，該藥劑桶包含一桶體及一隔熱件，該隔熱件包覆在該桶體外，用以維持該桶體內的溫度。

在本發明之一實施例中，該分散劑為高分子聚合物或有機磷酸鹽，且該乳化劑包含一界面活性劑、一金屬離子螯合劑、一非氧化型殺菌劑及一具酸鹼緩衝功能之化學品。

在本發明之一實施例中，該紅外線信號之波長為880奈米。

在本發明之一實施例中，該分散劑濃度檢測裝置還包含一第一電磁閥、第二電磁閥、一制水閥及一出水管，其中該第一電磁閥及制水閥設置在該進水管及該反應槽之間，該第二電磁閥設置在該出水管及該反應槽之間。

在本發明之一實施例中，該分散劑濃度檢測裝置還包含一過濾器，設置在該進水管上，用以過濾該液體中的雜質。

為達上述之目的，本發明提供一種分散劑濃度監測方法，包含一導入步驟、一反應步驟及一分析步驟。該導入步驟係將一液體導入一反應槽，其中該液體含有一分散劑；該反應步驟係將一乳化劑導入該反應槽，使該液體及該乳化劑進行乳化反應而成為一混合液；該分析步驟係利用一紅外線發射器對該混合液發射一紅外線信號，再利用一紅外線接收器接收通過該混合液之紅外線信號，以一處理器分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，而獲得該混合液中的分散劑濃度。

在本發明之一實施例中，該分散劑濃度監測方法還包含在該反應步驟之前的一備置步驟，利用該紅外線發射器對該液體發射該紅外線 信號，再利用該紅外線接收器接收通過該液體之紅外線信號，以該處理器分析該紅外線接收器接收的紅外線信號。

在本發明之一實施例中，在該導入步驟中，該液體導入該反應槽維持10分鐘以上，使該反應槽內的液體自一溢流管流出，且在該反應步驟中，該乳化劑導入該反應槽後靜置20分鐘以上。

如上所述，利用該反應槽導入該水系統之液體及乳化劑，並藉由該液體中的分散劑的乳化反應，檢測通過該混合液的紅外線信號強度，進而獲得該液體中的分散劑濃度，以克服人工檢測的方式所造成之水務人員無法立即進行處理以及一般水處理商難以自行建置該化學品的檢測裝置的問題。

100‧‧‧分散劑濃度檢測裝置

101‧‧‧櫃體

21‧‧‧進水管

22‧‧‧出水管

3‧‧‧反應槽

31‧‧‧溢流管

41‧‧‧紅外線發射器

42‧‧‧紅外線接收器

43‧‧‧刷頭

5‧‧‧處理器

51‧‧‧控制面板

52‧‧‧顯示面板

6‧‧‧藥劑桶

61‧‧‧桶體

62‧‧‧隔熱件

7‧‧‧幫浦

81‧‧‧第一電磁閥

82‧‧‧第二電磁閥

83‧‧‧制水閥

9‧‧‧過濾器

S201‧‧‧導入步驟

S202‧‧‧備置步驟

S203‧‧‧反應步驟

S204‧‧‧分析步驟

第1圖是說明本發明之分散劑濃度檢測裝置的一較佳實施例的結構示意圖；第2圖是說明本發明之分散劑濃度檢測裝置的一較佳實施例的紅外線強度及分散劑濃度的關係表；及第3圖是說明本發明之分散劑濃度監測方法的一較佳實施例的流程圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最 上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1圖所示，本發明之分散劑濃度檢測裝置的一較佳實施例，該分散劑濃度檢測裝置100設置在一櫃體101中，且連接於一水系統的管道中，用以檢測該水系統之液體的分散劑濃度，其中該水系統可為循環冷卻水系統或使用逆滲透、超過濾膜之廢水處理系統。該分散劑濃度檢測裝置100包含一進水管21、一出水管22、一反應槽3、一紅外線發射器41、一紅外線接收器42、一處理器5、一藥劑桶6、一幫浦7、一第一電磁閥81、一第二電磁閥82、一制水閥83及一過濾器9。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第1圖所示，該進水管21係連接於該水系統，且用以導入該水系統的液體至該反應槽3中，其中該水系統的液體含有一分散劑；另外，該出水管22係連接於該反應槽3，用以將檢測完畢的液體自該反應槽3排出。在本實施例中，該第一電磁閥81係設置在該進水管21及該反應槽3之間，用以控制該液體是否導入該反應槽3中；該第二電磁閥82係設置在該出水管22及該反應槽3之間，用以控制該液體是否自該反應槽3排除；另外，該制水閥83亦設置在該進水管21及該反應槽3之間，用以調節該液體導入該反應槽3中的流量。

續參照第1圖所示，該反應槽3連通該進水管21，該反應槽3連可導入該液體及一乳化劑，該液體及乳化劑於該反應槽3中進行乳化反應而成為一混合液。在本實施例中，該反應槽3具有一溢流管31，當該反應槽3內的液體達到一預定水位時，超過該預定水位的液體即由該溢流管31排 出。

續參照第1圖所示，該紅外線發射器41設置在該反應槽3中，用以對該混合液發射一紅外線信號。在本實施例中，該紅外線發射器41為發光二極體(Light Emitting Diode，LED)之發射光源，該紅外線信號之波長為880奈米。

續參照第1圖所示，該紅外線接收器42設置在該反應槽3中，且與該紅外線發射器41相面對，該紅外線接收器42係用以接收通過該混合液之紅外線信號。在本實施例中，該紅外線接收器42具有溫度補償功能，可自動回饋受溫度效應所造成動影響，而且另具有一刷頭43，該刷頭43用以刷洗該紅外線接收器42的偵測頭，且能夠定時清洗沾附於該紅外線接收器42的偵測頭上的懸浮微粒。

續參照第1圖所示，該處理器5電性連接該紅外線發射器41及紅外線接收器42，並用以分析該紅外線接收器42接收的紅外線信號，以獲得該混合液中的分散劑濃度。在本實施例中，該處理器5具有一界面控制器((Peripheral Interface Controller，PCI)之控制面板51及一紅外線信號顯示面板52，該控制面板51用以控制上述各元件的作動，該紅外線信號顯示面板52則用以顯示該紅外線信號的強度數值。

續參照第1圖所示，該藥劑桶6用以盛裝該乳化劑，且該藥劑桶6包含一桶體61及一隔熱件62，其中該隔熱件62包覆在該桶體61外，用以維持該桶體61內的溫度。在本實施例中，該隔熱件62為玻璃纖維、石棉、岩棉或硅酸鹽等材料製成的包覆墊。另外，該幫浦7連通於該藥劑桶6之桶體61及該反應槽3之間，該幫浦7用以將該藥劑桶6之桶體61內的乳化劑抽送 至該反應槽3中。在本實施例中，該分散劑可為高分子聚合物或有機磷酸鹽，且該乳化劑包含一界面活性劑、一金屬離子螯合劑、一非氧化型殺菌劑及一具酸鹼緩衝功能之化學品。

續參照第1圖所示，該過濾器9設置在該進水管21上，用以過濾該液體中的雜質。在本實施例中，該過濾器9係分別裝設1微米及5微米網眼孔徑的濾網，用以過濾該水系統之液體中的懸浮微粒。

依據上述的結構，首先，開通該第一電磁閥81及關閉該第二電磁閥82，使該水系統的液體持續導入該反應槽3；接著，關閉該第一電磁閥81及第二電磁閥82，使該反應槽3內的液體停止導入及排除，並利用該紅外線發射器41對該液體發射該紅外線信號，再利用該紅外線接收器42接收通過該液體之紅外線信號，以供該處理器5分析而獲得該液體在乳化反應之前的紅外線信號；再利用該幫浦7將該藥劑桶6的乳化劑抽送至該反應槽3中，使該液體及該乳化劑進行乳化反應而成為一混合液；最後，利用該紅外線發射器41對該混合液發射一紅外線信號，再利用該紅外線接收器42接收通過該混合液之紅外線信號，使該處理器5通過擷取該混合液之紅外線信號的數值並扣除該液體在乳化反應之前的紅外線信號的數值，進而獲得對應於該液體之分散劑乳化程度的一紅外線信號強度(如第2圖所示)；又由於該液體中的分散劑濃度(如左向箭頭所示)與紅外線信號強度(如左向箭頭所示)的連動性高而具有比例關係，即，本發明係以該紅外線信號強度進行該比例關係之運算，運算得出該混合液中的分散劑濃度。

藉由上述的設計，本發明之分散劑濃度檢測裝置100利用該反應槽3導入該水系統之液體並加入該乳化劑，使該液體中的分散劑產生乳 化反應，同時藉由該處理器5之控制面板51控制該液體的進水量、乳化劑之添加量及反應時間，以檢測通過該混合液的紅外線信號強度，而能夠分析該液體中的分散劑濃度，進而克服如習知以人工檢測的方式所造成之水務人員無法立即進行處理，以及一般水處理商難以自行建置該化學品的檢測裝置的問題。

參閱第3圖並配合第1圖所示，本發明之分散劑濃度監測方法的一較佳實施例，藉由上述實施例的分散劑濃度檢測裝置100對該水系統中的液體進行分散劑濃度的檢測，其中該液體內含有一分散劑。該分散劑濃度監測方法包含步驟：一導入步驟S201、一備置步驟S202、一反應步驟S203及一分析步驟S204。本發明將於下文對各步驟詳細說明。

續參閱第3圖所示，在該導入步驟S201中，開通在一進水管21及一反應槽3之間的一第一電磁閥81，及關閉在一出水管22及該反應槽3之間的一第二電磁閥82，使該水系統的液體持續導入該反應槽3。在本實施例中，該液體導入該反應槽3的時間係維持10分鐘以上，使該反應槽3內的液體超過該反應槽3的一預定水位，並持續由該溢流管31排出，以保持該水系統的液體為活水的狀態。

續參閱第3圖所示，在該備置步驟S202中，關閉該第一電磁閥81及第二電磁閥82，使該反應槽3內的液體停止導入及排除，並利用一紅外線發射器41對該液體發射一紅外線信號(如第1圖虛線箭頭所示)，再利用一紅外線接收器42接收通過該液體之紅外線信號，以供一處理器5分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，而備置該液體在乳化反應之前的一背景資料。

續參閱第3圖所示，在該反應步驟S203中，利用一幫浦7將一藥劑桶6的乳化劑抽送至該反應槽3中，使該液體及該乳化劑進行乳化反應而成為一混合液。在本實施例中，該乳化劑導入該反應槽3後，該反應槽3即靜置20分鐘以上，使該混合液呈穩定狀態，其中該液體及該乳化劑的體積比為33.3：1。

續參閱第3圖所示，在該分析步驟S204中，係利用該紅外線發射器41對該混合液發射一紅外線信號，再利用該紅外線接收器42接收通過該混合液之紅外線信號，以該處理器5分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，通過擷取該紅外線信號的數值並扣除該背景資料的數值，進而獲得該混合液中的分散劑濃度；最後，開通該第二電磁閥82，使該混合液由該出水管22排出。要說明的是，本實施例執行一次水系統之液體的分散劑濃度分析時間約為40分鐘，即一天內可取得36次該分散劑濃度的資料。

如上所述，利用該反應槽3導入該水系統之液體並加入該乳化劑，使該液體中的分散劑產生乳化反應，同時藉由該處理器5之控制面板51控制該液體的進水量、乳化劑之添加量及反應時間，以檢測通過該混合液的紅外線信號強度，而能夠分析該液體中的分散劑濃度，進而克服如習知以人工檢測的方式所造成之水務人員無法立即進行處理，以及一般水處理商難以自行建置該化學品的檢測裝置的問題。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧分散劑濃度檢測裝置

101‧‧‧櫃體

21‧‧‧進水管

22‧‧‧出水管

3‧‧‧反應槽

31‧‧‧溢流管

41‧‧‧紅外線發射器

42‧‧‧紅外線接收器

43‧‧‧刷頭

5‧‧‧處理器

51‧‧‧控制面板

52‧‧‧顯示面板

6‧‧‧藥劑桶

61‧‧‧桶體

62‧‧‧隔熱件

7‧‧‧幫浦

81‧‧‧第一電磁閥

82‧‧‧第二電磁閥

83‧‧‧制水閥

9‧‧‧過濾器

Claims (10)

1. 一種分散劑濃度檢測裝置，包含：一進水管，用以導入一液體，其中該液體含有一分散劑；一反應槽，連通該進水管，用以供該液體及一乳化劑進行乳化反應而成為一混合液；一紅外線發射器，設置在該反應槽中，用以對該混合液發射一紅外線信號；一紅外線接收器，設置在該反應槽中，用以接收通過該混合液之紅外線信號；及一處理器，電性連接該紅外線接收器，並分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，以獲得該混合液中的分散劑濃度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之分散劑濃度檢測裝置，還包含一藥劑桶及一幫浦，其中該藥劑桶用以盛裝該乳化劑，該幫浦連通於該藥劑桶及該反應槽之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之分散劑濃度檢測裝置，其中該藥劑桶包含一桶體及一隔熱件，該隔熱件包覆在該桶體外，用以維持該桶體內的溫度。
4. 如申請專利範圍第2項所述之分散劑濃度檢測裝置，其中該分散劑為高分子聚合物或有機磷酸鹽，且該乳化劑包含一界面活性劑、一金屬離子螯合劑、一非氧化型殺菌劑及一具酸鹼緩衝功能之化學品。
5. 如申請專利範圍第1項所述之分散劑濃度檢測裝置，其中該紅外線信號之波長為880奈米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之分散劑濃度檢測裝置，還包含一第一電磁閥、第二電磁閥、一制水閥及一出水管，其中該第一電磁閥及制水閥設置在該進水管及該反應槽之間，該第二電磁閥設置在該出水管及該反應槽之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之分散劑濃度檢測裝置，還包含一過濾器，設置在該進水管上，用以過濾該液體中的雜質。
8. 一種分散劑濃度監測方法，包含步驟：一導入步驟，將一液體導入一反應槽，其中該液體含有一分散劑；一反應步驟，將一乳化劑導入該反應槽，使該液體及該乳化劑進行乳化反應而成為一混合液；及一分析步驟，利用一紅外線發射器對該混合液發射一紅外線信號，再利用一紅外線接收器接收通過該混合液之紅外線信號，以一處理器分析該紅外線接收器接收的紅外線信號，而獲得該混合液中的分散劑濃度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之分散劑濃度監測方法，還包含在該反應步驟之前的一備置步驟，利用該紅外線發射器對該液體發射該紅外線信號，再利用該紅外線接收器接收通過該液體之紅外線信號，以該處理器分析該紅外線接收器接收的紅外線信號。
10. 如申請專利範圍第8項所述之分散劑濃度監測方法，其中在該導入步驟中，該液體導入該反應槽維持10分鐘以上，使該反應槽內的液體自一溢流管流出，且在該反應步驟中，該乳化劑導入該反應槽後靜置20分鐘以上。