Procedimiento de determinación de la concentración de polímero en sistemas de agua.

Un procedimiento de determinación de la concentración de un oligómero o polímero aniónico en una muestra de agua industrial que comprende:

(a) añadir una solución tampón multifuncional a dicha muestra, en la que dicha solución tampón multifuncional comprende al menos un agente de enmascaramiento seleccionado entre el grupo que consiste en una sal de manganeso bivalente, sal ferrosa, sal de calcio, sal de cinc, tensioactivo de amina cuaternaria o cualquiera de sus combinaciones;

(b) añadir una solución de colorante catiónico a la mezcla de tampón-muestra de la etapa (a);

(c) medir la absorbancia de la mezcla de la etapa (b) anterior a una longitud o longitudes de onda seleccionadas; y

(d) determinar la concentración de oligómero o polímero a partir de los valores de absorbancia determinados en la etapa (c) basándose en una ecuación de calibración predeterminada.

Procedimiento de determinación de la concentración de polímero en sistemas de agua Antecedentes de la invención El campo de la invención se refiere generalmente a la detección de polímeros solubles en agua en sistemas de agua industriales, tales como sistemas de agua de calderas o de refrigeración. Más particularmente, se refiere a un procedimiento para determinar la concentración o disponibilidad de polímeros aniónicos solubles en agua en sistemas de agua industriales basado en la interacción entre colorantes catiónicos y los polímeros solubles en agua.

Se conoce bien el uso de agua en procedimientos industriales variados y numerosos, tales como la retirada de calor a partir del equipo de procedimiento y la generación de vapor. No obstante, en la mayoría de los procedimientos industriales no resulta prudente o posible el uso de agua no tratada ya que la presencia de impurezas puede afectar al procedimiento en cuestión. Por ejemplo, se añaden los compuestos que inhiben la formación de incrustaciones al agua de ebullición y refrigeración con el fin de evitar la formación o la disposición de incrustaciones sobre el equipo usado en estos procedimientos.

La mayoría de las aguas industriales contienen cationes metálicos tales como calcio, bario, magnesio y sodio, así como también aniones tales como bicarbonato, carbonato, sulfato, fosfato y fluoruro. Cuando están presentes combinaciones de los cationes y aniones por encima de determinadas concentraciones, los productos de reacción precipitan sobre la superficie del equipo en contacto con el agua en el procedimiento y forman incrustaciones o depósitos. La presencia de dicha incrustación o depósitos tiene como resultado condiciones de procedimiento no óptimas y tiene como resultado la limpieza o retirada de dicha incrustación o depósito que resulta costosa y gravosa ya que, con frecuencia, requiere la desconexión del procedimiento o sistema. Por consiguiente, con el fin de evitar la aparición de dicha incrustación o depósito, es preferible tratar el agua con las sustancias químicas apropiadas con el fin de inhibir su formación.

La formación de incrustaciones o depósitos se puede evitar garantizando que no se supera la solubilidad de los productos de reacción de catión-anión. Se conocen determinadas sustancias químicas útiles para este fin, incluyendo polímeros solubles en agua, tales como los polímeros procedentes de carboxilatos insaturados y sulfonatos insaturados y sus sales. Algunos polímeros solubles en agua particularmente útiles incluyen HPS-I, AEC y APES y poli (ácido epoxisuccínico) (todos disponibles en GE Betz, Trevose, PA) y que se describen de forma adicional en las patentes de Estados Unidos: 5.518.629; 5.378.390; 5.575.920; 6.099.755; 5.489.666; 5.248.483;

5.378.372 y 5.271.862. No obstante, la presencia de estos polímeros suscita cuestiones de interés adicionales, tales como la necesidad de controlar la concentración de polímeros en los sistemas de agua industriales. Si la cantidad empleada de polímero es demasiado baja, todavía puede tener lugar la formación de incrustaciones, mientras que si la cantidad empleada de polímero es demasiado elevada, el tratamiento puede que no resulte rentable. Para cada sistema dado, existe un nivel de concentración óptimo o intervalo que es precioso alcanzar.

Se conocen procedimientos para determinar la concentración de los polímeros solubles en agua en sistemas acuosos. Por ejemplo, existe un número de procedimientos disponibles que determinan el nivel de los componentes específicos usando colorantes. La patente de Estados Unidos 4.894.346 muestra un procedimiento para la determinación calorimétrica de policarboxilatos en sistemas acuosos con determinados colorantes catiónicos. La patente de Estados Unidos Nº. 6.214.627 de Ciota y col. mide la concentración de un polímero con carga aniónica en una solución acuosa que comprende un reactivo, agua, colorante Azul Nilo y un agente de quelación. Además, existe un procedimiento de poli (ácido acrílico) de Hach que usa la quelación de tiocianato para detectar la calibración basada en poli (ácido acrílico) . Otros procedimientos incluyen el uso de polímeros con marcaje luminal en combinación con técnicas de detección fluorescente y quimioluminiscente para el control de aguas industriales, tales como la patente de Estados Unidos Nº. 5958.778. Como se demuestra en la patente de Estados Unidos 6.524.350 muchos colorantes catiónicos no son estables en estado de solución. En esa patente, se sabe que el cloruro de pinacianol no es estable en soluciones acuosas. No obstante, estos procedimientos tienen numerosos inconvenientes, incluyendo inestabilidad en sistemas acuosos, intervalo dinámico estrecho e interferencia por medio de polímeros de origen natural y fuerza iónica de la muestra.

Los procedimientos actuales presentan muchos problemas asociados a los mismos, en particular la interferencia procedente de diversos factores y componentes. Por consiguiente, resultan necesarios procedimientos de ensayo simplificados y más precisos que se puedan usar fácilmente para determinar la concentración de polímeros solubles en agua en soluciones acuosas, que exhiban elevada reproducibilidad, menor respuesta a las interferencias y estabilidad mejorada.

Sumario de la invención En un aspecto, la presente invención va destinada a un procedimiento para determinar la concentración de polímeros u oligómeros aniónicos en una muestra de agua industrial que comprende (a) añadir una solución tampón multifuncional a dicha muestra, en la que dicha solución tampón multifuncional comprende al menos un agente de enmascaramiento seleccionado entre el grupo que consiste en sal de manganeso bivalente, sal ferrosa, sal de calcio, sal de cinc, tensioactivo de amina cuaternario o cualquiera de sus combinaciones; añadir una solución de

colorante catiónico a la mezcla de tampón-muestra de la etapa (a) ; (c) medir la absorbancia de la mezcla de la etapa (b) anterior a una (s) longitud (es) de onda seleccionada (s) y (d) determinar la concentración de polímero u oligómero a partir de los valores de absorbancia determinados en la etapa (c) basándose en una ecuación de calibración predeterminada.

En realizaciones alternativas de la invención, la solución tampón puede ser una solución tampón multifuncional y puede estar formada por tampones múltiples, agentes de enmascaramiento y/o agentes de estabilización y sus combinaciones. Otras realizaciones proporcionan la posibilidad de uso de colorantes múltiples.

Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas operativas y beneficios obtenidos por medio de sus usos, se hace referencia a los dibujos adjuntos y a la materia descriptiva. Se pretende que los dibujos adjuntos muestren ejemplos de las muchas formas de la invención. No se pretende que los dibujos muestren los límites de todas las formas en las que se puede realizar y usar la invención.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 muestra un diagrama de cambio de absorbancia de azul de 1, 9-dimetil metileno a 530, 593 y 647 nm en función de la concentración de polímero HPS-I.

La Figura 2 muestra un diagrama de cambio de absorbancia de Azure B a 593 nm en función de la concentración de polímero HPS-I.

La Figura 3 muestra un diagrama de cambio de absorbancia de Azul Cristal Brillante en función de la concentración de polímero HPS-I.

La Figura 4 muestra un diagrama del cambio de absorbancia de Azul Cristal Brillante (BCB) a 585 nm para una concentración de 2 ppm de polímero HPS-I en función de la conductividad de la solución.

La Figura 5 muestra la precipitación del colorante DMMB tras la adición de HPS-I.

La Figura 6 es una descripción del mismo aspecto que la Figura 5, pero con la adición de 40 ppm de goma arábiga.

La Figura 7 muestra el uso de Mn2+ como agente de enmascaramiento para AEC.

La Figura 8 muestra una curva de calibración para DCA 247.

Descripción detallada de la invención Aunque se ha descrito la presente invención con referencia a las realizaciones preferidas, se pueden llevar a cabo diversos cambios o sustituciones en estas realizaciones.

Se pueden combinar y/o intercambiar las limitaciones de intervalo, y se identifican dichos intervalos e incluyen todos los sub-intervalos incluidos en la presente memoria, a menos que el lenguaje o contexto indique lo contrario. A menos que los ejemplos de operación o cualquier otro punto indiquen lo contrario, se entiende que todos los números y expresiones a los que se refieren las cantidades de ingredientes, condiciones de reacción y similares, usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones están modificados en todos los casos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de determinación de la concentración de un oligómero o polímero aniónico en una muestra de agua industrial que comprende:

(a) añadir una solución tampón multifuncional a dicha muestra, en la que dicha solución tampón multifuncional comprende al menos un agente de enmascaramiento seleccionado entre el grupo que consiste en una sal de manganeso bivalente, sal ferrosa, sal de calcio, sal de cinc, tensioactivo de amina cuaternaria o cualquiera de sus combinaciones;

(b) añadir una solución de colorante catiónico a la mezcla de tampón-muestra de la etapa (a) ;

(c) medir la absorbancia de la mezcla de la etapa (b) anterior a una longitud o longitudes de onda seleccionadas; y

(d) determinar la concentración de oligómero o polímero a partir de los valores de absorbancia determinados en la etapa (c) basándose en una ecuación de calibración predeterminada.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho tampón multifuncional de la etapa (a) además comprende un agente de estabilización, o un tampón de pH.

3. Un procedimiento para determinar la concentración de un oligómero o polímero aniónico en una muestra de agua industrial por medio de enmascaramiento diferencial que comprende:

(a) añadir una primera solución tampón multifuncional a una parte de dicha muestra:

(b) añadir una solución de colorante catiónico a la mezcla muestra-tampón de la etapa (a) ;

(c) medir la absorbancia de la mezcla de la etapa (b) a una longitud de onda o longitudes de onda seleccionadas;

(d) añadir un segundo tampón multifuncional a una segunda parte de dicha muestra;

(e) añadir dicha solución de colorante catiónico a la mezcla muestra-tampón de la etapa (d) ;

(f) medir la absorbancia de la mezcla resultante de la etapa (e) ;

(g) determinar la concentración de oligómero y polímero a partir de los valores de absorbancia obtenidos a partir de las etapas (c) y (f) basándose en una ecuación de calibración predeterminada;

en el que dicho tampón multifuncional primero y segundo comprenden cada uno al menos un agente de enmascaramiento seleccionado entre el grupo que consiste en sal de manganeso bivalente, sal ferrosa, sal de calcio, sal de cinc, tensioactivo de amina cuaternaria o cualquiera de sus combinaciones.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 3, en el que dicho primer tampón multifuncional de la etapa (a) comprende además un agente de estabilización, o un tampón de pH.

5. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que dicho segundo tampón multifuncional de la etapa (d) comprende además un agente de estabilización, o un tampón de pH.

6. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el agente de enmascaramiento del primer tampón multifuncional es diferente del agente de enmascaramiento del segundo tampón multifuncional.

7. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el agente de enmascaramiento del primer tampón multifuncional está presente en una cantidad no igual al agente de enmascaramiento presente en el segundo tampón multifuncional.

8. El procedimiento de la reivindicación 1 o la reivindicación 3, en el que el colorante catiónico se escoge entre el grupo que consiste en Azul de Dimetil Metileno, Azul Básico 17 y Azul de Metileno Nuevo N y cualquiera de sus combinaciones.

9. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 2, 4 o 5 en el que el agente de estabilización es goma arábiga.

10. Un procedimiento de determinación de la concentración de oligómero o polímero aniónico en una muestra de agua industrial por medio de corrección de fondo de interferencias usando una segunda solución de colorante que comprende:

(a) añadir una solución tampón multifuncional a una parte de dicha muestra en la que dicha solución tampón multifuncional comprende al menos un agente de enmascaramiento seleccionado entre el grupo que consiste en una sal de manganeso bivalente, sal ferrosa, sal de calcio, sal de cinc, tensioactivo de amina cuaternaria o cualquiera de sus combinaciones;

(b) añadir una primera solución de colorante catiónico a la mezcla de muestra-tampón de la etapa (a) ;

(c) determinar la absorbancia de la mezcla resultante de la etapa (b) a una longitud o longitudes de onda seleccionadas; y

(d) repetir las etapas (a) , (b) y (c) en las que dicha primera solución de colorante se sustituye por una segunda 5 solución de colorante;

(e) obtener la concentración de oligómero y polímero a partir de los valores de absorbancia obtenidos en las etapas

(c) y (d) y usar una ecuación de calibración predeterminada.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el primer colorante catiónico se escoge entre el grupo que consiste en Azul de Dimetil Metileno, Azul Básico 17 y Azul de Metileno Nuevo N y cualquiera de sus 10 combinaciones.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el segundo colorante catiónico se escoge entre el grupo que consiste en Azul de Dimetil Metileno, Azul Básico 17 y Azul de Metileno Nuevo N y cualquiera de sus combinaciones.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que el primer colorante catiónico y el segundo colorante catiónico

se escogen entre el grupo que consiste en Azul de Dimetil Metileno, Azul Básico 17 y Azul de Metileno Nuevo N y cualquiera de sus combinaciones, pero el primer colorante catiónico no es el mismo que el segundo colorante catiónico.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que dicho tampón multifuncional de la etapa (a) comprende además un agente de estabilización, un tampón de pH y sus combinaciones.