使用包封荧光染料示踪化学品量的方法

摘要

本发明提供在困难液体如废水中或与高反应性处理化学品如铝基混凝剂一起利用包封示踪剂染料的方法与组合物。在困难液体或高反应性处理化学品中，甚至所谓“惰性”示踪剂最终也会反应，且它们的荧光发生改变。因此，它们是不一致的，不能用于测量存在的处理化学品的量。但是通过包封示踪剂染料，即使非惰性示踪剂染料也会变为惰性，并且它们可以可靠地用于测量存在的处理化学品的量，即使是高反应性的或在困难液体中。

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量化学品剂量的组合物、方法和设备。特别地，本发明包括添加到工业废水中的荧光示踪处理化学品。本发明允许使用诸如技术或3D技术的处理技术来有效处理工业废水，所述技术各自可获自Nalco,EcolabCompany,1601WestDiehlRoad,Naperville,Illinois60563。

发明背景

废水，特别是工业废水，因其物理和化学性质可难以成本有效地处理。废水可以包含各种化学和生物物类，包括悬浮固体。因此，对于更有效地处理废水特别是工业废水存在着长期但未满足的需要。

使用染料作为示踪化学品由NalcoCompany的JohnHoots在1988年获得专利(美国专利4,783,314)，并提交了用于特定工业应用，如二磺化蒽作为锅炉水的惰性示踪剂的后继专利申请(美国专利7,220,382)。

罗丹明染料的合成描述在美国专利4,647,675中。作为一种市售染料，罗丹明WT已经用于地表水、地下水和废水的水文研究(DyesAsHydrologicalTracers,Mon,J.和FluryM.,WaterEncyclopedia,95-102；YSIEnvironmental1006E46-01)(2005)；和Herbicidetracinginsurfacewaterandgroundwater(YSIEnvironmental1006E46-01)。

工业废水处理方法还不能使用荧光示踪剂，因其高荧光背景和来自悬浮固体的高干扰光散射信号。极难找到克服来自工业废水中存在的高荧光背景与高悬浮固体的干扰的惰性染料。来自带电荷的混凝剂和絮凝剂以及废水中的其它污染物的干扰增加了寻找合适的惰性荧光染料的难度。

因此，存在对可用于工业废水中的示踪处理化学品的荧光染料的需要和显著的效用。合意地，该染料将克服工业废水所造成的障碍，所述障碍使得难以荧光示踪处理化学品。

本节中描述的现有技术并非意在构成认可在本文中相对于本发明称为“现有技术”的任何专利、出版物或其它信息，除非特别指定如此。此外，该部分不应解释为意味着已经进行了搜索或不存在37CFR§1.56(a)中定义的其它相关信息。

发明概述

为了满足上述长期感到但尚未解决的需求，本发明的至少一个实施方案涉及用示踪剂染料定量处理化学品的方法，其中所述染料是包封的。该染料可以引入到工艺系统中，其中该包封染料的光谱性质基本不被工艺系统中的材料或与处理化学品共存而改变。该包封染料可以与处理化学品预混合，或在它们加入到工艺系统中时与该处理化学品混合。

该方法可以进一步包括通过测量包封染料的光谱性质并将该测量值与预先确定与已测光谱性质相关的处理化学品量相关联来计算工艺系统中处理化学品的量。示踪剂染料可以具有高于550纳米的荧光发射波长。染料可以选自呫吨、噁嗪、菁蓝、苯乙烯基、香豆素、卟吩、纳米晶、苝、酞菁及其任意组合的衍生物列表。染料可以是呫吨衍生物，例如但不限于罗丹明WT、磺酰罗丹明B、罗丹明B及其任意组合。处理化学品可以是选自混凝剂、絮凝剂、防垢剂、防蚀剂、杀生物剂、氧清除剂、硬度去除剂及其任意组合的一种。处理化学品可以是无机、有机和/或无机与有机材料的共混物。处理化学品可以是含有铝或铁盐的无机混凝剂或无机与有机混凝剂的共混物。

该方法可以进一步包括通过将染料与具有适当HLB的表面活性剂在水溶液中混合来包封染料的步骤。表面活性剂可以是选自阳离子型、阴离子型、两性型、非离子型和两性离子型的一种。表面活性剂可以是PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物。处理化学品可以是标记聚合物。

染料对处理化学品的比可以为1:100至100:1，并且还可以是1:25至25:1、1:10至10:1和/或1:10至2:1。该方法可以进一步包括通过将干燥示踪剂染料与熔融形式的干燥处理化学品混合以形成熔融混合物、冷却所述熔融混合物以形成固体物料(mass)并在水中溶解所述熔融物料(mass)来包封该染料的步骤。该方法可以进一步包括通过将处理化学品溶解在水中以形成溶液并随后在该溶液中溶解染料来包封所述染料的步骤。该过程可以是选自以下设备中的水的一种：废水处理系统、锅炉、冷却塔、原水处理系统、膜处理系统、纸浆和造纸工业过程、食品与饮料业、制造业、以及石油或石化精炼业。

附加特征与优点描述在本文中，并由以下详述显而易见。

附图概述

在下文中具体参考附图详细描述本发明，其中：

图1是显示当放置在来自不同行业的废水中时RWT染料的荧光变化的图，100％表示荧光没有改变，距离100％的偏差显示荧光中不一致的变化，0％表明荧光几乎没有一致性。

图2是显示与不同种类的废水污染物接触时RWT染料的荧光变化的图。

图3是显示当放置在来自不同行业的废水中时RB染料的荧光变化的图。

图4是显示与不同种类的废水污染物接触时RB染料的荧光变化的图。

图5是显示废水处理化学品如何在SRB染料中引起荧光变化的图。

图6是显示RWT染料与废水处理化学品一起在不同pH值下表现出荧光变化的图。

图7是显示本发明的染料在来自不同行业的废水的存在下表现出恒定荧光的图。

图8是显示本发明的染料在不同种类的废水污染物的存在下表现出恒定荧光的图。

图9是显示本发明的染料在室温下、在50℃下和在冷冻与解冻之间交替的环境中的稳定性的图。

图10是显示在与各种化学添加剂一起施加或在不同pH值下单独施加时本发明的染料的恒定荧光的图。

对本公开的目的而言，除非另行说明，图中相同的附图标记应当是指相同的特征，相同的测量应指示相同的概念。附图仅仅是本发明的原理的范例，并非意在将本发明限制于所显示的特定实施方案。

发明详述

虽然本发明能够以各种形式实施，显示在附图中并将在下文中描述目前优选的实施方案，要理解的是，本公开应视为本发明的示例，并且并非意在将本发明限于所示的特定实施方案。

还应当理解的是，本说明书的本部分的标题，即“发明详述”涉及美国专利局的要求，并不意味着也不应被推断为限制本文中公开的主题。

提供下面的定义以确定术语如何在本文中使用，特别是如何解释权利要求。定义的组织仅为方便起见，并非意在将任何定义限制于任何特定类别。

“基本由……组成”指的是该方法与组合物可以包括附加步骤、组分、成分等等，但是仅限于该附加步骤、组分和/或成分不会实质上改变所要求保护的方法与组合物的基础与新颖的特征。

“包封”指的是将物质组合物的物料(其可以是光谱活性材料(包括但不限于荧光材料))放置在胶囊的芯中，该芯被壳胶囊包围，该包封材料可以被壳包含，以使得该芯或光谱活性材料可以避免与液体(胶囊在所述液体中)或与化学品(所述化学品与该胶囊一起进料至该液体中)的任何直接接触，或者该胶囊可以限制芯与其它材料之间的相互作用的数量或类型，以使得该芯与没有如此包封时相比基本惰性或至少反应性较低，该胶囊可具有HLB使得在平衡下，基本所有包封材料留在该胶囊内并且基本没有显著改变包封材料的光谱或物理性质的材料与其接触，或者该包封可以减少芯的排出以使得该芯材料是基本惰性的，该胶囊可以具有单核、多核和/或基质(matrix)类型形貌，胶囊包括胶束、微胶囊和纳米胶囊，并且其直径可以为1米或更大至0.0001纳米或更小，芯的直径可以为0.5米或更大至0.00001纳米或更小。

“混凝剂”是通常在固液分离阶段使用以中和悬浮固体/粒子的电荷使得它们可以聚结的水处理化学品，混凝剂通常归类为无机混凝剂、有机混凝剂、和无机与有机混凝剂的共混物，无机混凝剂通常包括或包含铝或铁盐，如硫酸铝/氯化铝、氯化铁/硫酸铁、聚合氯化铝和/或水合氯化铝，有机混凝剂通常是带正电荷的低分子量聚合化合物，包括但不限于多胺、聚季铵盐、聚DADMAC、Epi-DMA，混凝剂的附加性质与实例记载在Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology,第5版(2005)中(由Wiley,John&Sons,Inc.出版)。

“絮凝剂”指的是一种物质组合物，当其添加到特定粒子在热力学上倾向于分散在其中的液体载体相中时诱导这些粒子因弱物理力如表面张力和吸附而形成聚集，絮凝常常涉及形成聚集的粒子的离散小球以及插在聚集的小球之间的液体载体膜，本文中所用的絮凝包括ASTME20-85中所述的那些说明和Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology,第5版(2005)中所述的那些(由Wiley,John&Sons,Inc.出版)。

“HLB”是指材料的亲水-亲脂平衡，是其为亲水性或亲水性的程度的量度，其可以由以下等式确定：

HLB＝20*Mh/M

其中Mh是该分子的亲水性部分的分子量，M是整个分子的分子量，以0至20的标度给出结果。0的HLB值对应于完全亲脂性/疏水性材料，20的值对应于完全亲水性/疏脂性材料。HLB值通常表征如下：

HLB<10：脂溶性(不溶于水)

HLB>10：水溶性(不溶于脂质)

4至8的HLB表示消泡剂

7至11的HLB表示W/O(油包水)乳化剂

12至16的HLB表示O/W(水包油)乳化剂

11至14的HLB表示润湿剂

12至15的HLB表示洗涤剂

16至20的HLB表示增溶剂或助水溶剂。

“光谱测定法”和“光谱学”是指分析物质样品与电磁辐射之间的相互作用以确定该物质样品的一种或多种物理性质的方法。所用电磁辐射的形式包括但不限于微波、terawave、红外、近红外、可见、紫外、x射线辐射的一种或多种。该分析包括测量物质样品造成的该辐射的吸收、发射、荧光、色度、颜色变化、反射、散射、阻抗、折射和共振的一种或多种。

“表面活性剂”是广义的术语，其包括阴离子型、非离子型、阳离子型和两性离子型表面活性剂。表面活性剂的有利说明描述在Kirk-Othmer,EncyclopediaofChemicalTechnology,第三版,第8卷,第900-912页和McCutcheon'sEmulsifiersandDetergents中，其均经此引用并入本文。

在上述定义或所述说明在本申请中的其它地方与通常使用的、在词典中的或在通过引用并入本文的来源中所陈述的含义(清楚或不言自明)不一致的情况下，本申请且特别是权利要求书的术语理解为按照本申请中的定义或说明来解释，而非按照通用定义、词典中的定义或经此引用并入的定义来解释。考虑到上述内容，在术语只有其通过词典来解释才可以理解的情况下，如果术语由Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology,第5版(2005)(由Wiley,John&Sons,Inc.出版)来定义，该定义应控制术语如何在权利要求中定义。

本发明的至少一个实施方案涉及以使得加入到系统中的处理化学品的量可以由荧光材料的荧光来确定的剂量将包封荧光材料(示踪剂染料)添加到处理化学品中。

在至少一个实施方案中，示踪剂染料和/或将其引入化学品和/或用于其中的工艺系统的方法是一种或多种描述在以下文献中的那些：美国专利申请13/416,272和13/730,087，美国公开专利申请2005/0025659和/或美国专利4,783,314、4,992,380和5,171,450。如其中所述，在加入到工业过程中的处理化学品中计量加入惰性示踪剂染料。该示踪剂染料与该化学品预先混合，或在它们加入到工艺系统中时与该化学品混合。该处理化学品解决了系统中的某些需要，包括但不限于凝集废水中的废弃材料、减轻腐蚀和减少结垢。该惰性示踪剂以使得其荧光的测量值指示已经加入该系统的处理化学品量的量计量加入。

但是此类方法的关键要求需要该示踪剂实际上为惰性并且不与该工业过程和/或加入该系统的处理化学品中存在的背景材料相互作用。如果并非惰性的话，相互作用可导致非惰性示踪剂的荧光的变化，这将导致加入的化学品的量的测量值不准确。

不幸的是，许多示踪剂染料在与加入该工业过程的某些化学品接触时并非如所需那样是惰性的。对于带有高正电荷(每个原子+2或更高)的离子化学品尤其如此，所述化学品例如但不限于无机混凝剂和/或含铝化学品。此外，在许多工艺系统中的是“困难液体”，它们含有与荧光材料高度反应性的材料(例如但不限于污染物)。pH和温度条件也改变发生此类相互作用的程度。结果，许多可能的示踪剂不能使用，因为它们与该化学品或与该系统中的材料相互作用。这种的一个实例是在废水中使用罗丹明B(RB)，如图3和图4中所示。RB的荧光在与不同种类的废水接触时(图3)或当存在不同种类的废水污染物时(图4)在宽范围内变化。这种的另一实例是使用罗丹明WT(RWT)。如图6中所示，在与无机混凝剂和无机/有机共混物混凝剂在低于6的pH下接触时其表现出荧光的宽泛变化。在至少一个实施方案中，包封示踪剂染料用于解决这些问题。

在用无机混凝剂处理的废水系统的背景中，对有效的惰性示踪剂染料的需求特别急切。通常用于处理废水的一类高度有效的处理化学品是混凝剂，尤其是无机混凝剂，例如但不限于铝或离子基混凝剂。不幸的是，其它工艺系统中使用的许多示踪剂材料当存在无机混凝剂和/或铝/离子基混凝剂时并非真正意义上的惰性。这种情况的一个实例是与诸如无机、有机混凝剂或絮凝剂的处理化学品一起使用磺酰罗丹明(SRB)。如图5所示，当与混凝剂或絮凝剂接触时，磺酰罗丹明表现出宽泛变化。

幸运的是，包封示踪剂材料阻止了示踪剂材料与处理化学品之间以及示踪剂材料与该系统中存在的材料之间不需要的相互作用，同时保持了荧光性质。在至少一个实施方案中，包封允许在系统中使用示踪剂，否则示踪剂会与系统相互作用且具有荧光变化。这种情况的一个实例是在废水中使用罗丹明B。如图3和4中所示，在与不同种类的废水接触时或当存在不同种类的废水污染物时，罗丹明B表现出宽泛荧光变化。但是，如图7和8所示，当罗丹明B被包封时，其不具有这种荧光变化，因此是可靠的示踪剂染料。

在至少一个实施方案中，包封允许与处理化学品一起使用示踪剂，否则示踪剂会与处理化学品反应且具有荧光变化。这种情况的一个实例是与诸如无机混凝剂或无机絮凝剂的处理化学品一起使用磺酰罗丹明。当与无机混凝剂或无机絮凝剂接触时，磺酰罗丹明表现出宽泛变化。但是当磺酰罗丹明被包封时，其不具有这种荧光变化，因此是可靠的示踪剂染料。通过比较图6中未包封染料如RWT如何具有大的荧光变化，而在图10中包封染料如RB并无显著变化，明白无误地显示这一点。

在至少一个实施方案中，包封示踪剂用于监视和/或控制加入到工艺系统中的处理化学品的剂量。代表性的监视/控制系统包括在线和实时控制，如采用TRASAR或3DTRASAR技术，或类似的技术，其满足了工业中长期感到但尚未满足的需求。在至少一个实施方案中，加入处理化学品是一个自动化过程，其中采用判断方法来确定必须加入该系统的化学品的特定量，随后加入该化学品，并且当测得的包封示踪剂的荧光显示已经加入正确量的化学品时停止化学品的进料。

自动化此类处理的能力可以提高效率，并降低原水和/或工业废水处理系统运行的总成本，满足工业需求。为了遵守法规和系统稳定性，本发明一方面可用于改善出水水质。为了性能优化和系统问题如泵故障和空化学品罐的警报并由此减少系统失常，本发明还可以允许更精确地化学品计量添加。本发明可以用于任何和所有的各种废水处理、阶段和/或自动化过程，如溶气浮选法(“DAF”)和澄清池的自动化。

废水处理厂可以采取不同的实施方案。该工厂通常将依次包括各种处理阶段：初级处理；次级处理；三级处理；污泥稳定化；污泥增稠；以及污泥脱水。工业废水处理厂可以具有通常的废水处理厂的所述阶段的一部分或全部。

在初级处理中，首先使用筛网除去大的碎片和颗粒，随后使用溶气浮选(“DAF”)设备或澄清池来分离悬浮固体。通常加入处理化学品如混凝剂、絮凝剂和可能的重金属去除试剂以处理初级废水。

在次级处理中，好氧或厌氧生物体系用于除去溶解的固体和污染物。在生物体系的流出物中加入处理化学品如混凝剂、絮凝剂或膜通量增强剂以分离由该生物体系生成的固体。在添加化学品后，澄清池、DAF、膜、过滤器系统或这些的一种或多种的一些组合用于分离该次级处理中生成的固体。

在次级处理后，三级处理包括顽固污染物的化学氧化或使用如活性炭的吸附剂吸附污染物。三级处理中使用的处理化学品包括氧化剂，如过氧化氢。三级处理后的最终流出物或者排放至地表水，或者再循环回到工厂流程。

将初级处理和次级处理中分离的污泥(固体)合并用于进一步处理以便从固体中除去残留的水。使用厌氧消化池的污泥稳定化和污泥增稠是在污泥脱水前的预处理步骤。在污泥脱水中，可以在将污泥送至污泥脱水设备如带式压滤机或离心机之前加入絮凝剂(在某些情况下也加入混凝剂)。

在至少一个实施方案中，包封示踪剂染料是具有高于550纳米的最大荧光发射波长的染料。在至少一个实施方案中，该染料是包括呫吨、噁嗪、菁蓝、苯乙烯基、香豆素、卟吩、纳米晶、苝、酞菁及其任意组合的衍生物的一种。在呫吨染料衍生物的组中，其包括罗丹明WT、磺酰罗丹明B、罗丹明B及其任意组合。

在至少一个实施方案中，该方法经由反馈控制自动进行。优选实施方案结合了TRASAR或3DTRASAR技术，所述技术可获自Nalco,EcolabCompany,1601WestDiehlRoad,Naperville,Illinois60563,www.nalco.com。在至少一个实施方案中，包封染料与未包封染料一起和/或与染料标记的处理化学品一起进料。在至少一个实施方案中，使用这些染料的任一种的有效性通过比较其荧光与共存的包封染料、惰性染料和/或染料标记的处理化学品的荧光来测量。

在至少一个实施方案中，包封染料就荧光、光学性质、光谱性质和/或与染料引入其中的液体中的任何材料和/或该染料与之共存的处理化学品的化学反应性而言基本上、实质上和/或实际上是惰性的。

在至少一个实施方案中，处理化学品可以包含混凝剂、絮凝剂、混凝剂与絮凝剂，或多种混凝剂和/或絮凝剂的一些组合。

在至少一个实施方案中，该方法可以附加地包括测量工业废水和/或原水的浊度的步骤。如果这样做的话，随后该方法可以附加地包括对测得的浊度校正荧光测量的步骤。该方法可以附加地包括基于校正的已测荧光调节计量加入的步骤。

包封(其称为“微囊化”)的代表性实例描述在JyothiSriS.等人的科学论文Microencapsulation:AReview,InternationalJournalofPharmaandBioSciences,第3卷第1期(2012)中(下文称为“Micro-Article”)。在至少一个实施方案中，使用Micro-Article中描述的至少一种方法/技术来包封示踪剂染料。在至少一个实施方案中，作为Micro-Article中描述的至少一种微胶囊，该胶囊具有至少一种形状、结构、形貌和/或至少一种性质。在至少一个实施方案中，使用以下方法的至少一种来包封示踪剂染料：溶剂蒸发、聚合物-聚合物不相容性、水凝胶微球、热胶凝、胶凝、界面缩聚、聚合、喷雾干燥、喷雾凝结、盘包衣、流化床、液滴冷冻、液滴胶凝、挤出、离心挤出、旋转盘、超临界流体、凝聚及其任意组合。在至少一个实施方案中，胶囊可以是以下的一种或多种：微胶囊、纳米胶囊、微球、微粒、纳米微球、纳米粒子、脂质体、泡囊及其任意组合。

在至少一个实施方案中，通过将示踪剂染料物料安置在包含至少一种表面活性剂的胶囊中来实现包封。在至少一个实施方案中，所述安置通过混合粉末形式的表面活性剂与示踪剂染料、熔融该混合物、冷却该熔体以形成固体混合物、和在液体(包括但不限于水)中溶解该固体混合物来实现。在至少一个实施方案中，该安置通过在液体(包括但不限于水)中溶解该表面活性剂以首先形成胶囊并随后将该染料溶解到该胶囊溶液中来实现。

在至少一个实施方案中，示踪剂染料对表面活性剂(或处理化学品)的重量比为0.01:50至2:1(示踪剂染料:表面活性剂/处理化学品)，优选范围为1:20至3:10。在许多情况下，如果示踪剂染料对表面活性剂/处理化学品的比对于存在的工艺系统的具体表面活性剂、处理化学品不正确，示踪剂染料将不会保持在该胶囊内，因此在至少一个实施方案中，采用该比例以提供稳定的胶囊，所述胶囊除非对正确的比否则不稳定。

在至少一个实施方案中，该表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型、两性离子型、两性型及其任意组合。

在至少一个实施方案中，表面活性剂是多嵌段共聚物。在多嵌段共聚物中，聚合物链包含由第一系列的一种或多种有规律重复的结构单元构成的离散的第一区域和随后由不同系列的一种或多种有规律重复的结构单元构成的至少一种其它区域。因此要理解的是，二嵌段共聚物具有两个离散的区域，三嵌段具有三个离散的区域等等。在至少一个实施方案中，(具有仅一个或超过一个区域的聚合物的)至少一个区域包含由PEO(聚环氧乙烷)单体制成的有规律地重复的结构单元。在至少一个实施方案中，(具有仅一个或超过一个区域的聚合物的)至少一个区域包含由PPO(聚环氧丙烷-聚环氧乙烷)单体制成的有规律地重复的结构单元。在至少一个实施方案中，表面活性剂是PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物。

在至少一个实施方案中，包封示踪剂用于测量加入到过程液体中的处理化学品的量，所述过程液体包括但不限于锅炉水、冷却水、原水、废水、造纸过程水或废水、食品加工过程水或废水、原油精炼过程水或废水、原油开采过程水或废水、水力压裂液过程水或废水、化学合成过程水或废水、制造过程水或废水、工业过程水或废水、污水处理水、洗衣水和采矿过程水或废水。

本领域普通技术人员将认识到，上述公开也可以使用不同于荧光的光谱法或在荧光之外还使用其它光谱法来实现。因此，在必要修正后，上面的公开内容可以用一种或多种其它形式的光谱取代荧光来应用。在至少一个实施方案中，加入到处理化学品中的包封材料是适于光谱分析的材料，并且由于包封，当其与处理化学品或过程液体接触时其光谱性质基本不受影响。

在至少一个实施方案中，包封材料表现出在包封时的至少一种形式的光谱性质，和未包封时的一种不同的光谱性质，并且校准测量设备以考虑包封时的光谱性质。例如，如果给定质量示踪剂染料在未包封时以特定波长或强度发荧光，在包封时以特定波长或强度发荧光，那么将该荧光测量设备校准以便基于包封时的波长或强度计算存在的处理化学品的量。

不受特定理论或是本发明的设计或在解释权利要求时提供的范围的设计的限制，据信，在特定环境下，当环境的pH超过示踪剂染料的pKa时，示踪剂染料上的羰基基团形成与带有正电荷的离子(如铝/无机混凝剂)高度反应性的COO^-基团。由于包封阻止了这些物类与羰基基团之间的接触，这提供了否则为反应性的惰性示踪剂。

实施例

前述内容可以通过参考以下实施例来更好地理解，所述实施例为了说明的目的而提出，并且并非意在限制本发明的范围。所述实施例尤其展示本发明固有的原理的代表性实例，并且这些原理并非严格限于这些实施例中所述的具体条件。因此，应当理解的是，本发明涵盖了对本文中所述的实施例的各种变化和修改，并且可以在不离开本发明的精神和范围的情况下和在不减少其预期优点的情况下进行此类变化和修改。因此此类变化和修改意在被所附权利要求书覆盖。

实施例1

使用真实的废水和合成的废水污染物溶液来进行废水筛选试验。真实的废水样品收集自不同的行业，如造纸、炼油和制造业。合成废水污染物溶液通过向DI(去离子)水中加入不同污染物来制备。该污染物包括硬度剂(hardness)、表面活性剂、油和微细粒子。向这些废水样品或废水污染物样品中加入50ppb或100ppb的染料并测量荧光。测得的荧光随后通过相同浓度下在DI水中的染料的荧光来归一化。归一化的荧光在图中称为变化。如果废水或废水污染物没有干扰该荧光，该变化为100％，否则，变化显著高于或低于100％。

在所有受试的染料中，罗丹明WT(RWT)和磺酰罗丹明(SRB)通过了这些筛选试验。图1和2显示了RWT的筛选结果，其中来自目标行业的各种废水样品(图1)和各种污染物，例如油、硬度剂、表面活性剂和微细粒子(图2)造成了非常微小的干扰。另一方面，我们研究的大部分染料未能通过该试验。例如，罗丹明B(RB)的筛选试验显示在图3和4中，其中由各种废水样品或典型污染物如油和表面活性剂观察到显著的干扰。

实施例2

该实施例测试了染料与典型的废水处理化学品的相容性。将染料加入到纯产品中以获得0.1重量％的最终染料浓度，并经时记录溶液的荧光。如图3中所示，SRB与大部分典型废水处理产品不相容，并且未能通过相容性试验。

相容性试验的其它方面是观察染料的荧光-pH依赖性是否被废水处理产品的存在所改变。在含有或不含有100ppm废水产品的DI水中制备100ppb染料溶液。在将溶液的pH调节至所需值后测量该溶液的荧光。如图2中所示，RWT在无机铝基混凝剂和有机混凝剂与无机铝基混凝剂的混合物中的荧光对pH的依赖性明显不同于纯RWT溶液，表明当pH低于6时，在RWT与无机铝基混凝剂或有机混凝剂与无机铝基混凝剂的混合物之间存在某些相互作用。

基于实施例1和2中描述的筛选试验，我们研究的染料均不满足作为惰性染料的要求。

实施例3

如下制备包封RB：首先以不同质量比(1:3至1:10)混合表面活性剂(由BASF制造的Pluronics(F-127或F-108)和罗丹明B的粉末，随后加热至～80℃，直到所有粉末熔融。熔融物料随后冷却，变为固体。通过在搅拌下将所需量的Pluronic/RB固体加入到DI水或纯废水处理产品中直到所有固体溶解来制备在DI水或在废水处理产品中的0.1重量％的包封RB溶液。

实施例4

采用与实施例1和2中所述相同的程序测试包封RB。如图5和6中所示，包封RB的荧光并未受来自不同行业的各种废水以及各种废水污染物的显著干扰。发现通过包封RB示踪的废水处理产品在室温和50℃下稳定至少两个半月。示踪的产品在三次冷冻和解冻循环后仍然稳定，如图5中所示。此外，包封RB荧光与废水处理产品的pH依赖性与纯包封RB溶液相同，如图6中所示。

虽然本发明可以以许多不同的形式实施，这里详细描述了本发明的具体优选实施方案。本公开是本发明的原理的示例，并非意在将本发明限于所述的特定实施方案。本文中提到的所有专利、专利申请、科学论文和任何其它参考材料经此引用全文并入本文。此外，本发明涵盖本文中提到的、本文中描述的和/或本文中并入的各种实施方案的部分或全部的任何可能组合。此外，本发明涵盖明确排除本文中提到的、本文中描述的和/或本文中并入的各种实施方案的任意一种或一部分的任何可能组合。

上面的公开旨在为说明性的而非穷举性的。该说明书将向本领域普通技术人员建议许多变体和替代方案。所有这些替代方案和变体意在包含在权利要求的范围内，其中术语“包含”是指“包括但不限于”。本领域技术人员将认识到本文中所述具体实施方案的其它等效方案，该等效方案也旨在被权利要求书涵盖。

本文中公开的所有范围和参数被理解为涵盖包括在其中的任意和所有子范围，以及在端点之间的每一数值。例如，所述范围“1至10”应视为包括在最小值1和最大值10之间(包括端点)的任意和所有子范围；也就是说，所有开始于最小值1或更大(例如1至6.1)和结束于最大值10或更小(例如2.3至9.4、3至8、4至7)的子范围，并最终至该范围内所含的各个数值1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。除非另行规定，本文中的所有百分比、比率和比例是按重量计。

完成了对本发明的优选和替代实施方案的描述。本领域技术人员可以认识到对本文中所述的具体实施方案的其它等效方案，该等效方案旨在被所附权利要求书涵盖。