测量水中苯并咪唑类化合物的方法与流程

本公开总体上涉及测量冷却水中苯并咪唑类腐蚀抑制剂的方法。

背景技术：

荧光光谱法涉及对由所关注的样品发射的荧光进行的检测。其涉及使用光束(通常是紫外(uv)线)，所述光束激发样品中某些化合物分子中的电子并使其发射较低能量的光。这种较低能量的光通常但不一定是可见光。此技术在如共聚焦显微术、荧光共振能量转移和荧光寿命成像等生物化学和医学应用中很普遍。分子荧光光谱法仪器通常由激发辐射能量源、激发波长选择器、用于容纳分析物材料的样品池、发射波长选择器、具有信号处理器的检测器和读出装置组成。

存在若干种类型的用于测量荧光的荧光计。滤光荧光计使用光学滤光片来隔离入射光和荧光。分光荧光计使用衍射光栅单色仪来隔离入射光和荧光。在这些装置中，光谱由发射光的强度组成，所述强度随入射光(激发光谱)或发射光或两者的波长而变化。

技术实现要素：

在一些实施例中，公开了一种确定水中腐蚀抑制剂浓度的方法。所述方法可以包含从水性系统中抽取水样品，所述水样品包括苯并咪唑类化合物。所述方法可以包含：将酸添加到所述水样品；将所述水样品暴露于所选激发波长的光能；在所选荧光发射波长附近测量发射光的强度；将所述发射光的强度与标准曲线进行比较，所述标准曲线包括所述苯并咪唑类化合物的荧光发射强度对所述苯并咪唑类化合物的浓度的绘图；以及根据所述标准曲线确定所述水样品中所述苯并咪唑类化合物的浓度。

在一些实施例中，所述方法可以包含通过将水添加到所述水样品来稀释所述水样品。

在一些实施例中，所述水样品稀释约10倍。

在一些实施例中，所述水性系统是冷却水系统，并且所述水样品是冷却塔水的样品。

在一些实施例中，所述水样品可以包含硬水。

在一些实施例中，所述水样品可以包含约25ppm到约400ppm的钙和约25ppm到约400ppm的镁。

在一些实施例中，所述苯并咪唑类化合物具有式(i)或其盐，

其中r¹是卤代、氢、氘、羟基、羰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基、或经过取代或未经取代的c3-c8环烷基；x是氢、cr²r³y或nr²r³y；y是羟基、卤代、氧代、经过取代或未经取代的c1-c16烷氧基、硫醇、烷硫基、氨基、氢或氨基烷基；r²和r³各自独立地选自由以下组成的组：氢、卤代、羟基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基、羰基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c3-c8环烷基以及经过取代或未经取代的c1-c16烷基；并且r⁴、r⁵、r⁶和r⁷各自独立地选自由以下组成的组：氢、卤代、氨基、氰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷氧基、羟基、硫醇、羰基、硝基、磷酰基、膦酰基、磺酰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基以及经过取代或未经取代的c3-c8环烷基。

在一些实施例中，所述苯并咪唑类化合物具有式(ii)或其盐，

其中r¹是氢、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、或经过取代或未经取代的c4-c6芳基；r⁸是键或chr⁹；r⁹是氢、卤代、nr¹⁰r¹¹或or¹⁰；其中r¹⁰和r¹¹各自独立地选自由以下组成的组：氢、经过取代或未经取代的c1-c12烷基以及经过取代或未经取代的c4-c6芳基；并且z独立地是氮、cr⁴或n⁺r¹⁰。

在一些实施例中，z是cr⁴，并且r⁴是氢。

在一些实施例中，所述苯并咪唑类化合物选自由以下组成的组：

在一些实施例中，所述酸是无机酸、有机酸或其任何组合。

在一些实施例中，所述酸是盐酸、甲酸、磷酸、硝酸、硫酸、乙酸、丙酸、草酸、乳酸、柠檬酸或其任何组合。

在一些实施例中，所述所选激发波长为约200nm到约400nm。

在一些实施例中，所述所选荧光发射波长为约300nm到约500nm。

在一些实施例中，所述方法可以包含使所述苯并咪唑类化合物质子化。

在一些实施例中，在添加所述酸后，所述水样品的ph为约1到约5。

在一些实施例中，所述酸以约0.001重量％到约10重量％的量添加到所述水样品。

在一些实施例中，所述酸的所述添加降低了所述苯并咪唑类化合物在300nm处的发射带的荧光强度，并且增加了所述苯并咪唑类化合物在370nm处的发射带的荧光强度。

在其它实施例中，公开了一种控制水性系统中腐蚀抑制剂的浓度的方法。所述方法可以包含：确定水样品中苯并咪唑类化合物的浓度；以及如果所述水样品中所述苯并咪唑类化合物的浓度低于预定水平，则将所述苯并咪唑类化合物添加到所述水性系统。

在一些实施例中，所述预定水平为约0.05ppm到约20ppm。

在一些实施例中，所述水性系统可以包含氧化性杀生物剂。

上述已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解以下详细描述。下文中将对本公开的形成本申请的权利要求的主题的另外的特征和优点进行描述。本领域的技术人员应当理解的是，所公开的概念和具体实施例可以易于用作修改或设计用于实现本公开的相同目的的其它实施例的基础。本领域的技术人员还应该认识到，此类等同的实施例不脱离如所附权利要求书中所阐述的本公开的精神和范围。

附图说明

下文具体参考附图描述本发明的详细描述，其中：

图1a示出了milliq水和甲酸中的苯并咪唑类化合物的发射图谱；

图1b示出了milliq水和不同浓度的甲酸中的苯并咪唑类化合物的发射图谱；

图2示出了甲酸对苯并咪唑类化合物的荧光强度的影响；

图3示出了硬水对2ppm的苯并咪唑类化合物的影响；并且

图4示出了由甲酸、磷酸和盐酸进行的酸化对苯并咪唑类化合物的荧光强度的影响。

具体实施方式

下面描述了各个实施例。通过参考以下详细描述，可以更好地理解实施例的各个元素的关系和功能。然而，实施例并不限于下面所展示的实施例。在某些情况下，可以省略对理解本文所公开的实施例不必要的细节。

在一些实施例中，公开了一种确定水中腐蚀抑制剂浓度的方法。所述方法可以包含从水性系统中抽取水样品。所述水样品中可以含有苯并咪唑类化合物。所述方法可以包含：将酸添加到所述水样品；将所述水样品暴露于所选激发波长的光能；在所选荧光发射波长附近测量发射光的强度；以及将所述发射光的强度与标准曲线进行比较。所述标准曲线可以是所述苯并咪唑类化合物的荧光发射强度对所述苯并咪唑类化合物的浓度的绘图。所述方法可以包含根据所述标准曲线确定所述水样品中所述苯并咪唑类化合物的浓度。

在一些实施例中，所述方法可以包含通过将水添加到所述水样品来稀释所述水样品。在一些实施例中，通过将由水组成的液体添加到所述水样品来稀释所述水样品。可以在添加所述酸之前或之后将所述水样品稀释。当在添加所述酸之后将水添加到所述水样品时，在将所述水样品暴露于所选波长的光能之前将所述水样品稀释。在一些实施例中，所述水样品稀释约10倍。在一些实施例中，所述水样品稀释约10倍到约20倍。在一些实施例中，所述水样品稀释约11倍、约12倍、约13倍、约14倍、约15倍、约16倍、约17倍、约18倍或约19倍。

当水样品包含硬水或可能干扰荧光测定的任何其它物质(如具有荧光性质的任何其它物质)时，稀释水样品特别有利。硬水和许多其它冷却水物质可能干扰苯并咪唑类化合物的荧光测量，从而导致化合物浓度的结论不准确。如本文所使用的，硬水是指具有约60ppm到约7000ppm的中等到高矿物质含量的水。在一些实施例中，所述水样品可以包含约25ppm到约400ppm的钙和约25ppm到约400ppm的镁。其它物质可以包含呈游离形式或附接在其它物质上的具有荧光性质的任何其它有机分子。

冷却水通常含有可能干扰荧光测定的较高水平的钙、镁、铜、铁、游离氯、浊度以及许多其它参数。这些高浓度的离子可能猝灭荧光并降低测定的特异性。本公开的方法特别适合于确定冷却水中的苯并咪唑浓度。在一些实施例中，所述水性系统是冷却水系统，并且所述水样品是冷却塔水的样品。冷却水可以含有铜(至多约5ppm)、铁(至多约5ppm)、钙(至多约50ppm)、镁(至多约50ppm)、游离氯(至多约5ppm)并且具有至多约100ntu的浊度。

所述苯并咪唑类化合物可以是式(i)化合物或其盐或式(ii)化合物或其盐，

其中r¹是卤代、氢、氘、羟基、羰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基、或经过取代或未经取代的c3-c8环烷基。

“烷氧基”是指式ro-的部分，其中r是烷基、烯基或炔基。

“烷基”是指直链或支链烷基取代基。此类取代基的实例包含甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基等。

“烷硫基”是指式rs-的部分，其中r是烷基、芳基、烯基或炔基。

“芳基”是指如本领域中通常理解的未经取代或经过取代的芳香族碳环取代基，并且术语“c6-c10芳基”包含苯基和萘基。应当理解，术语芳基根据休克尔规则(huckel'srule)适用于为平面并且包括4n+2n个电子的环状取代基。

“羰基”是指包括与氧双键键合的碳的取代基。此类取代基的实例包含醛、酮、羧酸、酯、酰胺和氨基甲酸酯。

“环烷基”是指含有例如约3到约8个碳原子，优选地约4到约7个碳原子，并且更优选地约4到约6个碳原子的环状烷基取代基。此类取代基的实例包含环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基等。环烷基基团可以为未经取代的或进一步经烷基如甲基、乙基等取代。

“卤代”是指氟基、氯基、溴基或碘基。

“杂芳基”是指单环或双环5或6元环体系，其中杂芳基为不饱和的且满足休克尔规则。杂芳基的非限制性实例包含呋喃基、噻吩基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、异恶唑基、恶唑基、异噻唑基、噻唑基、1,3,4-恶二唑-2-基、1,2,4-恶二唑-2-基、5-甲基-1,3,4-恶二唑、3-甲基-1,2,4-恶二唑、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、苯并咪唑啉基、苯并噻唑啉基、喹唑啉基等。

“氧化性卤素”是指能够在水性系统中进行氧化反应的卤素的形式。

“氧代”是指与碳原子双键键合的氧原子。

本公开的化合物可以被适合的取代基取代。如本文所使用的，术语“适合的取代基”旨在意指化学上可接受的官能团，优选地不使化合物的活性无效的部分。此类适合的取代基包含但不限于卤代基、全氟烷基、全氟烷氧基、烷基、烯基、炔基、羟基、氧代、巯基、烷硫基、烷氧基、芳基或杂芳基、芳氧基或杂芳氧基、芳烷基或杂芳烷基、芳烷氧基或杂芳烷氧基、ho-(c＝o)-基、杂环基、环烷基、氨基、烷基和二烷基氨基、氨基甲酰基、烷基羰基、烷氧基羰基、烷基氨基羰基、二烷基氨基羰基、芳基羰基、芳氧基羰基、烷基磺酰基和芳基磺酰基。在一些实施例中，适合的取代基可以包含卤素、未经取代的c1-c12烷基、未经取代的c4-c6芳基、或未经取代的c1-c10烷氧基。本领域的技术人员将了解许多取代基可以被另外的取代基取代。

r¹是氢、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、或经过取代或未经取代的c4-c6芳基。

在一些实施例中，r¹是氢。

在一些实施例中，r²和r³各自独立地选自由以下组成的组：氢、卤代、羟基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基、羰基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c3-c6环烷基以及经过取代或未经取代的c1-c16烷基。在一些实施例中，r²和r³各自独立地选自由以下组成的组：氢、卤代、羟基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基、羰基以及经过取代或未经取代的c1-c16烷基。在一些实施例中，r²和r³各自独立地选自由以下组成的组：氢和经过取代或未经取代的c4-c6芳基。在一些实施例中，r²是经过取代或未经取代的c4-c6芳基，并且r³是氢。

在一些实施例中，所述苯并咪唑类化合物可以是式(iii)化合物或其任何盐。

在一些实施例中，r⁴、r⁵、r⁶和r⁷各自独立地选自由以下组成的组：氢、卤代、氨基、氨基烷基、氰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷氧基、羟基、硫醇、羰基、硝基、磷酰基、膦酰基、磺酰基、经过取代或未经取代的c1-c16烷基、经过取代或未经取代的c4-c6芳基、经过取代或未经取代的c2-c16烯基、经过取代或未经取代的c2-c16炔基、经过取代或未经取代的c4-c6杂芳基以及经过取代或未经取代的c3-c8环烷基。在一些实施例中，r⁴、r⁵、r⁶和r⁷中的至少一个是氢。在一些实施例中，r⁴、r⁵和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁴是氢。在一些实施例中，r⁵是氢。在一些实施例中，r⁶是氢。在一些实施例中，r⁷是氢。

在一些实施例中，r⁶是经过取代或未经取代的c1-c16烷基，并且r⁴、r⁵和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁶是甲基，并且r⁴、r⁵和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁶是卤代，并且r⁴、r⁵和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁶是氯，并且r⁴、r⁵和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁶是经过取代或未经取代的c1-c16烷基；r⁵是卤代；并且r⁴和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁶是甲基；r⁵是溴；并且r⁴和r⁷各自是氢。在一些实施例中，r⁴、r⁵、r⁶和r⁷各自是氢。优选地，r⁴、r⁵、r⁶和r⁷各自是氢，或者r⁴、r⁵、r⁶和r⁷中的至少一个是经过取代或未经取代的c1-c16烷基并且其余的取代基是氢。

在一些实施例中，r⁸是键或chr⁹。在一些实施例中，r⁸是键。在一些实施例中，r⁸是chr⁹。r⁹可以是氢、卤代、nr¹⁰r¹¹或or¹⁰。在一些实施例中，r¹⁰和r¹¹各自独立地选自由以下组成的组：氢、经过取代或未经取代的c1-c12烷基以及经过取代或未经取代的c4-c6芳基。在一些实施例中，r⁸是chr⁹，r⁹是or¹⁰，并且r¹⁰是氢。

在一些实施例中，x是氢、cr²r³y或nr²r³y。在一些实施例中，x是氢。在一些实施例中，x是cr²r³y。在一些实施例中，x是nr²r³y。

在一些实施例中，x是氢，并且r⁴、r⁵、r⁶和r⁷各自是氢。在一些实施例中，x是cr²r³y；y是羟基；并且r²是经过取代或未经取代的c4-c6芳基。

在一些实施例中，y是羟基、卤代、氧代、经过取代或未经取代的c1-c16烷氧基、硫醇、烷硫基、氨基、氢或氨基烷基。在一些实施例中，y是羟基。

在一些实施例中，z独立地是氮、cr⁴或n⁺r¹⁰。在一些实施例中，z是cr⁴。在一些实施例中，一个z是氮，并且其余的z是cr⁴。在一些实施例中，至少两个z原子是氮，并且其余的z是cr⁴。在一些实施例中，z是cr⁴，并且r⁴是氢。在一些实施例中，r⁸是键，并且至少一个z是氮。

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在一些实施例中，式(i)或式(ii)化合物或其盐是

在某些实施例中，式(i)化合物的盐可以是任何盐，如氯化物盐、溴化物盐、碘化物盐、硫酸盐、氟化物盐、过氯酸盐、乙酸盐、三氟乙酸盐、磷酸盐、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、甲酸盐、氯酸盐、溴化盐、亚氯酸盐、硫代硫酸盐、草酸盐、氰化物盐、氰酸盐、四氟硼酸盐等。在一些实施例中，式(i)-(iii)化合物的盐可以是盐酸盐或硫酸盐。所述化合物的盐形式可以包含具有任何适合的抗衡离子的n-质子化的苯并咪唑类化合物。

添加到水样品的酸可以是任何酸。酸可以是无机酸或有机酸。例如，酸可以是但不限于盐酸、硝酸、甲酸、硫酸、乙酸、丙酸、草酸、乳酸、磷酸或其任何组合。在一些实施例中，酸可以是盐酸、甲酸或磷酸。在一些实施例中，酸可以是甲酸。在一些实施例中，可以将酸性溶液添加到水样品，酸性溶液可以包含任何酸和水。酸性溶液可以由任何酸和水组成。

添加到水样品的酸的量足以使苯并咪唑环中的氮原子质子化。在一些实施例中，酸以约0.01重量％到约2重量％的量添加到水样品。在一些实施例中，酸以约0.01重量％到约2重量％的量添加到水样品。在添加酸后，水样品的ph可以为约1到约5。

在其它实施例中，提供了一种控制水性系统中腐蚀抑制剂的浓度的方法。所述方法可以包含：确定水样品中苯并咪唑类化合物的浓度。确定所述苯并咪唑类化合物的浓度的步骤可以包含：从水性系统中抽取水样品；将酸添加到所述水样品；将所述水样品暴露于所选激发波长的光能；在所选荧光发射波长附近测量发射光的强度；以及将所述发射光的强度与标准曲线进行比较。所述标准曲线可以是所述苯并咪唑类化合物的浓度的荧光发射强度对所述苯并咪唑类化合物的浓度的绘图。最后，所述方法可以包含如果所述水样品中的苯并咪唑浓度低于预定水平，则将苯并咪唑添加到所述水性系统。

预定水平可以为约0.05ppm到约20ppm。在一些实施例中，预定水平可以为约0.1ppm到约5ppm。尽管可以以任何剂量率将式(i)-(iii)化合物添加到水性系统，但是通常以约0.01ppm到约500ppm的剂量率将式(i)-(iii)化合物添加到水性系统。在某些实施例中，以约0.01ppm到约100ppm的剂量率将式(i)-(iii)化合物添加到水性系统。在某些实施例中，以如下剂量率将式(i)-(iii)化合物添加到水性系统：约0.01ppm到约100ppm、约0.01ppm到约75ppm、约0.01ppm到约50ppm、约0.01ppm到约25ppm、约0.01ppm到约10ppm、约0.01ppm到约5ppm、约0.1ppm到约100ppm、约0.1ppm到约75ppm、约0.1ppm到约50ppm、约0.1ppm到约25ppm、约0.1ppm到约10ppm、约0.1ppm到约5ppm、约1ppm到约100ppm、约1ppm到约75ppm、约1ppm到约50ppm、约1ppm到约25ppm、约1ppm到约10ppm、约5ppm到约100ppm、约10ppm到约100ppm、约25ppm到约100ppm、约50ppm到约100ppm、或约80ppm到约100ppm。

在一些实施例中，组合物中式(i)-(iii)化合物或其盐的浓度范围可以为约1wt％到约50wt％、约5wt％到约50wt％、约10wt％到约50wt％、约15wt％到约50wt％、约20wt％到约50wt％、约20wt％到约45wt％、约25wt％到约45wt％、或约25wt％到约40wt％。在一些实施例中，组合物可以包含水。

本领域技术人员将理解，苯并咪唑类化合物的浓度剂量可以在所公开的范围之外，这取决于水性系统的条件和期望的腐蚀速率。

在一些实施例中，本文公开的方法可以包含测量水性系统中金属表面的腐蚀速率。测量金属表面的腐蚀速率的方法在本领域中是众所周知的，并且本领域普通技术人员将能够选择合适的方法。

预定腐蚀速率可以为约0.2mpy或更小。在某些实施例中，预定腐蚀速率为约0.1mpy或更小、约0.05mpy或更小、约0.04mpy或更小、约0.03mpy或更小、约0.02mpy或更小、约0.01mpy或更小、约0.005mpy或更小、或约0.002mpy或更小。

在一些实施例中，水性系统是工业用水系统。“工业用水系统”意指循环或利用作为其主要成分的水的任何系统。“工业用水系统”的非限制性实例包含冷却系统、锅炉系统、加热系统、膜系统、造纸系统或循环或利用水的任何其它系统。

在某些实施例中，水性系统是冷却水系统。冷却水系统可以是闭环冷却水系统或开环冷却水系统。

在一些实施例中，水性系统可以包含氧化性杀生物剂。在一些实施例中，水性系统可以被氯化、溴化或碘化。在一些实施例中，水性系统可以被氯化。所公开的组合物和方法的优点在于，式(i)-(iii)化合物通常在存在氧化性卤素的情况下为金属表面提供腐蚀防护。在某些实施例中，式(i)-(iii)化合物被添加到与金属表面接触的水性系统并在存在任何氧化性卤素化合物的情况下为金属表面提供腐蚀防护。在某些实施例中，式(i)-(iii)化合物在存在氧化性卤素化合物的情况下抑制金属腐蚀，所述氧化性卤素化合物包含但不限于次氯酸盐漂白剂、氯、溴、次氯酸盐、次溴酸盐、二氧化氯、碘/次碘酸、次溴酸、卤代乙内酰脲、次氯酸或次溴酸的稳定形式或其组合。尽管不希望受任何特定理论的束缚，但可假定的是，式(i)-(iii)化合物的相对大量的杂原子提供了更多的键合到金属表面和金属离子的位点，这与许多现有的腐蚀抑制剂相比可以提供增强的腐蚀抑制。另外，可假定的是，式(i)-(iii)化合物形成稳定的膜，因为所述化合物可以与金属形成1,2-螯合络合物。

在某些实施例中，当将式(i)-(iii)化合物添加到水性系统时，所述化合物抑制金属腐蚀，所述水性系统包括不含卤素的氧化性杀生物剂，所述不含卤素的氧化性杀生物剂包含但不限于过氧化物(例如，过氧化氢)、臭氧、过硫酸盐、高锰酸盐和过乙酸。

本公开的方法和组合物可以为任何金属或金属合金提供腐蚀防护，所述任何金属或金属合金包含但不限于铜、铁、银、钢(例如，镀锌钢)、锌合金和铝。在某些实施例中，可以将本文公开的组合物添加到与包括铜的金属表面接触的水性系统以抑制金属腐蚀。在某些实施例中，可以将本文公开的组合物添加到与包括铜合金的金属表面接触的水性系统以抑制金属腐蚀。在某些实施例中，铜与式(i)-(iii)化合物中的一个或多个杂原子络合。在某些实施例中，铜与式(i)-(iii)化合物中的一个或多个杂原子络合。铜具有广泛的应用范围，包含在管路系统和工业机械中用作铜管道和导管。铜和铜合金因其在冷却水和锅炉水系统中的使用而众所周知。在一些实施例中，金属表面可以包含铜。

本文公开的组合物和方法可以用于保护包含青铜和黄铜的任何铜合金。青铜通常包括铜和锡，但是可以包括其它元素，包含铝、锰、硅、砷和磷。黄铜包括铜和锌，并且常用在水锅炉系统中的管道中。在某些实施例中，将本文公开的组合物中的任一种组合物添加到与包括青铜的金属表面接触的水性系统以抑制金属腐蚀。在某些实施例中，将本文公开的组合物中的任一种组合物添加到与包括黄铜(例如，海军黄铜)的金属表面接触的水性系统以抑制金属腐蚀。在某些实施例中，将本文公开的组合物中的任一种组合物添加到与包括铜镍合金的金属表面接触的水性系统以抑制金属腐蚀。

在某些实施例中，本文公开的方法和组合物抑制低碳钢的腐蚀。在某些实施例中，本文公开的方法和组合物抑制金属合金的腐蚀，所述金属合金包含但不限于镀锌钢、不锈钢、铸铁、镍和其组合。虽然不希望受任何特定理论的束缚，但是可假定的是，式(i)-(iii)化合物使溶液中的cu(ii)失活，从而防止钢表面上的原电池的存在。

在一些实施例中，水样品可以包含荧光有机化合物，所述荧光有机化合物的激发和发射峰不与苯并咪唑类化合物明显重叠。在某些实施例中，荧光有机化合物可以选自若丹明或其衍生物、吖啶染料、荧光素或其衍生物，和其组合。荧光有机化合物可以是荧光标记的聚合物。

本领域技术人员将理解，可以将式(i)-(iii)化合物单独或与其它腐蚀抑制剂或处理化学物质组合地添加到水性系统。多种腐蚀抑制剂可以作为组合式腐蚀抑制剂配制物投用，或者每种腐蚀抑制剂可以单独地添加，包含两种或更多种式(i)-(iii)化合物。此外，式(i)-(iii)化合物可以与多种另外的腐蚀抑制剂组合地添加到水性系统，所述腐蚀抑制剂包含但不限于三唑、苯并三唑(例如，苯并三唑或甲苯基三唑)、苯并咪唑、正磷酸盐、多磷酸盐、膦酸盐、钼酸盐、硅酸盐、肟和亚硝酸盐。式(i)和(ii)化合物也可以与多种另外的添加剂组合地添加到水性系统，所述添加剂如处理聚合物、抗微生物剂、防垢剂、着色剂、填充剂、缓冲剂、表面活性剂、粘度调节剂、螯合剂、分散剂、除臭剂、掩蔽剂、氧清除剂和指示染料。

本文公开的方法和组合物可以用于确定苯并咪唑类化合物的浓度并改善对抑制水性系统中金属腐蚀的控制。水性系统可以具有任何ph。

表1示出了可以使用本文公开的方法检测并可以抑制水性系统中金属腐蚀的苯并咪唑类化合物的选择。

表1

本领域技术人员将理解，具有合适的激发波长和发射滤光片的任何荧光计可以用于测量水中苯并咪唑类化合物的浓度。例如，浓度可以用美国专利第9,618,450号；第9,557,270号；第8,373,140号；第8,352,207号；和第8,248,611号中描述的荧光计中的任一种荧光计来测量，所述美国专利各自通过引用的方式并入本公开。

在一些实施例中，根据本公开的荧光计包含光学传感器。光学传感器可以包含第一光学发射器和第二光学发射器，所述第一光学发射器被配置成将所选波长的光能发射到被分析的流体样品中，所述第二光学发射器被配置成发射光能以测量被分析的流体样品中的散射量。

光学传感器还可以包含至少一个检测器，所述至少一个检测器接收从流体样品发射的荧光和/或从流体样品散射的光。在操作期间，检测器可以检测从被分析的流体样品发射的荧光的量，并且然后荧光计可以基于荧光来确定流体样品中荧光物质的浓度。

光学传感器用于多种应用，包含监测工业过程。光学传感器可以实施为便携式手持装置，所述便携式手持装置用于在工业过程中周期性地分析流体的光学特性。可替代地，可以在线安装光学传感器，以连续分析工业过程中流体的光学特性。在任一情况下，光学传感器可以光学分析水样品并确定流体的不同特性，如流体中一种或多种化学物质的浓度。

尽管光学传感器可以具有多种不同的配置，但是在一些实例中，光学传感器被设计成具有单个光学透镜，通过所述光学透镜，光被发射到流体样品中并且还从流体样品接收光。光学传感器可以包含容纳传感器的各个电子组件的壳体，并且还具有光学路径以控制进出单个光学透镜的光移动。

光学传感器可以包含光学检测器，所述光学检测器被定位和配置成测量由流体样品发射的荧光发射。在一些配置中，单个光学检测器可以用于测量来自样品的散射和荧光两者，并且可以通过传感器中的单个光学路径接收散射光和荧光两者。

尽管波长可以变化，但是在一些实例中，第一光学发射器被配置成发射波长范围为大约200nm到约400nm的光能。所选激发波长可以是约230nm到约290nm。在一些实施例中，所选激发波长可以是约280nm。

为了检测从被分析的水样品发出的光(例如，荧光发射、光散射)，光学传感器包含光学检测器。光学检测器光学地连接到光学路径，并且可以从被分析的水样品接收通过光学窗口透射的荧光发射光束和散射光束的至少一部分。在进入壳体时，荧光发射光束和散射光束的接收部分可以经由光学路径被引导到光学检测器以进行测量和/或分析。

荧光计可以包含如uv灯等光源。uv灯可以是气体放电灯、水银灯、氘灯、金属蒸气灯、一个或多个发光二极管。

所选荧光发射波长可以为约300nm到约500nm。在一些实施例中，所选荧光发射波长可以为约360nm。传感器还可以在第一波长下测量样品的参考荧光发射。传感器还可以测量具有零浓度的苯并咪唑类化合物的零溶液的荧光发射。在所述情况下，可以基于含有苯并咪唑类化合物的样品的测量的荧光发射与零溶液的测量的荧光发射的所计算差，来计算样品中化学物质的浓度。样品的浓度也可以基于针对校准样品中苯并咪唑类化合物的已知浓度确定的校准常数来计算。

例如，当使用具有产生约280nm的uv辐射的水银灯的紫外荧光感测系统时，可以基于来自两个uv检测器的信号评估样品浓度。第一检测器(荧光检测器)测量360nm±5nm(范围为355nm到365nm)波长的荧光值，并且第二检测器(参考检测器)测量不同波长下的uv激发强度。

实例

实例1

图1a和b示出了milliq水和甲酸中经过取代的苯并咪唑的发射图谱(图1a)。在不存在和存在甲酸的情况下，经过取代的苯并咪唑示出了在300nm和370nm处的两个不同的荧光强度发射带(图1b)。在330nm处，观察到等吸光点。用于检测和定量经过取代的苯并咪唑的荧光计参数如下：激发＝280nm，发射＝360nm，狭缝宽度＝5nm，并且电压＝950v。

图2示出了在不同浓度的经过取代的苯并咪唑下甲酸对荧光强度的影响。当将约0.1重量％的甲酸添加到样品时，在350nm到370nm的发射带范围内检测到荧光显著增加。

实例2

为了减少硬水的干扰作用，研发了一种简单的样品制备方案，其中使用纯水将样品稀释到最少约10倍。样品的稀释减少了冷却水组分引起的干扰，同时荧光强度高到足以定量经过取代的苯并咪唑。由于经过取代的苯并咪唑的荧光强度较强(大约1ppm＝10⁷cps)，因此即使将样品稀释10倍，也可以以良好的置信度检测到经过取代的苯并咪唑的荧光强度。

制备了两种不同浓度(50ppmca+50ppmmgand250ppmca+250ppmmg)的硬度溶液并掺入2ppm经过取代的苯并咪唑。然后将溶液用0.1％甲酸酸化。还制备了含有2ppm经过取代的苯并咪唑并用0.1重量％甲酸酸化的对照溶液(无硬度)。荧光计设置与实例1中所述相同。图3示出了硬水对2ppm经过取代的苯并咪唑的影响。图3还示出了在进行和未进行样品稀释的情况下，在存在来自冷却水的干扰的情况下，经过取代的苯并咪唑的荧光强度。

观察到，含有ca和mg离子的样品降低了经过取代的苯并咪唑的回收率。然而，当使用0.1％甲酸将这些样品稀释10倍并且然后在荧光计上进行测量时，针对经过取代的苯并咪唑获得了良好的回收率并且显著降低了ca和mg的干扰。

实例3

研究了若干种不同的酸(包含盐酸、甲酸和磷酸)对经过取代的苯并咪唑的荧光强度的影响(图4)。图4中所示的百分比是重量百分比。发现对于370nm发射带，所有研究的酸示出约类似的荧光强度增加，其中甲酸的浓度增加。

使用chemdrawprofessional15.1版准备并确定化合物结构和化学名称。

本文公开的任何组合物可以包括本文公开的化合物/组分中的任一种化合物/组分，由其组成或基本上由其组成。根据本公开，短语“基本上由…组成(consistessentiallyof、consistsessentiallyof、consistingessentiallyof)”等将权利要求的范围限制到指定的材料或步骤和不实质上影响所要求保护的发明的一种或多种基本和新颖特性的那些材料或步骤。

如本文所使用的，术语“约”是指所述值在由其相应的测试测量中发现的标准偏差所引起的误差内，并且如果这些误差无法确定，则“约”是指所述值的10％内。

可以在无需过分实验的情况下根据本公开制备和执行本文所公开和要求保护的所有组合物和方法。虽然本发明可以体现在许多不同的形式中，但是本文详细描述了本发明的具体优选实施例。本公开是对本发明的原理的例示，并且不旨在将本发明限制在所展示的特定实施例中。另外，除非明确相反地陈述，否则术语“一个/一种”的使用旨在包含“至少一个/至少一种”或“一个或多个/一种或多种”。例如，“化合物”旨在包含“至少一种化合物”或“一种或多种化合物”。

以绝对术语或近似术语给出的任何范围旨在涵盖两者，并且本文所使用的任何定义旨在为了澄清而非进行限制。尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实例中阐述的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地含有必然由其相应测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。此外，本文所公开的所有范围应被理解为涵盖其中包括的任何和所有子范围(包含所有分数值和整体值)。

此外，本发明涵盖本文所描述各个实施例中的一些或全部实施例的任何和所有可能的组合。还应当理解的是，对本文所描述的当前优选实施例的作出的各种改变和修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的。可以在不脱离本发明的精神和范围并且在不减少其预期的优点的情况下进行此类改变和修改。因此，所附权利要求旨在覆盖此类改变和修改。