?濁度介紹

濁度，即水的混濁程度，由水中含有微量不溶性懸浮物質(zhì)，膠體物質(zhì)所致，ISO標(biāo)準(zhǔn)所用的測(cè)量單位為FTU(濁度單位)，F(xiàn)TU或NTU(濁度測(cè)定單位)致。制酒行業(yè)用EBC單位，4FTU=1EBC。

用途

可供水廠、電廠、食品業(yè)、制藥業(yè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)水樣渾濁度的測(cè)定，還可用于監(jiān)測(cè)天然水，業(yè)廢水和污水濁度測(cè)定。

儀器作原量

用束紅光激光穿過(guò)含有待測(cè)樣品的樣品池,光源為發(fā)射強(qiáng)度紅外LED,個(gè)檢測(cè)器接收散射光光量,另個(gè)檢測(cè)器接收直透光光量.再同時(shí)入電路,經(jīng)電路處理將數(shù)值轉(zhuǎn)換成NTU值.

儀器主要點(diǎn)

采用LED激光紅外光源,壽命長(zhǎng),發(fā)射穩(wěn)定,690mm波長(zhǎng)保證了低濁度測(cè)定的zui靈敏度.

測(cè)量值不受液體色澤影響.

NTU濁度值直接在LED屏上顯示,計(jì)算.

低濁度,濁度測(cè)量自動(dòng)選擇量程.

改和應(yīng)用

常見(jiàn)的濁度儀均為光電式，主要有透射光式、散射光式、表面散射光式和積分(散射+透射)式等。采用波長(zhǎng)860mm的激光光源的透射光式濁度儀，入射光不會(huì)被水體所吸收，能避免色度干擾;濁度用透射光與入射光比值的負(fù)對(duì)數(shù)表示，因透射光相對(duì)于入射光的變化量較小，低濁度的場(chǎng)合般不適用。積分(散射+透射)式濁度儀，同時(shí)測(cè)定散射光和透射光，濁度用散射光與透射光(或散射光+透射光)的比值表示，具有較的靈敏度，但儀器復(fù)雜，價(jià)格偏貴。目前，低濁度值的測(cè)量般采用散射光式濁度儀[1-3]。

本文介紹該儀器的分實(shí)驗(yàn)研究和運(yùn)用的結(jié)果。

測(cè)試原理

式中:Ir-散射光強(qiáng)度;

I0-人射光強(qiáng)度;

n1，n2-分別為微粒和水的折射率;

λ-人射光的波長(zhǎng);

υ-單個(gè)微粒的體積;

N-單位體積水中的微粒數(shù);

θ-散射光與人射光的夾角;

r-微粒到散射光強(qiáng)測(cè)試點(diǎn)的距離。

根據(jù)(1)式，單位體積水的散射光強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度。微粒子半徑的6次方及微粒的個(gè)數(shù)成正比，與如入射光波長(zhǎng)的4次方成反比。散射式濁度儀的檢測(cè)角θ般采用90°，微粒到散射光強(qiáng)測(cè)試點(diǎn)的平均距離r、折射率n1、n2視作不變，λ和υ當(dāng)作常數(shù)，則(1)式可以簡(jiǎn)化為:

Ir=KNI0 (2)

式中K為比例系數(shù)。當(dāng)水中懸浮顆粒的半徑大于等于光波長(zhǎng)時(shí)，由粒子表面的反射及粒子內(nèi)的折射都會(huì)使光線改變方向，此時(shí)90°方向上測(cè)得的光強(qiáng)度服從米氏(Mie)定理，與入射光的強(qiáng)度、微粒子的截光面積A和粒子的個(gè)數(shù)濃度N成正比，可以簡(jiǎn)化為(3)式:

Ir=K'ANI0 (3)

式中K'為比例系數(shù)。實(shí)際上，濁度儀90°方向上測(cè)得的是不同大小的顆粒對(duì)入射光的散射、折射、反射和吸收等綜合作用的結(jié)果，入射光的波長(zhǎng)、粒子色和水色會(huì)影響讀數(shù)，使儀器對(duì)濁度的水不適用，但在0-100NTU范圍內(nèi)可以得到理想的線性結(jié)果。

2 散射式濁度儀的改

2.1 光源

由(1)~(3)式可知，只有保證入射光的強(qiáng)度I0不變，才能使散射光的強(qiáng)度與水中濁度物質(zhì)的數(shù)量線性相關(guān)。

此系列濁度儀采用了的電子發(fā)光組件作為光源，僅發(fā)出恒定波長(zhǎng)的單色紅光，譜帶寬度較窄，發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定，入射光不被水中色度物質(zhì)吸收，可以避免色度對(duì)測(cè)量的影響。發(fā)光組件電耗少，長(zhǎng)期使用不過(guò)熱，儀器可以連續(xù)使用，不需要經(jīng)常調(diào)整零點(diǎn)和重新用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定。而且，光源的價(jià)格低廉，作壽命達(dá)到十幾小時(shí)以上，般不須更換。同時(shí)，XZ系列濁度儀配備有的閉環(huán)恒光源控制電路，在使用過(guò)程中監(jiān)測(cè)發(fā)光強(qiáng)度，當(dāng)發(fā)光強(qiáng)度過(guò)時(shí)，通過(guò)積分放大式電路自動(dòng)減小光源的輸入電，降低發(fā)光強(qiáng)度，反之亦然，從而保證入射光的強(qiáng)度I0恒定不變。

2.2 水樣槽

以往濁度儀的水樣槽常常被做成圓桶形，可以自由旋轉(zhuǎn)，靠對(duì)齊槽邊的記號(hào)定位。實(shí)踐表明，稍微轉(zhuǎn)動(dòng)水槽也可能引起讀數(shù)變動(dòng)，因?yàn)橄鄬?duì)改變了檢測(cè)的θ角。對(duì)此，XZ系列濁度儀采用長(zhǎng)方形玻璃水樣槽，槽體材質(zhì)均勻，重復(fù)裝樣讀數(shù)基本不變。

3 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

散射式濁度儀標(biāo)定采用的是由福爾馬肼(folmazin)(硫酸肼、六次甲基四胺)配置的標(biāo)準(zhǔn)液。為了檢驗(yàn)以福爾馬肼標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定的XZ-1型濁度儀得到的濁度值能否反映出水中懸浮顆粒的數(shù)量或質(zhì)量，采用嶺土配制成不同重量濃度的水樣行檢測(cè)實(shí)驗(yàn);同時(shí)還添加腐殖酸增加水樣的色度，觀察色度對(duì)濁度檢測(cè)的影響。

測(cè)試實(shí)驗(yàn)用水用自來(lái)水、嶺土和腐殖酸配制。嶺土采用化學(xué)純?cè)噭?，腐殖酸采用生化試劑。水樣每?00mL，定量加入嶺上并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，用XZ-1型濁度儀器檢測(cè)濁度?？紤]盡量接近實(shí)際情況，嶺土未經(jīng)研磨等處理，在檢測(cè)過(guò)程中較大顆粒的沉降影響讀數(shù)穩(wěn)定，為此采用了定時(shí)讀數(shù)的方法。腐殖酸溶解于堿溶液中，然后再等量加入每份水樣中，未加嶺土的對(duì)照水樣的色度為49度。檢測(cè)的結(jié)果如圖2所示。

由圖2可見(jiàn)，在0~100NTU的范圍內(nèi)，測(cè)得的濁度值隨著添加嶺土的量的增加而線性增加。添加腐殖酸增加水樣的色度，對(duì)濁度的測(cè)試結(jié)果基本沒(méi)有影響。4 散射式濁度儀器的應(yīng)用

近年來(lái)，對(duì)給水濁度嚴(yán)格要求的結(jié)果，促對(duì)過(guò)濾器作過(guò)程的研究不斷深入，圖3為快濾池反沖洗后出水濁度隨時(shí)間變化的例子。圖中曲線顯示，如果濁度標(biāo)準(zhǔn)定在2NTU以上，經(jīng)過(guò)反沖洗后即可入有效過(guò)濾作期;但如果降低濁度標(biāo)準(zhǔn)值，則經(jīng)過(guò)個(gè)成熟期，出水濁度才能達(dá)到要求，為此不得不放棄分初始過(guò)濾出水。成熟期從開(kāi)始到時(shí)間點(diǎn)t1為止，曲線開(kāi)始很快上升，期間出現(xiàn)兩個(gè)峰值，二個(gè)峰較，隨后逐漸下降。*個(gè)峰與濾料層中的剩余反沖洗水出有關(guān)，二個(gè)峰反映的是新水入后，濾料層形成穩(wěn)定過(guò)濾條件的過(guò)程。 經(jīng)過(guò)t1時(shí)間點(diǎn)后，段時(shí)間內(nèi)濁度在個(gè)穩(wěn)定值附近波動(dòng)，然后緩慢上升;過(guò)t2時(shí)間點(diǎn)后，濁度開(kāi)始迅速上升，這表明應(yīng)該對(duì)濾池實(shí)行新輪的反沖洗。t1至t2的時(shí)間為有效過(guò)濾作期，正確找到臨界時(shí)間點(diǎn)，對(duì)提出水的水質(zhì)和水量非常重要。采用XZ-1型濁度儀，以每分鐘次以上的頻率監(jiān)測(cè)出水濁度，才能繪制出成熟期的濁度變化曲線。為了保證凈水效率，希望盡量減少初期棄水量，而有資料表明，成隱孢子蟲(chóng)的原因，往往與濾池反沖洗后的棄水量不夠有關(guān)。

各類濁度儀的敏感度

由圖4可見(jiàn)，對(duì)半徑小于1μm的顆粒，散射式濁度儀的敏感度zui;積分式的敏感度在小粒徑的范圍迅速下降，對(duì)半徑0.5μm的顆粒幾乎已經(jīng)無(wú)效。對(duì)較大的顆粒，散射型的敏感度變化小，這意味著濁度與顆粒的總截光面積成正比，即測(cè)定值的線性程度較。1993年內(nèi)52家自來(lái)水公司用透射式濁度儀、分光光度計(jì)和散射光式濁度儀器檢測(cè)濁度為4.9NTU的同水樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)散射光濁度儀的準(zhǔn)確度、度、重現(xiàn)性和重復(fù)性都是的。

6 結(jié)論

本文探討了散射式濁度儀的測(cè)試機(jī)理和改方法。實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用的結(jié)果表明，采用新型的紅色單色電子光源和配備的發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定電路后，XZ系列散射式濁度儀具有低濁度范圍靈敏度，0~100NTU線性好，不需要經(jīng)常調(diào)整零點(diǎn)和用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定，光源壽命長(zhǎng)，耗電量少，抗色度干擾能力強(qiáng)等點(diǎn);適用于水廠提濾池效果和監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)。