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淺析濁度的檢測

淺 析 濁 度 的 檢 測
隨著生活水平的不斷提高,人們對生活飲用水的要求也不斷提高,**家也因此在2006年對《生活飲用水衛生標準》做出了修訂。新標由原來的35項增加**106項,修訂了8項,大幅增加了生活飲用水衛生標準的指標數量,新標也于2012年7月1日實施。由此可見生活飲用水的標準變得越來越重要,而今天討論的濁度是水質指標中的常規指標。
一、 濁度的檢測原理
濁度是一種光學效應,是光線與溶液中的懸浮顆粒相互作用的結果,它表征光線透過水 層時受到阻礙的程度。而光線在水溶液中的透射和散射是一種非常簡單的水質的物理參數,濁度是描述液體里的懸浮固體.但是,并不是直接測量它,濁度測量的是樣品的透射光的量或散射光的量,透射光強度越小或散射光強度越大,表征水溶液的濁度越大。濁度值是水樣中存在的所有物質作用的結果,從某種意義上講,通過標準化的分析方法,濁度測量完全可以成為定量分析。
濁度計是測定水濁度的裝置。有透射光式、散射光式和透射散射光式等,通稱為光學式濁度計。其原理為,當光線照射到液面上,入射光強、透射光強、散射光強相互之間比值和水樣濁度之間存在一定的相互關系,通過測定透射光強、散射光強和入射光強,或透射光強和散射光強的比值來測定水樣的濁度。光學式濁度計有用于實驗室的,也有用于現場進行自動連續測定的。
二、濁度的基本測量方法
目前,濁度測量方法按光接收方式主要分為透射光式濁度測量法、散射光式濁度測量法、透射光-散射光比較測量法3種。
1.透射光式濁度測量法
從光源(發光二極管)發出的光束射入水樣,水樣中的濁度物質會使光的強度衰減,此光穿過待測液體并被光敏晶體管接收轉換,得到的電信號驅動儀器的后置電路,指示出液體的渾濁程度。光強的衰減程度與水樣的濁度之間的關系可用式(1)表示:
                                     (1)
式中:I—透射光發光強度,cd;
I0—入射光發光強度,cd;
K—比例常數;
d—濁度, NTU;
l—水樣透過深度,mm。
透射光式濁度測量法測量濁度,方法比較簡便,其原理如圖1所示。
 
2.散射光式濁度測量法
光束射入水樣時,由于水樣中濁度物質使光產生散射,通過測量與入射光垂直方向的散射光強度,即可測出水樣中的濁度,與入射光成90°方向散射光強度符合雷萊公式:
                                               (2)
式中:I—散射光強度,cd;
K—系數;
N—單位容積的微粒數,NA;
V—微粒體積,L·mol-1;
λ—入射光波長,nm;
I0—入射光強度,cd。
在一定條件下,系數與單位容積微粒的總數成正比,即與濁度成正比:
                                           (3)
式中:K′—另一個系數;
T—水濁度,NTU。
在入射光I0 不變的情況下,散射光強度I與濁度成正比,濁度測量轉化為散射光強度的測量。
光源與光電接收器件集成在密封的探頭中,使得入射光經過水中顆粒的散射,被與它成90°角的光電接收器件接收后,即可測出水樣的濁度,其原理如圖2所示。
 
3.透射光-散射光比較測量法
當光源發出的發光強度為I0 的光通過水樣時,由于水樣中懸浮固體和雜質的吸收和散射作用,使穿過水樣的透射光發光強度減弱到IT,發光強度的減弱符合朗伯-比耳定律,公式如下:
                                      (4)
式 中:IT—透射光發光強度,cd;
I0—入射光發光強度,cd;
τ—與發光強度無關的衰減系數;
L—透射光程,mm。
水樣顆粒物質與光相互作用時,產生的散射光發光強度及其在空間的分布與微粒直徑大小、微粒折射率、入射光發光強度等諸多因素有關。利用瑞利散射原理和米氏散射原理,散射光與入射光的關系式為:
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