浊度仪

浊度浊度：基本概念•浊度与溶液中悬浮固体有关，但不是对其直接测量。•浊度测量的是样品散射光的量。•对低浊度样品的测量需要一定的技术与清洁要求。Turbidity-Outline•WhatisTurbidity?•TurbidityInstrumentation•TurbidityStandards•TurbidityMeasurement浊度测量的意义：浊度，指水中颗粒大小不等的不溶性物质对光透过时所产生的阻碍程度，即通过水样的部分光线被吸收或被散射，而非直接穿透，浊度表示水样的光学性质。浊度≠色度色度，由水中的溶解性物质引起的颜色。浊度测量的意义：•表征水的清澈度•表征水中的悬浮固体的浓度•水质的重要评价指标之一WhatisTurbidity?•悬浮固体的组成：–泥沙–粘土–藻类及其它微生物–不溶性的有机物质–不溶性的无机物质WhatisTurbidity?•引起浊度的悬浮性颗粒对水质造成的负面影响:–为有害微生物提供栖息场所；–由于有害微生物被悬浮固体所裹挟，消毒剂无法接触有害微生物，因此大大减弱了消毒效果；–浊度较高时，氯消毒剂的消耗量增加，增加了饮用水厂的运行成本；–干扰水质的化学或者微生物的分析；–感官较差；–水质的浊度较高时，一般都无法应用于工业生产中。WhatisNotTurbidity?•对浊度认识的一些误区：–浊度是用来表征总固体悬浮物的水质分析指标；–浊度可用来区分悬浮颗粒的种类；–浊度分析的原理是分光光度法。浊度测量的应用领域：•工业用水•生活饮用水•其他领域工业用水对浊度的要求•冷却水—对浊度的要求较宽，50-100度即可；•高压锅炉—对浊度的要求非常严格；生活饮用水•浊度要求很高：0.1NTU•饮用水中产生浊度的颗粒物对供水造成的负面影响如下：–降低消毒效果；–裹挟有害微生物；–感官较差。浊度仪的使用方法MeasurementStrategies•浊度测量方法的演变过程：–杰克逊烛光浊度计：目视法，杰克逊浊度单位；–光度计：光透射–浊度计：90o光散射，NTU（NephelometricTurbidityUnit）单位，杰克逊烛光浊度计蜡烛散射光透射比浊法－光电比色计／分光光度计•当光度计开发出来之后，光的透射现象开始应用于浊度的测量。光度计在浊度测量中存在的问题：•低浊度水样的测量（饮用水）：–透射光强变化值过小，光度计无法测量；•高浊水样的测定：–由于产生高浊度的粒子多次散射，干扰了水样对光的吸收。光散射比浊法－浊度仪•在光学系统中采用90°的设计–检测器放在与光源成90o角的位置；•测量结果以NTU为单位显示(NTU).•美国EPA认可的测试方法。Nephelomters悬液浊度计•光学系统设计为检测90°散射光的浊度计称为悬液浊度计•测量结果称为：悬液法浊度单位（NTU）浊度仪的工作原理：•浊度仪检测器检测到的是样品对光的散射强度。光度计工作原理透射光浊度计工作原理散射光90o浊度仪0.5NTU光源透镜样品池90o检测器为何采用90检测器原因之一：•影响光散射的因素有很多，包括：–水中颗粒物的尺寸；–水中颗粒物的形状；–颗粒物的折射系数；–颗粒物及流体的颜色；–颗粒物浓度。•为保证测量结果的准确性，浊度仪的设计可以最大限度的减少颗粒物尺寸、形状、颜色对测量结果的干扰。–Example–particlesize为何采用90度检测器的原因之二：微小颗粒（0.1λ)中度大小颗粒（0.25λ)大颗粒（0.25λ)不同颗粒尺寸大小粒子，在90度的方向上光散射强度是相同的(该方向上对光散射对粒径大小不敏感），因此浊度仪测量的是90度方向上的散射光强度。颗粒尺寸对浊度测量的影响：样品颜色对浊度测量的影响：•有颜色的物质对入射光产生吸收；•如果一部分散射光被吸收，则检测器检测到的散射光将减少，测量的浊度值偏低。•采用比浊计加以修正；•在检测系统中额外增加一个水平方向上的检测器，用以检测样品吸收的光强度，从而对测量结果加以校正。检测器如何消除样品颜色对浊度的影响？比浊计：0.5NTU光源透镜样品池90o检测器透射光检测器颗粒物浓度对浊度测量的影响（1）：•数量较少的大颗粒对光的散射能力与数量较多的小颗粒颗粒相当。–因此NTU值与mg/L之间的可比性较差。==10NTU•当入射光强度相同时，颗粒物浓度越高，它所引起的光散射与吸收将会成倍增加。–当颗粒物浓度过高时，浊度测量的准确度较低。–因此浊度仪测量浊度时，对颗粒物浓度有一定的要求。颗粒物浓度对浊度测量的影响（2）：浊度计的稳定性与测量范围：•为提高浊度计的稳定性及测量范围，额外增设以下两个检测器。–前散射光检测器；–后散射光检测器。0.50灯泡透镜表计光电池样品池（剖面图）90o散射光浊度计原理图前、后散射光检测器：0.5NTU光源透镜样品池90o检测器透射光检测器前散射光检测器后散射光检测器90o2100PNEPHELOMETERTransmittedlight0.50灯泡透镜表计样品池（剖面图）透射光哈希2100P浊度计90oForwardscatterTransmittedlight2100NNEPHELOMETER0.50透镜灯泡表计样品池（剖面图）前向散射透射光哈希2100N浊度计90oBackscatterForwardscatterTransmittedlight2100ANNEPHELOMETER0.50透镜灯泡表计样品池（剖面图）前向散射透射光后向散射哈希2100AN浊度计USEPA对浊度计设计要求：•碘钨灯工作时火焰颜色的温度为2200-3000K；•通过样品池的光程10cm；•散射光在9030o的范围内测量；•检测器以及滤光片系统的响应值在400-600nm。浊度标准哈希公司浊度标准物质种类：FormazinGelexStablCalStablCal校正检验无StablCalStablCal浊度标准物质：•一级标准：Formazin,StablCal–由高纯度的物质配制而成，作为测量结果比对时的标准；•二级标准：Gelex,ICE-PIC(process)–与一级标准的浊度值相等，在一级标准的基础上开发而成。一级标准物质：•将formazin和StablCal作为一级标准的原因在于：–这两种物质中的颗粒物的尺寸、形状不规则；–颗粒物的性质更接近天然水体中颗粒物的状态。一级标准物质：•Formazin标准–市场所售大部分为4000NTU高浓度试剂或者实验室自制标准溶液；–标准溶液在使用时进行稀释：•稀释后的标准溶液稳定性较差；–USEPA认可的浊度标准物质。一级标准物质：•StablCal–用户可以根据需要订购不同浊度值的标准物质：•标准物质的浓度在0.3－4000NTU。–标准物质无需稀释；–该标准物质的存放期为2年；–USEPA认可的标准物质。一级标准物质：•应用：–仪器校正；–浊度仪的检验；•0.3,0.5,1.0NTUStablCal1020304010203040TRUEAPPARENT二级标准物质：•Gelex二级标准–用于实验室仪器的性能检验；•ICE-PIC校准模块：–用于1720系列的在线浊度仪；–校准模块中的滤光片的透过率是特定浊度读数的模拟量。二级标准物质：•应用：–浊度仪的校正；–如果1720系列浊度计的测量结果无需向USEPA报告，ICE-PIC校准模块可以用于该系列在线浊度计的校正。浊度的测量浊度的测定：•浊度的测定不同于分光光度法：–无需清零；(测零点的浊度是不可能的）；–非相对值；–需要对仪器进行校正。Requirescalibrationonaregularbasis测量实验:•信号平均模式处于开或关的状态（开启）;•手动或自动选择范围(自动范围）;•转换模式开启或关闭的条件下进行。一般情况下，测量过程可在自动范围选择、转换模式及信号平均模式处于开启的状态下进行。当信号平均模式处于开启的状态时，仪器的微处理器将对一系列读数取平均值而得到实验结果。仪器大约每隔一秒钟计算一次平均值并进行显示。注意事项操作技巧浊度的测定：•浊度的理论更容易被理解；•浊度的实际测定中，准确测量浊度值并非易事：–公认的误差源；–缺乏减少误差的技术。–只能轻轻地颠倒摇匀，不能摇晃。误差产生的原因及解决方法：–样品池状况–样品池要匹配–去除水样中的气泡–测量应在数分钟内完成–标准和仪表校准误差产生的原因：•杂散光：高浊度测量来自于不时系统多余的光htinthesystem(fromanysource)–样品池；–气泡；•不当的校正方法。1020304010203040TRUEAPPARENT样品池•样品池表面有污垢：–无垢会产生光散射，使测量结果的值偏高。•样品池表面有划痕：–划痕会对产生光散射，使测量结果的值偏高。如何降低因样品池产生的误差？•样品池表面有污垢：–保持样品池的清洁：•用洗涤剂、酸等清洗样品池；•超声波清洗；•用高纯水冲洗样品池表面。如何降低因样品池产生的误差？•保持样品池几乎呈透明；•样品池出现划痕时：–消除或降低划痕对测量结果的影响：•用硅油擦拭样品池表面；•Indexsamplecells如何消除气泡造成的干扰？•气泡的存在会对光产生散射，造成读数值偏高；•样品脱除气泡：–样品静置一段时间消除气泡；–超声波处理；–抽真空。如何消除杂散光造成的干扰？•杂散光使得多余的散射光进入样品检测器=造成测量结果偏高：–保持样品池组件及光学系统的清洁。样品池的校正：•不恰当的校正方法可能导致测量结果的不准确：–浊度仪生产厂商应用一级标准进行特定值的校正；–哈希公司建议在进行仪器校正时，标准值不应超过20NTU，即使测量值低于1.0NTU。–每三个月校准一次。为何采用20NTU的标准对浊度仪进行校正?•浊度标准物质的误差一般在0.23NTU：–如此低的误差(0.23)在20NTU的标准物质的校正中不会影响低量程浊度的测量；–同样的0.23NTU的误差用0.5NTU标准去测量低浊度的样品时，对测量结果会产生很大的影响。如果读数在已知的标准值的±10%之内，则仪器校准是有效的。51015202512345101520251234TRUEAPPARENTSumoferror=0.2NTU0.10.20.30.40.50.10.20.30.40.50.60.70.60.7TRUEAPPARENTSumoferror=0.2NTU浊度仪校正时建议：•不建议采用低浊度的浊度标准对仪器进行校正；•在低量程浊度测量时，建议采用20NTU浊度标准对浊度计进行校验：–Certified0.3,0.5,and1.0NTUStablCalstandards浊度测量•清洁样品池；•硅油擦试样品池表面；•样品脱气；•仪器的维护；•严格按照说明书中所描述的步骤对浊度仪进行校正。TURBIDITY