?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，膠體物質所致，ISO標準所用的測量單位為FTU(濁度單位)，F(xiàn)TU或NTU(濁度測定單位)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)實驗室對水樣渾濁度的測定，還可用于監(jiān)測天然水，業(yè)廢水和污水濁度測定。

儀器作原量

用束紅光激光穿過含有待測樣品的樣品池,光源為發(fā)射強度紅外LED,個檢測器接收散射光光量,另個檢測器接收直透光光量.再同時入電路,經(jīng)電路處理將數(shù)值轉換成NTU值.

儀器主要點

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

測量值不受液體色澤影響.

NTU濁度值直接在LED屏上顯示,計算.

低濁度,濁度測量自動選擇量程.

改和應用

常見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860mm的激光光源的透射光式濁度儀，入射光不會被水體所吸收，能避免色度干擾;濁度用透射光與入射光比值的負對數(shù)表示，因透射光相對于入射光的變化量較小，低濁度的場合般不適用。積分(散射+透射)式濁度儀，同時測定散射光和透射光，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，但儀器復雜，價格偏貴。目前，低濁度值的測量般采用散射光式濁度儀[1-3]。

本文介紹該儀器的分實驗研究和運用的結果。

測試原理

式中:Ir-散射光強度;

I0-人射光強度;

n1，n2-分別為微粒和水的折射率;

λ-人射光的波長;

υ-單個微粒的體積;

N-單位體積水中的微粒數(shù);

θ-散射光與人射光的夾角;

r-微粒到散射光強測試點的距離。

根據(jù)(1)式，單位體積水的散射光強度與入射光的強度。微粒子半徑的6次方及微粒的個數(shù)成正比，與如入射光波長的4次方成反比。散射式濁度儀的檢測角θ般采用90°，微粒到散射光強測試點的平均距離r、折射率n1、n2視作不變，λ和υ當作常數(shù)，則(1)式可以簡化為:

Ir=KNI0 (2)

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

Ir=K'ANI0 (3)

式中K'為比例系數(shù)。實際上，濁度儀90°方向上測得的是不同大小的顆粒對入射光的散射、折射、反射和吸收等綜合作用的結果，入射光的波長、粒子色和水色會影響讀數(shù)，使儀器對濁度的水不適用，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度I0不變，才能使散射光的強度與水中濁度物質的數(shù)量線性相關。

此系列濁度儀采用了的電子發(fā)光組件作為光源，僅發(fā)出恒定波長的單色紅光，譜帶寬度較窄，發(fā)光強度穩(wěn)定，入射光不被水中色度物質吸收，可以避免色度對測量的影響。發(fā)光組件電耗少，長期使用不過熱，儀器可以連續(xù)使用，不需要經(jīng)常調整零點和重新用標準液標定。而且，光源的價格低廉，作壽命達到十幾小時以上，般不須更換。同時，XZ系列濁度儀配備有的閉環(huán)恒光源控制電路，在使用過程中監(jiān)測發(fā)光強度，當發(fā)光強度過時，通過積分放大式電路自動減小光源的輸入電，降低發(fā)光強度，反之亦然，從而保證入射光的強度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，靠對齊槽邊的記號定位。實踐表明，稍微轉動水槽也可能引起讀數(shù)變動，因為相對改變了檢測的θ角。對此，XZ系列濁度儀采用長方形玻璃水樣槽，槽體材質均勻，重復裝樣讀數(shù)基本不變。

3 測試實驗

散射式濁度儀標定采用的是由福爾馬肼(folmazin)(硫酸肼、六次甲基四胺)配置的標準液。為了檢驗以福爾馬肼標準液標定的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)量或質量，采用嶺土配制成不同重量濃度的水樣行檢測實驗;同時還添加腐殖酸增加水樣的色度，觀察色度對濁度檢測的影響。

測試實驗用水用自來水、嶺土和腐殖酸配制。嶺土采用化學純試劑，腐殖酸采用生化試劑。水樣每份200mL，定量加入嶺上并充分攪拌均勻后，用XZ-1型濁度儀器檢測濁度。考慮盡量接近實際情況，嶺土未經(jīng)研磨等處理，在檢測過程中較大顆粒的沉降影響讀數(shù)穩(wěn)定，為此采用了定時讀數(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，未加嶺土的對照水樣的色度為49度。檢測的結果如圖2所示。

由圖2可見，在0~100NTU的范圍內(nèi)，測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，對濁度的測試結果基本沒有影響。4 散射式濁度儀器的應用

近年來，對給水濁度嚴格要求的結果，促對過濾器作過程的研究不斷深入，圖3為快濾池反沖洗后出水濁度隨時間變化的例子。圖中曲線顯示，如果濁度標準定在2NTU以上，經(jīng)過反沖洗后即可入有效過濾作期;但如果降低濁度標準值，則經(jīng)過個成熟期，出水濁度才能達到要求，為此不得不放棄分初始過濾出水。成熟期從開始到時間點t1為止，曲線開始很快上升，期間出現(xiàn)兩個峰值，二個峰較，隨后逐漸下降。*個峰與濾料層中的剩余反沖洗水出有關，二個峰反映的是新水入后，濾料層形成穩(wěn)定過濾條件的過程。 經(jīng)過t1時間點后，段時間內(nèi)濁度在個穩(wěn)定值附近波動，然后緩慢上升;過t2時間點后，濁度開始迅速上升，這表明應該對濾池實行新輪的反沖洗。t1至t2的時間為有效過濾作期，正確找到臨界時間點，對提出水的水質和水量非常重要。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，成隱孢子蟲的原因，往往與濾池反沖洗后的棄水量不夠有關。

各類濁度儀的敏感度

由圖4可見，對半徑小于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，對半徑0.5μm的顆粒幾乎已經(jīng)無效。對較大的顆粒，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，即測定值的線性程度較。1993年內(nèi)52家自來水公司用透射式濁度儀、分光光度計和散射光式濁度儀器檢測濁度為4.9NTU的同水樣，結果發(fā)現(xiàn)散射光濁度儀的準確度、度、重現(xiàn)性和重復性都是的。

6 結論

本文探討了散射式濁度儀的測試機理和改方法。實驗和應用的結果表明，采用新型的紅色單色電子光源和配備的發(fā)光強度穩(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)常調整零點和用標準液標定，光源壽命長，耗電量少，抗色度干擾能力強等點;適用于水廠提濾池效果和監(jiān)測出水水質。