Definitie van troebelheid

Troebelheid is een optisch effect dat ontstaat door de interactie van licht met zwevende deeltjes in een oplossing, meestal water. Zwevende deeltjes, zoals sediment, klei, algen, organisch materiaal en andere micro-organismen, verstrooien licht dat door het watermonster gaat. De verstrooiing van licht door zwevende deeltjes in deze waterige oplossing veroorzaakt troebelheid, die de mate aangeeft waarin licht wordt belemmerd bij het passeren van de waterlaag. Troebelheid is geen directe indicator voor de concentratie van zwevende deeltjes in een vloeistof. Het weerspiegelt indirect de concentratie van zwevende deeltjes door de beschrijving van het lichtverstrooiingseffect van zwevende deeltjes in de oplossing. Hoe groter de intensiteit van het verstrooide licht, hoe groter de troebelheid van de waterige oplossing.
Methode voor het bepalen van troebelheid
Troebelheid is een maat voor de optische eigenschappen van een watermonster en wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van onoplosbare stoffen in het water. Deze stoffen zorgen ervoor dat licht verstrooid en geabsorbeerd wordt in plaats van er recht doorheen te gaan. Het is een indicator die de fysische eigenschappen van natuurlijk water en drinkwater weerspiegelt. Troebelheid wordt gebruikt om de mate van helderheid of troebelheid van water aan te geven en is een belangrijke indicator voor de waterkwaliteit.
De troebelheid van natuurlijk water wordt veroorzaakt door fijne zwevende deeltjes zoals slib, klei, fijne organische en anorganische stoffen, oplosbare gekleurde organische stoffen, plankton en andere micro-organismen in het water. Deze zwevende stoffen kunnen bacteriën en virussen adsorberen, waardoor een lage troebelheid bevorderlijk is voor waterdesinfectie om bacteriën en virussen te doden, wat noodzakelijk is voor de veiligheid van de watervoorziening. Daarom moet een centraal waterleidingbedrijf met optimale technische voorzieningen ernaar streven water met een zo laag mogelijke troebelheid te leveren. Een lage troebelheid van het fabriekswater is gunstig voor het verminderen van de geur en smaak van het gechloreerde water en helpt de vermenigvuldiging van bacteriën en andere micro-organismen te voorkomen. Het handhaven van een lage troebelheid in het gehele waterdistributiesysteem bevordert de aanwezigheid van een geschikte hoeveelheid restchloor.
De troebelheid van leidingwater moet worden uitgedrukt in NTU (National Turbidity Unit), die niet hoger mag zijn dan 3 NTU en in uitzonderlijke gevallen niet hoger dan 5 NTU. De troebelheid van veel proceswater is ook belangrijk. Drankenfabrieken, voedselverwerkingsbedrijven en waterzuiveringsinstallaties die oppervlaktewater gebruiken, vertrouwen over het algemeen op coagulatie, sedimentatie en filtratie om een ​​bevredigend product te garanderen.
Het is lastig om een ​​verband te leggen tussen troebelheid en de massaconcentratie van zwevende deeltjes, omdat de grootte, vorm en brekingsindex van de deeltjes ook de optische eigenschappen van de suspensie beïnvloeden. Bij het meten van troebelheid moet al het glaswerk dat in contact komt met het monster schoon zijn. Na reiniging met zoutzuur of een oppervlakteactieve stof, afspoelen met zuiver water en laten uitlekken. De monsters werden opgevangen in glazen flesjes met stop. Na bemonstering kunnen sommige zwevende deeltjes neerslaan en samenklonteren, en dit herstelt zich niet na verloop van tijd. Bovendien kunnen micro-organismen de eigenschappen van de vaste stoffen aantasten, daarom moet de meting zo snel mogelijk plaatsvinden. Indien opslag noodzakelijk is, moet contact met lucht worden vermeden en het monster moet in een koele, donkere ruimte worden bewaard, maar niet langer dan 24 uur. Indien het monster in een gekoelde ruimte wordt bewaard, moet het vóór de meting op kamertemperatuur worden gebracht.
Momenteel worden de volgende methoden gebruikt om de troebelheid van water te meten:
(1) Transmissiemethode (inclusief spectrofotometer en visuele methode): Volgens de wet van Lambert-Beer wordt de troebelheid van het watermonster bepaald door de intensiteit van het doorgelaten licht. Er bestaat een lineair verband tussen de negatieve logaritme van de troebelheid van het watermonster en de lichtdoorlaatbaarheid: hoe hoger de troebelheid, hoe lager de lichtdoorlaatbaarheid. Vanwege de interferentie van geel licht in natuurlijk water, en omdat het water van meren en reservoirs ook organische lichtabsorberende stoffen zoals algen bevat, die de meting kunnen verstoren, wordt een golflengte van 680 nm gekozen om interferentie van geel en groen licht te voorkomen.
(2) Verstrooiingsturbidimeter: Volgens de Rayleigh-formule (Ir/Io=KD, waarbij h de intensiteit van het verstrooide licht is en Io de intensiteit van de menselijke straling) wordt de intensiteit van het verstrooide licht onder een bepaalde hoek gemeten om de troebelheid van watermonsters te bepalen. Wanneer het invallende licht wordt verstrooid door deeltjes met een deeltjesgrootte van 1/15 tot 1/20 van de golflengte van het invallende licht, voldoet de intensiteit aan de Rayleigh-formule. Deeltjes met een deeltjesgrootte groter dan 1/2 van de golflengte van het invallende licht reflecteren het licht. Deze twee situaties kunnen worden weergegeven door Ir∝D, en het licht onder een hoek van 90 graden wordt over het algemeen gebruikt als karakteristiek licht om de troebelheid te meten.
(3) Verstrooiings-transmissie-troebelingsmeter: gebruikt Ir/It=KD of Ir/(Ir+It)=KD (Ir is de intensiteit van het verstrooide licht, It is de intensiteit van het doorgelaten licht) om de intensiteit van het doorgelaten en gereflecteerde licht te meten en om de troebelheid van het monster te meten. Omdat de intensiteit van het doorgelaten en verstrooide licht tegelijkertijd wordt gemeten, heeft deze meter een hogere gevoeligheid bij dezelfde invallende lichtintensiteit.
Van de drie bovengenoemde methoden is de verstrooiings-transmissie-turbiditeitsmeter het meest geschikt, met een hoge gevoeligheid, en de kleurafwijkingen in het watermonster beïnvloeden de meting niet. Vanwege de complexiteit van het instrument en de hoge prijs is het echter lastig om deze methode te promoten en te gebruiken. De visuele methode is bovendien sterk subjectief. In de praktijk wordt de troebelheid meestal gemeten met een verstrooiings-turbiditeitsmeter. De troebelheid van water wordt voornamelijk veroorzaakt door deeltjes zoals sediment, en de intensiteit van verstrooid licht is groter dan die van geabsorbeerd licht. Daarom is een verstrooiings-turbiditeitsmeter gevoeliger dan een transmissie-turbiditeitsmeter. Omdat een verstrooiings-turbiditeitsmeter wit licht als lichtbron gebruikt, komt de meting van het monster dichter bij de werkelijkheid, maar de kleurafwijkingen kunnen de meting wel beïnvloeden.
De troebelheid wordt gemeten met behulp van de verstrooiingslichtmethode. Volgens de ISO 7027-1984-norm kan een troebelheidsmeter worden gebruikt die aan de volgende eisen voldoet:
(1) De golflengte λ van het invallende licht is 860 nm;
(2) De invallende spectrale bandbreedte △λ is kleiner dan of gelijk aan 60 nm;
(3) Parallel invallend licht divergeert niet en elk brandpunt is niet groter dan 1,5°;
(4) De meethoek θ tussen de optische as van het invallende licht en de optische as van het verstrooide licht is 90±25°
(5) De openingshoek ωθ in water is 20°～30°.
en verplichte rapportage van resultaten in formazine-troebelheidseenheden
① Wanneer de troebelheid minder dan 1 formazine-verstrooiingstroebelheidseenheid bedraagt, is de nauwkeurigheid 0,01 formazine-verstrooiingstroebelheidseenheid;
②Wanneer de troebelheid 1-10 formazine-verstrooiingstroebelingseenheden bedraagt, is de nauwkeurigheid 0,1 formazine-verstrooiingstroebelingseenheden;
③ Wanneer de troebelheid 10-100 formazine-verstrooiingstroebelingseenheden bedraagt, is de nauwkeurigheid 1 formazine-verstrooiingstroebelingseenheid;
④ Wanneer de troebelheid groter is dan of gelijk aan 100 formazine-verstrooiingstroebelingseenheden, moet deze worden gecorrigeerd tot op 10 formazine-verstrooiingstroebelingseenheden.
1.3.1 Voor het verdunnen van standaarden of verdunde watermonsters dient troebelingsvrij water te worden gebruikt. De bereidingswijze van troebelingsvrij water is als volgt: leid gedestilleerd water door een membraanfilter met een poriegrootte van 0,2 μm (het filtermembraan dat voor bacteriële inspectie wordt gebruikt, voldoet niet aan deze eis), spoel de te verzamelen kolf minstens tweemaal met gefilterd water en gooi de volgende 200 ml weg. Het doel van het gebruik van gedestilleerd water is om de invloed van organische stoffen in het ionenwisselingswater op de bepaling te verminderen en om bacteriegroei in het water te remmen.
1.3.2 Hydrazinesulfaat en hexamethylenetetramine kunnen vóór het wegen een nacht in een silicagel-desiccator worden geplaatst.
1.3.3 Wanneer de reactietemperatuur tussen 12 en 37 °C ligt, heeft dit geen significant effect op de vorming van (formazin) troebelheid, en er wordt geen polymeer gevormd wanneer de temperatuur lager is dan 5 °C. Daarom kan de bereiding van een standaardoplossing voor formazinetroebelheid bij normale kamertemperatuur plaatsvinden. Bij een te lage reactietemperatuur wordt de suspensie echter gemakkelijk geabsorbeerd door het glaswerk, en bij een te hoge temperatuur kan de standaardwaarde voor hoge troebelheid dalen. Daarom kan de vormingstemperatuur van formazine het beste worden geregeld op 25 ± 3 °C. De reactietijd van hydrazinesulfaat en hexamethylentetramine was na 16 uur vrijwel voltooid, en de troebelheid van het product bereikte het maximum na 24 uur reactie, zonder significant verschil tussen 24 en 96 uur.
1.3.4 Bij de vorming van formazine zijn de deeltjes ringvormig, fijn en uniform wanneer de pH van de waterige oplossing 5,3-5,4 is; bij een pH van ongeveer 6,0 zijn de deeltjes fijn en dicht in de vorm van rietbloemen en vlokken; bij een pH van 6,6 worden grote, middelgrote en kleine sneeuwvlokachtige deeltjes gevormd.
1.3.5 De ​​standaardoplossing met een troebelheid van 400 graden kan een maand (zelfs een half jaar in de koelkast) bewaard worden, en de standaardoplossing met een troebelheid van 5-100 graden zal binnen een week niet veranderen.