Wat is de troebelheid?
Troebelheid verwijst naar de mate waarin een oplossing de doorgang van licht belemmert, waaronder de verstrooiing van licht door zwevende deeltjes en de absorptie van licht door opgeloste moleculen.
Troebelheid is een parameter die de hoeveelheid zwevende deeltjes in een vloeistof beschrijft. Het is gerelateerd aan factoren zoals de samenstelling, grootte, vorm en brekingsindex van de zwevende stoffen in het water. Bij waterkwaliteitstesten is troebelheid een belangrijke indicator die de concentratie van zwevende deeltjes in het water kan weergeven en tevens een van de basis vormt voor de zintuiglijke beoordeling van de waterkwaliteit. Troebelheid wordt meestal gemeten door de hoeveelheid licht te meten die door de deeltjes in het water wordt verstrooid wanneer licht door het watermonster gaat. Deze deeltjes zijn meestal erg klein, met afmetingen in de orde van micrometers en kleiner. De troebelheid die door moderne instrumenten wordt weergegeven, is meestal verstrooiingstroebelheid en de eenheid is NTU (Nephelometrische Troebelheidseenheden). De meting van troebelheid is zeer belangrijk voor de beoordeling van de kwaliteit van drinkwater, omdat het niet alleen verband houdt met de helderheid van het water, maar ook indirect de concentratie van micro-organismen in het water weerspiegelt en daarmee de desinfecterende werking beïnvloedt.
Troebelheid is een relatieve maat die wordt bepaald door hoeveel licht er door een watermonster heen kan. Hoe hoger de troebelheid, hoe minder licht er door het monster heen gaat en hoe troebeler het water eruit zal zien. Hogere troebelheid wordt veroorzaakt door zwevende vaste deeltjes in het water, die licht verstrooien in plaats van het door te laten. De fysische eigenschappen van zwevende deeltjes kunnen de totale troebelheid beïnvloeden. Grotere deeltjes verstrooien licht en focussen het naar voren, waardoor de troebelheid toeneemt doordat ze de lichtdoorlaatbaarheid door het water belemmeren. De deeltjesgrootte beïnvloedt ook de kwaliteit van het licht; grotere deeltjes verstrooien langere golflengten gemakkelijker dan kortere golflengten, terwijl kleinere deeltjes een groter verstrooiend effect hebben op kortere golflengten. Een hogere deeltjesconcentratie vermindert ook de lichtdoorlaatbaarheid, omdat het licht in contact komt met een groter aantal deeltjes en kortere afstanden tussen de deeltjes aflegt, wat resulteert in meerdere verstrooiingen per deeltje.
Detectieprincipe
De 90-graden verstrooiingsmethode is een veelgebruikte methode om de troebelheid van oplossingen te meten. Deze methode is gebaseerd op het verstrooiingsfenomeen beschreven door de Lorentz-Boltzmann-vergelijking. Met behulp van een fotometer wordt de intensiteit van het licht dat door het te testen monster gaat gemeten, evenals de intensiteit van het licht dat door het monster in de 90-graden verstrooiingsrichting wordt verstrooid. Op basis van deze gemeten waarden wordt de troebelheid van het monster berekend. Het verstrooiingstheorema dat in deze methode wordt gebruikt, is de wet van Beer-Lambert. Deze wet stelt dat onder invloed van een gelijkmatig uitgestraalde vlakke golf de elektro-optische respons per lengte-eenheid afneemt met een exponentiële functie van de optische padlengte. Dit is de klassieke wet van Beer-Lambert. Met andere woorden, lichtstralen die deeltjes in een oplossing raken, worden meerdere malen verstrooid, waarbij sommige stralen onder een hoek van 90 graden worden verstrooid. Bij deze methode meet het instrument de verhouding tussen de intensiteit van het licht dat door deze deeltjes onder een hoek van 90 graden wordt verstrooid en de intensiteit van het licht dat onverstrooid door het monster gaat. Naarmate de concentratie troebelingsdeeltjes toeneemt, neemt ook de intensiteit van het verstrooide licht toe en wordt de verhouding groter. De grootte van de verhouding is dus evenredig met het aantal deeltjes in de suspensie.
Bij de meting wordt de lichtbron verticaal in het monster gebracht en wordt het monster in een positie geplaatst met een verstrooiingshoek van 90°. De troebelheidswaarde van het monster kan worden verkregen door de lichtintensiteit direct te meten (zonder door het monster te gaan) en de lichtintensiteit van het 90°-verstrooide licht in het monster te meten met een fotometer, en dit te combineren met de colorimetrische berekeningsmethode.
Deze methode is zeer nauwkeurig en wordt veel gebruikt voor het meten van troebelheid in water, afvalwater, voedsel, medicijnen en milieutoepassingen.
Wat is de belangrijkste oorzaak van troebelheid in oppervlaktewater?
Troebelheid in oppervlaktewater wordt voornamelijk veroorzaakt door zwevende deeltjes in het water. 12
Deze zwevende deeltjes omvatten slib, klei, organisch materiaal, anorganisch materiaal, drijvende deeltjes en micro-organismen, enz., die voorkomen dat licht het water binnendringt, waardoor het water troebel wordt. Deze deeltjes kunnen afkomstig zijn van natuurlijke processen, zoals stormen, erosie door water, wind, enz., of van menselijke activiteiten, zoals landbouw-, industriële en stedelijke emissies. De troebelheid wordt meestal gemeten in een bepaalde verhouding tot het gehalte aan zwevende deeltjes in het water. Door de intensiteit van het verstrooide licht te meten, kan de concentratie van zwevende deeltjes in het water ruwweg worden bepaald.
Meting van troebelheid
De Lianhua troebelheidsmeter LH-P305 maakt gebruik van de 90°-verstrooiingslichtmethode, met een meetbereik van 0-2000 NTU. De twee golflengten kunnen automatisch worden omgeschakeld om interferentie door waterkleur te voorkomen. De meting is eenvoudig en de resultaten zijn nauwkeurig. Hoe meet je troebelheid?
1. Schakel de draagbare troebelheidsmeter LH-P305 in om voor te verwarmen; het apparaat werkt in NTU.
2. Neem 2 schone colorimetrische buizen.
3. Neem 10 ml gedestilleerd water en doe dit in het colorimetrische buisje nr. 1.
4. Neem 10 ml monster en doe dit in colorimetrisch buisje nr. 2. Veeg de buitenwand schoon.
5. Open de colorimetrische tank, plaats het colorimetrische buisje nr. 1 erin, druk op de 0-toets en het scherm zal 0 NTU weergeven.
6. Haal het kleurstofbuisje nr. 1 eruit, plaats het kleurstofbuisje nr. 2 erin, druk op de meetknop en het resultaat verschijnt op het scherm.
Toepassing en samenvatting
Troebelheid is een belangrijke maatstaf voor de waterkwaliteit, omdat het de meest zichtbare indicator is van hoe "schoon" een waterbron is. Een hoge troebelheid kan wijzen op de aanwezigheid van verontreinigingen die schadelijk zijn voor mens, dier en plant, waaronder bacteriën, protozoa, nutriënten (zoals nitraten en fosfor), pesticiden, kwik, lood en andere metalen. Een verhoogde troebelheid in oppervlaktewater maakt het water ongeschikt voor menselijke consumptie en kan bovendien watergedragen ziekteverwekkers, zoals micro-organismen die ziekten veroorzaken, naar oppervlakken in het water transporteren. Een hoge troebelheid kan ook worden veroorzaakt door afvalwater uit rioleringssystemen, stedelijke afvoer en bodemerosie als gevolg van bebouwing. Daarom zou het meten van troebelheid op grote schaal moeten worden toegepast, met name in het veld. Eenvoudige instrumenten kunnen het toezicht op de waterkwaliteit door verschillende instanties vergemakkelijken en gezamenlijk de ontwikkeling van waterbronnen op lange termijn waarborgen.
Geplaatst op: 30 april 2024
