ابزارهای سنجش کدورت(آب)

ابزارهای کدورت برای تعیین شفافیت آب با اندازه گیری حجم متوسط ​​نور پراکنده استفاده می شود.

نمایش تمام سازندگان ابزارهای سنجش کدورت(آب)

اندازه گیری کدورت

تعریف

کدورت را می‌توان به‌عنوان کدورت یا تیرگی قابل‌مشاهده یک مایع که توسط جامدات معلق ایجاد می‌شود، تعریف کرد. از نقطه نظر فنی که برای آزمایش کیفیت آب کاربرد بهتری دارد، روش استاندارد AWWA برای بررسی آب و فاضلاب به عنوان "بیانی از خاصیت نوری که باعث می شود نور به جای انتقال در خطوط مستقیم پراکنده و جذب شود، تعریف شده است. از طریق نمونه."

اندازه گیری

کدورت معمولاً با اندازه گیری تضعیف (از دست دادن شدت) نور هنگام عبور از نمونه تعیین می شود. نوری که از آب خالص عبور می‌کند بدون مزاحمت ادامه می‌یابد، اما نوری که از آب حاوی ذرات معلق عبور می‌کند با ذرات واکنش می‌دهد که مقداری نور را جذب کرده و باقیمانده را پراکنده می‌کنند.

توجه به این نکته مهم است که کدورت اندازه گیری مستقیم ذرات معلق نیست، بلکه بیشتر به تأثیر پراکندگی ذرات بر نور فرودی است. با در نظر گرفتن این بیانیه، شکل و اندازه ذرات تا حد زیادی تأثیرات پراکندگی نور را تعیین می کند، همانطور که ضریب شکست و رنگ نمونه نیز تعیین کننده است.

تصویر زیر اثرات پراکندگی اندازه ذرات و پیکربندی های مختلف را نشان می دهد. (A) پراکندگی متقارن را نشان می دهد که نمونه ای از ذرات بسیار کوچکتر از طول موج فرودی است، در حالی که (B) پراکندگی نامتقارن متمرکز به جلو ذرات بزرگ را نشان می دهد. (C) پراکندگی ذراتی را نشان می دهد که بزرگتر از طول موج فرودی هستند، که منجر به پراکندگی چند جهته می شود که به شدت در جهت جلو متمرکز می شود.

استانداردهای کدورت

هنگامی که نور از یک نمونه عبور می کند، باعث پراکندگی تابش فرودی و تغییر میرایی می شود به طوری که ضریب تضعیف طیفی برابر با مجموع ضریب انتشار طیفی و ضریب جذب طیفی است، همانطور که در فرمول زیر نشان داده شده است. (به عبارت ساده تر، ضریب تضعیف مجموع پتانسیل تابش پراکنده و پتانسیل تابش جذب شده است.)

کجا:

μ(λ) = ضریب تضعیف طیفی

ς(λ) = ضریب انتشار طیفی

α(λ) = ضریب جذب طیفی

دشواری نسبی این فرمول این است که برای اندازه گیری ضریب انتشار، ابتدا باید ضریب جذب شناخته شود. به همین دلیل، اندازه گیری کدورت باید با استانداردهای شناخته شده مقایسه شود. این استانداردها در واحدهای کدورت نفلومتری (NTUs)، که از واحدهای کدورت فرمازین قدیمی (FTU) توسعه یافته اند، توضیح داده شده اند. NTU ها و FTU ها اساساً یک واحد هستند، به جز این واقعیت که NTU ها برای اندازه گیری 90 درجه نور ضعیف شده می خواهند. در حالی که FTU ها اغلب از اندازه گیری 90 درجه استفاده می کنند که توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) و ASTM دیکته شده است، به طور خاص ضروری نیست.

(زوایای اندازه گیری با جزئیات بیشتر در زیر توضیح داده شده است.)

استانداردهای کدورت فورمازین، مشخص شده در NTU.

برنامه های کاربردی

کدورت جزء کلیدی هر تحلیل جامع کیفیت آب است. ذرات معلق می توانند نتیجه فیتوپلانکتون در منبع آب یا رسوب عوامل انسانی مجاور مانند ساخت و ساز، کشاورزی و معدن باشند. اندازه گیری کدورت در کاربردهای کیفی آب زیر رایج است.

• آب آشامیدنی: با افزایش کدورت آب آشامیدنی، به طور کلی بروز و خطر ابتلا به بیماری های گوارشی افزایش می یابد.

• آبزیان: کدورت زیاد میزان نور خورشید را که به آب های عمیق تر می رسد کاهش می دهد. این می تواند بر رشد گیاهان آبزی (و متعاقباً جانوران آبزی) تأثیر بگذارد.

طراحی ابزار و مشخصات

رایج ترین ابزار کدورت، کدورت سنج یا کدورت متر است. این دستگاه ها از سه گروه اصلی تشکیل شده اند: منبع نور، ظرف نمونه و آشکارسازهای نور.

منبع نور

منبع نور کدورت سنج نور فرودی را برای عبور از نمونه فراهم می کند. بیشتر منبع نور از لامپ های رشته ای تنگستن تشکیل شده است که نور چند رنگی را با دامنه طول موج گسترده ارائه می دهد. با این حال، گاهی اوقات، این طول موج گسترده می تواند باعث تداخل در اندازه گیری کدورت شود، زیرا برخی از رنگ های طبیعی و مواد آلی می توانند مقادیر زیادی از طول موج های خاص را به طور مصنوعی جذب کنند. علاوه بر این، لامپ های تنگستن به شدت به ولتاژ پایدار منبع تغذیه منبع نور وابسته هستند و در طول زمان در معرض فرسودگی هستند.

به دلایل ذکر شده در بالا، برخی از کدورت‌سنج‌ها از دیودهای ساطع نور تک رنگ، با طول موج باریک (LED)، لیزرها یا لامپ‌های جیوه به عنوان منبع نور استفاده می‌کنند. در حالی که این لامپ ها تداخل رایج در انواع تنگستن را از بین می برند، اما نسبت به ذرات کوچک نیز حساسیت کمتری دارند.

نمونه ها

نمونه ها معمولاً در کیوت های شیشه ای در مورد کدورت سنج های رومیزی و قابل حمل معرفی می شوند. دستگاه‌های آنلاین گهگاه از سلول‌های نمونه شیشه‌ای استفاده می‌کنند، اما اغلب از مایعات نمونه استفاده می‌کنند که در محفظه‌ای بین منبع نور و آشکارسازهای نوری جریان دارند.

ردیاب های نوری

آشکارسازهای نوری یک سیگنال الکتریکی متناسب با مقدار نور شناسایی شده تولید می کنند. آشکارسازهایی که معمولاً مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از فتودیودها، لوله‌های ضرب‌کننده نوری و رساناهای سولفید کادمیوم. از آنجایی که هر یک از این نوع آشکارسازها به ویژه به طول موج های خاصی حساس هستند، کاربران باید هنگام استفاده از منابع نور چند رنگ، تفاوت آشکارساز را در اندازه گیری کدورت لحاظ کنند. برای مثال، فتودیودها هنگام استفاده با لامپ‌های رشته‌ای تنگستن نسبت به طول موج‌های کوتاه بسیار حساس‌تر هستند، بنابراین آنها را نسبت به تشخیص ذرات کوچک حساس‌تر می‌کند.

پیکربندی آشکارساز برای کدورت سنج نسبت نفلومتری - یکی از رایج ترین انواع مدرن - در زیر نشان داده شده است. همه نفلومترها در درجه اول نور پراکنده شده را در موقعیت 90 درجه اندازه گیری می کنند و اغلب شامل آشکارسازهای اضافی برای سنجش پرتوهای پراکنده از عقب و جلو و همچنین تابش ارسالی هستند. خروجی این حسگرها به صورت ریاضی ترکیب شده و به اندازه‌گیری کدورت تبدیل می‌شود.

انواع

فاکتور فرم

کدورت‌سنج‌ها را می‌توان به سه شکل دسته‌بندی کرد: رومیزی، قابل حمل و آنلاین.

دستگاه های رومیزی از نمونه های شیشه ای استفاده می کنند و معمولاً از فناوری نسبت برای اندازه گیری کدورت استفاده می کنند. بسیاری از دستگاه ها دارای سوئیچ هایی برای خاموش کردن عملکردهای نسبت هستند تا بتوان از آنها به عنوان طرح های تک پرتو نیز استفاده کرد.

طرح‌های قابل حمل مانند انواع رومیزی عمل می‌کنند، اما با ویژگی‌های ناهموار برای فعالیت‌های مزرعه‌ای، مانند نمونه‌برداری در بالادست از تصفیه خانه‌ها، ساخته می‌شوند. آنها معمولاً با باتری کار می کنند.

کدورت‌سنج‌های آنلاین به جریان‌های فرآوری در تصفیه‌خانه‌ها متصل می‌شوند و اغلب از عملکرد تک پرتو یا چهار پرتو استفاده می‌کنند. برخی از کدورت‌سنج‌های تخصصی آنلاین ممکن است شامل طرح‌های پرتو پراکنده یا گذرنده باشند. اکثر ابزارهای آنلاین قادر به نمونه برداری از آب با جریان بین 0.1 تا 1 لیتر در دقیقه هستند. از آنجایی که دستگاه های آنلاین در معرض جریان و نمونه برداری مداوم هستند، آشکارسازهای آنها باید به طور مکرر تمیز شوند تا از رسوب و خرابی نهایی جلوگیری شود.

سه طرح: رومیزی، قابل حمل و آنلاین.

استانداردها

استانداردها نقش بسیار مهمی در اندازه گیری کدورت ایفا می کنند، زیرا قرائت های دقیق اغلب به کالیبراسیون با استفاده از استانداردهای کدورت شناخته شده همانطور که در بالا توضیح داده شد بستگی دارد. استانداردهای مهم عبارتند از:

• ISO 7027 - تعیین کدورت

• ASTM D7315 - روش تست استاندارد برای تعیین کدورت بالای 1 NTU

  منبع

   

• globalspec