Drumstumo apibrėžimas

Drumstumas yra optinis efektas, atsirandantis dėl šviesos sąveikos su tirpale, dažniausiai vandenyje, suspenduotomis dalelėmis. Suspenduotos dalelės, tokios kaip nuosėdos, molis, dumbliai, organinės medžiagos ir kiti mikrobiniai organizmai, išsklaido pro vandens mėginį einančią šviesą. Šviesos sklaida ant suspenduotų dalelių šiame vandeniniame tirpale sukelia drumstumą, kuris apibūdina, kiek šviesa yra trukdoma jai praeiti pro vandens sluoksnį. Drumstumas nėra rodiklis, tiesiogiai apibūdinantis suspenduotų dalelių koncentraciją skystyje. Jis netiesiogiai atspindi suspenduotų dalelių koncentraciją, aprašydamas suspenduotų dalelių šviesos sklaidos efektą tirpale. Kuo didesnis išsklaidytos šviesos intensyvumas, tuo didesnis vandeninio tirpalo drumstumas.
Drumstumo nustatymo metodas
Drumstumas yra vandens mėginio optinių savybių išraiška, kurią lemia vandenyje esančios netirpių medžiagų buvimas, dėl kurių šviesa išsklaidoma ir sugeriama, o ne praeina pro vandens mėginį tiesia linija. Tai rodiklis, atspindintis natūralaus ir geriamojo vandens fizikines savybes. Jis naudojamas vandens skaidrumo arba drumstumo laipsniui nurodyti ir yra vienas iš svarbių rodiklių, leidžiančių įvertinti vandens kokybę.
Natūralaus vandens drumstumą sukelia smulkios suspenduotos medžiagos, tokios kaip dumblas, molis, smulkios organinės ir neorganinės medžiagos, tirpios spalvotos organinės medžiagos, planktonas ir kiti vandenyje esantys mikroorganizmai. Šios suspenduotos medžiagos gali adsorbuoti bakterijas ir virusus, todėl mažas drumstumas padeda dezinfekuoti vandenį ir naikinti bakterijas bei virusus, o tai yra būtina norint užtikrinti vandens tiekimo saugą. Todėl centralizuoto vandens tiekimo sistemos, turinčios puikias technines sąlygas, turėtų siekti tiekti kuo mažesnio drumstumo vandenį. Gamyklos vandens drumstumas yra mažas, todėl sumažėja chloruoto vandens kvapas ir skonis; tai padeda išvengti bakterijų ir kitų mikroorganizmų dauginimosi. Mažo drumstumo palaikymas visoje vandens paskirstymo sistemoje skatina tinkamą likutinio chloro kiekį.
Vandens iš čiaupo drumstumas turėtų būti išreiškiamas išsibarsčiusiu drumstumo vienetu NTU, kuris neturėtų viršyti 3 NTU, o ypatingomis aplinkybėmis – 5 NTU. Daugelio technologinių vandenų drumstumas taip pat svarbus. Gėrimų gamyklos, maisto perdirbimo gamyklos ir vandens valymo įrenginiai, naudojantys paviršinį vandenį, paprastai naudoja koaguliaciją, sedimentaciją ir filtravimą, kad užtikrintų tinkamą produkto kokybę.
Sunku nustatyti koreliaciją tarp drumstumo ir suspenduotų medžiagų masės koncentracijos, nes dalelių dydis, forma ir lūžio rodiklis taip pat turi įtakos suspensijos optinėms savybėms. Matuojant drumstumą, visi su mėginiu besiliečiantys stikliniai indai turi būti laikomi švariomis sąlygomis. Po plovimo druskos rūgštimi arba paviršinio aktyvumo medžiaga, nuplaukite grynu vandeniu ir nukoškite. Mėginiai buvo imami į stiklinius buteliukus su kamščiais. Paėmus mėginį, kai kurios suspenduotos dalelės gali nusėsti ir koaguliuoti, todėl po senėjimo jų negalima atkurti, o mikroorganizmai taip pat gali sunaikinti kietųjų dalelių savybes, todėl matavimas turėtų būti atliktas kuo greičiau. Jei būtina laikyti, reikia vengti sąlyčio su oru ir laikyti šaltoje, tamsioje patalpoje, bet ne ilgiau kaip 24 valandas. Jei mėginys laikomas šaltoje vietoje, prieš matavimą jį reikia grąžinti į kambario temperatūrą.
Šiuo metu vandens drumstumui matuoti naudojami šie metodai:
(1) Perdavimo tipas (įskaitant spektrofotometrą ir vizualinį metodą): Pagal Lamberto-Berio dėsnį, vandens mėginio drumstumą lemia pralaidžios šviesos intensyvumas, o vandens mėginio drumstumo ir šviesos pralaidumo neigiamas logaritmas yra tiesinio ryšio pavidalu: kuo didesnis drumstumas, tuo mažesnis šviesos pralaidumas. Tačiau dėl geltonos spalvos interferencijos natūraliame vandenyje ežerų ir rezervuarų vandenyje taip pat yra organinių šviesą sugeriančių medžiagų, tokių kaip dumbliai, kurios taip pat trukdo matavimui. Pasirinkite 680rim bangos ilgį, kad išvengtumėte geltonos ir žalios spalvų interferencijos.
(2) Sklaidos turbidimetras: pagal Rayleigh (Rayleigh) formulę (Ir/Io=KD, h yra išsklaidytos šviesos intensyvumas, 10 – žmogaus spinduliuotės intensyvumas), išsklaidytos šviesos intensyvumas matuojamas tam tikru kampu, kad būtų galima nustatyti vandens mėginių drumstumą. Kai krintanti šviesa yra išsklaidyta dalelėmis, kurių dalelių dydis yra nuo 1/15 iki 1/20 krintančios šviesos bangos ilgio, intensyvumas atitinka Rayleigh formulę, o dalelės, kurių dalelių dydis yra didesnis nei 1/2 krintančios šviesos bangos ilgio, atspindi šviesą. Šias dvi situacijas galima pavaizduoti kaip Ir∝D, o šviesa 90 laipsnių kampu paprastai naudojama kaip būdinga šviesa drumstumui matuoti.
(3) Išsklaidymo-pralaidumo drumstumo matuoklis: pralaidžios ir atspindėtos šviesos intensyvumui matuoti naudokite Ir/It=KD arba Ir/(Ir+It)=KD (Ir yra išsklaidytos šviesos intensyvumas, It yra pralaidžios šviesos intensyvumas), o mėginio drumstumui matuoti – naudokite formulę Ir/It=KD (Ir yra išsklaidytos šviesos intensyvumas, It yra pralaidžios šviesos intensyvumas). Kadangi pralaidžios ir išsklaidytos šviesos intensyvumas matuojamas tuo pačiu metu, prietaisas pasižymi didesniu jautrumu esant tokiam pačiam krintančios šviesos intensyvumui.
Iš minėtų trijų metodų sklaidos-pralaidumo drumstumo matuoklis yra geresnis, pasižymi dideliu jautrumu, o vandens mėginio chromatinis intensyvumas netrukdo matavimui. Tačiau dėl prietaiso sudėtingumo ir didelės kainos jį sunku reklamuoti ir naudoti geodeziniuose matavimuose. Vizualiniam metodui didelę įtaką daro subjektyvumas. Iš tikrųjų drumstumo matavimui dažniausiai naudojamas sklaidos-pralaidumo drumstumo matuoklis. Vandens drumstumą daugiausia sukelia vandenyje esančios dalelės, pvz., nuosėdos, o išsklaidytos šviesos intensyvumas yra didesnis nei sugertos šviesos. Todėl sklaidos-pralaidumo drumstumo matuoklis yra jautresnis nei pralaidumo drumstumo matuoklis. Kadangi sklaidos-pralaidumo drumstumo matuoklyje kaip šviesos šaltinis naudojama balta šviesa, mėginio matavimas yra artimesnis realybei, tačiau chromatinis intensyvumas trukdo matavimui.
Drumstumas matuojamas išsklaidytos šviesos matavimo metodu. Pagal ISO 7027-1984 standartą, gali būti naudojamas drumstumo matuoklis, kuris atitinka šiuos reikalavimus:
(1) Krintančios šviesos bangos ilgis λ yra 860 nm;
(2) Krintančios šviesos spektrinis pralaidumas △λ yra mažesnis arba lygus 60 nm;
(3) Lygiagrečiai krintanti šviesa neiškrypsta, o bet koks fokusavimo kampas neviršija 1,5°;
(4) Matavimo kampas θ tarp krintančios šviesos optinės ašies ir išsklaidytos šviesos optinės ašies yra 90±25°.
(5) Atidarymo kampas ωθ vandenyje yra 20°～30°.
ir privalomas rezultatų pateikimas formazino drumstumo matavimo įrenginiuose
① Kai drumstumas yra mažesnis nei 1 formazino sklaidos drumstumo vienetas, jo tikslumas yra 0,01 formazino sklaidos drumstumo vieneto;
②Kai drumstumas yra 1–10 formazino sklaidos drumstumo vienetų, tikslumas yra 0,1 formazino sklaidos drumstumo vieneto;
③ Kai drumstumas yra 10–100 formazino sklaidos drumstumo vienetų, jo tikslumas yra 1 formazino sklaidos drumstumo vienetas;
④ Kai drumstumas yra didesnis arba lygus 100 formazino sklaidos drumstumo vienetų, jo tikslumas turi būti 10 formazino sklaidos drumstumo vienetų.
1.3.1 Skiedimo standartams arba praskiestų vandens mėginiams turėtų būti naudojamas drumstumo neturintis vanduo. Drumstumo neturinčio vandens paruošimo būdas yra toks: distiliuotas vanduo perleidžiamas per membraninį filtrą, kurio porų dydis yra 0,2 μm (bakterijų tyrimui naudojama filtro membrana negali atitikti reikalavimų), surinkimo kolba bent du kartus praplaunama filtruotu vandeniu ir kitus 200 ml išpilama. Distiliuoto vandens naudojimo tikslas – sumažinti jonų mainų gryname vandenyje esančių organinių medžiagų įtaką nustatymui ir sumažinti bakterijų augimą gryname vandenyje.
1.3.2 Hidrazino sulfatą ir heksametilentetraminą prieš sveriant galima per naktį laikyti silikagelio eksikatoriuje.
1.3.3 Kai reakcijos temperatūra yra 12–37 °C intervale, nėra akivaizdaus poveikio (formazino) drumstumo susidarymui, o polimeras nesusidaro, kai temperatūra yra žemesnė nei 5 °C. Todėl formazino drumstumo standartinio tirpalo ruošimas gali būti atliekamas įprastoje kambario temperatūroje. Tačiau reakcijos temperatūra yra žema, suspensija lengvai absorbuojama stikliniais indais, o temperatūra per aukšta, dėl to gali sumažėti standartinė didelio drumstumo vertė. Todėl formazino susidarymo temperatūrą geriausia kontroliuoti 25 ± 3 °C temperatūroje. Hidrazino sulfato ir heksametilentetramino reakcijos laikas beveik baigėsi per 16 valandų, o produkto drumstumas pasiekė maksimumą po 24 reakcijos valandų, ir nebuvo skirtumo tarp 24 ir 96 valandų.
1.3.4 Formazino susidarymui, kai vandeninio tirpalo pH yra 5,3–5,4, dalelės yra žiedo formos, smulkios ir vienodos; kai pH yra apie 6,0, dalelės yra smulkios ir tankios, primenančios nendrių žiedus ir dribsnius; kai pH yra 6,6, susidaro didelės, vidutinės ir mažos snaigės formos dalelės.
1.3.5 Standartinį tirpalą, kurio drumstumas yra 400 laipsnių, galima laikyti vieną mėnesį (šaldytuve net pusę metų), o standartinį tirpalą, kurio drumstumas yra 5–100 laipsnių, per savaitę jis nepasikeis.