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檢測濁度的方法

閱讀： 發(fā)布時間：2017-09-27

檢測濁度的方法


根據(jù)測量原理的不同，濁度測量可分為透射法和散射法。

一、透射法

透射是入射光經(jīng)過折射穿過物體后的出射現(xiàn)象。在水樣檢測中，水中懸浮物質(zhì)越多，透射光強度越低。透射法測量濁度是通過測量透射光強度，獲取濁度值。透射法原理如圖1所示。

根據(jù)朗伯—比爾定律，透射光強度隨濁度的變化遵從式(1)：

IT=I0e-εTL （1）

式中：IT為透射光強，I0為入射光強，ε為由懸浮微粒的形狀、入射光波長等因素所決定的常數(shù)，T為濁度，L為透射光程。

當(dāng)光—電轉(zhuǎn)換滿足線性條件時，IT對應(yīng)的電信號如式(2)：

ST=AI0e-εTL              (2)

式中A為電路參數(shù)決定的常數(shù)。

式(2)表明，光電轉(zhuǎn)換結(jié)果與濁度呈現(xiàn)對數(shù)關(guān)系。

以透射式濁度儀測試不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測得S-T曲線

在整個濁度測量范圍內(nèi)，S與T之間保持單調(diào)衰減關(guān)系。

二、散射法

物質(zhì)中存在的小均勻團塊使進入物質(zhì)的光偏離入射方向而向四而八方散開，這種現(xiàn)象稱為光的散射。水樣中的懸浮物質(zhì)越多。散射法測量濁度是通過測量散射光強獲取濁度值。

當(dāng)水樣中懸浮顆粒直徑遠小于入射光波長時，散射光強度服從瑞利(Rayleigh)定律：

IS=BNI0               (3)

式中：IS為散射光強度，B為與入射光波長、微粒和水的折射率、散射光與入射光的夾角等有關(guān)的比例系數(shù)，N為單位體積水中的微粒數(shù)，I0為入射光強度。

當(dāng)水中顆粒的直徑與入射光波長相當(dāng)時，散射光強度服從米氏(Mie)定理，與入射光的強度、微粒子的截光而積和粒子的個數(shù)濃度成正比，如式(4)：

Is=KMσNI0 （4）

式中，KM為米氏系數(shù)，σ為微粒截光面積，N為單位體積微粒子個數(shù)。

在飲用水質(zhì)檢測中，水樣顆粒粒度大多在0.1μm～20μm之間，散射光強度服從瑞利定律和米氏定律。當(dāng)水樣中微粒均勻分布，微粒的數(shù)N與濁度成正比，即Is與濁度成正比。

以散射式濁度儀測試不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測得S-T曲線

儀器只能測量T0（由儀器幾何參數(shù)及懸浮顆粒決定）以下的濁度；當(dāng)濁度過T0后，S不再是T的單值函數(shù)，儀器將無法準(zhǔn)確判別濁度。

由于兩種方法在所測濁度與信號關(guān)系、儀器的校準(zhǔn)方法等方面各有特點，因而有各自不同的適用范圍。實驗結(jié)果證明，透射法適用于一般濁度到高濁度寬量程范圍的渾濁度測量；而散射法則適用于低濁度甚至低濁度的水濁度測量。而將兩者結(jié)合起來，同時測量90°散射光信號和透射光信號，將兩光強做比值來測量濁度的方法，既能消除光源老化對測量精度的影響，又繼承了兩個基本方法各自的優(yōu)點，能提供一個從小到大連續(xù)的濁度測量范圍，從而能有效地提高測量的適應(yīng)性和準(zhǔn)確度。