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自來(lái)水濁度的檢測(cè)方法
《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB5749-2006規(guī)定渾濁度的限值不得超過(guò)1NTU，當(dāng)水源與凈水技術(shù)條件限制時(shí)不得超過(guò)3NTU。濁度對(duì)于給水和工業(yè)水處理來(lái)說(shuō)是都是一個(gè)至關(guān)重要的水質(zhì)指標(biāo)。降低濁度可同時(shí)有效降低水中的細(xì)菌、大腸菌、病毒、隱孢子蟲(chóng)、鐵、錳等。
檢測(cè)濁度的方法有哪些？
根據(jù)測(cè)量原理的不同，濁度測(cè)量可分為透射法和散射法。
一、透射法
透射是入射光經(jīng)過(guò)折射穿過(guò)物體后的出射現(xiàn)象。在水樣檢測(cè)中，水中懸浮物質(zhì)越多，透射光強(qiáng)度越低。透射法測(cè)量濁度是通過(guò)測(cè)量透射光強(qiáng)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(qiáng)度隨濁度的變化遵從式(1)：
IT=I0e-εTL （1）
式中：IT為透射光強(qiáng)，I0為入射光強(qiáng)，ε為由懸浮微粒的形狀、入射光波長(zhǎng)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(mǎn)足線性條件時(shí)，IT對(duì)應(yīng)的電信號(hào)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(duì)數(shù)關(guān)系。
以透射式濁度儀測(cè)試不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)得S-T曲線如圖2：
由圖可見(jiàn)，在整個(gè)濁度測(cè)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(tuán)塊使進(jìn)入物質(zhì)的光偏離入射方向而向四而八方散開(kāi)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的散射。水樣中的懸浮物質(zhì)越多。散射法測(cè)量濁度是通過(guò)測(cè)量散射光強(qiáng)獲取濁度值。
當(dāng)水樣中懸浮顆粒直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)時(shí)，散射光強(qiáng)度服從瑞利(Rayleigh)定律：
IS=BNI0 (3)
式中：IS為散射光強(qiáng)度，B為與入射光波長(zhǎng)、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(qiáng)度。
當(dāng)水中顆粒的直徑與入射光波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，散射光強(qiáng)度服從米氏(Mie)定理，與入射光的強(qiáng)度、微粒子的截光而積和粒子的個(gè)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(gè)數(shù)。
在飲用水質(zhì)檢測(cè)中，水樣顆粒粒度大多在0.1μm～20μm之間，散射光強(qiáng)度服從瑞利定律和米氏定律。當(dāng)水樣中微粒均勻分布，微粒的總數(shù)N與濁度成正比，即Is與濁度成正比。
以散射式濁度儀測(cè)試不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)得S-T曲線如圖3：
從圖3可以表明，儀器只能測(cè)量T0（由儀器幾何參數(shù)及懸浮顆粒決定）以下的濁度；當(dāng)濁度超過(guò)T0后，S不再是T的單值函數(shù)，儀器將無(wú)法準(zhǔn)確判別濁度。
由于兩種方法在所測(cè)濁度與信號(hào)關(guān)系、儀器的校準(zhǔn)方法等方面各有特點(diǎn)，因而有各自不同的適用范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，透射法適用于一般濁度到超高濁度寬量程范圍的渾濁度測(cè)量；而散射法則適用于低濁度甚至超低濁度的水濁度測(cè)量。而將兩者結(jié)合起來(lái)，同時(shí)測(cè)量90°散射光信號(hào)和透射光信號(hào)，將兩光強(qiáng)做比值來(lái)測(cè)量濁度的方法，既能消除光源老化對(duì)測(cè)量精度的影響，又繼承了兩個(gè)基本方法各自的優(yōu)點(diǎn)，能提供一個(gè)從小到大連續(xù)的濁度測(cè)量范圍，從而能有效地提高測(cè)量的適應(yīng)性和準(zhǔn)確度。
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