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检测浊度的方法

检测浊度的方法


根据测量原理的不同,浊度测量可分为透射法散射法

一、透射法

透射是入射光经过折射穿过物体后的出射现象。在水样检测中,水中悬浮物质越多,透射光强度越低。透射法测量浊度是通过测量透射光强度,获取浊度值。透射法原理如图1所示。

根据朗伯比尔定律,透射光强度随浊度的变化遵从式(1)

IT=I0e-εTL 1

式中:IT为透射光强,I0为入射光强,ε为由悬浮微粒的形状、入射光波长等因素所决定的常数,T为浊度,L为透射光程。

当光电转换满足线性条件时,IT对应的电信号如式(2)

ST=AI0e-εTL              (2)

式中A为电路参数决定的常数。

(2)表明,光电转换结果与浊度呈现对数关系。

以透射式浊度仪测试不同浊度的标准样品,测得S-T曲线

在整个浊度测量范围内,ST之间保持单调衰减关系。

二、散射法

物质中存在的小均匀团块使进入物质的光偏离入射方向而向四而八方散开,这种现象称为光的散射。水样中的悬浮物质越多。散射法测量浊度是通过测量散射光强获取浊度值。

当水样中悬浮颗粒直径远小于入射光波长时,散射光强度服从瑞利(Rayleigh)定律:

IS=BNI0               (3)

式中:IS为散射光强度,B为与入射光波长、微粒和水的折射率、散射光与入射光的夹角等有关的比例系数,N为单位体积水中的微粒数,I0为入射光强度。

当水中颗粒的直径与入射光波长相当时,散射光强度服从米氏(Mie)定理,与入射光的强度、微粒子的截光而积和粒子的个数浓度成正比,如式(4)

Is=KMσNI0 4

式中,KM为米氏系数,σ为微粒截光面积,N为单位体积微粒子个数。

在饮用水质检测中,水样颗粒粒度大多在0.1μm20μm之间,散射光强度服从瑞利定律和米氏定律。当水样中微粒均匀分布,微粒的总数N与浊度成正比,即Is与浊度成正比。

以散射式浊度仪测试不同浊度的标准样品,测得S-T曲线

仪器只能测量T0(由仪器几何参数及悬浮颗粒决定)以下的浊度;当浊度超过T0后,S不再是T的单值函数,仪器将无法准确判别浊度。

由于两种方法在所测浊度与信号关系、仪器的校准方法等方面各有特点,因而有各自不同的适用范围。实验结果证明,透射法适用于一般浊度到超高浊度宽量程范围的浑浊度测量;而散射法则适用于低浊度甚至超低浊度的水浊度测量。而将两者结合起来,同时测量90°散射光信号和透射光信号,将两光强做比值来测量浊度的方法,既能消除光源老化对测量精度的影响,又继承了两个基本方法各自的优点,能提供一个从小到大连续的浊度测量范围,从而能有效地提高测量的适应性和准确度。