Hva er uklarhet?
Definisjonen av uklarhet er uklarhet eller uklarhet i en væske forårsaket av suspenderte faste stoffer som er vanligvis usynlige for det blotte øye. Måling av uklarhet er en viktig test når du prøver å bestemme kvaliteten på vannet. Det er en samlet optisk egenskap for vannet og identifiserer ikke individuelle stoffer; det sier bare at noe er der.
Vann inneholder nesten alltid suspenderte faste stoffer som består av mange forskjellige partikler i forskjellige størrelser. Noen av partiklene er store nok og tunge nok til til slutt å legge seg på bunnen av en beholder hvis en prøve blir stående (dette er de faste settene). De mindre partiklene vil bare sette seg sakte, hvis i det hele tatt (dette er de kolloidale faste stoffene). Det er disse partiklene som får vannet til å se grumset ut.
Begrepet turbiditet (også kalt dis) kan også brukes på gjennomsiktige faste stoffer som plast og glass.
Hva forårsaker turbiditet?
Organismer som fytoplankton kan bidra til turbiditet i åpent vann . Erosjon og avløp fra svært urbaniserte soner bidrar til turbiditeten i vannet i disse områdene. Bygg, gruvedrift og jordbruk forstyrrer jorda og kan føre til forhøyede nivåer av sediment som renner ut i vannveier under stormer. Stormvann fra asfalterte overflater som veier, broer og parkeringsplasser bidrar også til uklarhet.
Jo høyere graden av uklarhet er i drikkevann, jo større er sjansen for at de som bruker det kan utvikle gastrointestinale sykdommer. Forurensninger som virus og patogene bakterier kan feste seg til de suspenderte faste stoffene. Disse faste stoffene forstyrrer deretter desinfeksjon. noen former for vannplanter og kan påvirke arter som er avhengige av dem negativt, som fisk og skalldyr. Høye turbiditetsnivåer vil også hindre fiskens evne til å absorbere oppløst oksygen. Denne tilstanden har blitt observert og dokumentert i hele Chesapeake Bay i Mid-Atlantic-regionen i USA.
Hvordan måles turbiditet?
Den vanligste målingen for turbiditet i USA er Nephelometric Turbidity Units (NTU).
Det er flere måter du kan kontrollere turbiditet i vann, den mest direkte er et mål på demping, eller reduksjon i styrke, for en lyskilde når den passerer gjennom en vannprøve. Et eldre system ble kalt Jackson Candle-metoden, med enheter uttrykt som JTU eller Jackson Turbidity Units. Den brukte en stearinlysflamme sett gjennom en klar kolonne fylt med vann. Lengden på vann som lyset kunne sees gjennom, er relatert til uklarheten i vannprøven. Med fremveksten av elektronisk målerteknologi brukes ikke denne metoden lenger.
Partiklene som er suspendert i vannet vil spre en lysstråle fokusert på dem. Det spredte lyset måles deretter i forskjellige vinkler fra den innfallende lysbanen. Dette aksepteres nå som et mer presist mål på turbiditet. For å måle turbiditet på denne måten, bruk et nefelometer, som LaMotte 2020we. Nephele er det greske ordet for «sky»; beregning betyr «mål.» Nephelometric betyr derfor «måle uklarhet.» De fleste nefelometre måler det spredte lyset ved 90 °. Hvis mer lys kan nå detektoren, betyr det at det er mange små partikler som sprer kildestrålen, mindre lys som når detektoren betyr færre partikler. Nephelometric Turbidity Units (NTU) er måleenhetene som brukes av et nefelometer som oppfyller EPA-designkriteriene. Mengden spredt lys påvirkes av mange aspekter av partiklene som farge, form og reflektivitet. På grunn av dette, og det faktum at tyngre partikler kan legge seg raskt og kanskje ikke bidra til turbiditetsavlesningen, kan forholdet mellom turbiditet og totalt suspendert fast stoff (TSS) endres avhengig av stedet hvor prøven ble samlet inn.
Måling av uklarhet i miljøapplikasjoner, som hav, elver og innsjøer, kan en Secchi-disk brukes. Dette er en svart og hvit plate som senkes ned i vannet til den ikke lenger kan sees. På den dybden (kalt Secchi dybde) blir korrelasjonsnummeret registrert som et mål på klarheten i vannet. Fordelen ved å bruke denne enheten i åpent farvann er evnen til å måle uklarhet på forskjellige dybder der flere uklarhetslag er til stede. Denne enheten er også enkel å bruke og relativt billig.
Standarder for drikkevann og testmetoder
Mange ting kan påvirke kvaliteten på drikkevann, så myndighetsreguleringene fastsetter graden av turbiditet som er tillatt. I USA kan ikke offentlige drikkevannssystemer som bruker flokkulering eller direkte filtrering for turbiditetskontroll, overstige 1,0 nefelometrisk turbiditetsenhet (NTU) som forlater renseanlegget. I prøvene som er samlet inn for turbiditetsmåling, bør turbiditeten forbli mindre enn eller lik 0,3 NTU for minst 95 prosent av dem som er samlet inn i en måned. Hvis et offentlig drikkevannssystem bruker annen filtrering enn flokkulering eller direkte filtrering, er de underlagt deres individuelle tilstandsgrense, men selv disse må ikke overstige et uklarhetsnivå på 5 NTU. Vanligvis vil verktøy forsøke å opprettholde et uklarhetsnivå på ca. 0,1 NTU.
Analytiske metoder
De publiserte analytiske testmetodene for turbiditet inkluderer:
Nephelometers and Turbidimeters
I denne diskusjonen vil vi fokusere på å bruke nephelometers og turbidimetre til å analysere turbiditet i drikkevann og i miljø- og industrielle applikasjoner. Forskjellen i de to er subtil. Hvis lysdetektoren er i en vinkel på 90 ° i forhold til lyskilden, betraktes måleren som et nefelometer, hvis den er i en 180 ° vinkel, er det et turbidimeter. Ettersom lyskilden eller kildene i de fleste bærbare målere inneholder begge typer detektorer, kalles målerne vanligvis turbidimetre.
Som nevnt tidligere er turbiditetsmåling i drikkevann viktig fordi av muligheten for at bakterier kan bruke de suspenderte partiklene til å «skjule» seg for kjemikaliene som verktøyene bruker til desinfeksjon. Partiklene selv samhandler også med desinfeksjonsmidler som gjør det vanskelig å opprettholde en høy nok rest for effektivt å nøytralisere de tilstedeværende patogenene.
De fleste bærbare uklarhetsmålere skiller seg ut etter hvilken type lyskilde de bruker. De to typene som vanligvis blir funnet er glødende wolframpærer (hvitt lys ) og infrarøde LED-pærer.
Turbiditeten til en prøve vil øke med mengden uoppløste faste stoffer. Måler lyset når det sprer prøven ved en 90 ° vinkel er en bedre og mer nøyaktig metode når du måler ring i de nedre områdene, < 40 NTU. Ved høyere områder er 180 ° vinkelen mer nøyaktig. Mellom 500 og 1000 NTU vil de fleste meter bytte fra måling ved 90 ° vinkel i NTU til 180 ° vinkel og dempningsenheter, eller AUs. Disse to enhetene er direkte sammenlignbare.
En uklarhetsmåler med ISO-spesifisert design bruker en infrarød LED (IR-LED) med en bølgelengde på 860 nm og kollimert lysbane som kreves for metoder: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
Turbiditetsmålere med EPA-spesifisert design bruker en glødelampe av wolframtype og er nødvendige for samplingsprøvetaking under EPA 180.1-metoden for å bestemme turbiditet ved nefelometri, som sier:
«Forskjeller i fysisk design av turbidimetre vil forårsake forskjeller i målte verdier for turbiditet, selv om den samme suspensjonen brukes til kalibrering. For å minimere slike forskjeller, er følgende designkriterier bør observeres:
- Lyskilde: Wolframlampe betjent ved fargetemperatur mellom 2200-3000 ° K.
- Avstand som krysses av innfallende lys og spredt lys i prøverøret: Totalt ikke over 10 cm.
- Detektor: Sentrert 90 ° mot innfallende lys bane og ikke overstige ± 30 ° fra 90 °. Detektoren og filtersystemet, hvis det brukes, skal ha en spektral topprespons mellom 400 nm og 600 nm.
Instrumentets følsomhet bør tillate deteksjon av en turbiditetsforskjell på 0,02 NTU eller mindre i farvann med turbiditeter mindre enn 1 enhet. Instrumentet skal måle fra 0-40 enheter turbiditet. Flere områder kan være nødvendig for å oppnå både tilstrekkelig dekning og tilstrekkelig følsomhet for lave turbiditeter. ”
Det er viktig å bestemme hvilken type meter du skal bruke før du kjøper. Et drikkevannsforsyning som må overholde EPA 180.1-metoden, bør bruke et nefelometer av wolframtype. For de fleste andre applikasjoner bør IR-LED-typen ISO-turbidimeter brukes.
Årsaken til dette er at en infrarød lyskilde vil minimere eller muligens eliminere påvirkningen av fargelegging. i et utvalg.Disse kan miste litt følsomhet for mindre partikler ved denne 860 nm bølgelengden fordi de mindre partiklene har en tendens til å spre mindre lys ved 860 nm enn ved synlige bølgelengder. Wolfram-typen «hvitt lys» -måler vil ha høyere følsomhet for de små partiklene, men mister nøyaktigheten når en hvilken som helst farge er i prøven.
Det er viktig å husk at flytende og bevegelige partikler med begge typer bærbare uklarhetsmålere kan forårsake små måleavvik. For at disse målerne skal gi best mulig resultat, bør du alltid måle prøven umiddelbart, da partikler vil legge seg over tid. Det er best å oppretthold en konstant lampetemperatur ved ikke å slå måleren av og på ofte mellom analyseprøver. Også posisjonen på prøvecellene bør markeres når den plasseres i prøvekammeret for å eliminere avvik i hetteglassene.
Prøvetaking , Kalibrering og analyse
I denne diskusjonens formål vil LaMotte 2020we / wi turbiditetsmåler brukes som et eksempel. De fleste bærbare uklarhetsmålere vil følge lignende prosedyrer for kalibrering og testing. Det er viktig å alltid følge produsentens anbefalinger for bruk, stell og oppbevaring av måleren.
Måleren skal leveres med et sett med turbiditetsstandarder. Hvis den ikke gjør det, så kjøp standardene som produsenten anbefaler for den enheten. 2020we / wi-målere kommer med en blank eller 0 NTU-standard, en 1 NTU-standard og en 10 NTU-standard. Ytterligere NTU-standarder kan kjøpes separat. Velg alltid standarder nær det graden av uklarhetsprøver som skal testes. For å få de mest nøyaktige resultatene, velg standarder over det minste mulige området. Måleren skal kalibreres minst månedlig, men kalibreringen bør kontrolleres daglig for å sikre at den fremdeles er nøyaktig. En sjekk kan utføres ved å skanne en prøve av en av standardene for å se at måleren fremdeles leser sant.
Testing av uklarhet i regulerte vannsystemer er kritisk trinn for å sikre samsvar og behandlingseffektivitet. De beste resultatene oppnås ved nøye oppmerksomhet på prosedyren og teknikken. Vedlikehold av utstyr, inkludert måler, rør og prøvekammer, samt forsiktig håndtering av prøver vil minimere forstyrrelser og gi de mest nøyaktige resultatene. Sjekk prøvekammeret i måleren med jevne mellomrom for å avgjøre om det har oppstått riper. Hvis det er tilfelle, må du bytte ut kammeret så snart som mulig. Det samme gjelder prøverør hvis de blir ripete. Påføring av silikonolje på riper på glassflater anbefales ikke, da dette kan gi en ujevn overflate av olje på røret og endre endelige målinger.
Uansett hvor godt en måleren er designet, kan den bare fungere ordentlig hvis oppmerksomhet på disse detaljene og riktige kalibreringene følges.