Wat is troebelheid?
De definitie van troebelheid is de troebelheid of wazigheid van een vloeistof veroorzaakt door zwevende deeltjes die zijn meestal onzichtbaar voor het blote oog. Het meten van troebelheid is een belangrijke test bij het bepalen van de kwaliteit van water. Het is een geaggregeerde optische eigenschap van het water en identificeert geen individuele substanties; het zegt gewoon dat er iets is.
Water bevat bijna altijd zwevende deeltjes die uit veel verschillende deeltjes van verschillende grootte bestaan. Sommige deeltjes zijn groot genoeg en zwaar genoeg om uiteindelijk op de bodem van een container te bezinken als een monster blijft staan (dit zijn de bezinkbare vaste stoffen). De kleinere deeltjes zullen niet of slechts langzaam bezinken (dit zijn de colloïdale vaste stoffen). Het zijn deze deeltjes die ervoor zorgen dat het water er troebel uitziet.
De term Troebelheid (ook wel waas genoemd) kan ook worden toegepast op transparante vaste stoffen zoals plastic en glas.
Wat veroorzaakt troebelheid?
Organismen zoals fytoplankton kunnen bijdragen aan troebelheid in open water . Erosie en afvalwater uit sterk verstedelijkte gebieden dragen bij aan de troebelheid van het water in die gebieden. Bouw, mijnbouw en landbouw verstoren de bodem en kunnen leiden tot verhoogde sedimentniveaus die tijdens stormen in waterwegen terechtkomen. Regenwater van verharde oppervlakken zoals wegen, bruggen en parkeerplaatsen draagt ook bij aan troebelheid.
In drinkwater, hoe hoger de troebelheid, hoe groter de kans dat degenen die het gebruiken, gastro-intestinale aandoeningen krijgen. Verontreinigingen zoals virussen en pathogene bacteriën kunnen zich hechten aan de zwevende stoffen. Deze vaste stoffen verstoren vervolgens de desinfectie.
Hoge troebelheidsniveaus kunnen de hoeveelheid licht verminderen die lagere diepten bereikt in watermassas zoals rivieren, meren en reservoirs, wat de groei van sommige vormen van waterplanten en kan een negatief effect hebben op soorten die ervan afhankelijk zijn, zoals vissen en schaaldieren. Hoge troebelheidsniveaus zullen ook het vermogen van een vis om opgeloste zuurstof te absorberen belemmeren. Deze toestand is waargenomen en gedocumenteerd in de hele Chesapeake Bay in de Mid-Atlantische regio van de VS.
Hoe wordt troebelheid gemeten?
De meest voorkomende meting voor troebelheid in de Verenigde Staten zijn de Nephelometrische Troebelheid Eenheden (NTU).
Er zijn verschillende manieren waarop u de troebelheid in water kunt controleren. De meest directe is een maat voor de verzwakking of vermindering van de sterkte van een lichtbron wanneer deze door een watermonster gaat. Een ouder systeem heette de Jackson Candle-methode, met eenheden uitgedrukt als JTU of Jackson Troebelheid-eenheden. Het gebruikte een kaarsvlam, bekeken door een heldere kolom gevuld met water. De lengte van het water waar de kaars doorheen kon worden gezien, was gerelateerd aan de troebelheid in het watermonster. Met de komst van elektronische metertechnologie wordt deze methode niet meer gebruikt.
De deeltjes die in het water zweven, zullen een lichtbundel verstrooien die erop is gericht. Het verstrooide licht wordt vervolgens gemeten onder verschillende hoeken van het invallende lichtpad. Dit wordt nu geaccepteerd als een nauwkeurigere maat voor troebelheid. Gebruik om op deze manier de troebelheid te meten een nefelometer, zoals de LaMotte 2020we. Nephele is het Griekse woord voor “wolk”; metrisch betekent “meten”. Nefelometrisch betekent daarom troebelheid meten. De meeste nefelometers meten het verstrooide licht op 90 °. Als er meer licht de detector kan bereiken, betekent dit dat er veel kleine deeltjes de bronbundel verstrooien, minder licht dat de detector bereikt, betekent minder deeltjes. Nefelometrische troebelheidseenheden (NTU) zijn de meeteenheden die worden gebruikt door een nefelometer die voldoet aan de EPA-ontwerpcriteria. De hoeveelheid verstrooid licht wordt beïnvloed door vele aspecten van de deeltjes, zoals kleur, vorm en reflectievermogen. Vanwege dit, en het feit dat zwaardere deeltjes snel kunnen bezinken en mogelijk niet bijdragen aan de troebelheidsmeting, kan de relatie tussen troebelheid en totale zwevende deeltjes (TSS) veranderen afhankelijk van de locatie waar het testmonster werd verzameld.
Voor het meten van troebelheid in milieutoepassingen, zoals de oceanen, rivieren en meren, kan een Secchi-schijf worden gebruikt. Dit is een zwart-witte schijf die in het water wordt neergelaten totdat hij niet meer te zien is. Op die diepte (de zogenaamde Secchi-diepte) wordt het correlerende getal geregistreerd als maat voor de helderheid in het water. Het voordeel van het gebruik van dit apparaat in open water is de mogelijkheid om troebelheid te meten op verschillende diepten waar meerdere troebelheidslagen aanwezig zijn. Dit apparaat is ook gemakkelijk in gebruik en relatief goedkoop.
Drinkwaternormen en testmethoden
Veel dingen kunnen de kwaliteit van het drinkwater, dus overheidsvoorschriften bepalen de mate van troebelheid die is toegestaan. In de Verenigde Staten mogen openbare drinkwatersystemen die flocculatie of directe filtratie gebruiken om de troebelheid te beheersen niet groter zijn dan 1,0 nefelometrische troebelheidseenheid (NTU) die de zuiveringsinstallatie verlaat. In de monsters die zijn verzameld voor troebelheidsmeting, moet de troebelheid voor ten minste 95 procent van de monsters die in een maand zijn verzameld, minder dan of gelijk zijn aan 0,3 NTU. Als een openbaar drinkwatersysteem een andere filtratie dan flocculatie of directe filtratie gebruikt, zijn ze onderworpen aan hun individuele toestandslimiet, maar zelfs deze mogen een troebelheidsniveau van 5 NTU niet overschrijden. Gewoonlijk zullen hulpprogrammas proberen een troebelheidsniveau van ongeveer 0,1 NTU te handhaven.
Analytische methoden
De gepubliceerde analytische testmethoden voor troebelheid omvatten:
Nefelometers en troebelheidsmeters
In deze discussie zullen we ons concentreren op het gebruik van nefelometers en troebelheidsmeters om troebelheid in drinkwater en in milieu- en industriële toepassingen te analyseren. Het verschil tussen de twee is subtiel. Staat de lichtdetector onder een hoek van 90 ° ten opzichte van de lichtbron, dan wordt de meter beschouwd als een nefelometer, staat hij onder een hoek van 180 ° dan is het een troebelheidsmeter. Aangezien de lichtbron of bronnen in de meeste draagbare meters beide soorten detectoren bevatten, worden de meters gewoonlijk troebelheidsmeters genoemd.
Zoals eerder vermeld, is troebelheidsmeting in drinkwater belangrijk omdat van de mogelijkheid dat bacteriën de zwevende deeltjes kunnen gebruiken om zich te verbergen voor de chemicaliën die nutsbedrijven gebruiken voor desinfectie. De deeltjes zelf hebben ook een wisselwerking met ontsmettingsmiddelen, waardoor het moeilijk wordt om een voldoende hoog residu te behouden om de aanwezige ziekteverwekkers effectief te neutraliseren.
De meeste draagbare troebelheidsmeters verschillen door het type lichtbron dat ze gebruiken. De twee typen die gewoonlijk worden gebruikt, zijn gloeilampen van wolfraam (wit licht ) en infrarood-LED-lampen.
De troebelheid van een monster neemt toe met de hoeveelheid aanwezige onopgeloste vaste stoffen. Door het licht te meten terwijl het van het monster wordt verstrooid met een ° hoek is een betere en nauwkeurigere methode bij het meten ring in de lagere bereiken, < 40 NTU. Bij hogere bereiken is de hoek van 180 ° nauwkeuriger. Tussen 500 en 1000 NTU zullen de meeste meters overschakelen van meten onder een hoek van 90 ° in NTUs naar de hoek van 180 ° en verzwakkingseenheden, of AUs. Deze twee eenheden zijn direct vergelijkbaar.
Een troebelheidsmeter met een ISO-gespecificeerd ontwerp maakt gebruik van een infrarood LED (IR-LED) met een golflengte van 860nm en gecollimeerd lichtpad vereist voor methoden: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).
Troebelheidsmeters met door EPA gespecificeerde ontwerpen gebruiken een gloeilamp van het wolfraamtype en zijn vereist voor conformiteitsbemonstering onder de EPA 180.1-methode voor bepaling van troebelheid door nefelometrie, die luidt:
“Verschillen in het fysieke ontwerp van troebelheidsmeters zullen verschillen in gemeten waarden voor troebelheid veroorzaken, ook al wordt dezelfde suspensie gebruikt voor kalibratie. Om dergelijke verschillen te minimaliseren, moeten de volgende ontwerpcriteria moet in acht worden genomen:
- Lichtbron: wolfraamlamp werkt bij een kleurtemperatuur tussen 2200-3000 ° K.
- Afstand die wordt afgelegd door invallend licht en verstrooid licht in de monsterbuis: totaal niet meer dan 10 cm.
- Detector: gecentreerd op 90 ° ten opzichte van het invallende licht pad en mag niet hoger zijn dan ± 30 ° vanaf 90 °. De detector en het filtersysteem, indien gebruikt, moeten een spectrale piekrespons hebben tussen 400 nm en 600 nm.
De gevoeligheid van het instrument moet detectie mogelijk maken van een troebelheidsverschil van 0,02 NTU of minder in wateren met troebelheid minder dan 1 eenheid. Het instrument moet een troebelheid van 0-40 eenheden meten. Er kunnen verschillende bereiken nodig zijn om zowel voldoende dekking als voldoende gevoeligheid voor lage troebelheid te verkrijgen. “
Het is belangrijk om voor aanschaf te bepalen welk type meter u moet gebruiken. Een drinkwaterbedrijf dat moet voldoen aan de EPA 180.1-methode, moet een nefelometer van het wolfraamtype gebruiken. Voor de meeste andere toepassingen moet de IR-LED type ISO-troebelheidsmeter worden gebruikt.
De reden hiervoor is dat een infrarood lichtbron de invloed van kleuring zal minimaliseren of mogelijk elimineren in een steekproef.Deze kunnen wat gevoeligheid van kleinere deeltjes bij deze golflengte van 860 nm verliezen, omdat de kleinere deeltjes bij 860 nm minder licht verstrooien dan bij zichtbare golflengten. De “witlicht” -meter van het wolfraamtype heeft een hogere gevoeligheid voor die kleine deeltjes, maar verliest zijn nauwkeurigheid wanneer er een kleur in het monster zit.
Het is belangrijk om onthoud dat bij beide typen draagbare troebelheidsmeters, zwevende en bewegende deeltjes kleine meetafwijkingen kunnen veroorzaken. Om ervoor te zorgen dat deze meters de best mogelijke resultaten geven, moet men het monster altijd onmiddellijk meten, aangezien deeltjes na verloop van tijd zullen bezinken. handhaaf een constante lamptemperatuur door de meter niet vaak aan en uit te zetten tussen de analysemonsters door. Ook moet de positie op de monstercellen worden gemarkeerd wanneer ze in de monsterkamer worden geplaatst om variaties in de glazen flesjes te elimineren.
Monsterneming , Kalibratie en analyse
Ten behoeve van deze bespreking zal de LaMotte 2020we / wi troebelheidsmeter Als voorbeeld worden gebruikt De meeste draagbare troebelheidsmeters zullen hetzelfde volgen procedures voor kalibratie en testen. Het is belangrijk om altijd de aanbevelingen van de fabrikant voor het gebruik, de verzorging en de opslag van de meter op te volgen.
De meter moet worden geleverd met een reeks troebelheidsnormen. Als dit niet het geval is, koop dan de normen die de fabrikant voor dat apparaat aanbeveelt. De 2020we / wi-meters worden geleverd met een blanco, of 0 NTU-standaard, een 1 NTU-standaard en een 10 NTU-standaard. Extra NTU-niveaustandaarden kunnen afzonderlijk worden aangeschaft. Kies altijd standaarden die dicht bij het bereik van te testen troebelheidsmonsters liggen. Voor de meest nauwkeurige resultaten selecteert u standaarden over het kleinst mogelijke bereik. De meter moet ten minste maandelijks worden gekalibreerd, maar de kalibratie moet dagelijks worden gecontroleerd om er zeker van te zijn dat deze nog steeds nauwkeurig is. Een controle kan worden uitgevoerd door een monster van een van de standaarden te scannen om te zien of de meter nog steeds waar is.
Testen op troebelheid in gereguleerde watersystemen is essentieel stap in het verzekeren van therapietrouw en doeltreffendheid van de behandeling. De beste resultaten worden verkregen door zorgvuldige aandacht voor procedure en techniek. Het onderhouden van apparatuur, inclusief de meter, buizen en monsterkamer, evenals zorgvuldige behandeling van monsters, minimaliseert interferenties en levert de meest nauwkeurige resultaten op. Controleer regelmatig de monsterkamer in de meter om te bepalen of er krassen zijn opgetreden. Als dit het geval is, laat de kamer dan zo snel mogelijk vervangen. Hetzelfde geldt voor monsterbuizen als ze bekrast raken. Het aanbrengen van siliconenolie op bekraste glasoppervlakken wordt niet aanbevolen, aangezien dit een oneffen oppervlak van olie op de buis kan veroorzaken en de uiteindelijke meetwaarden kan veranderen.
Het maakt niet uit hoe goed een meter is ontworpen, kan het alleen goed werken als aandacht voor deze details en de juiste kalibraties worden gevolgd.