Ce este Turbiditatea

Ce este Turbiditatea?

Definiția Turbidității este tulburețea sau tulburarea unui fluid cauzată de solide suspendate care sunt de obicei invizibile cu ochiul liber. Măsurarea turbidității este un test important atunci când se încearcă determinarea calității apei. Este o proprietate optică agregată a apei și nu identifică substanțe individuale; spune doar că există ceva.

Apa conține aproape întotdeauna solide suspendate care constau din multe particule diferite de dimensiuni diferite. Unele particule sunt suficient de mari și suficient de grele pentru a se așeza în cele din urmă la fundul unui recipient dacă o probă este lăsată în picioare (acestea sunt solidele care se pot fixa). Particulele mai mici se vor așeza încet, dacă sunt deloc (acestea sunt solidele coloidale). Aceste particule fac ca apa să pară tulbure.

Termenul de turbiditate (numit și ceață) poate fi aplicat și solidelor transparente, cum ar fi plasticul și sticla.

Ce cauzează turbiditatea?

Organisme precum fitoplanctonul pot contribui la turbiditatea în apele deschise . Eroziunea și efluenții din zonele foarte urbanizate contribuie la turbiditatea apelor din acele zone. Construcțiile, mineritul și agricultura, perturbă solul și pot duce la niveluri ridicate de sedimente care se scurge în căile navigabile în timpul furtunilor. Apa pluvială de pe suprafețe pavate, cum ar fi drumuri, poduri și parcări, contribuie, de asemenea, la turbiditate.

În apa potabilă cu cât este mai mare nivelul de turbiditate, cu atât sunt mai mari șansele ca cei care o utilizează să dezvolte boli gastro-intestinale. Contaminanții precum virusurile și bacteriile patogene se pot atașa la solidele suspendate. Aceste solide interferează cu dezinfecția.

Nivelurile ridicate de turbiditate pot reduce cantitatea de lumină care ajunge la adâncimi mai mici în corpurile de apă, cum ar fi râurile, lacurile și rezervoarele, ceea ce inhibă creșterea unele forme de plante acvatice și pot afecta negativ speciile care sunt dependente de acestea, cum ar fi peștii și crustaceele. Nivelurile ridicate de turbiditate vor împiedica, de asemenea, capacitatea unui pește de a absorbi oxigenul dizolvat. Această afecțiune a fost observată și documentată în Golful Chesapeake din regiunea Atlanticului de mijloc al SUA.

Cum se măsoară turbiditatea?

Cea mai obișnuită măsurare a turbidității în Statele Unite sunt unitățile nefelometrice de turbiditate (NTU).

Există mai multe moduri în care puteți verifica turbiditatea în apă, cea mai directă fiind o măsură de atenuare sau reducere a puterii unei surse de lumină pe măsură ce trece printr-o probă de apă. Un sistem mai vechi a fost numit metoda Jackson Candle, cu unități exprimate ca JTU sau Jackson Turbidity Units. Folosea o flacără de lumânare privită printr-o coloană limpede umplută cu apă. Lungimea apei prin care s-a putut vedea lumânarea este legată de turbiditatea din proba de apă. Odată cu apariția tehnologiei contorului electronic, această metodă nu mai este folosită.

Particulele suspendate în apă vor împrăștia un fascicul de lumină concentrat asupra lor. Lumina împrăștiată este apoi măsurată la diferite unghiuri față de calea luminii incidente. Acest lucru este acum acceptat ca o măsură mai precisă a turbidității. Pentru a măsura turbiditatea în acest mod, utilizați un nefelometru, cum ar fi LaMotte 2020we. Nephele este cuvântul grecesc pentru „nor”; metrică înseamnă „măsură”. Nefelometric, prin urmare, înseamnă „măsurarea tulburării”. Majoritatea nefelometrelor măsoară lumina împrăștiată la 90 °. Dacă mai multă lumină este capabilă să ajungă la detector înseamnă că există multe particule mici care împrăștie fasciculul sursă, mai puțină lumină care ajunge la detector înseamnă mai puține particule. Unitățile de turbiditate nefelometrică (NTU) sunt unitățile de măsură utilizate de un nefelometru care îndeplinește criteriile de proiectare EPA. Cantitatea de lumină împrăștiată este influențată de multe aspecte ale particulelor, cum ar fi culoarea, forma și reflectivitatea. Din această cauză și datorită faptului că particulele mai grele se pot instala rapid și nu pot contribui la citirea turbidității, relația dintre turbiditate și solidele totale suspendate (TSS) se poate schimba în funcție de locația în care a fost recoltată proba.

Măsurând turbiditatea în aplicații de mediu, cum ar fi oceanele, râurile și lacurile, se poate utiliza un disc Secchi. Acesta este un disc alb-negru care este coborât în apă până când nu mai poate fi văzut. La acea adâncime (numită adâncime Secchi) numărul de corelare este înregistrat ca o măsură a clarității în apă. Avantajul utilizării acestui dispozitiv în ape deschise este capacitatea de a măsura turbiditatea la diferite adâncimi în care sunt prezente mai multe straturi de turbiditate. Acest dispozitiv este, de asemenea, ușor de utilizat și relativ ieftin.

Standardele privind apa potabilă și metodele de testare

Multe lucruri pot afecta calitatea apei potabile, astfel încât reglementările guvernamentale stabilesc nivelul de turbiditate care este permis. În Statele Unite, sistemele publice de apă potabilă care utilizează floculare sau filtrare directă pentru controlul turbidității nu pot depăși 1,0 unitate de turbiditate nefelometrică (NTU) care iese din stația de tratare. În eșantioanele colectate pentru măsurarea turbidității, turbiditatea ar trebui să rămână mai mică sau egală cu 0,3 NTU pentru cel puțin 95% din cele colectate în orice lună. Dacă un sistem public de apă potabilă folosește orice altă filtrare în afară de floculare sau filtrare directă, atunci acestea sunt supuse limitelor lor individuale de stare, dar nici acestea nu trebuie să depășească un nivel de turbiditate de 5 NTU. De obicei utilitățile vor încerca să mențină un nivel de turbiditate de aproximativ 0,1 NTU.

Metode analitice

Metodele de testare analitică publicate pentru turbiditate includ:

Nefelometre și turbidimetre

În această discuție ne vom concentra pe utilizarea nefelometrelor și turbidimetrelor pentru a analiza turbiditatea în apa potabilă și în aplicațiile de mediu și industriale. Diferența dintre cele două este una subtilă. Dacă detectorul de lumină este la un unghi de 90 ° față de sursa de lumină, contorul este considerat un nefelometru, dacă este la un unghi de 180 °, atunci este un turbidimetru. Deoarece sursa sau sursele de lumină din majoritatea contoarelor portabile conțin ambele tipuri de detectoare, contoare sunt de obicei numite turbidimetre.

După cum sa menționat anterior, măsurarea turbidității în apa potabilă este importantă, deoarece de posibilitatea ca bacteriile să poată utiliza particulele suspendate pentru a se „ascunde” de substanțele chimice pe care le folosesc utilitățile pentru dezinfectare. Particulele în sine interacționează și cu dezinfectanții, ceea ce face dificilă menținerea unui reziduu suficient de mare pentru a neutraliza în mod eficient agenții patogeni prezenți.

Majoritatea turbidimetrelor portabile diferă în funcție de tipul sursei de lumină pe care o utilizează. Cele două tipuri găsite de obicei sunt becurile cu tungsten incandescente (lumină albă) ) și becuri cu LED-uri în infraroșu.

Turbiditatea unui eșantion va crește odată cu cantitatea de solide nedizolvate prezente. Măsurarea luminii pe măsură ce împrăștie eșantionul la 90 ° unghiul este o metodă mai bună și mai precisă atunci când se măsoară sună în intervalele inferioare, < 40 NTU. La intervale mai mari, unghiul de 180 ° este mai precis. Între 500 și 1000 NTU majoritatea contoarelor vor trece de la măsurarea la unghiul de 90 ° în NTU la unghiurile de 180 ° și unitățile de atenuare, sau AU. Aceste două unități sunt direct comparabile.

Un turometru cu un design specificat ISO utilizează un LED cu infraroșu (IR-LED) cu o lungime de undă de 860nm și o cale de lumină colimată necesară pentru metodele: ISO 7027 / DIN EN 27027 (EN ISO 7027).

Turbidometrele cu design specificat de EPA utilizează o lampă cu incandescență de tip tungsten și sunt necesare pentru eșantionarea conformității în conformitate cu metoda EPA 180.1 pentru determinarea turbidității prin nefelometrie, care precizează:

„Diferențele în proiectarea fizică a turbidimetrelor vor determina diferențe în valorile măsurate pentru turbiditate, chiar dacă aceeași suspensie este utilizată pentru calibrare. Pentru a minimiza astfel de diferențe, următorii criterii de proiectare ar trebui să fie respectate:

1. Sursă de lumină: lampă de tungsten funcționată la o temperatură de culoare între 2200-3000 ° K.
2. Distanța parcursă de lumina incidentă și de lumina împrăștiată în tubul de probă: Total să nu depășească 10 cm.
3. Detector: centrat la 90 ° față de lumina incidentă și să nu depășească ± 30 ° de la 90 °. Detectorul și sistemul de filtrare, dacă sunt utilizate, trebuie să aibă un răspuns spectral de vârf între 400 nm și 600 nm.

Sensibilitatea instrumentului ar trebui să permită detectarea unei diferențe de turbiditate de 0,02 NTU sau mai mică în apele cu turbidități mai mici de 1 unitate. Instrumentul ar trebui să măsoare de 0-40 unități de turbiditate. Pot fi necesare mai multe intervale pentru a obține atât o acoperire adecvată, cât și o sensibilitate suficientă pentru turbidități scăzute. ”

Este important să determinați ce tip de contor să utilizați înainte de cumpărare. Un furnizor de apă potabilă care trebuie să respecte metoda EPA 180.1 ar trebui să utilizeze un nefelometru de tip tungsten. Pentru majoritatea celorlalte aplicații trebuie utilizat turbidimetrul ISO de tip IR-LED.

Motivul pentru aceasta este că o sursă de lumină cu infraroșu va minimiza sau, eventual, elimina influența colorării. într-un eșantion.Acestea pot pierde o anumită sensibilitate a particulelor mai mici la această lungime de undă de 860nm, deoarece particulele mai mici tind să împrăștie mai puțină lumină la 860nm decât la lungimile de undă vizibile. Contorul de „lumină albă” de tip tungsten va avea o sensibilitate mai mare pentru acele particule mici, dar va pierde precizia atunci când orice culoare este în eșantion.

Este important să amintiți-vă că, cu ambele tipuri de turometre portabile, particulele plutitoare și în mișcare pot provoca ușoare abateri de măsurare. Pentru ca aceste contoare să ofere cele mai bune rezultate posibile, trebuie întotdeauna să măsurați proba imediat, deoarece particulele se vor depune în timp. Cel mai bine este să mențineți o temperatură constantă a lămpii, nu porniți și opriți multimetrul frecvent între probele de analiză. De asemenea, poziția pe celulele probei trebuie marcată atunci când sunt plasate în camera de probă pentru a elimina variațiile din flacoanele de sticlă.

, Calibrare și analiză

În scopul acestei discuții, LaMotte 2020we / wi Turbidity Meter va să fie folosit ca exemplu. Majoritatea turbidimetrelor portabile vor urma similar proceduri de calibrare și testare. Este important să urmați întotdeauna recomandările producătorului pentru utilizarea, îngrijirea și depozitarea contorului.

Contorul ar trebui să vină cu un set de standarde de turbiditate. Dacă nu, cumpărați standardele recomandate de producător pentru acea unitate. Contoarele 2020we / wi vin cu un standard gol, sau 0 NTU, un standard 1 NTU și un standard 10 NTU. Standardele suplimentare de nivel NTU pot fi achiziționate separat. Alegeți întotdeauna standarde apropiate de gama de probe de turbiditate care urmează să fie testate. Pentru rezultate cât mai exacte, selectați standarde în cea mai mică gamă posibilă. Contorul trebuie calibrat cel puțin o dată pe lună, dar calibrarea trebuie verificată zilnic pentru a se asigura că este încă exactă. O verificare poate fi efectuată prin scanarea unui eșantion al unuia dintre standarde pentru a vedea dacă contorul este în continuare citit adevărat.

Testarea turbidității în sistemele de apă reglate este esențială pas în asigurarea conformității și a eficacității tratamentului. Cele mai bune rezultate se obțin printr-o atenție atentă la procedură și tehnică. Întreținerea echipamentelor, inclusiv contorul, tuburile și camera de probă, precum și manipularea atentă a probelor vor reduce la minimum interferențele și vor oferi cele mai precise rezultate. Verificați periodic camera de eșantionare a contorului pentru a determina dacă s-au produs zgârieturi. Dacă există, înlocuiți camera cât mai curând posibil. Același lucru se aplică tuburilor de probă dacă acestea sunt zgâriată. Aplicarea uleiului de silicon pe suprafețele de sticlă zgâriată nu este recomandată, deoarece aceasta poate produce o suprafață neuniformă de ulei pe tub și poate modifica valorile finale.

Indiferent cât de bine contorul este proiectat, poate funcționa corect numai dacă se urmărește atenția la aceste detalii și calibrările corespunzătoare.