浊度理论

大于波长的1/4长度的粒子 受光照时的散射光，
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• 检测器距离
距离长---灵敏度高。但线性差 距离短---线性好，但灵敏度低。 USEPA和ISO规定，灯丝到检测器的距离要短于10cm。
几个重要问题：
1、不含颗粒的水的浊度约为0.010NTU或0.012NTU。 水是由水分子组成，光线与水分子之间的相互作用，会产 生强度非常低的散射光。因此，由于分子的散射作用，即 使是最纯的水也不会有浊度为零的情况。
两个流行的标准
ISO7027
• 主要的检测器必须是用于浊度（90度）测量的，±1.5度。 • 光源的波长必须为860nm。为了获得这个波长，可以使用LED光源或者
是将钨灯结合滤光片使用。 • 光源的光谱带宽必须为860±30nm。 • 量程为0－40NTU。任何超出这个量程的样品都必须经过稀释到符合这
• Jackson烛光浊度计
1900年，Jackson发明了烛光浊度计，第一次提出了浊度定量测量的 方法。至今，在某些国家和行业，仍有应用。
• 使用硅藻土作为标准物质，配置一系列 标准溶液。使用这些标准溶液制作测量管刻度 • 将一定浓度硅藻土倒入测量管，调节加入量， 使眼睛从上往下看不到烛光，标记刻度线。 • 换成待测溶液，调节待测溶液高度，使眼睛从 上往下看不到烛光，读刻度线上的“浊度值”
几个要素： • 光源 • 检测器 • 光学系统
• 钨灯 • 单色器
光源
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两个流行的标准
USEPA 180.1
• 主要的检测器必须是用于浊度（90度）测量的，±30度。 • 光源必须是钨灯，色温在2200K到3000K之间。 • 检测器的光谱响应峰值必须在400～600nm之间。
• 优点：
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两个流行的标准
USEPA180.1 除欧洲外的其他国家（包括我国） ISO7027 欧洲
HACH实验室仪器的标准：
仪器 2100N /AN* 2100N IS / AN IS
2100P
使用方法 USEPA 180.1
ISO 7027 USEPA 180.1
仪器类型 实验室仪器 实验室仪器 便携式仪器
• 散射光浊度仪是应用光线的散射原理制成。 • 根据丁道尔效应：
I＝kI0nV2／λ4 式中：I-散射光强度，I0入射光强度，λ入射光波长，n指单位体积内的悬浮 颗粒数，V颗粒体积，k常数。 可见，散射光强度与悬浮颗粒物的总数成比例，即与浊度成比例。因此可由散 射浊度仪测定水样浊度。
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现代浊度测量技术
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该浊度后被定义为“JTU”
• 透射法
通过检测光透过样品后强度的变化，来 确定浊度值。 缺点： • 低浊度水（饮用水），由于光强度变
化太小，监测器灵敏度不够。 • 浊度高时，由于颗粒物对光线有吸收
，直接干扰了浊度测量
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散射光浊度仪
• 通过测定90度位置散射光强度，确定样品浊度值。
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颗粒计数仪---浊度的补偿技术
颗粒计数仪，顾名思义，是计算样品中颗粒含量的仪器。它 可以补偿浊度测量的以下问题：
• 浊度测量是一个宏观概念，在粒子数目不多的情况下，无法正确测得 浊度。
• 浊度值无法反应颗粒物形状和大小 • 在特殊情况下，浊度无法预测即将发生的事件 而浊度可以补偿颗粒计数仪的以下问题： • 对于小颗粒物质（0.2μ以下），无法被颗粒计数仪检测到
Ratio比率功能
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• 二氧化硅 • 硅藻土 • 福尔马肼
浊度校正液
• 1926, Kingsbury and Clark发现福尔马肼(Formazin)是一种理想的悬 浮物标准—稳定，重复性好，颗粒物大小分布均匀且广泛等
• 1955年，二氧化硅作为浊度标准被Standard Method废除 • 1960年，HACH科学家经过研究，发明了一种简单配置福尔马肼溶液
• 光线通过样品时除了透射，还有一部分被散射的光学性 质
• 以上定义表明，浊度是一种光学性质，与另一个类似的 单位“悬浮物固体”不是一个概念。
APHA：American Public Health Association
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哪些行业需要测量浊度？
• 饮用水中，浊度显示出水中存在大量的细菌，病原体，或是某些颗 粒物。这些颗粒物可能保护有害微生物在消毒工艺中不被去除。因 此，水处理厂连续监测浊毒水平以保证水质满足安全标准。
-0.034 -0.024
-0.013 -0.013 -0.012
0.004
-0.015
-0.020
-0.009
-0.014
-0.012 -0.015 -0.012
0.006
-0.016
-0.017
-0.008
0.001
使用ISO 7027方法的仪器，有较低的读数趋势，主要是由于光学系统 中杂散光较少，以及对小颗粒的灵敏度较低引起的。与传统的钨灯光 源相比，LED灯的光源更容易校准，这样就可以大大减少杂散光。同 时，ISO7027方法的仪器光源的长波长，比钨灯光源产生的短波长， 小颗粒的散射程度要差。但是，这两种方法之间没有谁准谁不准的区别。
检测器
• 光电倍增管 • 光敏二极管 • 硅光电二极管 • 硫化镉光电元器件
硅光电二极管测光范围大，且 主要落在可见光区，是理想的 检测器。
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硅光电二极管检测钨灯入射光时的相应曲线
光学系统
• 检测器的设计角度
小于波长的1/10长度的粒子 受光照时的散射光，
1/10-1/4波长长度的粒子 受光照时的散射光，
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典型应用：膜穿透
HACH浊度仪的专利技术--Ratio
Ratio技术的设计，主要为了弥补传统浊度计的以下缺陷： 1、无法扣除色度误差 2、无法保证全量程范围内浊度曲线的线性
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色度
线性
线性问题主要是由于颗粒物浓度增加时，颗粒物对光线的吸收和 相互阻挡引起。
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z 在工业过程或产品中，浊度也很重要。微粒可能影响产品的最终使用， 也有可能是产品的重要成分。无论何种情况中，浊度均可作为一种质量 控制量度，用以监测处理或制造过程的效率。
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z 在锅炉水领域，需要提供超纯的锅炉水和补给水，否则，过多的颗粒会堵塞 管路，影响能量转化效率
浊度测量技术的历史发展
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一个关心的问题
浊度标准液选取远远超过平时所测样品浊度？
Any Question?
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谢谢！
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该方法使用的是短波长的光，这种光对于小颗粒的散射更为灵敏。钨灯发出的光 对于小颗粒的有效散射是860nm的光源的9倍。该方法非常适合于应用在浊度值低 于1.0NTU的清洁水样中。钨灯易于购买，且价格便宜。该方法已经经过验证，并 且得到了广泛的认可。
• 缺点：
对于在400－600nm波长范围内吸光的颜色干扰非常敏感；为了获得稳定的测量， 钨灯光源需要一定的预热时间，而且需要每三个月校准一次
一个重要问题：
杂散光是不可避免的 杂散光的定义：不是由于样品散射原因，到达检测器的光线。 杂散光的来源包括：样品池不理想以及样品池表面的刮痕，光 学系统内部的反射、光学部件的污染或样品池上有灰尘以及电 噪声。应该保持仪器清洁，使用完美的、匹配的、无缺损的样 品池，把杂散光限制到最小。
仪器样品盒不放置样品瓶，浊度不应超过0.03NTU 尽量做到样品瓶匹配 样品池表面有刮痕要涂抹硅油 保持滤光片干净 有必要的话更换钨灯
个量程为止。 • 优点：
使用稳定的近单色光源，吸收干扰小，杂散光少
• 缺点：
对小颗粒的灵敏度较低。虽然减小的灵敏度可以放大，但是这将导致在低浊度时 测量噪音增加。在浊度的低量程段，使用这种方法的仪器要比使用USEPA方法 180.1的仪器测量浊度值要低一些。在自来水厂，法规要求能够在非常低的浊度情 况下做到准确测量。
* 2100AN光源可以通过滤光片，发射出860nm波长的光，该分析仪符合ISO 7027。
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在低浊度情况下，两种标准的实验对比
仪器
平均值 2100AN 比
率测量
RO/DI #2*
0.0241 0.001
2100AN 无 比率测量
0.001
2100P 比率测量
2100A 无 比率测量
2100AN IS 比 率测量
0.3056 0.007
0.5064 0.005
1.0335 -0.009
0.001 -0.002 0.005
0.002
0.000
0.003
0.005
0.017
0.004 0.002 0.006
0.010
0.019 0.012
0.016
-0.005
0.008 0.023
-0.001 0.019
-0.001 0.014
• 浊度，即水体中有悬浮颗粒物时，会阻碍光线透过水层（即 通过水体的部分光线会被吸收或散射，而非直接透射）。由 悬浮性颗粒物对光线引起的阻碍程度，可用浊度表示。
• 浊度是一种光学效应，它表现出光线透过水层时受到阻碍的 程度。
美国APHA的浊度定义
• “expression of the optical property that causes light to be scattered and absorbed rather than transmitted in straight lines through the sample.”
的方法，该方法得到的福尔马肼溶液拥有作为一种一级校准液应有 的优点，并在市场上推广 • 1971年，Standard Method和USEPA正式认可福尔马肼作为一级浊度 校正液，并沿用到至今
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福尔马肼的配制
StablCal Formazin
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福尔马肼的保存期
2年保质期
0.006 0.016 -0.015
2100AN IS 无 比率测量
-0.016
RO/DI #1
0.0257 0.001
WTP #2
0.0478 -0.002
Dist Tap #1*
0.0644 0.004
WTP #1 0.1552 0.006
0.139 NTU 0.1367 0.002
0.30 NTU 0.50 NTU 1.0 NTU
浊度理论
郑波 Application engineer
内容概要
• 浊度的定义及意义 • 浊度测量技术的发展历史 • 现代Baidu Nhomakorabea度测量技术 • 颗粒计数仪—浊度的互补技术 • HACH浊度仪的专利技术--Ratio • 浊度校正液 • 低浊度水体的浊度测量技术
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浊度定义
• 天然水和废水中有很多颗粒性物质，如泥沙、粘土、藻类及 其他微生物、不溶性无机物和有机物，会产生混浊现象。水 样的混浊程度可以用浊度来表示。