饮用水浊度测量技术和应用.docVIP

饮用水浊度测量技术【摘要】作为饮用水水质安全的重要表征参数，全国供水企业对于出厂水浊度的控制要求越来越高，不少城市提出了城市供水水质与国际水平接轨的目标，直至使城市自来水达到直接饮用的目的。浊度小于0.1NTU是保证城市供水微生物学安全的重要手段，在小于0.1NTU的浊度量级中，如何实现及保证浊度测量的准确性，是饮用水水质安全至关重要的保障手段。本文阐述了浊度的测量的不同原理及使用范围，并对上述困扰广大供水工作者的问题进行了详细的描述。 【关键词】饮用水水质安全；浊度；浊度测量； 第一章 序言 浊度作为水质监测中最重要的测量参数已经将近100年了。世界上众多研究机构、公司为浊度的准确度的研究和应用付出了不懈地努力。 低量程浊度仪技术代表了浊度研究中的深刻研究，通过低量程浊度检测技术建立了浊度测量的理论。包括：浊度仪的定义，浊度的线性范围，高灵敏度浊度仪和光源强度的关系；什么是准确度和重复性；如何理解浊度仪的分辨率，最低浊度水；特别介绍在线浊度和实验室浊度仪之间的测量数据比较和操作程序等。 随着国家对饮用水水质安全愈发严格的法规建立，准确的测量低浊度水样的系统技术必需逐渐的改善。为保证饮用水管网末梢浊度满足2006年颁布《生活饮用水卫生标准 GB5749-2006》1NTU以下的要求，水厂出厂水的浊度应控制在0.5NTU左右。很多城市供水企业将出厂水内控指标控制在0.1NTU以下，以保证饮用水的微生物学安全，例如，上海自来水公司的出厂水浊度目前要求低于0.08NUT。同时，越来越多的中国供水企业正在向直饮水的目标而努力，随着膜技术的成熟，出厂水可能达到的浊度甚至低于0.05NTU。 怎样使用现代化的仪器以及精确的浊度测量技术，保证0.1NTU浊度是准确的可信的，保证在线及实验室浊度测量的可比对性及可验证性，是保证饮用水水质监测的正确与否的关键工作，是摆在我们面前的一个技术挑战。 第二章 浊度 2.1 浊度的定义 浊度是一种光学效应，是光线与溶液中（最常见的是水）的悬浮颗粒相互作用的结果。悬浮固体，例如泥沙、粘土、藻类、有机物质以及其它的微生物机体，会对通过水样的光线造成散射现象。这种水溶液由于悬浮颗粒而对光线产生的散射现象就产生了浊度，它表征出光线透过水层时受到阻碍的程度。而光线在水溶液中的散射是一种非常简单的水质的物理参数，浊度是描述液体里的悬浮固体，但是，并不是直接测量它，浊度测量的是样品的散射光的量，散射光强度越大，表征水溶液的浊度越大。 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。由于分子的散射作用，即使是最理想纯度的水也不会有浊度为零的情况。不含杂质的水的浊度约为0.010NTU或0.012NTU。 浊度值是水样中存在的所有的物质作用的结果。在这种意义上讲，浊度是一种定性的测量方式。浊度测量在低浊度区间有很好的线性性能，通过使用标准样品的对比，和标准化的分析方法，浊度测量完全可以成为定量分析。 2.2 散射光理论 颗粒产生的散射光的方向和强度，取决于溶液中颗粒物的大小、形状、颜色、折射系数以及浓度。传输光线的波长以及悬浮介质的颜色也会影响散射光。 小颗粒 大颗粒 非常大的颗粒 上图为水中不同粒径的颗粒对光线的影响的显微照片，可以看出不同粒径的颗粒对光线的散射是不同的，而只有与入射光中心线成直角（90度）的散射光强度对于不同粒径的颗粒是相同的，散射光强度与浊度值之间达到线性相关，采用测量与入射光成直角角度的散射光强度，定义这种测量被称之为“浊度测量”，单位为NTU。 在0－40NTU之间，散射光与浊度是线性相关的关系。在0.1NTU以下检测到的所有的非线性关系，主要是由于仪器和/或样品池的不规则所产生的杂散光引起的。 散射光的量取决于光源的波长。这种关系可以用公式表示： 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。 2.3 浊度的影响因素 2..1 悬浮颗粒粒径与入射光波长的关系 浊度测量会受下列因素影响：1）颗粒和/或样品本身的吸光度以及折射率。2）被测颗粒的尺寸、形状、方向以及吸光性。这些浊度影响取决于通过水样的光线的波长是被吸收还是被散射。下面这些有关干扰的论述适用于绝大多数的水样： 有的水样能够吸收入射光，会阻止很大一部分入射光到达检测系统。会导致低浊度值。 散射光取决于颗粒物的大小以及与颗粒发生相互作用的光线的波长：大的颗粒物对波长较长的光线的散射效果比对波长较短的光线的散射效果好。小的颗粒物对波长较短的光线的散射效果比大的颗粒物对波长较短的光线的散射效果好，对于波长较长的光线，几乎没有什么散射效果。 当颗