电场化学仪表第七节浊度计详解.ppt

* * 第七节 水的浊度及浊度仪 一、概述：化工、火力发电为保证水处理设备的正常运行，必须将水的浊度控制在一定的范围内，否则对设备的安全运行将产生较大的影响。另外，在电子行业对水质浊度的要求更加严格；生活用水浊度的控制好坏也直接影响人们的身体健康。 二、浊度的基本概念 1.分散物系：一种或几种物质以极微小的粒子分散在另一种物质中所组成的物质体系。 2.分散相：被分散的物质 3.分散介质：分散其他物质的物质 3.分散物系的分类 4.浊度的意义 (1) 概念：水的浑浊程度，即水中微粒物质对光的散射而使水的透光率下降的程度 一束光照到某一分散系上将会有： 散射 反射、折射 吸收 当微粒直径d入射光波长λ时，粒子对光的作用主要是散射， 其散射光强符合瑞利公式： 单位体积的粒子数 单个粒子的体积 分散粒子的折射率 分散介质的折射率 研究表明：当粒子d无论是小于还是大于λ，对光都有散射作用。并且有 当d/λ从小于1到大于1时，x从4变到0。并且颗粒产生的光效应逐渐变为反射和折射为主。从整个物系来看，呈现出很强的慢散色效果。另外还与被测物系中微粒的形状有关 一般生活用水和工业用水是一种复杂的分散物系，既包含小分子、离子及胶体粒子及粗颗粒，而且微粒的成分、形状也不一致。因此，浊度并不能确切反应水中不溶物质微粒的含量。 浊度的意义：是当光线通过水样后，由于水中颗粒的遮拦或散射而使光强发生变化，其变化率可以反映水中分散颗粒的数量。浊度就是表示这种变化率的一种光学度量方法，它可以使人们对水中不同大小、密度和形状的悬浮物、胶体、浮游生物和微生物的颗粒建立数量的概念，但它并不能直接表示水中这些分散杂质颗粒的含量，这是因为浊度表示的是一种光学性质，反应水中微粒物质产生光效应的物理量，其数值大小不仅受到水中分散颗粒数量支配，而且还受到水中分散颗粒大小、形状、折光系数等因素影响。 二、浊度及其测定 浊度反映了水中微粒物质所产生的光效应，因此就可以借助光学方法来测定浊度。 根据测定方法不同可分为： 透射光浊度法 散射光浊度法 积分球浊度法 （一）透射光浊度及其测定方法 Ix-dIx I0 Ix IT L x dx 当光强为I0的光照射到溶液厚度为L的水样 假设dx薄层颗粒没有吸收，则因散射使透色光强衰减了dIx，根据散射光强与光径和入射光强成正比的原理，有： 即： 入射光通过单位长度水样的衰减系数k，即为透射光浊度 由此可见透射光浊度的测量完全符合比尔定律，所以可以用紫外可见分光光度计、可见分光光度计等测量。 注意事项：由于采用透射法测浊度时，水样的透光度的下降是由于水中微粒物质对光的散射造成的，而物质对光的吸收没有包含在内，当水中存在吸收物质时，测量结果将会偏大，应消除因色度引起的误差。一般色度的影响主要是水中含有有机物质，它们对500nm以下的光有明显的吸收，所以在采用透射光测浊度时应该选用660nm以上的单色光比较合理。 （二）散射光浊度及其测定仪器 1. 概念：根据水中微粒物质的光散射特性来确定的浊度 此测量方法已成为国际标准 2. 分散物系中散射光的特性： 在有大量微粒子组成的悬浮物系中，不同粒子对光的散射效应不同，随着d/λ的增大，前角散射光增强，后角散色光减弱。因此，散射光浊度与散射光的接收角有关。 另外，也与光源的光谱特性有关。使用光谱能量曲线不同的光源或使用同一光源在不同的角度接收散射光，其强度都不会相同。所以国际标准ISO7027规定测量浊度时采用90°或270 °角接收，入射波长在660nm左右。可采用积分的方法提高测量的灵敏度,同时可避免散射角度不同而引起的差异. 3. JZ-Ⅳ型激光浊度仪 （1）概述：该仪器为实验室型柱积分式散射光测浊仪。光源采用He-Ne激光器，激光的波长在632.8nm，可消除有机物对光的吸收而造成的干扰。 激光光源的特点：单色性好，能量集中、准直性好，可省去复杂的光学系统 产生激光基本条件 (1) 粒子数反转分布，就要使处于激发态的原子数大于低能态上的原子数 为了使工作物质实现粒子数反转，我们可以从外界输入能量，把低能级上的原子激发到高能级上去，这个过程叫做激励（又叫泵浦或抽运）。泵浦的方法有光照（光泵）、放电（电泵）、化学反应（化学泵）等。 只有具有亚稳态能级的工作物质，才能实现粒子数反转。 四能级系统 谐振腔的作用 （2）主要技术指标： 基本误差：±1％ 最小耗样量：10～20mL/样次 连续测定时水样流量：30～40mL/min 仪器最小分度：0.02FTU （3）仪器测量原理 为使仪器所测浊度能反映微粒集合对光散射的综合效果，提高测量灵敏度，该仪器采用柱积分方式对散射光进行光电转换。在试样无光吸收的情况下，散射光强I可表示为 I L I0