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1、ÃÃ跨世纪人才培养水的浊度测量及浊度单位(一)四川仪表九厂(重庆市400060)贡献水质的浊度,表征水样的光学性质,表式中,I0———入射光光强示水中悬浮物与胶体物质对光线透射时所产I———透过光光度生的阻碍程度。但需注意应该把浊度同色度α———衰减系数相区别,色度是指水表现出的一定颜色,水α0———吸收系数的颜色分为真色和表色,除去悬浮杂质后,αS———消光系数或称散射系数由水中溶解性物质引起的颜色称之为“真散射光是大量的排列不规则的非均匀的色”,未除去悬浮杂质的水色称之为“表小区域微粒集合所形成
2、。实际上散射光光强色”;水质的色度指的是真色而不是表色。与频率的4次方成正比,或者说散射光强与有的水虽然颜色很深,但却仍然透明而不浑波长的4次方成反比,此关系即为所谓瑞利浊。由于水中悬浮物和明胶物质(如泥土、定律砂质、细小的无机物和有机物、可溶性有色44I∝V∝(1/λ)(2)有机物、微生物及浮游生物等)使光散射或从式(2)可知,波长越短的光,它的吸收,而不是直接透过水样。另外浊度也不散射效应就越强,为了达到稳定的测量,波能等同于悬浮物质SS(SuspendedSolids)含长总是固定不改变的。量
3、,SS含量是水中可以用滤纸截留的物质精确计算求得的瑞利散射的散射系数为重量,是一种直接数量,而浊度则是一种光22(n2-n2)2学效应,它表现出光线透过水样时受到阻碍α4πPV0(3)s=4·222λ(n-2n0)的程度。浊度的大小不仅与水中悬浮物和胶体物质的含量有关,而且这些物质的颗粒大式中,αS———散射波长λ的散射系数小、形状和表面对光的反射性能也有很大关V———散射粒子体积系。P———单位体积中的散射粒子数1浊度测量基本原理λ———入射波长当光束通过光学性质不均匀的物质时n0———悬浮粒子的
4、介质的折射率(如光通过浑浊的液体、胶体溶液等物质n———散射粒子的折射率时),从侧面可观察到的光,称之为散射光。这说明,液体中微颗粒群对光的散射作使光在原传播方向上产生衰减,入射到水样用,随微粒体积的增大,其特征散射将变为的光强减弱,并遵守朗伯特定律不对称,大颗粒向前散射量将大大增加,向-αl(-α-α)lI=I0e=I0e0s(1)后的散射量将减小,在安装浊度仪发送器α=α0+αS时,此现象应引起注意。44EICVol.51998No.4欢迎订阅欢迎撰稿欢迎发布产品广告信息ÃÃ跨世纪人才培养若有一
5、个粒子具有散射入射光本领的大γ(λ)=ξ(λ)-β(λ)(8)小,这样散射系数γλ与散射截面比eλ关系并以C(b,λ)表示半径为b的一个粒为子对波长λ的辐射与衰减截面比,其关系2γλ=πPeλb(4)为:式中,γλ———单位路程长度的散射系数C(b,λ)=A(b,λ)+e(b,λ)(9)b———散射粒子的半径或eλ———散射截面比e(b,λ)=C(b,λ)-A(b,λ)(10)式(4)表征了具有同一散射截面比的这样由吸收和散射引起的衰减为λ粒子群关系,若有m种不同类型的粒子群,2τα=exp[-L∫
6、β(λ)dλ](11)λ则散射系数为1λ22γλ=π∑Pieλibi(5)τS=exp[-L∫γ(λ)dλ](12)λ1对于大量粒子存在的液体,设P(b)式中,L———长度为直径b～b+db间的粒子浓度,则式(5)λ1、λ2———波段限成为:bτ———透射率22γλ=π∫eλ(b)P(b)bdb(6)b以上数学表达式说明了粒子散射的整体1求eλ是很复杂的计算,把计算所得之特性,即除极小粒子之外的所有粒子,大量eλ与b/λ的函数关系用图1表示。从图中散射能量集中在接近于入射辐射的方向上,另一方面,若粒
7、子尺度不变,而吸收系数增可见,当bnλ时,eλ随波长迅速变化;当大,其辐射将由于吸收而受到很大影响。b=λ时,eλ达到极大值,散射最为强烈;当这样就可得出一个结论:所测得散射光bmλ,eλ趋近于一个常数2,此时,散射与强度与散射颗粒的大小有一个对应的关系,波长无关。即根据所测出的散射光强度就可判别出散射颗粒的多少,就是浊度的大小。当然,浊度传感器安放的位置将对测量有直接的影响,而且浊度越大时采取前向散射就更为重要。2浊度测量的方法测得浊度的仪器因其方法原理不同有透射光测定法、散射光测定法、表面散射光
8、测定法和透射光─散射光比较测定法等几种。图1eλ与(b/λ)的关系⑴透射光测定法b与λ相当的散射称为弥氏散射,为简从光源发出的平行光束射入水样,水样化起见,常建立一些近似关系式,即把衰减中的浊度物质会使光的强度衰减,另一束光看成吸收和散射之和,这样衰减系数ξ(λ)周期性被切换成比较光束,两束光交替被光可写成吸收系数β(λ)和散射系数γ(λ)之电池接收转换并比较两光束强度之差,得出和:水中浊度的大小。光强的衰减程度与水样的ξ(λ)=β(λ)+γ(λ)(7)浊度之间的关系
