اندازه گیری کدورت در آب
اندازه گیری کدورت در آب
آموزش کامل اندازه گیری کدورت آب
کدورت یکی از رایج ترین و شهودی ترین ویژگی های آب است. اولین چیزی که در مورد آب به آن توجه می کنیم ، میزان کدر بودن یا نبودن آن است. با این حال ، در پس این کدر بودن برخی از مفاهیم مهم نهفته است. کدورت می تواند همه چیز را از نحوه ضدعفونی آب گرفته تا کیفیت دریاچه ها ، اقیانوس ها و نهرها تحت تأثیر قرار دهد.
در این راهنما ، ما در مورد کدورت ، دلایل اندازه گیری آن ، گزینه های آزمایش و نکاتی برای به دست آوردن دقیق ترین نتایج صحبت خواهیم کرد.
کدورت چیست؟
در ساده ترین شکل ، کدورت فقط کدر بودن آب است. کدورت معمولاً از ذرات معلق در آب ناشی می شود که به طور جداگانه نمی توانیم آنها را ببینیم. این ذرات می توانند جلبک ، خاک ، مواد معدنی ، پروتئین ، روغن یا حتی باکتری باشند.
کدورت یک اندازه گیری نوری است که نشان دهنده وجود ذرات معلق است و با تاباندن نور درون نمونه و اندازه گیری غلظت ذرات معلق آن اندازه گیری می شود. هرچه ذرات موجود در محلول بیشتر باشد ، کدورت بیشتری وجود دارد.
توجه به این نکته ضروری است، در حالی که کدورت با مواد معلق ارتباط دارد ، اندازه گیری کدورت با اندازه گیری کل جامدات معلق (TSS) یکسان نیست. اندازه گیری TSS گرانشی است وجرم جامدات معلق را در یک نمونه اندازه گیری می کند ، که با وزن کردن مواد جامد جدا شده انجام می شود.
اهمیت کدورت
کدورت یک پارامتر کیفیت آب در همه محیط‌ها، از تاسیسات آب آشامیدنی شهری گرفته تا پایش محیطی است.
هدف اولیه تصفیه آب آشامیدنی حذف و کاهش کدورت است. در طول فرآیند تصفیه، کدورت در مراحل مختلف اندازه گیری می شود تا کارایی تصفیه مشخص شود و از انطباق با مقررات دولتی اطمینان حاصل شود. مواد معلق (خاک، جلبک و غیره) در آب، اثربخشی مواد شیمیایی ضدعفونی کننده را کاهش می دهد و می تواند به عنوان حامل باکتری ها و انگل ها عمل کند.
این ذرات معلق با آبی که کمی کدر به نظر می رسد و مقدار کدورت بالایی دارد تشخیص داده می شوند. حتی بدون درنظر گرفتن کدورت که سبب کاهش کارایی کلرزنی می شود، شفافیت کلی آب یک شاخص کیفیت است و به مصرف کننده از ایمنی آن اطمینان می دهد. از این گذشته ، هیچ کس نمی خواهد از شیر آب کدر بنوشد!
کدورت اهمیت گسترده ای در نظارت بر محیط زیست دارد ،کدر شدن آب می تواند نشان دهنده آلودگی باشد. به عنوان مثال، پس از طوفان، رواناب حاصل از کشاورزی، چوب‌برداری، و سایت‌های ساختمانی می‌تواند به سرعت آب‌های طبیعی را با رسوب پر کند. این مساله می تواند زندگی آبزیانی را که در کف آب زندگی می کند مختل کند، که برای اصلاح آن نیاز به لایروبی می باشد.
تأثیر سایت های ساخت و ساز به قدری قابل توجه است که آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (USEPA) از بسیاری از سایت های ساختمانی بزرگتر از یک هکتار میخواهد بر کدورت آب ایجاد شده پس از حوادث طوفان بزرگ نظارت داشته باشند تا اطمینان حاصل شود که آنها با مجوزهای خود مطابقت دارند.
بجز آب آشامیدنی، فاضلاب و مصارف زیست محیطی، اندازه گیری کدورت در کارخانه های شراب سازی و همچنین مکان های دیگر در تمامی صنایع غذا و نوشیدنی مفید است.
اندازه گیری کدورت در آب چگونه انجام می شود؟
روش های زیادی برای اندازه گیری کدورت وجود دارد. برای کدر بودن آب، می توانیم از روش های بصری گرفته تا اندازه گیری های مقیاس کامل برای تعیین کمیت آن استفاده کنیم .
برخی از روش های بصری برای استفاده محیطی میدانی سریع ایده آل هستند، مانند دیسک سشای( Secchi.). سشای دیسکی است که تا زمانی که دیگر قابل مشاهده نباشد در آب فرو می‌رود. عمقی که دیسک در آن قابل مشاهده نیست، عمق سشای( Secchi ) است. این روش ذهنی است و در آب های طبیعی کم حرکت و کم کدورت بهترین عملکرد را دارد.
بهترین راه برای اندازه‌گیری کدورت در نمونه‌های مختلف، استفاده از دستگاه نفلومتر است که به آن کدورت‌سنج نیز می‌گویند. کدورت سنج از یک آشکارساز نور و عکس برای اندازه گیری پراکندگی نور استفاده می کند و در واحدهای کدورت مانند واحدهای کدورت نفلومتری (NTU) یا واحدهای کدورت فرمازین (FTU) خوانده می شود.
چگونه کدورت را کاهش دهیم؟
بیشتر تلاش ها برای کاهش کدورت به منظور پیشگیری از وقوع رواناب است. با اینکه گیاهان ، آب آشامیدنی ، فاضلاب و آب خام را برای کاهش کدورت تصفیه می کنند مقرراتی به منظور تضمین آب آشامیدنی سالم و بهره وری فرآیند تنظیم شده است. یکی از اولین مراحل در فرآیند تصفیه آب آشامیدنی، حذف ذرات معلق از آب است.
برای رسیدن به شفافیت، آب را با یک ماده منعقد کننده مانند زاج مخلوط می کنند. خاک و سایر ذرات بار منفی دارند و یکدیگر را دفع می کنند و در نتیجه ذرات ریز پراکنده می شوند. افزودن زاج، مواد معلق را خنثی می کند به طوری که ذرات در کنار هم جمع می شوند تا ذرات بزرگ تری را بسازند که به “لخته” معروف است. سپس آب از یک حوضه رسوبی عبور داده می شود، جایی که ساختار فیلتر لخته را حذف می کند.
اگر آب خام به طور طبیعی کدورت کمتری داشته باشد (معمولاً آب های زیرزمینی)، ممکن است فرآیند رسوب گذاری کوتاه شود و در زمان و هزینه صرفه جویی شود. پس از حذف بیشتر ذرات محلول، آب از فیلتر نهایی عبور می کند که تا 99.5 درصد از مواد جامد معلق باقی مانده را حذف می کند.
USEPA الزام می کند که 95 درصد آب آشامیدنی در یک دوره یک ماهه دارای کدورت کمتر از 0.5 NTU باشد و هیچ نمونه ای در هر زمان نمونه برداری از 5 NTU تجاوز نکند.
انتخاب کدورت سنج (برای اندازه گیری کدورت در آب)
کدورت سنج ها دستگاه هایی هستند که دارای یک منبع نور، عدسی و آشکارساز هستند که در فاصله 90 درجه از منبع نور قرار دارد و همه برای اندازه گیری کدورت نمونه کار می کنند. هنگامی که یک نمونه در مسیر بین منبع نور و آشکارساز قرار می گیرد، برخی از ذرات نمونه نور را به گونه ای پراکنده می کنند که در زاویه 90 درجه به آشکارساز می رسد. آشکارساز میزان نور پراکنده شده را تعیین می کند و قرائت را با استانداردهای منحنی کالیبراسیون مقایسه می کند.
برخی ازکدورت مترها دارای آشکارساز دیگری در زاویه 180 درجه برای محاسبه نور عبوری هستند. این مدل می تواند به نمونه هایی که کدورت بالایی دارند برای تصحیح نور از دست رفته در اثر تضعیف و پس پراکندگی (بازتاب) کمک کند. اندازه گیری کدورت در 90 درجه و 180 درجه را روش نسبت می نامند.
هنگامی که کدورت متر خود را دارید، اندازه گیری کدورت آسان است و فقط شامل چند مرحله ساده است:
- دستگاه را با کیووت های استاندارد کالیبره کنید.
- یک کیووت را با نمونه خود پر کنید.
- قسمت بیرونی کیووت را تمیز کنید و در صورت کار با نمونه هایی با کدورت بسیار کم از روغن سیلیکون در قسمت بیرونی کیووت استفاده کنید.
- کیووت را داخل دستگاه قرار دهید و اندازه گیری کنید..
قیمت کدورت سنج و مشاهده مشخصات آن در لینک های زیر:
استانداردهای کدورت
استانداردهای کدورت بخش مهمی از اندازه گیری هستند. اکثر استانداردهای کدورت مدرن از، فرمازین، یک پلیمر مصنوعی با اندازه ذرات یکنواخت ساخته شده اند. این پلیمر از هیدرازین و هگزامتیلن تترامین ساخته شده است. قوام این ترکیب منجر به پذیرش آن توسط تقریباً همه سازمان های استاندارد مانند ISO، EPA و ASBC شده است. سوسپانسیون 1.25 میلی گرم در لیتر هیدرازین سولفات و 12.5 میلی گرم در لیتر هگزامتیلن تترامین در آب دارای کدورت یک واحد کدورت فورمازین (FTU) است.
اکثر واحدهای کدورت بر اساس FTU ها هستند، اما بر اساس روشی که استفاده می کنند متفاوت هستند. واحدهای مختلفی وجود دارد، که در اینجا چند نمونه از آنها را می بینیم:
- واحدهای کدورت نفلومتریک (NTU): واحدی که برابر با FTU است اما با استفاده از کدورت سنجی که مطابق با استانداردهای EPA اندازه گیری می کند.
- واحد نسبت کدورت نفلومتری (NTRU): واحد مبتنی بر EPA که از روش نسبت برای تعیین کدورت استفاده می کند.
- واحدهای نفلومتری فورمازین (FNU)،که برابر با FTU می باشد اما با استفاده از استانداردهای ISO 7027 کدورت را می سنجد.
- انجمن آمریکایی شیمیدانان آبجو (ASBC-FTU) : از استانداردهای ASBC برای طراحی کدورت سنج استفاده می کند.
در هنگام انتخاب یک کدورت سنج مهم است که تصمیم بگیرید از کدام روش میخواهید پیروی کنید. طرح‌های مختلفی از کدورت سنج وجود دارد، اما دو طرح رایج‌ترین آنها هستند: آن‌هایی که با EPA 180.1 مطابقت دارند و طرح‌هایی که مطابق با ISO 7027 هستند.
توجه به این نکته ضروری است که کدورت سنج ها به صورت جداگانه توسط استاندارد ها تایید نشده اند. در عوض، آنها به سادگی با الزامات تعیین شده توسط این استانداردها مطابقت دارند.
نکات مهم برای اندازه گیری دقیق کدورت
- کار خود را با کیووت های خوب شروع کنید .
همانطور که گفتیم ، وقتی کدورت را اندازه گیری می کنیم، درواقع کدورت نمونه‌ای را اندازه می گیریم که توسط مواد جامد معلق ایجاد شده است . برای این کار باید ظرفی داشته باشیم که نمونه خود را در آن بریزیم. درست مانند آزمایش‌های رنگ‌سنجی برای کلر یا COD، ما از سلول‌ها یا کیووت‌ها برای نمونه خود استفاده می‌کنیم.
کیووت ها بخش مهمی از معادله هستند زیرا نور درست مانند نمونه از آنها نیز عبور می کند. اطمینان حاصل کنید که کیووت های شما شفاف و عاری از هرگونه خط و خش هستند. خط و خش در نحوه عبور نور از شیشه اختلال ایجاد می کند و منجر به نتایج کاذب بالایی می شود. خوشبختانه، رفع این مشکل به آسانی جایگزین کردن کیووت هایی است که لکه دار شده اند یا خراش های قابل مشاهده ای را نشان می دهند.
- کیووت هایتان را روغن بزنید
همانطور که خراش ها و ایرادات قابل مشاهده در شیشه می توانند بر میزان خوانش کدورت شما تأثیر بگذارند، نقص های کوچک غیرقابل دیدن نیز می توانند بر نتایج کدورت شما تأثیر بگذارند. این خراش های به ظاهر میکروسکوپی مخصوصاً اگر نمونه ها را در رنج کدورت پایین اندازه گیری کنید، مانند آب آشامیدنی، بسیار مهم هستند.
از روغن سیلیکون می توان برای پوشاندن عیوب جزئی شیشه استفاده کرد. روغن سیلیکون دارای ضریب شکست مشابه شیشه است، بنابراین در خوانش اختلال ایجاد نمی کند. به سادگی چند قطره روغن بردارید، آن را به کیووت اضافه کنید و سپس با یک پارچه بدون پرز، کیووت را کاملا پاک کنید. هنگامی که به درستی انجام شد، باید کیووتی داشته باشید که تقریباً خشک و بدون روغنی که قابل مشاهده باشد به نظر برسد.
توجه به این نکته مهم است که روغن سیلیکون فقط در پر کردن عیوب جزئی شیشه موثر است. خراش های بزرگ و قابل مشاهده باید به عنوان نشانه ای برای تعویض شیشه در نظر گرفته شود.
- استفاده از استانداردهای تازه کدورت
همه ما می توانیم قبول کنیم که کلید رسیدن به نتایج دقیق، کالیبراسیون دقیق است و کالیبراسیون دقیق از استانداردهای قابل اعتماد ناشی می شود.
اگرچه محلول های استاندارد پایه فرمازین مدرن پایدارتر و قابل اعتمادتر از استانداردهایی هستند که در طول تاریخ به کار می رفته اند، اما همچنان فاسد شدنی هستند. روش‌های EPA بیان می‌کنند که محلول های استاندارد پایه فرمازین (40 NTU) ساخته شده در داخل خانه باید ماهانه تهیه شود و هر گونه رقیق سازی از این استاندارد باید روزانه تهیه شود. بهرحال این محلول ها تمایل به انعقاد و ته نشین شدن در ته ظرف دارند.
برای صرفه جویی در زمان، به دنبال استانداردهای اولیه AMCO-AEPA-1 باشید که به صورت تجاری در دسترس هستند و متناسب با کدورت متر شما هستند. در حالت ایده آل، این استانداردها باید به عنوان یک کیت در ویال های از پیش مهر و موم شده ارائه شوند که می توانید به راحتی آن را درکیووت قرار دهید. استانداردهای AMCO همچنین نسبت به استانداردهای فرمازین خانگی در قفسه ماندگاری بسیار بیشتری دارند و اجازه استفاده سالها (حدود 3 سال) را می دهند. برای آرامش خاطر به دنبال مواردی باشید که گواهی آنالیز (COA) و تاریخ انقضا دارند.
- تمیز کردن کیووت
همه ما برخی از ظروف آزمایشگاهی یا غیره را گذاشته ایم تا بعداً انجام دهیم، اما به هیچ وجه این کار را با سلول های کدورت خود انجام ندهید! لکه های روی کووت می توانند نور را جذب کنند یا آن را پراکنده کنند و در نتیجه میزان کدورت شیشه کثیف و نمونه شما اندازه گیری شود. بسیار مهم است که سلول های کدورت به ویژه تمیز باشند.
اگر لکه روی شیشه ایجاد شد، از اسید رقیق یا پاک کننده دیگری برای پاک کردن لکه استفاده کنید. پس از تمیز کردن، مطمئن شوید که سلول های کدورت خود را با آب بدون کدورت، مانند آب یونیزه شده با خلوص بالا که از طریق یک غشای فیلتر ≤ 0.2 میکرومتر فیلتر شده است، بشویید.
- ستفاده از روش نسبت
با افزایش ذرات معلق در نمونه، نمونه تمایل به پراکندگی پیدا میکند همانطور که نور را جذب و بازتاب می کند . این نور “از دست رفته” می تواند باعث شود که اندازه گیری کدورت متفاوت از مقدار واقعی باشد.
شما می توانید مشکل نمونه های با کدورت بالا را به دو صورت حل کنید. یکی از راه‌های انجام این کار، رقیق کردن نمونه‌های بسیار کدر با آب بدون کدورت است. پس از رقیق شدن، نمونه ها به طور معمول اندازه گیری می شوند و سپس با ضریب رقت اصلاح می شوند. EPA 180.1 برای هر نمونه بالاتر از 40 NTU قبل از اندازه گیری نیاز به رقت دارد.
راه دیگر برای جبران نوری که به عقب پراکنده یا ضعیف شده است، استفاده از روش نسبت است. بسیاری از کدورت مترها مجهز به آشکارسازهای دیگری هستند که زوایای مختلفی برای تعیین و جبران نور از دست رفته دارند. طرح هایی که از این روش ها استفاده می کنند با روش استاندارد 2130B و قانون تصفیه موقت آب سطحی پیشرفته USEPA مطابقت دارند.
- از تراکم روی کیووت های خود اجتناب کنید
در نهایت، کدورت را می توان تحت تأثیر تراکم قرار بگیرد. با گذشت زمان، تراکم می تواند روی شیشه ایجاد شود، به خصوص اگر نمونه های شما سرد باشند. تراکم در قسمت بیرونی شیشه نور را از نمونه های شما پنهان می کند و باعث خوانش کدورت اشتباه می شود.
شما می توانید با پاک کردن دوره ای کووت های خود با یک پارچه تمیز و بدون پرز، به طور کلی از این امر جلوگیری کنید. روغن کاری کیووت به کاهش تراکم کمک می کند، اما مهم است که به این جزئیات به ظاهر کوچک توجه داشته باشید.
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.