کدورت سنج یا توربیدومتر چیست

کدورت سنج یا توربیدومتر چیست ؟

کدورت سنج Turbiditymeter به دستگاهی گفته می شود که به روش اپتیکی (انعکاس نور توسط ذرات معلق) مقدار کدورت محلول ها را اندازه گیری می کند.یک خاصیت فیزیکی نمونه که باعث می شود نور تابیده شده به نمونه متفرق شده و یا جذب شود ولی عبور نکند. به عبارتی کدورت باعث پراکندگی یا جذب نور در حین عبور آن بر روی یک خط مستقیم در آب می شود. در اصطلاحات فيزيکی ، کدورت متناسب با ذرات پراکنده با اندازه های مختلف يا جذب شدن نور، می باشد که به محيط مورد بحث ، ظاهری مات و ابری می دهد، ظاهر تیره و ابری مانند در آب که از طریق ذرات معلق موجود در آن ایجاد می شود کدورت یا تیرگی نامیده می شود. کدورت معياري براي برنامه هاي تهيه ، تأمين و توزيع آب آشاميدني است، پديده اي است كه ميزان زلال بودن يا شفافيت آب را مشخص مي كند . هنگامي كه پراكندگي ايجاد شده ناشي از حضور مواد معلق در نمونه باشد ( نه ناشي از رنگ و …) ، كدورت مقدار واقعي خود را نشان مي دهد .از آنجا كه جذب و تفرق نور تحت تأثير اندازه و خواص سطحي مواد معلق قرار مي گيرد ، كدورت يك اندازه گيري كمي مستقيم از ذرات معلق جامد نمي تواند به حساب آيد .براي مثال يك ذره كوچك در داخل يك ليوان آب در واقع هيچ گونه كدورتي ايجاد نمي كند. اگر اين ذره به هزاران ذره كوچكتر با اندازه هاي كلوئيدي شكسته شود يا وجود آنكه جرم جامدات تغييري نكرده است ، اما كدورت به ميزاني مي رسد كه قابل اندازه گيري است .زماني كه آب كدر در يك محفظه شفاف و كوچك نظير يك سوراخ در معرض نور قرار مي گيرد ، يك تيرگي يا رنگ شيري به چشم مي خورد .

در واقع ذرات خاک رس، شن ، ذرات مواد معدنی، ذرات مواد آلی و پلانکتون ها وساير ارگان های ذره بينی که به صورت معلق در آب وجود دارند و مانع عبور نور از آب می شوند سبب ايجاد کدورت در آب ميگردند. کدورت را بر اساس شدت نور پراکنده شده به وسيله نمونه ،با شدت نور پراکنده شده بوسيله نمونه رفرانس استاندارد(سوسپانسيون پليمر فورمازين)، در تحت شرايط آنترل شده مقايسه مي نمايد .

مواد کلوییدی، کدوریت Turbidity (کدر بودن) نمونه را تشکیل می دهند. کدوریت اندازه گیری ذرات معلق و حل نشده درمایعات یا اندازه گیری میزان شفافیت نمونه می باشد، این کار به این صورت است که میزان نور پراکنده شده توسط اجزای معلق را در یک نمونه ی به حالت مایع اندازه می گیرند
یک کدورت سنج از یک منبع نوری، عدسی های متمرکز کننده برای مستقیم سازی پرتوی نور از میان نمونه، تشکیل شده است.
یک آشکار ساز فوتو الکتریک که در زاویه ی 90 درجه ای به نسبت پرتوی نور قرار داده می شود تا مقدار نور پراکنده شده را اندازه گیری کند و همچنین یک تله نوری نیز جلوی آشکار سازی هرگونه نوری که قبلا از نمونه عبور کرده است را میگیرد تا خطایی در نتایج به دست نیاید.
کدورت سنج ها پرتو های نور ( خطوط زرد) را به درون نمونه (آبی) که حاوی ذرات (نقطه های سیاه) است، می فرستند. این ذرات انرژی این نور را جذب و در تمامی جهات می تابانند. شیوه ای که بواسطه ی آن این دو با هم در ارتباط هستند بستگی به اندازه، شکل و ترکیب ذرات، طول موج پرتوی نور و شاخص انکسار نمونه دارد. شاخص انکسار ذرات باید متفاوت با مایع معلق کننده باشند. همانطور که این تفاوت افزایش پیدا می کند، عمل پراکنده کردن نور شدید تر می شود. کدورت سنج های نسبتی و غیر نسبتی ، دارای طراحی مشابهی هستند. کدورت سنج غیر نسبتی تنها دارای یک آشکار ساز در زاویه ی 90 درجه ای با پرتوی نور است در حالیکه کدورت سنج نسبتی دارای دو آشکار ساز اضافی در زوایای متناوب است.
هرجه شدت نور پراکنده شده در زاويه ٩٠درجه مسير نور برخورد کننده incident بيشتر باشد ، کدورت بالاتر است ، حباب هوا ، رنگ ، شيشه آلات کثیف از جمله عوامل تداخل کننده مي باشند.
کدورت در آب عموما” توسط مواد معلقی مثل خاک و گل و لای ، مواد آلی و معدنی ریز، ترکیبات آلی رنگی محلول و پلانکتونها و سایر میکرواورگانیسمها ایجاد مـی شـود. کدورت سنج ، میزان پراکندگی و جذب نور حاصل از منبع نوری حین عبور از محلـول
بعلت اندازه ، شکل، ضریب شکست نور مربوط بـه ذرات و ویژگـی پراکنـدگی نور در سوسپانسیون ارتباط دادن کدورت با غلظت وزنی مواد معلق بسیار مشکل اسـت. همچنین ذرات سیاه مثل کربن فعال می توانند نور را جذب و مقدار کدورت را به طـور موثر افزایش دهند.
کدورت آب تصفیه شده بعنوان یک پارامتر مهم درتعیین کیفیت آب در کلیه تصفیه خانه ها اندازه گیری می شود، اما در سا لهای اخیر با توجـه بـه مـوارد فـوق و اهمیـت یافتن اندازه ذرات عبوری از فیلتر بدلیل رابطه آن با میزان عبور میکرو اورگانیـسمهایی
مثل ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم ؛ علاوه بر کدورت، شمارش ذرات Particle Count نیز به عنوان یک پارامتر کیفی آب در کنار کدورت مطرح گردیده است.
میزان کدورت استاندارد که روش کار با دستگاه کدورت سنج اندازه گیری شده باشد برای آب آِشامیدنی حداکثر ۵ NTU می باشد.نسبت مواد معلق به کدورت در آب با رنـگ کـم بـین 0.7تـا 2.2متغیـر اسـت و از فصلی به فصل دیگر در همان آب خام تغییر می کند . اگر تصفیه خانه بتوانـد جامـدات معلق را به شکل پیوسته اندازه گیری کند یا در صورت امکان رابطـه اش بـا کـدورت را پیدا کند، روش محاسباتی قابل اجرا است.استاندارد ENISO7027 تحت عنوان “کيفيت آب ، تعيين کدورت ” تمام روش های ممکن برای اندازه گيری کدورت را در بر می گیرد.

کاربرد دستگاه کدورت سنج:

مزیت استفاده از دستگاه کدورت سنج در آب های باز اندازه گیری کدورت در عمق های مختلف است که آن جا چندین لایه کدورت وجود دارند . استفاده از دستگاه کدورت سنج هم چنین آسان و نسبتا ارزان است .
بطور کلی آب آشامیدنی و آب مورد نیاز در صنایع باید صاف و زلال باشد.کاهش کدریت آب در حفظ وسلامتی و بهداشت مردم و جلوگیری از مسایل و مشکلات سیستم توزیع آب مهم است.کدورت آب همچنین باعث کاهش راندمان گندزدایی و کاهش اثر گندزدا ها و افزایش هزینه گندزدایی می‌شود. واژه ی کدورت برای توضیح ظاهر مات یا شیری محیط های مایع یا جامد مانند آب ( آب فاضلاب ، حمام ، معدنی و آشامیدنی ) ، نوشیدنی ها (آبجو، آب میوه و …..) یا شیشه ی پنجره ( شیشه ی نیمه شفاف) استفاده می شود.
• تصفیه آب آشامیدنی
• تصفیه آب فاضلاب
• صنایع غذایی و نوشیدنی
• صنایع پتروشیمایی

انواع دستگاه های کدورت سنج:

این دستگاه به ۳ صورت پرتابل،رومیزی پرتابل و آزمایشگاهی موجود است.
این دستگاه ها  جهت اندازه گیری  سریع کدورت استفاده می شود.
* دارای ۴ محدوده اندازه گیری۲۰۰۰NTU تا۲۰۰ ،۲۰۰تا۲ ،۲ تا۰/۲
* دارای منبع نور مادون قرمز
* دارای فن آوری میکروپروسور
* پایداری بالای نور در صفحه
* حاوی چهار محلول کالیبراسیون ۱،۱۰،۱۰۰،۱۰۰۰NTU
* قابلیت کدورت سنجی مایعات رنگی

واحدهاي اندازه گيري كدورت

واحد کدریت ، JTU یا NTU است.

JTU = Jackson Turbidity unit
NTU = Nephelometric Turbidity unit

رنج کاربری

کدورت سنج دو رنج کاربری دارد:
(50.00 – 0.00) و (1000 – 50) که می تواند بیشترین میزان تیرگی که ممکن است باآن مواجه شوید را در بر می گیرد.

كدورت و مواد جامد معلق در آبTurbidity & Total Suspended Solids

آب خالص درطبيعت به دليل ويژگي حلاليت بالاي آن وجود ندارد و داراي ناخالصي هاي گوناگون مي باشد. ناخالصي هاي آب را به سه دسته كلي مواد جامد محلول، مواد جامد معلق و كلوئيدي و گازها دسته بندي مي كنند. مواد جامد در آب موجب تغييراتي در رنگ، بو ، مزه و كدورت آب مي شوند كه با حواس پنج گانه انسان به طور تقريبي قابل تشخيص هستند. اين خواص تحت تاثير شرايط محيطي واقع شده و خصوصيات ظاهري آب راتشكيل مي دهند.
آب خالص بدون رنگ است ولي آب ناخالص با توجه به ميزان و نوع مواد نامحلول و يا معلق در آن مي تواند داراي رنگ باشد. براي مثال آب زرد رنگ مي تواند نشان دهنده وجود اسيد هاي آلي و آب قهوه اي رنگ نشانگر وجود يون هاي آهن باشد. كدورت آب ناشي از ذرات ريز و درشت نا محلول و معلق در آب مي باشد كه مضرات ذيل را به دنبال دارد :
در منابع طبيعي آب ، رنگ خاكستري را به آب مي بخشد .
مواد كلوئيدي كدورت زا ، سطوحي را برابر جذب ارگانيسم هاي بيولوژيكي و يا مواد شيميايي مضر يا عامل طعم و بوي نامطبوع فراهم مي كنند .
گندزدايي آب هاي كدر به علت خواص جذبي برخي از كلوئيدها ، عملي مشكل به شمار مي رود .
تجمع ذرات كدورت زا در بسترهاي متخلخل آب ، منجر به ته نشيني موادي است كه مي توانند اثرات سوء بر گياهان و جانوران آبزي بگذارند .
كدورت آب ممكن است ناشي از موجودات ريز زنده ( ميكرو ارگانيزم ها ) مانند باكتري ها و يا ناشي از رنگ ها و روغن ها باشد.
كدورت ممكن است ناشي از سيليس كلوئيدي ، كلوئيد ها ، سوسپانسيون ها (ذرات جامد معلق در مايع ) و امولسيون ها ( مايع معلق در مايع ) باشد.

مضرات اثرات وجود مواد معلق در آب

• زيبايي آب را از بين مي برد .
• محل هايي براي جذب سطحي مواد شيميايي و بيولوژيكي بوجود مي آورد .
• به صورت بيولوژيكي مورد تجزيه قرار گرفته و مواد جانبي نامطلوبي را بوجود مي آورند .
• جامدات معلق فعال ارگانيسم هاي بيماري زا نظير جلبك هاي توليد كننده سم را بوجود مي آورند.

منابع كدورت آب

• قسمت عمده كدورت در آب هاي سطحي از فرسايش مواد كلوئيدي نظير خاك رس ، لاي خرده سنگها و اكسيدهاي فلزي حاصل از خاك است .
• رشته هاي گياهي و ميكروارگانيسم ها
• فاضلاب هاي صنعتي و خانگي
• صابون ها ، شوينده ها و عوامل امولسيون كننده ها

کدورت سنج ( Turbidimeter ) طرز استفاده و کالیبراسیون دستگاه

برای تهيه نتایج مشخص و قابل تکرار، کدورت سنج ها با استفاده از محلول های فرمازين ( استانداردهای مرجع) تنظيم و کاليبره می شوند. اين سنجه ها نتايجشان را برحسب FNU= Fotmazin Turbidity unit (پخش در نمونه مرجع) نمايش می دهند. برای کار با دستگاه پس از روشن کردن cell حاوی نمونه ی استاندارد را درون دستگاه قرار می دهیم. سپس دکمه ی Read را فشار داده و مقدار آن را می خوانیم ،اگر این عدد محدوده ی درست را به ما نشان دهد، دستگاه کالیبره می باشد و ما می توانیم cell حاوی نمونه را درون دستگاه گذاشته و دکمه ی Read را فشار دهیم. عدد قرائت شده میزان کدورت را بر حسب NTU بیان می کند.
کالیبره کردن دستگاه : پس از اماده کردن دستگاه ، با استفاده از استانداردهاي آماده که بطورتجاري موجود مي باشند ومتناسب با تخمين دامنه کدورت نمونه ها ، رنج مورد نظر را انتخاب واستاندارد مربوطه را در محفظه کدورت سنج قرار داده وميزان آنرا قرائت کنيد. سپس نمونه ها را کاملا مخلوط نموده و وقتي که حبابهاي هوا ازبين رفت داخل سل کدورت سنج ريخته ،سطح خارجي سل را خشك نموده ودر داخل محفظه قرار داده ومستقيما ميزان کدورت را قرائت ويادداشت کنيد.
طرز استفاده و کالیبراسیون دستگاه بـدیـن صورت می باشد که ابتدا دستگاه را روشن کرده، سپس سل نمونه را در صورت نیاز با اسید سولفوریک ۱۰% شسته و خوب آبکشی نمایید و کاملا با آب مقطر شستشو دهید. دمای نمونه را به دمـای آزمایشگاهی حدود برسانید، سپس نمونه را خوب بهم بزنید و داخل سل نمونه بریزید. بیرون سل را خوب بـا دستمال کاغذی پاک کنید تـا هر گونه اثر انگشت و یـا قطرات و بخار آب از دیواره سل پـاک شود. نمونه را داخل محفظه سل قرار دهید بـه طوری کـه فلش روی سل با فلش روی دستگاه مماس باشد. اولین عددی که دستگاه نمایش می دهد را یـادداشت کنید. محدوده قابل قبول بین NTU 5 – 0 می باشد. بررسی میانی بطور هفتگی با محلول فرمازین NTU 20 انجام می گیرد. کالیبراسیون طبق ایـن روش به صورت دوره ای در پریود سه مـاهـه بـا محلول هـای فـرمازین انـجـام می پذیرد. مقادیر قرائت شده توسط دستگاه بـر حسب واحد NTU ثبت می شـود. در صورت رقـیـق سـازی اولیه عـدد بـدسـت آمـده در ضریب رقیق سـازی ضـرب و در فـرم ثبت نتایج فیزیکوشیمیایی ثبت می گردد.