Мутность — это потеря прозрачности воды, в следствие образования в воде органических и неорганических тонкодисперсных взвесей. Так написано в Википедии. Слишком сложно? Я расскажу проще.
Мутность — это когда в воде находятся в не растворенном (твердом) состоянии мелкие частицы. Они не достаточно велики, чтобы быть заметными невооруженным глазом, даже в обычный микроскоп они могут быть не видны. Например коллоиды — это частицы, размер которых не превышает 500 нанометров, но они достаточно велики, чтобы преломлять луч света, проходящий через колбу с водой. Мы видим, что вода не на 100% прозрачная и говорим — вода мутная.
Посмотрите это видео, чтобы понимать какие бывают частицы и как они влияют на мутность воды
Мутность поверхностной воды (реки, ручьи, пруды, озера, моря) обусловлена в основном жизнью в ней микроорганизмов и органическими веществами, часто взвесью песка. Такая вода легко поддается осветлению с помощью осветлительных колонн. Используются такие материалы: Filter AG, Сорбент АС, Сорбент МС, МФУ, Кварцевый песок,ОДМ-2Ф, активированные угли, словом, различные легкие насыпные материалы с развитой поверхностью для удаления взвесей.
Мутность воды взятой из подземных источников (колодец, абиссинка, скважина) или поселкового водопровода может быть также обусловлена:
Причем, если мы получаем воду из подземного источника изначально мутную и эта муть быстро оседает при отстое воды — скорее всего это взвесь глины, песка. А если вода приходит совершенно прозрачная, но постояв в открытой емкости мутнеет — это признак окисления растворенных в воде металлов — железа, марганца. Разбираться с тем как окисляются металлы в воде мы будем в других статьях.
Чтобы лучше понять физический смысл понятия МУТНОСТЬ ВОДЫ посмотрите вот этот небольшой кинофильм советских времен:
А сейчас поговорим о методах анализа воды, как определяется мутность и что она означает в анализе воды.
Определение мутности
Мутность воды определяется фотометром (как работает фотометрия ВИДЕО) посредством сравнения исследуемой воды со стандартными взвесями.
Образцы с мутностью 5, 50 и 500 ЕМФ
Традиционно в качестве стандартной взвеси использовалась взвесь каолина (глины), в таком случае говорят: «Мутность по каолину мг/л», имеется ввиду сколько миллиграмм каолина на литр (или кубический дециметр) было добавлено для получения идентичной мутности в сравнении с исследуемом образцом.
Сейчас чаще всего для определения мутности используют формазин (полимер) при этом мутность измеряют в ЕМ/литр (единицы мутности на литр)
В таком случае говорят: «…единицы мутности по формазину (ЕМФ)»
Мутность в анализе воды
Разберем пример из практики:
У меня есть анализ от одного из клиентов. Вот ссылка на него: «исводцентр_анализ.doc» можете качнуть весь анализ, но я предлагаю сначала посмотреть на картинку:
повышенная мутность в анализе
Так вот, что мы видим:
Из этого я делаю вывод, что все железо, практически полностью окислилось в бутылке пока воду везли в лабораторию, пока вода ждала в лаборатории своей очереди на исследование. И железо перешло в трехвалентное состояние — коллоидное — очень мелкие частицы, которые не видно глазом, но прекрасно видно мутность воды.
Если в эту воду добавить пару капель коагулянта — коллоиды быстро слипнутся и взвесь осядет на дно. Так же можно просто подождать в воде заведутся аэробные железобктерии, которые «съедят» железо, в результате чего оно опять же выпадет в осадок в виде хлопьев.
Теперь, когда Вы знаете все о мутности воды Вам будет интересно посмотреть для закрепления материала, так сказать, вот этот короткий новостной ролик из архива:
Единицы измерения мутности
Для чего необходимо измерение мутности?
В современной аналитической практике величина мутности является достаточно важным интегральным показателем и наиболее широкое применение находит в водоподготовке, водоочистке, в пищевом и химическом производстве. Развитие этого метода анализа происходило параллельно во многих направлениях, что объясняется как разносторонней природой самого явления, так и большим разнообразием национальных и отраслевых стандартов, которые, зачастую, являются узкоспециализированными и ориентированными на конкретную технологию. Это привело к появлению очень большого количество различных единиц измерения мутности и сейчас основная проблема при выборе необходимого анализатора мутности заключается в понимании того, отвечает ли его конструкция и используемая шкала измерения поставленной аналитической задаче.
Типы мутномеров
Основы классификации единиц мутности
Теория измерения мутности имеет строгое физическое обоснование и подробно рассмотрена в отдельной статье. В конечном счете, нам интересно получить информацию не о мутности как таковой, а о содержании взвешенных веществ, которые эту мутность обеспечивают. Природа анализируемых взвешенных частиц, их размер и концентрации являются определяющими в выборе соответствующих условий, а значит и единиц измерения. Из теории следует, что результаты измерений зависят от условий их проведения, природы образца и конструкции прибора. Требования к условиям и конструкции пробора могут настолько существенно различаться, что даже о приблизительной корреляции показаний, полученных в различных единицах, говорить не приходится. Если попытаться выделить основные признаки, по которым можно было бы классифицировать различные единицы измерения мутности, то это окажутся:
Рис. 1 Классификация единиц мутности
Стандарты мутности, формазин
Источники излучения в нефелометрии
Для группы формазиновых единиц мутности можно провести более детальную классификацию по типу используемого источника излучения и способу детектирования. Из источников излучения наиболее широкое распространение получили вольфрамовая лампа (или лампа белого света) и источник монохроматического излученияе в ближней ИК-области с длиной волны 860-890 нм (чаще всего ИК-светодиод). Для источника белого света находят применения различные светофильтры, позволяющие компенсировать влияние окраски анализируемого компонента. В этом случае для обозначения результатов допускается использование единиц в соответствии с используемой схемой расположения детекторов, но с обязательным указанием длины волны максимума излучения. Для источника белого света не существует турбидиметрической единицы мутности, поскольку любая окраска раствора будет вносить погрешность в результаты измерений. Для приборов с ИК-источником окраска растворов не оказывает мешающего влияния, что позволяет использовать для измерения мутности турбидиметрическую единицу FAU.
Детекторы для мутномеров
Способы детектирования удобно обозначать углом расположения детекторов:
Рис. 2 Отклик детекторов
Практика применения различных единиц мутности
Очень часто индексы в обозначениях единиц опускаются, и потому указанная единица в большинстве случаев может служить лишь ориентиром. Как правило, реальную информацию о методе измерения можно получить только изучив технические характеристики прибора. К сожалению, практика достаточно произвольного манипулирования используемыми обозначениями характерна не только для многих аналитиков, но и для авторитетных производителей. Так, например, в моделях мутномеров HI93701 (HANNA Instruments) и Turb355IR (WTW) вместо единиц FNU указываются единицы NTU (см. табл. 2). С формальной точки зрения, полученные значения FNU нельзя приравнивать к NTU, поскольку характеристики рассеяния белого света существенно отличаются от рассеяния монохроматического излучения в ближней ИК-области. Да и помимо различий в источниках стандарты USEPA и ISO имеют место еще целый ряд отличий в методике проведения измерений (см. табл. 1).
К преимуществам стандарта ISO можно отнести то, что он дополнительно включает нормативы измерения мутности с использованием нескольких детекторов (в первую очередь детектор проходящего света), в то время как USEPA предполагает использование только «чистой» нефелометрии, что фактически ограничивает его область применения диапазоном 0-40 NTU.
ПНД Ф 14.1:2:3:4.213-05 Количественный химический анализ вод. Методика измерений мутности проб питьевых, природных поверхностных, природных подземных и сточных вод турбидиметрическим методом по каолину и формазину / МИ / 14 1 2 3 4 213 05
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА НО НАДЗОРУ
В СФЕРЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЦЕНТР АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ
ТЕХНОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ»
Директор ФГБУ «ФЦАО»
_________ Д.В. Федоткин
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОД
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ МУТНОСТИ
ПРОВ ПИТЬЕВЫХ, ПРИРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ,
ПРИРОДНЫХ ПОДЗЕМНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
ПО КАОЛИНУ И ПО ФОРМАЗИНУ
Методика допущена
для целей экологического контроля
МОСКВА
(Издание 2019 г)
Методика измерений аттестована Центром метрологии и сертификации «СЕРТИМЕТ» Уральского отделения РАН (Аттестат аккредитации № RA.RU.310657 от 12.05.2015), рассмотрена и одобрена федеральным государственным бюджетным учреждением «Федеральный центр анализа и оценки техногенного воздействия» (ФГБУ «ФЦАО»).
Настоящее издание методики введено в действие взамен ПНД Ф 14.1:2:4.213-05 (Издание 2005 г.).
Сведения об аттестованной методике измерений переданы в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.
от 0,1 до 5,0 мг/дм 3 по каолину;
от 1,0 до 100 ЕМФ (или ЕМ/дм 3 ) в единицах мутности по формазину, соответствующих полученным расчётным путем от 0,58 до 58,0 мг/дм 3 по каолину.
1 в случае предоставления данных в государственный фонд данных о состоянии окружающей природной среды (Росгидромет) методика может использоваться только при анализе поверхностных вод суши в случае аварийных (чрезвычайных ситуаций)
Методика предназначена для применения в лабораториях, осуществляющих анализ, контроль, мониторинг в пробах питьевых, природных поверхностных, природных подземных и сточных вод.
Если при определении мутности но формазину её величина превышает верхнюю границу диапазона градуировочной характеристики, то допускается разбавление пробы; результат измерений мутности при этом рассчитывается с учётом коэффициента разбавления.
Определению мутности мешает окраска пробы (кроме жёлтых оттенков). При невозможности устранения мешающих влияний по данной методике необходимо проводить определение в соответствии с другими аттестованными методиками измерений.
Отмечаем, что значение мутности не может быть пересчитано на массовую концентрацию взвешенных веществ. Взвешенные вещества необходимо определять по аттестованной на их определение (измерение) методике измерений.
3 Официальное представление актуальной ворсин методики в электронно-цифровой форме возможно только на официальном сайге ФГБУ «ФЦАО» www.fcao.ru. За информацию, представленную на других сайтах и информационно-справочных системах, разработчик ответственности не несет.
1 ПРИНЦИП МЕТОДА
Турбидиметрический метод определения мутности основан на сравнении испытуемых проб воды со стандартными суспензиями каолина или формазина с использованием спектрофотометра (фотоэлектроколориметра) при длине волны 520 нм в кювете с толщиной оптического слоя 50 мм.
2 ТРЕБОВАНИЯ К ПОКАЗАТЕЛЯМ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Методика обеспечивает выполнение измерений с погрешностью, не превышающей норм точности измерений показателей состава и свойств вод, установленных ГОСТ 27384.
Методика измерений обеспечивает получение результатов измерений с погрешностью, не превышающей значений, приведённых в таблице 1.
Диапазон измерений мутности
Показатель точности (границы относительной погрешности), ±δ, %
Как расшифровать результаты анализа воды
В этой статье поговорим об основных показателях химического исследования воды: что они означают, как измеряются, чем удаляются и каковы рекомендуемые нормы СанПиН для каждого показателя. Условно их можно разделить на три группы: органолептические, обобщенные и химические.
Органолептическими называются показатели, превышение которых можно определить с помощью органов чувств человека. Эта группа включает мутность, цветность, запах и привкус.
Мутность — это снижение прозрачности воды из-за наличия в ней мелких взвешенных частиц: песка, глины, извести, ила, а также органических соединений — результата жизнедеятельности микроорганизмов. Чтобы определить степень мутности, через образец воды пропускают луч света и следят за его рассеиванием. Этот тест не дает ответа, какие именно примеси находятся в воде, а также не рассказывает об их вреде или безопасности для человека. Но в совокупности с другими данными он позволяет спроектировать эффективную систему водоочистки.
Степень мутности учитывается при установке УФ-стерилизатора, потому что если она выше нормы, взвешенные частицы не дадут ультрафиолетовым лучам проходить сквозь воду и обеззараживать ее. Этот показатель измеряется в единицах мутности по формазину (ЕМФ) или миллиграммах на литр (мг/л). Допустимые нормы СанПиН — 2,6 ЕМФ или 1,5 мг/л.
Цветность — это интенсивность окраски воды из-за наличия цветения, органических соединений, трехвалентного железа. Чтобы определить цветность, образец воды сравнивают с эталоном — 1000 градусной шкалой образцов окраски.
Допустимые нормы СанПиН по этому показателю — 20 градусов. Результат теста, как и в случае с мутностью, не дает точных данных о химическом составе воды, но важен для правильного подбора фильтров при проектировании системы водоочистки.
Запах и привкус воды зависят от примесей, которые в ней находятся. Привкус может быть металлическим, щелочным, кислым, горьким, сладким, соленым. Вода может пахнуть рыбой, гнилью, ржавчиной.
Оба показателя измеряются по пятибалльной шкале:
0 — запах/привкус отсутствует;
1 — запах/привкус не ощущается потребителем, но обнаруживается в лаборатории;
2 — запах/привкус ощущается потребителем только если обратить на это его внимание;
3 — запах/привкус ощущается потребителем и делает воду неприятной для употребления;
4 — запах/привкус обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья;
5 — запах/привкус очень сильный, вода непригодна для питья.
Допустимые нормы СанПиН — не более 2 баллов для каждого показателя.
От большинства органолептических загрязнений воду избавляют угольные фильтры.
Обобщенными называются комплексные показатели, такие как перманганатная окисляемость и общая минерализация.
Перманганатная окисляемость — общее количество органических и неорганических веществ, которые окисляются в лаборатории (обычно с помощью раствора перманганата калия).
Измеряется этот показатель в миллиграммах кислорода, участвовавшего в реакции окисления этих веществ. Рекомендуемая величина согласно российским санитарным нормам — до 5 мгО2/л.
Общая минерализация (солесодержание) — общее количество солей и минералов, растворенных в воде (как органических, так и неорганических). Самостоятельно определить избыточное солесодержание можно по белым следам на посуде и сантехнике. Также этот показатель влияет на вкус воды.
Общая минерализация измеряется в миллиграммах на литр. Согласно СанПиН, допустимое значение по этому показателю — до 1000 мг/л. Также указом главврача РФ в некоторых регионах этот показатель может быть увеличен до 1500 мг/л.
Оба этих показателя не дают представления о точном химическом составе воды, но они важны для удачного подбора водоочистного оборудования.
Химические показатели — те, которые требуют точного измерения для правильного подбора фильтров очистки. Основные из них: жесткость, железо, марганец, PH, сероводород, фториды.
Жесткость — это наличие в воде растворенных солей щелочноземельных металлов, в основном кальция и магния. Вода приобретает жесткость при прохождении через слои горных пород. Заметить избыток солей кальция и магния можно в домашних условиях: по накипи на чайнике, белым разводам на стеклянной посуде, белому осадку при отстаивании воды. Точное содержание солей жесткости определяется в лаборатории.
В России общую жесткость измеряют в миллиграммах на эквивалент литр (мг-экв/л). Согласно нормам СанПиН допустимой считается концентрация не более 7 мг-экв/л. Европейские нормы по этому показателю жестче российских.
Железо — это металл, который встречается в воде в виде ионов или соединений. Основные его формы:
двухвалентное железо (Fe+2) — растворено в воде и не заметно на глаз, но при отстаивании преобразуется в бурый осадок на дне и стенках емкости;
трехвалентное железо (Fe+3) — придает воде различные оттенки от желтого до рыжего и коричневого; при отстаивании образует осадок;
бактериальное железо — образуется в процессе жизнедеятельности железистых бактерий; проявляется в виде пленки при кипячении воды;
органическое железо — образуется в процессе соединения с органическими веществами; сложно удаляется с помощью фильтров; может усваиваться организмом человека;
коллоидное железо — присутствует в воде в виде суспензии, состоящей из очень маленьких частиц; сложно удаляется фильтрами.
Нормы СанПиН учитывают общее количества всего железа, которое не должно превышать 0,3 мг/л.
Марганец — тяжелый металл. В воде встречается в форме Mn2+, в большинстве случаев является спутником железа и удаляется также вместе с железом. Признаки избытка марганца: помутнение или потемнение воды при отстаивании, выпадение темного осадка, окрашивание в темный цвет раковины и унитаза, а также ногтей и кожи после купания.
Показатель измеряется в миллиграммах на литр. Допустимая концентрация марганца в питьевой воде согласно санитарным нормам России — не более 0,1 мг/л.
Сероводород — токсичный газ со специфическим и очень неприятным запахом. При заборе проб воды на химический анализ сероводород быстро улетучивается, поэтому потребуется консервант, который нужно заранее взять в лаборатории.
Показатель измеряется в миллиграммах на литр. Согласно СанПиН допустимая концентрация сероводорода в воде — не более 0,003 мг/л.
Водородный показатель (pH) — это концентрация ионов водорода в воде, выражающая ее кислотность или щелочность. Чистая вода имеет нейтральный pH равный 7. Но поскольку в воде растворены многие вещества и соединения, ее pH изменяется либо в сторону кислотности (pH 7). Слишком кислая или слишком щелочная вода вредна для здоровья.
Согласно СанПиН, рекомендуемые показатели pH для питьевой воды — от 6 до 9. Этот показатель учитывается при подборе реагентов для систем водоочистки, так как для разных реагентов есть свои нормы pH.
Фториды — это фтор в виде газа, а также его соединения: фтористый натрий и фтористый кальций. При отстаивании газ улетучивается, а соединения приходится удалять с помощью фильтрации.
Показатель измеряется в миллиграммах на кубический дециметр. Допустимая концентрация фтора и его соединений в питьевой воде — не более 1,5 мг/дм3. В нашей практике избыток фторидов встречается часто.
Простому человеку сложно разобраться с показателями, а потом подобрать нужные фильтры и оборудование. Чтобы система водоочистки работала эффективно и удаляла все загрязнения, необходимы знания и навыки профессионалов. Поэтому для всех клиентов нашей компании мы предлагаем бесплатную услугу Подбор оборудования.
Если у вас уже есть результаты химического анализа воды, наши специалисты спроектируют для вашего случая индивидуальную систему водоподготовки. Отправьте результаты химического исследования нашему специалисту через любой мессенджер: WhatsApp, Viber, Telegram +7 (985) 167-08-90 или по почте info@gydronika.ru. В сообщении укажите количество проживающих в доме человек, источник воды и количество точек водораздачи (краны, душ, унитазы). В ответ мы вышлем коммерческое предложение на установку системы водоподготовки.
Если вы еще не делали химическое исследование воды, но уже решили доверить нашей компании очистку воды в вашем доме, мы бесплатно организуем забор образцов и проведение анализа. Звоните, чтобы задать вопросы и получить консультации: +7 (495) 477-67-29.
Мутномеры. Как измерить мутность воды
Мутность (или турбидность) является одним из самых распространенных «интуитивных» параметров, определяющих качество воды, ведь это её первая очевидная характеристика, заметная даже непрофессионалу в области водоочистки. Действительно, мутность может говорить о многом, от качества обеззараживания воды до состояния наших озёр, океанов, ручьёв и других природных водоёмов.
Что такое мутность?
Если говорить простым языком, под мутностью понимают «облачность» воды. Она, как правило, порождается взвешенными частицами – это, например, фрагменты водорослей, различная грязь, минералы, различные белки и масла или даже бактерии. Измерения мутности осуществляются путём прохождения луча света сквозь образец раствора и определением содержания взвешенных частиц. Чем выше их содержание в образце – тем выше показатель турбидности.
Следует сказать, что, хотя мутность находится в корреляции со взвешенными твёрдыми частицами, её не следует путать с параметрами общего количества взвешенных твёрдых частиц (TSS). Измерения TSS – это количественное измерение массы твёрдых веществ, взвешенных в образце, путем взвешивания разделённых твердых веществ.
Важность определения мутности
Мутность – это значимая качественная характеристика воды во всех сферах, от муниципального водоснабжения до контроля окружающей среды. Первостепенной задачей фильтрования воды, используемой для питья, считается удаление и снижение мутности. В ходе водообработки эта величина измеряется на нескольких стадиях, чтобы определить качество очистки и обеспечить соблюдение государственных нормативов. Различные взвешенные частицы (грунт, водоросли и т. д.) в воде уменьшают эффективность химических процедур дезинфекции и могут являться носителями бактерий и паразитов. Из-за них вода может выглядеть слегка мутной либо иметь очевидно высокую мутность. Но, как уже было сказано выше, даже безотносительно к измерениям мутности, общая прозрачность воды является визуальным показателем качества, убеждающим потребителя в её безопасности. В конце концов, никто из нас не хочет пить мутную воду из-под крана!
Мутность воды также может указывать на загрязнение окружающей среды. Например, после штормов грязная вода может стекать с сельскохозяйственных полей, лесозаготовительных фабрик, строительных объектов и т. д. и быстро наводнять природные воды несвойственными им осадками. Это пагубно сказывается на жизни водных обитателей и растений и требует множества усилий для исправления ситуации. Измерения мутности также практикуются в производстве напитков и продуктов питания.
Как измеряется мутность?
Существует широкий ряд методов анализа мутности, от визуальной оценки до использования полномасштабных приборов количественного измерения содержания взвешенных частиц. Определённые визуальные методы идеально подходят для измерений в полевых условиях. Это, например, так называемый диск Секки. Его опускают на веревке вместе с прикреплённым к нему грузиком в речную воду, с тем, чтобы диск погружался вниз до того момента, пока он перестаёт быть видимым. Расстояние, на которое диск ушёл под воду, и будет считаться мерой мутности воды.
Наилучший способ измерить мутность в обширном спектре образцов – это использование нефелометра (или мутномера – измерителя мутности). В них используется световой и фотодетектор, с помощью которых измеряют степень рассеивания света. Затем эти данные переводят в так называемые нефелометрические единицы мутности (NTU) или единицы мутности по формазину (FTU).
Как уменьшить мутность?
Большинство мер по снижению мутности направлены на сокращение неконтролируемого выхода загрязнённых сточных вод. Между тем, и питьевая и сточная воды проходят специальную обработку для снижения мутности. Для осветления воду перемешивают с коагулянтом – квасцами. Взвешенные частицы обладают отрицательным зарядом, поэтому отталкиваются друг от друга, образуя мелкодисперсные частицы. С попаданием в воду квасцов взвешенный материал нейтрализуется до образования крупных устойчивых частиц, называемых «флоки», которые легко удаляются с помощью систем фильтрации.
Правила допустимого количества взвешенных частиц устанавливаются нормативами для обеспечения безопасности питьевой воды и эффективности её очистки. Так, например, согласно требованиям Агентства по охране окружающей среды США (USEPA), 95% питьевой воды в течение одного месяца должны иметь показатель мутности менее 0.5 NTU, и в то же время ни один отдельно взятый образец этой воды не должен превышать 5 NTU в любой момент времени.
Особенности выбора мутномера
Измерители мутности – это устройства, наделённые источником света, объективом и детектором, который располагается под углом 90° от источника света. В то время, как анализируемый материал помещается между источником света и детектором, находящиеся в нём частицы рассеивают свет так, что он достигает детектора, определяющего интенсивность рассеянного света и сравнивает эти значения со стандартами мутности. Некоторые приборы снабжены дополнительными детекторами для анализа образцов с очень высокой мутностью.
Общепринятые единицы определения мутности
Знание стандартов мутности также служит немаловажной частью измерений. В основном современные стандарты строятся на формазине – синтетическом полимере с частицами однородного размера. Он производится путём реакции сульфата гидразина с гексаметилентетрамином. Благодаря стабильности формазина его признают практически все контролирующие организации, такие как ISO, EPA и ASBC. Данный стандарт носит название FTU.
Большинство других единиц мутности основаны на FTU, но варьируются в зависимости от метода измерения. Вот несколько примеров:
1. Нефелометрические единицы мутности (NTU): единица, сходная с FTU, но используемая при измерении мутности приборами, соответствующими стандартам EPA.
2. Нефелометрическая единица измерения мутности (NTRU): измерения на основе стандарта EPA с применением коэффициентного метода определения мутности.
3. Нефелометрические единицы формазина (FNU): они также сходны с FTU, но характерны для измерителей со стандартами ISO 7027.
4. Шкала цветности, разработанная Американским обществом химиков пивоваренной промышленности (ASBC-FTU): используется измерителями, спроектированными по стандартам ASBC.
Для принятия эффективного решения о выборе стандарта также следует знать, что наиболее распространёнными из них сегодня являются EPA 180.1 и ISO 7027.
EPA-совместимые измерители мутности
Измерители, совместимые с EPA, соответствуют стандарту 180.1 определения мутности в образцах питьевой воды, а также грунтовых вод, стоков, морской воды и поверхностных вод. Они лучше всего работают в промежутке 0-40 NTU. Подобные измерители наделены вольфрамовыми лампами в качестве источников света. Эти лампы функционируют при цветовой температуре между 2200-3000 °К. Общий путь, проделанный падающим и рассеянным светом, не должен быть больше 10 см. Детектор такого прибора центрирован при 90° к падению луча и не допускается выход этого угла за рамки ± 30° от 90°. Прибор также наделяют спектральным пиковым откликом в промежутке 400-600 нм. И, наконец, необходимо, чтобы чувствительность мутномера выявляла разность значений 0.02 NTU и меньше в образцах с турбидностью менее единицы.
Отсюда можно сделать выводы, что EPA-совместимые измерители:
(+) Отлично подходят для измерений образцов с пониженной мутностью, таких как питьевая вода
(+) Признаются всеми стандартами EPA в плане формирования отчётности
(-) Плохо работают с цветными образцами ввиду поглощения белого света
ISO совместимые мутномеры
Эти измерители стоят по своей популярности на втором месте и аналогичны EPA-совместимым, но с некоторыми ключевыми отличиями. Во-первых, в роли источника света здесь выступает инфракрасный 860 нм светодиод. Во-вторых, спектральная ширина излучающей полосы не должна быть больше 60 нм.
ISO-измерители снабжены световыми детекторами примерно на 90° от источника излучения, хотя данный стандарт также поддерживает использование детекторов под другими углами.
В общем и целом, измерители ISO:
(+) Используют инфракрасный светодиод, который устраняет помехи, создаваемые цветностью образца
(+) Повышают точность анализа в более мутных образцах
(-) Неприемлемы стандартом EPA в США для формирования отчётности
Независимо от того, какой тип прибора вы выберете, обязательно проконсультируйтесь с любыми регулирующими организациями, особенно если вам необходимо формировать отчётность по измерениям. Также следует знать, что оба вышеописанных типа приборов могут функционировать в соответствии со стандартами формазина, а также коммерчески доступными стандартами AMCO-AEPA-1, которые признаны USEPA в качестве первичного эталона.
Шесть советов, которые помогут получить точные показатели мутности
Теперь, когда вы знаете, как выполнять измерения и какие мутномеры выбрать, приведём выдержки из лучших измерительных практик:
1. Начинайте измерения с использования качественных кювет
Как и при колориметрических тестах на хлор или ХПК, мы используем для размещения нашего образца для измерений специальные кюветы. Они являются значимой частью исследования, ведь свет проходит сквозь них точно так же, как через образец. Поэтому перед измерениями убедитесь, что ваши кюветы чистые и не содержат царапин, мешающих прохождению света через стекло, что порождает ложно высокие результаты. К счастью, ошибки в измерениях легко исправить, просто заменив кювету с видимыми царапинами на новую.
2. «Умасливайте» ваши кюветы
Так же, как видимые царапины стекла оказывают влияние на показатели мутности, незначительные дефекты тоже могут внести свой негативный вклад в результаты анализа. Эти, казалось бы, микроскопические царапины, оказывают в особенности сильное влияние, если вы работаете с образцами в низком диапазоне – например, с питьевой водой.
Для маскировки мелких дефектов в стекле можно использовать силиконовое масло. Оно имеет тот же показатель преломления, что и стекло, поэтому не будет мешать показаниям. Просто возьмите несколько капель масла, добавьте их в кювету, а затем тщательно протрите ёмкость безворсовой тканью. Если всё было сделано правильно, то «на выходе» вы обнаружите кювету, которая кажется практически сухой, без видимого масла на её поверхности.
Важно отметить, что силиконовое масло эффективно только при заполнении мелких дефектов в стекле. Большие видимые царапины следует рассматривать как повод для замены стекла.
3. Используйте современные калибровочные стандарты
Мы все согласимся с тем, что ключом к точным результатам является точная калибровка, а она, в свою очередь, складывается из надёжных стандартов растворов.
Хотя современные стандарты на основе формазина более стабильны и надежны, чем используемые ранее, сроки их хранения всё ещё сильно ограничены. Так, например, согласно EPA, стандарты 40 НТУ, производимые внутри страны, следует обновлять ежемесячно и готовить новые растворы для каждой новой калибровки, поскольку старые имеют свойство коагулировать и оседать на дно ёмкости.
Чтобы сэкономить время, можно использовать стандарты AMCO-AEPA-1, которые в идеале должны поставляться в виде набора герметично запечатанных флаконов, легко размещаемых в кюветах. Кроме того, эти стандарты намного более устойчивы к хранению, чем формазиновые. Срок их использования может достигать трёх лет.
4. Тщательно очищайте ваши кюветы
Мы можем оставить после еды грязную посуду, чтобы вымыть её позже, но, пожалуйста, не стоит делать того же самого с вашими грязными кюветами. Пятна на кювете могут поглощать или рассеивать свет, что приведёт к тому, что вместе с анализом мутности образца вы будете анализировать и мутность вашего грязного стекла.
Если на стекле появляются пятна, используйте разбавленную кислоту или другой очиститель для их удаления. После чистки обязательно промойте ваши кюветы деионизированной водой высокой чистоты, пропущенной через фильтрующую мембрану ≤ 0.2 мкм.
5. Используйте метод отношения
По мере увеличения количества взвешенных частиц в образце они имеют склонность к перемещению, а кроме того часть света, проходящего сквозь образец высокой мутности, отражается. По этим двум причинам показатели мутности будут отличаться от фактического значения.
Обе эти проблемы можно решить. В первом случае следует разбавить сильно мутные образцы прозрачной жидкостью. После этого образец подлежит исследованию как нормальный, а затем показатели корректируют с учётов коэффициента разбавления. Стандарт EPA 180.1 требует перед измерением разбавлять любые образцы со значениями выше 40 NTU.
Во втором случае используют метод отношения, суть которого – в использовании различных углов падения луча для компенсации потерянного света. Показания мутности в этом случае корректируются математическими расчётными методами изменения угла падения света, изложенными в стандартах 2130B и USEPA.
6. Избегайте конденсата на ваших кюветах
И, наконец, на показатели мутности оказывает влияние конденсат, который может появиться на стекле, особенно в случае, если ваши образцы имеют низкую температуру. Конденсат на внешней стороне стекла препятствует прохождению света через образцы, что приводит к ошибочным показания мутности. Этого можно избежать, просто обтирая кюветы чистым кусочком сухой ткани без ворса.
По материалам статьи Дэйва Масулли, выпускника Колледжа Род-Айленда, обладателя ученой степени по химии и биологии, сотрудника компании Hanna Instruments. Среди главных увлечений Дэйва – научный анализ продуктов питания под чашечку хорошего кофе.