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.
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).
90 ° ± 30 °
90 ° ± 2.5 °
Апертурный угол
не определен
от 20 ° до 30 °
Расстояние, пройденное испускаемым и рассеянным в образце излучением
10 см
не определено
Калибровочные стандарты
Формазин или AEPA-1
Формазин
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.
Принципы определения показателя мутности в сточной, природной и питьевой воде
Мутность (турбидность) воды – визуальный органолептический показатель её безопасности и качества. Лабораторные исследования проб из различных источников, – водопроводный кран, скважина, река, озеро, подземный ручей, стоки, – показывают уровень химической и биологической контаминации только после скрупулезного аналитического контроля. Неприглядный внешний облик мутной жидкости виден сразу, поэтому закономерно вызывает у частных пользователей и промышленников отторжение. Существуют небезосновательные сомнения относительно возможности её использования. Сначала анализ – потом принятие решения. Необходимо понять, как минимизировать количество примесей неорганических и органических загрязнителей.
Тонкодисперсные примеси в воде
Причина турбидности воды в той или иной степени – присутствие в ней тонкодисперсных взвешенных частиц, не обладающих способностью к полноценному растворению. Стандартный размер мелкодисперсных частиц укладывается в диапазон: 0,004 – 1 мм.
Специалисты прозвали мутность воды метким термином «облачность» за ее внешнее сходство с «грязным» небом с плывущими по нему разноцветными тучами.
Характеристики мутности и прозрачности воды
Между понятиями «мутность» и «прозрачность» существует тесная взаимосвязь: чем выше первый показатель, тем ниже второй. Выбор показателя зависит от целеполагания исследователя. Например, многие производственные процессы требуют воды безупречной прозрачности, а центры контроля качества вод следят за их мутностью.
Состав тонкодисперсных веществ
Как правило, в составе природных источников находятся: песок, глина, ил, водоросли и микроорганизмы. Неорганические химические элементы представлены соединениями алюминия, солями карбонатного характера, оксидами железа и марганца в коллоидной форме. Органические вещества – различные соединения углерода, образующие маслянистые пятна на поверхности воды. Отдельные роль в процессе замутнения воды играют зоопланктон, растительные микроорганизмы, бактерии.
«Начинка» тонкодисперсных образований целиком и полностью зависит от региона, климатических условий, времени года, соседства с промышленными объектами и сельскохозяйственными угодьями, использующими в технологических цепочках широкое разнообразие химических веществ.
Причина появления в стоках
Характерное снижение прозрачности стоков чаще всего обусловлено нарушениями в механизме технологических циклов на крупных промышленных объектах, утечками химических запасов со складов, неграмотным использованием минералов, пестицидов, удобрений в сельском хозяйстве, халатностью персонала. Увеличение мутности в зависимости от первопричины можно поделить на 3 группы.
Природные источники
Активными поставщиками нерастворимой «грязи» в сточные воды, как химической, так и биологической породы, чаще всего становятся: дожди, растаявшие снежные покровы, ледники, лавины, сели, бурные паводки, грунтовые воды. Встреча соленых морских вод с речными артериями в местах их слияния – ещё одна причина природного замутнения вод.
Бытовые
Быт жителей многоквартирных домов, частных городских и загородных владений; деятельность крестьянских хозяйств, мелкого и среднего бизнеса (химчистки, точки общественного питания, отели, гостиничные комплексы, санатории, торговые центры, зоны развлечений и отдыха, спортивные комплексы) – всё это прямо или косвенно влияет на чистоту (прозрачность) вод.
Работа промышленности
Работа предприятий нефтеперерабатывающей отрасли, тяжелого машиностроения, горнодобывающих и рудные комбинатов наносит значительный вред водоёмам, снижает чистоту вод. К ним можно присовокупить деятельность транспорта – они создают пыль на дорогах, которая оседает в водоёмах.
Нормы для питьевой и сточной воды
По российскому санитарному законодательству показатель «мутность воды» строго нормируется сразу в нескольких документах, указанных в таблице 1:
Таблица 1
Вид воды
Регламентирующий документ
Допустимый предел в ЕМФ (единицах мутности по формазину ЕМ/л)
Упакованная питьевая вода, включая её природную минеральную разновидность:
обработанная, купажированная, в том числе искусственно-минерализованная для:
детей
ТР ЕАЭС 044/2017
0,5
Вода, расфасованная в емкости:
первая категория
СанПиН 2.1.4.1116-02
0,5
Вода централизованного питьевого водоснабжения
СанПиН 2.1.4.1074-01
2,6 (3,5)*
Вода нецентрализованного водоснабжения
СанПиН 2.1.4.1175-02
в пределах 2,6-3,5*
Поверхностные воды, в том числе стоки**:
при сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на:
питьевое, хозяйственное, бытовое снабжение водой, в том числе для нужд пищевых предприятий;
рекреационное использование, нужды населенных пунктов
СанПиН 2.1.5.980-00
Присутствие взвешенных веществ (показатель мутность – не нормируется):
на поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей
Примечания:
* устанавливается на региональном уровне, в единицах по каолину (мг/л) имеет значение – 1,5 (2);
** Для водных объектов, содержащих в пределах более 30 мг/дм 3 природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5 %. Взвеси со скоростью выпадения более 0,4 мм/с для проточных водоемов и более 0,2 мм/с для водохранилищ к спуску запрещаются.
Международная система здравоохранения совместно с экспертами ВОЗ не считает турбидность воды особо опасным для здоровья людей, животных и растений показателем, приписывая потере прозрачности скорее субъективные эстетические свойства.
По внешнему виду источникам воды, по их мнению, достаточно находиться в пределах 5 «западных» единиц NTU. В том случае, если появились замечания со стороны санитарных служб, начинать мероприятия по обеззараживанию, следует при достижении 1 NTU*.
*NTU (Nephelometric Turbidity Unit) повсеместно для служебного пользования переводится в более привычные для всех континентов и стран, в том числе для России, мг/л, учитывая большую погрешность в исчислении западной единицы, применяемой США и ВОЗ. СловоTurbidity переводится с английского языка, как «мутность».
Диапазон выглядит следующим образом – 1 NTU = 0.13 мг/литр, если это кремнезём в формации диатомита, 1 NTU = 1 мг/л, если применялся каолин.
Единицы измерения мутности
В химических справочниках, учебной литературе для специалистов, методиках по определению этого показателя в контексте понятия «мутность воды» используют разные единицы измерения количественной характеристики. Основа – исходная шкала стандартов, содержащая искусственно смоделированные концентрации взвешенных частиц. Базовая платформа – «считывание» колебаний интенсивности светового потока, проникающего через плавающие в пробах взвеси.
Мутность по каолину (мг/л)
Эталонная суспензия – белая глина каолина в мелкодисперсной формации. Полученный результат отображается в мг/л (дм 3 ).
По формазину (ЕМФ)
Стандартный раствор со взвесями готовят на основе полимеров формазина. Аббревиатура этой единицы измерения мутности в воде наиболее часто встречаемый вариант в российских документах – ЕМФ. В полной версии звучит как «единицы мутности по формазину на 1 литр (дм 3 )».
Прочие показатели
Использование прочих единиц измерения мутности воды скорее характерно для зарубежных химиков. В России используется в случае работы со стандартами ISO, EPA, ASBS. Дословные технические переводы терминов в различных источниках разнятся, но понять их суть и угадать виды используемых коллегами стандартов взвешенных частиц вполне можно:
Специалистам, связанным с аналитическим контролем разных видов воды, следует помнить, что метрологические аспекты калибровки для всех этих единиц измерений лежат в разных плоскостях. Пересчитать результаты, полученные в ходе применения методик можно, но эти действия будут иметь скорее теоретический, чем полезный практический характер.
Как перевести?
На математическом языке «химия мутности» воды выглядит следующим образом:
Перевод в мг/л всегда чреват числовыми потерями и грешит в точности. Поэтому химики предпочитают придерживаться выбранного варианта методики и экспериментировать только в крайних случаях.
В российских национальных стандартах рекомендовано придерживаться условного соответствия формуле: 1 ЕМФ=0,58 мг/дм 3 (по каолину).
Методики определения мутности по ГОСТ
На территории Российской Федерации в вопросах определения концентрации взвешенных частиц в воде разного формата стоит придерживаться нормативных документов, указанных в таблице 2:
Таблица 2
Обозначение документа
Наименование документа
Статус
Область применения
ГОСТ Р 57164-2016
Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности
Действует с 01.01.2018.
Распространяется на природную и питьевую воду, в том числе расфасованную в емкости
ГОСТ 3351-74
Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности
Утратил силу на территории РФ с 01.01.2018.
Распространяется на питьевую воду
ПНД Ф 14.1:2:3.110-97
Методика измерений массовой концентрации взвешенных веществ в пробах природных и сточных вод гравиметрическим методом
Действует
Распространяется на природные (поверхностные и подземные) и сточные воды
Каждый из предложенных методов исследования воды на мутность имеет результативные параметры, позволяющие аналитикам выбрать самый оптимальный вариант работы. Основные характеристики технических и химических приемов собраны в таблице 3:
Таблица 3
Регламентирующий документ
Суть методики
Диапазон измерений
Погрешность
ГОСТ Р 57164-2016
Определение мутности с использованием оптических приборов (нефелометр или турбидиметр)*
Нижний предел обнаружения – 1 ЕФМ
Относительная погрешность при вероятности Р=0,95 лежит в диапазонах:
свыше 15 ЕФМ – 14%
ГОСТ 3351-74
Выявление мутности с помощью показаний фотоэлектроколориметра
Нижний предел обнаружения:
– 0,5 мг/ дм 3 каолина;
– 1 ЕМ/дм 3 формазина
Не обозначена
ПНД Ф 14.1:2:3.110-97
Измерение массовой концентрации взвешенных веществ с применением мембранных фильтров и последующим взвешиванием полученного осадка
3-5000 мг/дм 3
Относительная погрешность при вероятности Р=0,95 лежит в диапазонах:
*Нефелометрический метод лучше зарекомендовал себя при значениях мутности до 40 ЕФМ в исследуемой пробе, при больших значениях «облачности» лучше использовать турбидиметрию.
Многолетняя практика аналитиков позволила сделать вывод, что самыми эффективными методиками в ходе исследований оказались методы сравнения, фотоэлектроколориметрия, нефелометрия, турбидиметрия.
Интересный факт! Среди «полевых» методик определения турбидности экологи чаще всего отдают предпочтение диску Секки. Принцип его применения прост: пока погруженное в воду устройство с самим диском и утяжелителем его массы (грузиком), видимо глазам, показания не фиксируют. Мера видимости служит показателем «мутности». Значения расстояния служат мерой мутности исследуемой водной среды.
Методы сравнения и их особенности
Любые сравнительные способы оценки мутности базируются на «диагностике» состояния стандартных суспензий и «подопытной» воды.
Дистиллированная (бидистиллированная) вода должна иметь минимальную мутность, не превышающую 0,2 ЕМФ.
Для проведения серии сравнений не может быть использовано менее 5-6 рабочих растворов «искусственных» взвесей, равномерно охватывающих рабочий диапазон используемого оборудования.
Для чистоты проведения анализа его лучше проводить не позднее 24 часов после отбора проб. В противном случае пробы обязательно должны быть законсервированы (на 1 дм 3 исследуемой жидкости – 2-4 мл хлороформа).
Фотометрические принципы
Для испытаний подойдет любой тип фотоэлектроколориметра с зеленым светофильтром. Длина волны – 530 нм. Кюветы стандартные. Длина слоя, поглощающего свет – 100 и 50 мм. Для прибора не важно, какими стандартными суспензиями придется оперировать: каолина или формазина.
Перед каждой линейкой проб обязательная калибровка по одному из вариантов:
Перед аналитикой пробы нужно ее тщательно взболтать. Ориентиром по выбору стандарта воды в кювете служит цветность той же пробы: до 10° Сr-Со шкалы ориентируются на бидистиллят, выше этого значения на специально подготовленную в центрифуге исследуемую пробу воды.
Окончательный результат определяют по заранее сделанному градуированному графику.
Мутномеры (нефелометры, турбидиметры)
Средства измерения (СИ), используемые для определения показателей качества проб воды с функцией мутномеров, в роли которых выступают нефелометры, турбидидиметры, анализаторы мутности нефелометрические, должны обладать рядом сходных технических параметров:
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.
