Мутность по формазину что это
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.
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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Вода, расфасованная в емкости: первая категория | СанПиН 2.1.4.1116-02 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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): 0,75 мг/дм 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Поверхностные воды, в том числе стоки всех видов | СанПиН 2.1.5.980-00 | Плавающие примеси (условно создающие дополнительную мутность): на поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей | ||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечания:
** 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*.
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 мутностиВ 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 показателиИспользование 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: 1 FTU = 1 ЕМФ = 1 ЕМ/литр = 1 FTU = 1 FNU = 1 NTU = 0,053 JTU. 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 ГОСТНа территории Российской Федерации в вопросах определения концентрации взвешенных частиц в воде разного формата стоит придерживаться нормативных документов, указанных в таблице 2: Таблица 2
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
|