散射式濁度儀的改進(jìn)和應(yīng)用

1、散射式濁度儀的改進(jìn)和應(yīng)用         06-03-13 10:25:00     作者：吳星五，唐秀華，朱愛    編輯：studa9ngns摘要：探討散射式濁度儀的測試機理和改進(jìn)方法。測試結(jié)果表明，采用新型單色電子光源和配備發(fā)光強度穩(wěn)定電路的散射式濁度儀具有低濁度范圍準(zhǔn)確性和靈敏度高，至100NTU線性好，不須經(jīng)常調(diào)整零點和重新標(biāo)定，耗電量少，光源壽命長和抗色度干擾能力強等特點，適用于水廠提高濾池效果和監(jiān)測出水水質(zhì)。 關(guān)鍵詞：過濾

2、 濁度 儀器  Improvement and Application of Diffusion NephelometerAbstract:The measuring mechanism of diffusion nephelometer and methods for its improvement were studied，the result of which shows that the diffusion nephelometer using a new-type monochromatic electronic light source and provided with

3、 a luminous intensity stabilizing circuit is featured by high accuracy and sensitivity in case of narrow range of NTU，with good linearity up to 100 NTU，without frequent adjustment of zero point and re-calibration，less consumption of power，long life of light source，strong resistance to color interfer

4、ence，etc.，and is，therefore，suitable for the improvement of the efficiency of filiter tanks and the monitoring of the quality of outlet water in water plantsKey words:water treatment；filtration；turbidity；instrument隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對給水水質(zhì)的要求越來越高。將過濾水的濁度控制在0.1NTU以下，是目前國外采取的預(yù)防病原體爆發(fā)流行的主要手段。近年來，歐美國家的水廠開始普及微粒子計數(shù)器，

5、用于檢驗水處理過程的絮凝效果、過濾器的性能和優(yōu)化反沖洗過程等。但為水廠的過濾器配備高價的微粒子計數(shù)器，在我國可能還不現(xiàn)實，提高濁度的檢測水平仍具有很大的實際意義。常見的濁度儀均為光電式，主要有透射光武、散射光式、表面散射光式和積分球（散射+透射）式等。采用波長860mm的激光光源的透射光式濁度儀，入射光不會被水體所吸收，能避免色度干擾；濁度用透射光與入射光比值的負(fù)對數(shù)表示，因透射光相對于入射光的變化量較小，低濁度的場合一般不適用。積分球（散射+透射）式濁度儀，同時測定散射光和透射光，濁度用散射光與透射光（或散射光+透射光）的比值表示，具有較高的靈敏度，但儀器復(fù)雜，價格偏貴。目前，低濁度值的測量

6、一般采用散射光武濁度儀1-3。在散射光武濁度儀的改進(jìn)方面，國內(nèi)新產(chǎn)品XZ系列（上海海恒機電）有一定的代表性，本文介紹該儀器的部分實驗研究和運用的結(jié)果。1 測試原理4-6光是一種電磁波，它在水中碰上微粒阻擋時會發(fā)生反射、折射和散射現(xiàn)象，圖1顯示出600mm波長的光線照射在膠體顆粒上的散射狀況。圖中顯示，人射光碰上半徑為波長的1/10以下的小顆粒，主要發(fā)生側(cè)向散射；碰上半徑是波長的1/4左右的顆粒，向前方強烈散射；而碰上半徑波長的顆粒，在向前方散射的同時，向側(cè)面的不同角度發(fā)出強度起伏變化的散射光。單個顆粒越大，產(chǎn)生的散射光量越大。當(dāng)水中顆粒半徑較小時，如圖1中的a和b，單位體積水中產(chǎn)生的90

7、76;總散射光強度服從瑞利（Rayleigh）定律：式中：Ir散射光強度；I0人射光強度；n1，n2分別為微粒和水的折射率；人射光的波長；單個微粒的體積；N單位體積水中的微粒數(shù)；散射光與人射光的夾角；r微粒到散射光強測試點的距離。根據(jù)（1）式，單位體積水的散射光強度與入射光的強度。微粒子半徑的6次方及微粒的個數(shù)成正比，與如入射光波長的4次方成反比。散射式濁度儀的檢測角一般采用90°，微粒到散射光強測試點的平均距離r、折射率n1、n2視作不變，和當(dāng)作常數(shù)，則（1）式可以簡化為：Ir=KNI0（2）式中K為比例系數(shù)。當(dāng)水中懸浮顆粒的半徑大于等于光波長時，由粒子表面的反射及粒子內(nèi)部的折射都

8、會使光線改變方向，此時90°方向上測得的光強度服從米氏（Mie）定理，與入射光的強度、微粒子的截光面積A和粒子的個數(shù)濃度N成正比，可以簡化為（3）式：Ir=KANI0（3）式中K為比例系數(shù)。實際上，濁度儀90°方向上測得的是不同大小的顆粒對入射光的散射、折射、反射和吸收等綜合作用的結(jié)果，入射光的波長、粒子色和水色會影響讀數(shù)，使儀器對高濁度的水不適用，但在0100NTU范圍內(nèi)可以得到理想的線性結(jié)果。2 散射式濁度儀的改進(jìn)72.1 光源由（1）（3）式可知，只有保證入射光的強度I0不變，才能使散射光的強度與水中濁度物質(zhì)的數(shù)量線性相關(guān)。XZ系列濁度儀采用了獨特的電子發(fā)光組件作為光源，僅發(fā)出恒定波長的單色紅光，譜帶寬度較窄，發(fā)光強度穩(wěn)定，入射光不被水中色度物質(zhì)吸收，可以避免色度對測量的影響。發(fā)光組件電耗極少，長期使用不過熱，儀器可以連續(xù)使用，不需要經(jīng)常調(diào)整零點和重新用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定。而且，光源的價格低廉，工作壽命達(dá)到十幾萬小時以上，一般不須更換。同時，XZ系列濁度儀配備有獨特的閉環(huán)恒光源控制電路，在使用過程中監(jiān)測發(fā)光強度，當(dāng)發(fā)光強度過高時，通過積分放大式電路自動減小光源的輸入電流，降低發(fā)光強度，