散射式浊度仪的改进和应用

1、散射式浊度仪的改进和应用         06-03-13 10:25:00     作者：吴星五，唐秀华，朱爱    编辑：studa9ngns摘要：探讨散射式浊度仪的测试机理和改进方法。测试结果表明，采用新型单色电子光源和配备发光强度稳定电路的散射式浊度仪具有低浊度范围准确性和灵敏度高，至100NTU线性好，不须经常调整零点和重新标定，耗电量少，光源寿命长和抗色度干扰能力强等特点，适用于水厂提高滤池效果和监测出水水质。 关键词：过滤

2、 浊度 仪器  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随着社会经济的发展，对给水水质的要求越来越高。将过滤水的浊度控制在0.1NTU以下，是目前国外采取的预防病原体爆发流行的主要手段。近年来，欧美国家的水厂开始普及微粒子计数器，

5、用于检验水处理过程的絮凝效果、过滤器的性能和优化反冲洗过程等。但为水厂的过滤器配备高价的微粒子计数器，在我国可能还不现实，提高浊度的检测水平仍具有很大的实际意义。常见的浊度仪均为光电式，主要有透射光武、散射光式、表面散射光式和积分球（散射+透射）式等。采用波长860mm的激光光源的透射光式浊度仪，入射光不会被水体所吸收，能避免色度干扰；浊度用透射光与入射光比值的负对数表示，因透射光相对于入射光的变化量较小，低浊度的场合一般不适用。积分球（散射+透射）式浊度仪，同时测定散射光和透射光，浊度用散射光与透射光（或散射光+透射光）的比值表示，具有较高的灵敏度，但仪器复杂，价格偏贵。目前，低浊度值的测量

6、一般采用散射光武浊度仪1-3。在散射光武浊度仪的改进方面，国内新产品XZ系列（上海海恒机电）有一定的代表性，本文介绍该仪器的部分实验研究和运用的结果。1 测试原理4-6光是一种电磁波，它在水中碰上微粒阻挡时会发生反射、折射和散射现象，图1显示出600mm波长的光线照射在胶体颗粒上的散射状况。图中显示，人射光碰上半径为波长的1/10以下的小颗粒，主要发生侧向散射；碰上半径是波长的1/4左右的颗粒，向前方强烈散射；而碰上半径波长的颗粒，在向前方散射的同时，向侧面的不同角度发出强度起伏变化的散射光。单个颗粒越大，产生的散射光量越大。当水中颗粒半径较小时，如图1中的a和b，单位体积水中产生的90

7、76;总散射光强度服从瑞利（Rayleigh）定律：式中：Ir散射光强度；I0人射光强度；n1，n2分别为微粒和水的折射率；人射光的波长；单个微粒的体积；N单位体积水中的微粒数；散射光与人射光的夹角；r微粒到散射光强测试点的距离。根据（1）式，单位体积水的散射光强度与入射光的强度。微粒子半径的6次方及微粒的个数成正比，与如入射光波长的4次方成反比。散射式浊度仪的检测角一般采用90°，微粒到散射光强测试点的平均距离r、折射率n1、n2视作不变，和当作常数，则（1）式可以简化为：Ir=KNI0（2）式中K为比例系数。当水中悬浮颗粒的半径大于等于光波长时，由粒子表面的反射及粒子内部的折射都

8、会使光线改变方向，此时90°方向上测得的光强度服从米氏（Mie）定理，与入射光的强度、微粒子的截光面积A和粒子的个数浓度N成正比，可以简化为（3）式：Ir=KANI0（3）式中K为比例系数。实际上，浊度仪90°方向上测得的是不同大小的颗粒对入射光的散射、折射、反射和吸收等综合作用的结果，入射光的波长、粒子色和水色会影响读数，使仪器对高浊度的水不适用，但在0100NTU范围内可以得到理想的线性结果。2 散射式浊度仪的改进72.1 光源由（1）（3）式可知，只有保证入射光的强度I0不变，才能使散射光的强度与水中浊度物质的数量线性相关。XZ系列浊度仪采用了独特的电子发光组件作为光源，仅发出恒定波长的单色红光，谱带宽度较窄，发光强度稳定，入射光不被水中色度物质吸收，可以避免色度对测量的影响。发光组件电耗极少，长期使用不过热，仪器可以连续使用，不需要经常调整零点和重新用标准液标定。而且，光源的价格低廉，工作寿命达到十几万小时以上，一般不须更换。同时，XZ系列浊度仪配备有独特的闭环恒光源控制电路，在使用过程中监测发光强度，当发光强度过高时，通过积分放大式电路自动减小光源的输入电流，降低发光强度，