影响浊度测量精度的因素 – 色度
色度如何影响浊度测量
• 色度（用铂钴色度表示）对于低浊度水样的浊度测量的影响是 非常小的。研究表明，在水样的浊度值低于1.0NTU时，当色 度最高达到100个铂钴色度单位时，也基本不会对测量产生干 扰。
• 但是，如果水样的浊度值增加到1.0NTU以上时，即使色度值 远远低于100铂钴色度值时，也会对测量造成显著的干扰。
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“零” 浊度 ???
一个重要问题:
水的最低浊度是 “零”吗?
• 水是由水分子组成，光线与水分子之间的相互作用，会产生强 度非常低的散射光。 • 由于水分子对入射光的散射作用，即使是最纯净的水也不会有 浊度为零的情况。 • 经研究, 最纯净的水的浊度约为0.010NTU ~ 0.012NTU。
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影响浊度测量精度的因素 – 检测光源
检测光源
• 钨灯: 波长400～600nm之间, 处于可见光范围内 • 发光二极管: 波长860nm, 处于红外光范围内
水的颜色对可见光有吸收作用, 而红外光为 不可见光, 水的色度对红外光没有任何影响
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影响浊度测量精度的因素 – 检测光源 浊度光源的两个国际标准
光源: 测量光的波长 色度: 介质（水）的颜色 光检测器 测量系统的杂散光 浊度与散射光强度的线性关系
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影响浊度测量精度的因素 – 色度
光学基本原理 --- 颜色的定义
颜色：
• 是指在人类肉眼可以识别的波长范围内的, 特定波长, 或者不同波长 的光混合后，对人体视觉神经的刺激所产生的心里因素. • 人类肉眼可以识别的光称为可见光, 波长范围在400~760nm , 换句话说, 只有波长在400~760nm的光才能够被人所感知
USEPA 180.1 标准
• • • 除欧洲外的其它地区 主要的检测器必须是用于浊度（90度） 测量的，±30度。 光源为钨灯，色温在2200K到3000K之 间。 检测器的光谱响应峰值必须在400～ 600nm之间。
ISO7027 标准
• • • 欧洲 主要的检测器必须是用于浊度（90度） 测量的，±1.5度。 光源的波长必须为860nm。为了获得这 个波长，可以使用LED光源或者是将钨 灯结合滤光片使用。 光源的光谱带宽必须为860±30nm。
。
小于波长的1/10长度的粒子 受光照时的散射光，
1/10-1/4波长长度的粒子 受光照时的散射光，
大于波长的1/4长度的粒子 受光照时的散射光，
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浊度测量技术的发展历史
现代浊度测量技术 90度散射光浊度仪
散射光浊度仪是应用光线的90度散射原理制成。
•
在光学系统中，采用 90°设计: – 检测器的位置与光源的光线方向为 90度垂直。
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HACH浊度测量专利技术
浊度与散射光强度的线性关系
硅光电二极管(90度)散射检测器 前置散射检测器 前置散射检测器 前置散射检测器
光检测器与浊度的关系
线性问题主要是由于颗粒物浓度增加时，颗粒物对光线的吸收和 相互阻挡引起。
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HACH浊度测量专利技术
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Agenda 目录
1 2 3 浊度理论及测量技术 影响浊度测量精度的因素 HACH 浊度专利技术
1 2 浊度理论及测量技术 影响浊度测量精度的因素
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HACH 浊度专利技术
浊度仪的正确维护 HACH 浊度测量仪表
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HACH浊度测量专利技术
HACH浊度仪的专利技术户-- Ratio
Ratio技术的设计，主要为了弥补传统浊度计的以下缺陷：
1、无法扣除色度误差 2、无法保证全量程范围内浊度曲线的线性
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影响浊度测量精度的因素 – 光检测器 光检测器
• • • • 光电倍增管 光敏二极管 硅光电二极管 硫化镉光电元器件
硅光电二极管测光范围大，是理想的检测器。
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影响浊度测量精度的因素 – 光检测器
硅光电二极管检测钨灯入射光时的相应曲线
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影响浊度测量精度的因素 – 杂散光
测量系统的杂散光
1. 杂散光的定义：不是由于样品中的悬浮物质对入射光的散射原因， 而被光检测器的检测到的光线 2. 杂散光的来源包括：样品池不理想以及样品池表面的刮痕，光学系 统内部的反射、光学部件的污染或样品池上有灰尘以及电噪声。
APHA：American Public Health Association
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浊度测量技术的发展历史
浊度测量技术的历史发展
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Jackson蜡烛法 – 光线消失
光度计 - 透射光法
浊度计 - 散射光法
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浊度测量技术的发展历史
• Jackson蜡烛法
1900年，Jackson发明了烛光浊度计，第一次提出了浊度定 量测量的方法。至今，在某些国家和行业，仍有应用。
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浊度应用 --- 饮用水
浊度 浊度 浊度 浊度 浊度 浊度 浊度 浊度
进水泵房 生物预处理 预臭氧
混合池
絮凝池
沉淀池
滤池
臭氧接触
碳滤池
膜池
清水池
澄清池 浊度 浊度 污泥池 浊度 浓缩池 水质监测站 浊度 供水泵房 回收池 浊度 浊度
脱水机房
调节池
移动应急监测车
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浊度应用 --- 工业
主要应用领域：
•
•
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影响浊度测量精度的因素 – 检测光源 浊度光源的两个国际标准
USEPA 180.1 标准
优点：
• 该方法使用的是短波长的光，这种光对于小颗粒的 散射更为灵敏。基于散射光强度与入射光是4次方的 关系, 钨灯发出的光对于小颗粒的有效散射是 860nm的光源的9倍。 对于在400－600nm波长范围内吸光的颜色干扰非常 敏感；为了获得稳定的测量， 钨灯光源需要一定的 预热时间，而且需要每三个月校准一次
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影响浊度测量精度的因素 – 色度
消除色度对浊度测量影响
消除色度对浊度测量干扰的最简单方法是: 采用可见光波长外的不 可见光做为光源, 彻底避免色度对检测光的吸收干扰. 但是, 这种方法在避免了色度影响的同时, 又会带来其它新的问题 对于相同尺寸的水中悬浮颗粒, 尤其是小粒径颗粒,波长与散射光 强度成反比, 即短波长的检测光散射效应强, 长波长的光散射效应 弱, 从而导致采用长波长的检测光所测得的浊度值较低
Agenda 目录
1 浊度理论及测量技术
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影响浊度测量精度的因素
HACH 浊度专利技术 浊度仪的正确维护 HACH 浊度测量仪表
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影响浊度测量精度的因素 影响浊度测量精度的因素
丁道尔效应: I＝kI0nV2／λ4
基于上述理论和描述, 浊度测量的精度的影响因素有以下几个方面:
• • • • •
世艺最关键性的运行参数之一
浊度 是表征水中悬浮颗粒及胶体浓度的指
标，既能反映水中悬浮物的含量，同时又是 人的感官对水质的最直接的评价。对于浊度 的降低，同时也降低了水中的细菌、大肠菌、 病毒、两虫及铁锰等。是给水处理中至关重 要的水质指标。 • 由于水中的固体:
– 会滋助有害微生物的生长； – 减少化学消毒的效力； – 有不好的口感和视觉 。 – 所以，浊度仪是自来水厂的 – 最重要的检测仪器。
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影响浊度测量精度的因素 – 杂散光 减少杂散光的方法
杂散光不可避免, 只能尽量减少
尽可能简化系统结构, 减少产生杂散光的可能性 (在线浊度仪)
浸入样水中 的检测器, 直接测量散 射光的强度, 无任何中间 部件, 消除 杂散光发生 的可能性
样水流经样 水瓶进行检 测, 散射光需 经过样水瓶 瓶壁才能到 达检测器, 样 水瓶壁产生 杂散光, 造成 检测误差
• • •
使用硅藻土作为标准物质，配臵一系列标准溶液。使用这 些标准溶液制作测量管刻度 将一定浓度硅藻土倒入测量管，调节加入量，使眼睛从上 往下看不到烛光，标记刻度线。 换成待测溶液，调节待测溶液高度，使眼睛从上往下看不 到烛光，读刻度线上的“浊度值”
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浊度测量技术的发展历史 • 透射光法
通过检测光透过样品前后光强度的变化，来 确定浊度值。 缺点： • 低浊度水（饮用水），由于光强度变化太 小，监测器灵敏度不够。 • 浊度高时，由于颗粒物对光线有吸收，直 接干扰了浊度测量
影响浊度测量精度的因素 – 检测光源 浊度光源的两个国际标准
USEPA 180.1 标准 ISO7027 标准
• • •
对于低浊度样水浊度的检测灵敏度高 色度干扰小 适用于经过处理较浊度低于1.0NTU―干净‖的 水
• • •
对于低浊度样水浊度的检测灵敏度低 无色度干扰 适用于未经过完全处理较―脏‖的水
ISO7027 标准
优点：
• 使用稳定的不可见近单色红外光源，水中可见颜色 吸收光波的干扰小
缺点：
•
缺点：
• 对小颗粒的灵敏度较低。虽然减小的灵敏度可以放 大，但是这将导致在低浊度时测量噪音增加。在浊 度的低量程段，使用这种方法的仪器要比使用 USEPA方法 180.1的仪器测量浊度值要低一些。
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浊度的定义
浊度的定义
• 天然水和废水中有很多颗粒性物质，如泥沙、粘土、藻类及其他微 生物、不溶性无机物和有机物，会产生混浊现象。水样的混浊程度 可以用浊度来表示。 • 浊度，即水体中有悬浮颗粒物时，会阻碍光线透过水层（即通过水 体的部分光线会被吸收或散射，而非直接透射）。由悬浮性颗粒物 对光线引起的阻碍程度，可用浊度表示。 • 浊度是一种光学效应，它表现出光线透过水层时受到阻碍的程度。
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影响浊度测量精度的因素 – 色度
水的颜色对浊度测量有干扰
有颜色的物质会吸收可见光范围内 特定波长的光波.