הגדרה של עכירות

עכירות היא אפקט אופטי הנובע מאינטראקציה של אור עם חלקיקים מרחפים בתמיסה, לרוב מים. חלקיקים מרחפים, כגון משקעים, חימר, אצות, חומרים אורגניים ושאר אורגניזמים מיקרוביאליים, מפזרים אור העובר דרך דגימת המים. פיזור האור על ידי חלקיקים מרחפים בתמיסה מימית זו מייצר עכירות, המאפיינת את מידת הבלימה של האור בעת מעבר בשכבת המים. עכירות אינה מדד לאפיון ישיר של ריכוז החלקיקים המרחפים בנוזל. זה משקף בעקיפין את ריכוז החלקיקים המרחפים באמצעות תיאור אפקט פיזור האור של חלקיקים מרחפים בתמיסה. ככל שעוצמת האור המפוזר גדולה יותר, כך גדלה העכירות של התמיסה המימית.
שיטת קביעת עכירות
עכירות היא ביטוי לתכונות האופטיות של דגימת מים והיא נגרמת מהימצאות של חומרים בלתי מסיסים במים, הגורמים לאור להתפזר ולספוג ולא לעבור דרך דגימת המים בקו ישר. זהו אינדיקטור המשקף את התכונות הפיזיקליות של מים טבעיים ומי שתייה. הוא משמש לציון מידת הניקיון או העכירות של המים, והוא אחד המדדים החשובים למדידת טיב איכות המים.
העכירות של מים טבעיים נגרמת על ידי חומר מרחף עדין כמו סחף, חימר, חומר אורגני עדין ואי-אורגני, חומר אורגני צבעוני מסיס, פלנקטון ומיקרואורגניזמים אחרים במים. חומרים מרחפים אלה יכולים לספוג חיידקים ווירוסים, ולכן עכירות נמוכה תורמת לחיטוי מים כדי להרוג חיידקים ווירוסים, דבר הכרחי כדי להבטיח את בטיחות אספקת המים. לכן, אספקת מים מרכזית עם תנאים טכניים מושלמים צריכה לשאוף לספק מים עם עכירות נמוכה ככל האפשר. העכירות של מי המפעל נמוכה, מה שמועיל להפחתת הריח והטעם של המים המוכלרים; זה מועיל כדי למנוע רבייה של חיידקים ומיקרואורגניזמים אחרים. שמירה על עכירות נמוכה בכל מערכת חלוקת המים מעדיפה נוכחות של כמות מתאימה של שאריות כלור.
עכירות מי הברז צריכה להתבטא ביחידת עכירות מפוזרת NTU, אשר לא תעלה על 3NTU, ולא תעלה על 5NTU בנסיבות מיוחדות. העכירות של מי תהליכים רבים היא גם חשובה. מפעלי משקאות, מפעלים לעיבוד מזון ומפעלים לטיפול במים המשתמשים במים עיליים מסתמכים בדרך כלל על קרישה, שיקוע וסינון כדי להבטיח מוצר משביע רצון.
קשה ליצור קורלציה בין עכירות לריכוז המסה של החומר המרחף, מכיוון שהגודל, הצורה ומקדם השבירה של החלקיקים משפיעים גם על התכונות האופטיות של התרחיף. בעת מדידת עכירות, יש לשמור את כל כלי הזכוכית במגע עם הדגימה בתנאים נקיים. לאחר ניקוי עם חומצה הידרוכלורית או פעיל שטח, יש לשטוף במים טהורים ולנקז. דגימות נלקחו בבקבוקוני זכוכית עם פקקים. לאחר הדגימה, חלק מהחלקיקים המרחפים יכולים לזרז ולהצטבר כאשר מניחים אותם, ולא ניתן לשחזר אותם לאחר ההזדקנות, ומיקרואורגניזמים יכולים גם להרוס את תכונות המוצקים, ולכן יש למדוד זאת בהקדם האפשרי. אם יש צורך באחסון, יש להימנע ממגע עם אוויר, ויש למקם אותו בחדר חשוך קר, אך לא יותר מ-24 שעות. אם הדגימה מאוחסנת במקום קר, חזור לטמפרטורת החדר לפני המדידה.
כיום, השיטות הבאות משמשות למדידת עכירות המים:
(1) סוג שידור (כולל ספקטרופוטומטר ושיטה ויזואלית): על פי חוק למברט-ביר, עכירות דגימת המים נקבעת על פי עוצמת האור המועבר, והלוגריתם השלילי של עכירות דגימת המים והאור. השידור הוא בצורה של קשר ליניארי, ככל שהעכירות גבוהה יותר, העברת האור נמוכה יותר. עם זאת, בשל הפרעות הצהוב במים טבעיים, מי האגמים והמאגרים מכילים גם חומרים אורגניים סופחי אור כמו אצות, שגם הם מפריעים למדידה. בחר אורך גל של 680 רים כדי למנוע הפרעות צהובות וירוקות.
(2) מד עכירות פיזור: על פי נוסחת ריילי (Rayleigh) (Ir/Io=KD, h היא עוצמת האור המפוזר, 10 היא עוצמת הקרינה האנושית), מדדו את עוצמת האור המפוזר בזווית מסוימת כדי להשיג קביעת דגימות מים מטרת עכירות. כאשר האור הנכנס מפוזר על ידי חלקיקים בעלי גודל חלקיקים של 1/15 עד 1/20 מאורך הגל של האור הנכנס, העוצמה תואמת את נוסחת ריילי, וחלקיקים בעלי גודל חלקיקים הגדול מ-1/2 מאורך הגל. של האור הנכנס מחזיר אור. שני מצבים אלה יכולים להיות מיוצגים על ידי Ir∝D, והאור בזווית של 90 מעלות משמש בדרך כלל כאור האופייני למדידת העכירות.
(3) מד עכירות בשידור פיזור: השתמש ב-Ir/It=KD או Ir/(Ir+It)=KD (Ir היא עוצמת האור המפוזר, זוהי עוצמת האור המועבר) כדי למדוד את עוצמת האור המועבר. אור מוחזר וכן, כדי למדוד את העכירות של המדגם. מכיוון שעוצמת האור המשודר והמפוזר נמדדת בו-זמנית, יש לו רגישות גבוהה יותר באותה עוצמת אור בולטת.
בין שלוש השיטות הנ"ל, מד העכירות שידור פיזור טוב יותר, בעל רגישות גבוהה, והצבעוניות בדגימת המים אינה מפריעה למדידה. עם זאת, בשל מורכבות הכלי והמחיר הגבוה, קשה לקדם ולהשתמש בו ב-G. השיטה הוויזואלית מושפעת מאוד מהסובייקטיביות. G למעשה, מדידת העכירות משתמשת בעיקר במד עכירות מפזר. עכירות המים נגרמת בעיקר מחלקיקים כמו משקעים במים, ועוצמת האור המפוזר גדולה מזו של האור הנקלט. לכן מד עכירות הפיזור רגיש יותר ממד עכירות ההולכה. ומכיוון שמד העכירות מסוג הפיזור משתמש באור לבן כמקור האור, המדידה של המדגם קרובה יותר למציאות, אך הצבעוניות מפריעה למדידה.
העכירות נמדדת בשיטת מדידת האור המפוזר. על פי תקן ISO 7027-1984 ניתן להשתמש במד עכירות העומד בדרישות הבאות:
(1) אורך הגל λ של האור הנוצר הוא 860nm;
(2) רוחב הפס הספקטרלי המתרחש △λ קטן או שווה ל-60 ננומטר;
(3) אור בולט מקביל אינו מתפצל, וכל מיקוד אינו עולה על 1.5°;
(4) זווית המדידה θ בין הציר האופטי של האור הנכנס לציר האופטי של האור המפוזר היא 90±25°
(5) זווית הפתיחה ωθ במים היא 20°~30°.
ודיווח חובה על תוצאות ביחידות עכירות פורמאזין
① כאשר העכירות קטנה מ-1 יחידת עכירות פיזור פורמאזין, היא מדויקת ל-0.01 יחידת עכירות פיזור פורמאזין;
②כאשר העכירות היא 1-10 יחידות עכירות פיזור פורמאזין, היא מדויקת ל-0.1 יחידות עכירות פיזור פורמאזין;
③ כאשר העכירות היא 10-100 יחידות עכירות פיזור פורמאזין, היא מדויקת ל-1 יחידת עכירות פיזור פורמאזין;
④ כאשר העכירות גדולה או שווה ל-100 יחידות עכירות פיזור פורמאזין, היא תהיה מדויקת ל-10 יחידות עכירות פיזור פורמאזין.
1.3.1 יש להשתמש במים נטולי עכירות עבור תקני דילול או דגימות מים מדוללות. שיטת ההכנה של מים נטולי עכירות היא כדלקמן: העבירו מים מזוקקים דרך מסנן ממברנה בגודל נקבוביות של 0.2 מיקרומטר (ממברנת המסנן המשמשת לבדיקת חיידקים אינה יכולה לעמוד בדרישות), שטפו את הבקבוק לאיסוף במים מסוננים לפחות פעמיים, והשליך את 200 המ"ל הבאים. מטרת השימוש במים מזוקקים היא להפחית את השפעת החומר האורגני במים הטהורים מחליפי היונים על הקביעה, ולהפחית את גדילת החיידקים במים הטהורים.
1.3.2 ניתן להכניס הידרזין סולפט והקסמתילנטטרמין למייבש סיליקה ג'ל למשך הלילה לפני השקילה.
1.3.3 כאשר טמפרטורת התגובה היא בטווח של 12-37 מעלות צלזיוס, אין השפעה ברורה על יצירת עכירות (פורמאזין), ולא נוצר פולימר כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-5 מעלות צלזיוס. לכן, הכנת תמיסה סטנדרטית של עכירות פורמאזין יכולה להיעשות בטמפרטורת חדר רגילה. אבל טמפרטורת התגובה נמוכה, התרחיף נספג בקלות על ידי כלי הזכוכית, והטמפרטורה גבוהה מדי, מה שעלול לגרום לערך הסטנדרטי של עכירות גבוהה לרדת. לכן, טמפרטורת היווצרות של פורמאזין נשלטת בצורה הטובה ביותר ב-25±3 מעלות צלזיוס. זמן התגובה של הידרזין סולפט והקסמתילנטטרמין כמעט הושלם תוך 16 שעות, והעכירות של המוצר הגיעה למקסימום לאחר 24 שעות של תגובה, ולא היה הבדל בין 24 ל-96 שעות. את
1.3.4 להיווצרות פורמאזין, כאשר ה-pH של התמיסה המימית הוא 5.3-5.4, החלקיקים הם בצורת טבעת, עדינים ואחידים; כאשר ה-pH הוא בערך 6.0, החלקיקים עדינים וצפופים בצורה של פרחי קנה ופלטים; כאשר ה-pH הוא 6.6, נוצרים חלקיקים דמויי פתיתי שלג גדולים, בינוניים וקטנים.
1.3.5 התמיסה הסטנדרטית עם עכירות של 400 מעלות יכולה להישמר למשך חודש (אפילו חצי שנה במקרר), והתמיסה הסטנדרטית עם עכירות של 5-100 מעלות לא תשתנה תוך שבוע.