کدورت سنج | توربیدومتر

کدورت سنج Turbiditymeter به دستگاهی گفته می شود که به روش اپتیکی (انعکاس نور توسط ذرات معلق) مقدار کدورت محلولها را اندازه گیری میکند. یک خاصیت فیزیکی نمونه که باعث می شود نور تابیده شده به نمونه متفرق شده و یا جذب شود ولی عبور نکند. به عبارتی کدورت باعث پراکندگی یا جذب نور در حین عبور آن بر روی یک خط مستقیم در آب می شود. در اصطلاحات فيزيکی ، کدورت متناسب با ذرات پراکنده با اندازه های مختلف يا جذب شدن نور، می باشد که به محيط مورد بحث ، ظاهری مات و ابری می دهد، ظاهر تیره و ابری مانند در آب که از طریق ذرات معلق موجود در آن ایجاد میشود کدورت یا تیرگی نامیده می شود.

کدورت معياري براي برنامه هاي تهيه ، تأمين و توزيع آب اشاميدني است، پديده اي است كه ميزان زلال بودن يا شفافيت آب را مشخص مي كند . هنگامي كه پراكندگي ايجاد شده ناشي از حضور مواد معلق در نمونه باشد ( نه ناشي از  رنگ و ...) ، كدورت مقدار واقعي خود را نشان مي دهد . از آنجا كه جذب و تفرق نور تحت تأثير اندازه و خواص سطحی مواد معلق قرار مي گيرد كدورت يك اندازه گيري كمي مستقيم از ذرات معلق جامد نمي تواند به حساب آيد .براي مثال يك ذره كوچك در داخل يك ليوان آب در واقع هيچ گونه كدورتي ايجاد نمي كند. اگر اين ذره به هزاران ذره كوچكتر با اندازه هاي كلوئيدي شكسته شود يا وجود آنكه جرم جامدات تغييري نكرده است ،اما كدورت به ميزاني مي رسد كه قابل اندازه گيري است .زماني كه آب كدر در يك محفظه شفاف و كوچك نظير يك سوراخ در معرض نور قرار مي گيرد ، يك تيرگي يا رنگ شيري به چشم مي خورد . در واقع ذرات خاک رس، شن ، ذرات مواد معدنی، ذرات مواد آلی و پلانکتونها وساير ارگانهای ذره بينی که به صورت معلق در آب وجود دارند و مانع عبور نور از آب می شوند سبب ايجادکدورت در آب ميگردند.

کدورت را بر اساس شدت نور پراکنده شده به وسيله نمونه ،با شدت نور پراکنده شده بوسيله نمونه رفرانس استاندارد(سوسپانسيون پليمر فورمازين)، در تحت  شرايط آنترل شده مقايسه مي نمايد .مواد کلوییدی، کدوریت Turbidity (کدر بودن) نمونه را تشکیل می دهند. کدوریت اندازه گیری ذرات معلق و حل نشده درمایعات یا  اندازه گیری میزان شفافیت نمونه می باشد، این کار به این صورت است که میزان نور پراکنده شده توسط اجزای معلق را در یک نمونه ی به حالت مایع اندازه می گیرندیک کدورت سنج از یک منبع نوری، عدسی های متمرکز کننده برای مستقیم سازی پرتوی نور از میان نمونه، تشکیل شده است. یک آشکار ساز فوتو الکتریک که در زاویه ی 90 درجه ای به نسبت پرتوی نور قرار داده می شود تا مقدار نور پراکنده شده را اندازه گیری کند و همچنین یک تله نوری نیز جلوی آشکار سازی هرگونه نوری که قبلا از نمونه عبور کرده است را میگیرد تا خطایی در نتایج به دست نیاید.کدورت سنج ها پرتو های نور ( خطوط زرد ) را به درون نمونه ( آبی ) که حاوی ذرات ( نقطه های سیاه ) است، می فرستند. این ذرات انرژی این نور را جذب و در تمامی جهات می تابانند. شیوه  ای که بواسطه ی آن این دو با هم در ارتباط هستند بستگی به اندازه، شکل و ترکیب ذرات، طول موج پرتوی نور و شاخص انکسار نمونه دارد. شاخص انکسار ذرات باید متفاوت با مایع معلق کننده باشند. همانطور که این تفاوت افزایش پیدا می کند، عمل پراکنده کردن نور شدید تر می شود. کدورت سنج های نسبتی و غیر نسبتی ، دارای طراحی مشابهی هستند. کدورت سنج غیر نسبتی تنها دارای یک آشکار ساز در زاویه ی 90 درجه ای با پرتوی نور است در حالیکه کدورت سنج  نسبتی دارای دو آشکار ساز اضافی در زوایای متناوب است.هرجه شدت نور پراکنده شده در زاويه ٩٠درجه مسير نور برخورد کننده incident بيشتر باشد ، کدورت بالاتر است ، حباب هوا ، رنگ ، شيشه آلات کثیف از جمله عوامل تداخل کننده مي باشند.کدورت در آب عموما” توسط مواد معلقی مثل خاک و گل و لای ، مواد آلی و معدنی ریز، ترکیبات آلی رنگی محلول و پلانکتونها و سایر میکرواورگانیسمها ایجاد مـی شـود. کدورت سنج ، میزان پراکندگی و جذب نور حاصل از منبع نوری حین عبور از محلـولبعلت اندازه ، شکل، ضریب شکست نور مربوط بـه ذرات و ویژگـی پراکنـدگی نور در سوسپانسیون ارتباط دادن کدورت با غلظت وزنی مواد معلق بسیار مشکل اسـت. همچنین ذرات سیاه مثل کربن فعال می توانند نور را جذب و مقدار کدورت را به طـور موثر افزایش دهند.کدورت آب تصفیه شده بعنوان یک پارامتر مهم درتعیین کیفیت آب در کلیه تصفیه خانه ها اندازه گیری می شود، اما در سالهای اخیر با توجـه بـه مـوارد فـوق و اهمیـت یافتن اندازه ذرات عبوری از فیلتر بدلیل رابطه آن با میزان عبور میکرو اورگانیـسمهایی مثل ژیاردیا و کریپتوسپوریدیوم ؛ علاوه بر کدورت، شمارش ذرات Particle Count نیز به عنوان یک پارامتر کیفی آب در کنار کدورت مطرح گردیده است.میزان کدورت استاندارد که روش کار با دستگاه کدورت سنج اندازه گیری شده باشد برای آب آِشامیدنی حداکثر ۵ NTU می باشد.نسبت مواد معلق به کدورت در آب با رنـگ کـم بـین 0.77تـا 2.2متغیـر اسـت و از فصلی به فصل دیگر در همان آب خام تغییر می کند . اگر تصفیه خانه بتوانـد جامـدات معلق را به شکل پیوسته اندازه گیری کند یا در صورت امکان رابطـه اش بـا کـدورترا پیدا کند، روش محاسباتی قابل اجرا است.استاندارد ENISO7027 تحت عنوان "کيفيت آب ، تعيين کدورت " تمام روش های ممکن برای اندازه گيری کدورت را در بر می گیرد.

کدورت سنج ها چگونه کار می کنند؟

مطابق تصویر زیر ، کدورت الکترونیکی با اندازه گیری مقدار نوری که در ذرات معلق در 90 درجه پراکنده شده است ، کار می کند. با این حال ، این پراکندگی با اندازه ذرات کمی متفاوت است - ذرات بزرگ ممکن است مستعد پراکندگی نور در زوایای کوچکتر باشند ، در حالی که ذرات کوچک باعث می شوند نور در زاویه های بزرگتر پراکنده شود.

به همین دلیل است که برخی از مترها در مشخصات خود "نسبت" و "غیر نسبت" را بیان می کنند - آنها از طیف وسیعی از آشکارسازها برای جبران تفاوت در اندازه ذرات موجود استفاده می کنند.

هنگامی که یک کدورت اندازه گیری می شود با "نسبت روشن" از داده های چندین ردیاب استفاده می کند و به طور متوسط ​​زمان می گیرد تا تغییرات ناشی از این اختلاف اندازه ذرات را اصلاح کند.