光透射法测量水的浊度研究

引言
水的混浊度是水质的一项重要指标，浊度测量 术在工业生产、环境保护、居民生活中有重要的应用 ．由于水中除极易沉淀的物质外，还含有不同 大小、比重，形态的悬浮物质、胶体物质和重金属等杂质，这些物质能对光线的散射和吸收产生光 学反应进而 产 生 浑 浊 现 象，其 浑 浊 的 程 度 称 为 浊度 ．浊度 是 描 述 液 体 光 学 特 性 的 一 个 重 要 参 数 ．浑浊液体 对 光 线 的 透 射、折 射、反 射、散 射 等 产生了影响，浊度是描述液体透光性及光散射特性 的物理量．水的浊度除了和悬浮颗粒物有关外， 还与水中 的 有 机 物 和 微 生 物 含 量 有 关，水中 的有机物减少，其浊度也相应减少．因此，对于含有 有机物的液体，可以通过测量有机物的含量来获得其浊度 ．

上海昕瑞基于光透射法测量浊液的浊度．用福尔 马肼标准液标定透射光强和浊度关系，拟合出测量 系统的透射光 强 和 浊 度 关 系．对未知液体测量中， 只需测量获得浊度液透射光和参考光的光强比，就 可以获得该液 体 的 浊 度．本 测 量 方 法 操 作 简 单、快 速，不同种类的浊液均能适用．

透射法原理
当光强为Ｉｉ 的入射光通过盛有水样的比色皿 时，由于水 样 中 悬 浮 固 体 和 杂 质 的 吸 收 和 散 射 作 用，使穿过水样的透射光发光强度减弱到Ｉｔ，根据 Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒ定律。

实验及结果分析
仪器选取及实验设计
本实验采用６３２．８ｎｍ 的上海昕瑞激光 器 作 为 光源．比色皿选取 有 效 光 程 为０．０１ ｍ．半透 半 反 镜 （分光镜）选 取 分 光５／５．两个 三 波 长 光 功 率 计、底座、福 尔 马 肼 溶液、土壤、牛奶、２０ ℃纯净水． 光源置于 一 侧，半 透 半 反 镜 与 光 源 水 平 相 距 ２０ｃｍ；比色皿与半透半反镜水平相距３８．７ｃｍ；透 射光检测探头与比色皿水平相距５１．２ｃｍ；反射光 检测探头与半透半反镜垂直方向水平相距 ５１．２ ｃｍ，并成 ４５°夹角；各仪器的水平高度均为 ２０．５ ｃｍ．各个仪器之间的距离都按照实验数据最终确 定的最佳距离，满足一定的比例，可以按照比例扩 大或者缩小．

实验测量操作
（１）取下容器，让光通过半透半反镜后直接射 入功率计，记录这时的入射光强和参考光强．
（２）放上空的容器，将容器放在基座中心附近 任意位置，调节基座上的旋钮横向移动容器，直至 透射光强检测功率计上显示最大的数值．
（３）移动容器任意角度，调节基座旋钮，直至透 射光功率显示最大．记录最大值和参考光功率．

误差讨论
从实验分析，影响本研究测量精度的因素包括 激光器功率的 稳 定 性、光功率计的精度等．本研究采用的光功率计探测不到激光器输出功率的变化， 因此，可不考 虑 激 光 器 稳 定 性 对 测 量 结 果 的 影 响． 为了减小系统误差，用浊液的透射功率测量值扣除 比色皿本底透射功率，便可减小比色皿吸光引入的 系统误差．此 外，为提高光功率计测量透射光功率 的精度，采用多次测量均取平均值进行数据处理．

结论
上海昕瑞仪器基于透射光强比的物理光学方法测量 溶液的浊 度．用 福 尔 马 肼 标 准 悬 浊 液 校 准 测 量 系 统，得出光强比与对应浊度之间的函数关系，为测 量未知浊液定 标．通过实验分析发现，本 测 量 系 统 对浊度在１００～４００ＮＴＵ 测量 时，吸 光 度 与 浊 度 之间存在线性关系．实验测量了不同浓度的牛奶及 沙土悬浮液的吸光度，通过标定的吸光度和浊度之 间的关系，得 到 稀 释 牛 奶 及 沙 土 悬 浮 液 的 浊 度．本 研究 的 测 量 方 法 适 用 于 浊 度 范 围 在 １００～４００ ＮＴＵ 之间 的 各 种 浊 液，测 量 装 置 相 对 简 单，在 水 质监测等领域有潜在的应用前景．