9.6. Нефелометричні методи аналізу

При проходжнні світлового потоку через найдрібніші взважені тверді частинки в розчиннику або газі, тобто, через дисперсне середовище, спостерігається бокове розсіювання світла, завдяки чому світло, що проходить через середовище, має вигляд мутної смуги. Ця мутність пояснюється розсіюванням світового променя внаслідок дії різних причин и залежить від разміров взважених частинок. Розсіюванням світла – називається заломлення світла на межі розділу частинка – розчинник і відбиттям світла частинками, що знаходяться в розчині. Якщо падаючий промінь світла має довжину хвилі, яка значно більша розміру частинок в розчині, то відбувається явище дифракції світла, тобто, світлова хвиля обходить частинки. Для усунення впливу цього явища відповідним чином розраховують необхідну довжину хвилі. Із збільшенням кількості підвішених частинок в розчині, кількість розсіяного світла збільшується, що дозволяє виміряти їхню концентрацію в розчині.

Роглянуте явище використовуються у нефелометричних методах аналізу складу речовин, які в свою чергу поділяються на: а) турбидіметричні, коли вимірювання проводять пропускаючи світло через речовину; та б) безпосередньо нефелометричні, коли вимірювання проводять під кутом по направленню падаючого світла.

Фотонефелометричні та турбодіметричні методи використовуються для контролю концентрації взважених (підвішених) частинок, які знаходяться в рідиних та газоподібних середовищах і під дією яких виникає розсіювання світла.

Концентрацію можна визначити по степені послаблення падаючого вихідного світлового потоку Fо до значення F1, при його проходженні через кювєту із контрольованим середовищем, – такий метод називається турбідіметричний, а також визначивши інтенсивність розсіяного світлового потоку Fр, при дії на вихідний потік Fо взважених частинок розчину, і який виходить із вимірювальної кювєти (посудини) під кутом 90 по відношенню до падаючого світлового потоку Fо – метод називається нефелометричним.

При турбідіметричному вимірюванні по аналогії з фотоколориметрами, використовується основний закон фотометрії, і тому вимірювання за цим методом проводять на звичайних фотоколориметрах і спектрофотометрах.Тобто, принцип дії турбідіметричних аналізаторів грунтується на послабленні (розсіюванні) світлового потоку, який вимірюється на виході кювети з розчином за допомогою фотопристроїв.

Турбодіметричні аналізатори застосовуються для контролю концентрації нерозчинних зважених частинок, які знаходяться в прозорих рідинах і газових середовищах. Так визначають мутність води (питної і стічної), рівнів шламу в відстійниках і технологічних апаратів, концентрацію частинок в сузпензіях.

Випускається прилад типу ТВ на діапазон 0-500 мг/л, клас 2.0. Сигналізатори рівня шламу СУШ - використовується в хімводоочищенні.

Випускаються сигналізатори поділу середовищ вода - молоко. Прилад називається індикатором прозорості. При вмісті в молоці 60% доданої води – вмикається сигналізація. Прилад використовує зміну оптичної густини середовища, яка змінює опір фотоприймача.

Нефелометричний метод аналізу складу рідин.

При реалізації безпосереднього нефелометричного методу використовується закон Релея:

, (9.16)

де Fр – величина розсіяного світлового потоку, Fо – початковий, к – коефіцієнт, що залежить від показника заломлення колоїдних частинок і середовища, відстані від джерела світла і вибраної одиниці вимірювання; N – кількість частинок в об’ємі; V – об’єм частинок, розмври якої менші по відношенню до довжини  хвилі світла.

В загальному вигляді після об’єднання всіх постійних величин в один коефіцієнт спрощена формуламає вигляд: , (9.17)

де С – концентрація сузпензії, тобто світловий потік розсіювання пропорційний С.

В харчовій промисловості нефелометри (вимірювачі потужності) використовують для визначення якості освітлених та фільтрованих соків, вин, пива, визначення концентрації диму в коптильних цехах. Мутноміри, пилеміри та димоміри – прилади для вимірюваня якості фільтрації чи очищення на центрифугах будується таким чином, що оптичні властивості досліджуваного середовища порівнюється з еталоном.

Нефеломір – сигналізатор рідинних середовищ НЖС-60. (Київський з-д КІП) виконує безперервно контроль та сигналізацію підвищення міцності, яка встановлюється в залежності від виду рідинного середовища та характеру технологічного процесу. Мутність води- АМС-У, контроль замінників хлору- АОХ, кольоровості води – АМЦ.