Pomiary mętności
Mętność stanowi miarę przejrzystości płynów (patrz ramka "Mętność w praktyce"). Jest to krytyczny wskaźnik jakości, który należy monitorować podczas oczyszczania ścieków i uzdatniania wody. Na jej podstawie można np. ocenić skuteczność wytrącania się zanieczyszczeń ze ścieków w procesie koagulacji i odpowiednio zmienić dawkę środków chemicznych, które są dozowane w celu zlepienia cząstek. Pomiar mętności pozwala również określić stopień czystości wody. Wielkość tę zazwyczaj monitoruje się w czasie rzeczywistym, w ramach pomiarów in-line. Umożliwia to szybką reakcję w przypadku wykrycia odchyleń zmętnienia, wskazujących na niską skuteczność procesów realizowanych w zakładzie.
Wyróżnia się dwie techniki pomiaru mętności: nefelometrię i turbidymetrię. Obie zaliczane są do grupy metod nieniszczących, a polegają na oświetleniu badanej próbki i pomiarze natężenia światła po jego przejściu przez zawiesinę cząstek stałych. Chociaż te dwa terminy są czasami używane zamiennie, w praktyce chodzi o dwie różne techniki. W turbidymetrii źródło światła i fotodetektor umieszcza się w jednej linii, a ten drugi mierzy spadek natężenia światła na skutek jego tłumienia przez cząstki zawiesiny. W przypadku nefelometrii detektor jest natomiast ustawiony pod kątem w stosunku do źródła światła, by mierzyć natężenia światła rozproszonego w wyniku odbić od cząstek unoszących się w płynie (rys. 1).
Wybór pomiędzy nefelometrią a turbidymetrią jest podyktowany głównie dwoma czynnikami.
Pierwszym jest ilość rozpuszczonych cząstek i wynikająca z tego różnica w natężeniu światła – ze źródła i tego, które dociera do detektora. Jeżeli jest ich mało, światło nie będzie silnie tłumione, a różnica okaże się niewielka, a zatem i trudno mierzalna. W takim przypadku lepiej sprawdzi się nefelometria. Turbidymetria staje się odpowiedniejsza, gdy światło jest silnie absorbowane przez dużą ilość rozpuszczonych cząstek.
Drugim parametrem, który należy wziąć pod uwagę, jest rozmiar drobin rozpraszających, gdyż wpływa na ilość odbijanego światła. Generalnie nefelometria najlepiej sprawdza się w pomiarach zawiesin małych cząstek. W turbidymetrii z kolei ich rozmiar ma mniejsze znaczenie.
Mętność w praktyce
Mętny płyn jest nieprzejrzysty – z powodu obecności materiałów rozpraszających i/albo absorbujących światło. Rozpraszanie polega na zmianie kierunku światła padającego na próbkę, na skutek jego odbicia od cząstek unoszących się w płynie, natomiast w wyniku absorpcji po przejściu przez próbkę maleje natężenie światła. Zasadniczo jest ono rozpraszane przez cząstki zawieszone, takie jak piasek, materia organiczna, mikroorganizmy, zaś jego pochłanianie jest skutkiem obecności substancji rozpuszczonych. Na tę ostatnią zwykle wskazuje zabarwienie próbki, co wynika stąd, że dany płyn zazwyczaj silniej absorbuje światło o określonej długości fali. Efektem tej selektywności jest np. brązowe zabarwienie wody zawierającej rozpuszczoną materię organiczną, która pochłania światło niebieskie, a przepuszcza czerwone. Ilość światła rozpraszanego zależy natomiast od różnicy wartości współczynników załamania światła między cząstkami a płynem, liczby cząstek w zawiesinie i długości fali światła. Te krótsze są silniej rozpraszane. Z kolei na kątowy rozkład intensywności światła rozpraszanego wpływa rozmiar cząstek w stosunku do długości jego fali. Rzeczywiste płyny stanowią mieszaninę materiałów o różnych współczynnikach załamania światła i rozkładach wielkości cząstek, z substancjami rozpuszczonymi, absorbującymi światło. Ich mętność wyznacza się, naświetlając próbkę i mierząc natężenie światła, które przez nią przechodzi.
