Нефелометр [1] является инструментом для измерения концентрации взвешенных твердых частиц в жидком или газовом коллоиде . Нефелометр измеряет взвешенные частицы с помощью светового луча (исходного луча) и светового детектора, установленного с одной стороны (часто под углом 90 °) от исходного луча. В таком случае плотность частиц является функцией света, отраженного от частиц в детектор. В некоторой степени, количество отраженного света для данной плотности частиц зависит от свойств частиц, таких как их форма, цвет и отражательная способность.. Нефелометры калибруются по известным твердым частицам, а затем используют факторы окружающей среды (k-факторы), чтобы соответственно компенсировать более светлую или более темную пыль. K-фактор определяется пользователем путем включения нефелометра рядом с насосом для отбора проб воздуха и сравнения результатов. На рынке представлен широкий спектр нефелометров исследовательского уровня, а также разновидности с открытым исходным кодом . [2]
Нефелометр использует [ править ]
| Внешнее видео | |
|---|---|
 | |
 Андреа Полли, Падение частиц , художественная инсталляция с использованием нефелометра для визуализации твердых частиц , 2013 г. |
Основные области применения нефелометров связаны с измерением качества воздуха для мониторинга загрязнения, мониторинга климата и видимости. Переносимые по воздуху частицы обычно представляют собой биологические загрязнители, твердые частицы, газообразные загрязнители или пыль.
В таблице слева показаны типы и размеры различных твердых частиц. Эта информация полезна для понимания характера загрязнения твердыми частицами внутри здания или в окружающем воздухе. Это также полезно для понимания уровня чистоты в контролируемой среде.
Биологические загрязнители включают плесень, грибок, бактерии, вирусы, шерсть животных, пылевых клещей, пыльцу, клетки кожи человека, части тараканов или все живое или живое одновременно. Они являются самым большим врагом специалистов по качеству воздуха в помещениях, поскольку являются загрязнителями, вызывающими проблемы со здоровьем. Уровни биологического загрязнения зависят от влажности и температуры, которые поддерживают жизнедеятельность микроорганизмов. Присутствие домашних животных, растений, грызунов и насекомых повысит уровень биологического заражения.
Оболочка воздух [ править ]
Воздух оболочки - это чистый отфильтрованный воздух, который окружает поток аэрозоля, чтобы предотвратить циркуляцию или осаждение частиц внутри оптической камеры. Воздух в оболочке предотвращает загрязнение, вызванное отложениями и отложениями, улучшает время отклика, удерживая образец, и улучшает обслуживание, поддерживая чистоту оптической камеры. Нефелометр создает воздух оболочки, пропуская воздух через нулевой фильтр перед началом отбора пробы.
Глобальный радиационный баланс [ править ]
Нефелометры также используются в исследованиях глобального потепления, в частности, для измерения глобального радиационного баланса. Трехволновые нефелометры, оснащенные заслонкой обратного рассеяния, могут определять количество солнечного излучения, которое отражается обратно в космос пылью и твердыми частицами. Этот отраженный свет влияет на количество излучения, достигающего нижних слоев атмосферы Земли и нагревая планету.
Видимость [ править ]
Нефелометры также используются для измерения видимости с помощью простых одноволновых нефелометров, используемых во всем мире многими EPA. Нефелометры, измеряя светорассеяние, могут определять видимость на расстоянии с помощью коэффициента преобразования, называемого формулой Кошмидера .
Медицина [ править ]
В медицине нефелометрия используется для измерения иммунной функции.
Обнаружение пожара [ править ]
Газофазные нефелометры также используются для обнаружения дыма и других частиц горения . При таком использовании устройство называется аспирационным детектором дыма . Они обладают способностью обнаруживать чрезвычайно низкие концентрации частиц (до 0,005%) и поэтому хорошо подходят для защиты чувствительного или ценного электронного оборудования, такого как мэйнфреймы и телефонные коммутаторы .
Единицы измерения мутности [ править ]
- Поскольку оптические свойства зависят от размера взвешенных частиц, стабильный синтетический материал под названием « формазин » с однородным размером частиц часто используется в качестве стандарта для калибровки и воспроизводимости. [3] Единица называется единицей мутности формазина (FTU).
- Нефелометрические единицы мутности (NTU), указанные Агентством по охране окружающей среды США, являются частным случаем FTU, где указаны источник белого света и определенные геометрические свойства измерительного прибора. (Иногда используется альтернативная форма «единицы мутности нефелоса» [4] [5] )
- Нефелометрические единицы Formazin (FNU), предписанные для 9 измерений мутности при очистке воды в соответствии с ISO 7027 , еще один частный случай FTU с ближним инфракрасным светом (NIR) и рассеянием 90 °.
- Блоки ослабления формазина (FAU), указанные в стандарте ISO 7027 для стандартов обработки воды для измерения мутности при 0 °, также частный случай FTU.
- Единицы обратного рассеяния формазина (FBU), не являющиеся частью стандарта, представляют собой единицы оптических детекторов обратного рассеяния (OBS), измеряемые при c. 180 °, тоже частный случай FTU.
- Единицы измерения мутности Европейской пивоваренной конвенции (EBC)
- Единицы концентрации (CU)
- Оптическая плотность (OD)
- Единицы измерения мутности "Свечи" Джексона (JTU; ранняя мера)
- Подразделения Шлем
- Блоки определения мутности Американского общества химиков-пивоваров (ASBC-FTU)
- Шкала дымки Брантнера (BHS) и единицы измерения дымки Брантнера (BHU) для преднамеренно мутного пива
- Частей на миллион стандартного вещества, такого как PPM / DE (кизельгур)
- "Trübungseinheit / Formazin" (TE / F) - немецкий стандарт, теперь замененный единицей FNU.
- диатомовая земля («ppm SiO 2 ») старый стандарт, ныне устаревший
Более популярный термин для этого прибора при проверке качества воды - мутномер . Однако могут быть различия между моделями турбидиметров в зависимости от расположения ( геометрии ) пучка источника и детектора. Нефелометрический турбидиметр всегда отслеживает свет, отраженный от частиц, а не ослабление из-за облачности. В Соединенных Штатах экологического мониторинга мутность стандартная единица называется Нефелометрических единицы мутности(NTU), а международная стандартная единица называется нефелометрической единицей формазина (FNU). Наиболее распространенной единицей измерения является единица измерения мутности формазина (FTU), хотя различные методы измерения могут давать совершенно разные значения, как указано в FTU (см. Ниже).
Газофазные нефелометры также используются для исследования атмосферы . Они могут предоставить информацию о видимости и атмосферном альбедо .
См. Также [ править ]
- ISO 7027
- Очистка воды
Заметки [ править ]
- ^ «Нефелометр» происходит от греческого слова «облако», нефос , ср. « нефелоидный слой ».
- ^ Бас Вийнен, GC Anzalone и Джошуа М. Пирс, мобильная платформа для тестирования качества воды с открытым исходным кодом. Журнал «Вода, санитария и гигиена в целях развития», 4 (3) стр. 532–537 (2014). doi: 10.2166 / washdev.2014.137 открытый доступ
- ^ Формазин был впервые использован для стандартизации измерений мутности в 1926 году.
- ^ Снижение мутности в растворах хромовой кислоты , Zeller, III, Robert L .; Морган, Рассел Дж .; Rabbe, Gilbert D .; Фискус, Донна Р .; Уилкс, младший, Ричард Л .; Патент США 5034211, дата подачи 1990-10-29, дата публикации 1991-07-23
- ^ Флоридское министерство сельского хозяйства и бытовых услуг 2006 Кодовая книга Глава 5L-1: Комплексный кодекс по борьбе с моллюсками
