半导体激光测浊仪与激光浊度分析

    1　概述

    目前,浊度分析方法按光源划分可分为单色光(分光光度法、比色法、特种单色光源、激光)和复合光(白炽灯、标准蜡烛等)两大类,按光接收方式分为透射式浊度法、散射式浊度法、积分球法^[1][2],其中,散射光浊度法以灵敏度高、检测下限低的优点愈来愈引起人们的关注。散射浊度法又按被接收的散射光与入射光的夹角的不同分为直角散射(90°或270°)、前角散射(<90°)和后角散射(>90°)三种,如图1所示,本文采用4片硅光电池间隔90°平行置于比浊管周围接收直角散射光称为柱积分和式散射浊法,见图2,由于该法可接收360o范围内的散射光,故灵敏度比直角散射法高,同时由于半居体激光单色性好,能量集中、准直性好,可省去复杂的光学系统,因此仪器结构简单。

    2　实验部分

    2·1　测试原理

    浊度是试样中存在的微粒物质对光的散射作用而导致的试样透明度的降低程度。根据水样中微粒物质的光散射特性来确定的浊度称为水的散射光浊度。当分散物系中粒子的直径远小于入射光的波长时,粒子对光的作用主要是散射^[3],其散射光强度符合瑞利公式

    其中:λ———入射光波长,V———单位体积试样中粒子数,υ———单个粒子体积;n₁———微粒折射率,n₂———介质折射率,I———散射光强度,I₀———入射光强度。若入射光波长、单个粒子体积、微粒折射率、介质折射率、入射光强度保持不变,则散射光浊度与单位体积试样中粒子数成正比,即

    I≈I₀KL

    式中:K———浊度,L———光程长

    即散射光强与水样浊度有近似的线性关系,本仪器就是根据上式设计而成的。

    2·2　主要仪器与试剂

    半导体激光测浊仪(自制),检测器流路如图3所示。

　　硫酸联胺(硫酸肼),分析纯;六次甲基四胺,分析纯。试验所用水均为零浊水,即由二次去离子水经0·15μm滤膜过滤而得。

    2·3　浊度标准液的配制

    A液:溶解1·000g硫酸胺于烧杯中,边加热边溶解,然后定容于100mL容量瓶中。

    B液:取10·000g六次甲基四胺,操作同上,移入100mL容量瓶中。

    取A、B液各10mL放入100mL容量瓶中充分摇匀后置于25±3℃环境中24小时,然后用零浊水稀释到刻度,此溶液即为400FTU福马肼浊度标准液,试验所用其它浓度浊度标准液均由此液稀释而得。

    2·4　试验方法

    配制一定浊度的标准液,在蠕动泵作用下,试液流经比浊管时被激光照射而发出散射光,该散射光信号被硅光电池接收,再经微机系统、放大电路、压频转换(V/F)电路和输出电路等即可直接显示溶液的浊度值,其仪器组成框图如图4所示。