Để tìm được hệ số khuếch tán quang phổ s(λ) cần biết hệ số hấp thụ quang phổ α(λ). Để xác định hệ số quang phổ hấp thụ α(λ)của chất hoà tan, trong một số trường hợp có thể lọc để loại bỏ các chất không tan tùy điều đó có thể ảnh hưởng đến kết quả. Do vậy, cần phải sử dụng kết quả xác định độ đục trên cơ sở so sánh với chuẩn đã hiệu chuẩn.

Cường độ của bức xạ khuyếch tán phụ thuộc vào bước sóng của các bức xạ tới, góc đo và hình dạng, đặc tính quang học, kích cỡ hạt và sự phân bố hạt lơ lửng trong nước.

Khi đo độ suy giảm của bức xạ phát, giá trị đo được phụ thuộc vào góc mở Ω0 của hiệu suất bức xạ tới tại nguồn nhận.

Khi đo độ bức xạ khuyếch tán, giá trị đo phụ thuộc góc θ và góc mở Ω_θ. Góc θ là góc tạo bởi hướng của bức xạ tới và hướng của bức xạ khuyếch tán đã đo (Xem hình 1).

CHÚ DẪN

1 nguồn sáng

Hình 1

Ứng dụng để đo nồng độ các chất không tan chỉ có thể được khi biết rõ các thông số mô tả trên. Nói chung các thông tin này là không có sẵn do đó nồng độ khối lượng của các hạt lơ lửng không thể tính được từ giá trị đo độ đục.

...

...

...

CHÚ THÍCH 2 Máy đo độ đục Jackson là thiết bị tiêu chuẩn đầu tiên dùng đo độ đục. Nhìn chung, đơn vị đo độ đục Jackson JTU không liên quan với các đơn vị đo độ đục khác.

5.2  Thuốc thử

Chỉ sử dụng thuốc thử là loại tinh khiết phân tích. Tất cả các thuốc thử được chuẩn bị theo tiêu chuẩn này phải được bảo quản trong bình thủy tinh chắc chắn, chai polyetylen mật độ cao (HDPE) hoặc chai polyetylen mật độ thấp (LDPE).

5.2.1  Nước, dùng để pha chế các dung dịch gốc formazin và các dung dịch chuẩn so sánh/tham chiếu

Ngâm bộ lọc màng với cỡ lỗ 0,45 μm trong 100 ml nước cất trong 1 h. Lọc 250 ml nước cất qua đó và đổ đi. Sau đó lọc nước cất qua bộ lọc màng hai lần và giữ nước này để chuẩn bị các dung dịch huyền phù formazin. Có thể sử dụng nước sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), nước khử ion”

5.2.2  Formazin (C₂H₄N₂), dung dịch huyền phù gốc I (4000 FNU)

Dung dịch huyền phù 4000 FNU (NTU) có dung dịch thương mại, do vậy khuyến cáo sử dụng chúng. Dung dịch này có sẵn từ một số nguồn. Các mối nguy hại đối với sức khỏe tiềm tàng từ các độc tố và độc tố có khả năng gây ung thư từ việc sử dụng dung dịch hydrazine sunphat để chuẩn bị các dung dịch chuẩn nên cần được tránh.

Dung dịch huyền phù formazin bền có sẵn từ một số nhà sản xuất(1).

Các dung dịch huyền phù có bán sẵn này có thể bền đến một năm nếu được bảo quản trong nhiệt độ mát và ở nơi tránh ánh sáng trực tiếp. Các khuyến cáo của nhà sản xuất về chuẩn bị, sử dụng và bảo quản cần phải được xem xét.

...

...

...

Hoà tan 5,0 g hexametylentetramin (C₆H₁₂N₄) trong khoảng 40 ml nước (5.2.1).

Hoà tan 0,5 g hydrazin sunfat (N₂H₆SO₄) trong khoảng 40 ml nước (5.2.1)

Cảnh báo - Hydrazin sunfat là chất độc và có thể gây ung thư.

Rót định lượng hai dung dịch vào bình định mức 100 ml, pha loãng đến vạch mức bằng nước (5.2.1) và lắc đều. Giữ nhiệt độ 25 °C ± 3 °C, trong 24 h.

Trong bình đậy kín, ở nhiệt độ 25 °C ± 3 °C trong chỗ tối, dung dịch này bền trong khoảng 6 tháng.

Tương đương bằng số giữa NTU và FNU là đúng với dung dịch chuẩn formazin đã chuẩn bị. Dung dịch gốc tương tự có thể được sử dụng để chuẩn bị dung dịch chuẩn NTU hoặc FNU. Tính truy nguyên của phép xác định định lượng độ đục cần được đảm bảo bằng hiệu chuẩn với dung dịch huyền phù formazin hiệu chuẩn tương tự.

5.2.3  Formazin (C₂H₄N₂)_x, huyền phù gốc II (400 FNU)

Dùng pipet lấy 10,00 ml huyền phù formazin gốc (I) (5.2.2) cho vào bình định mức 100 ml và pha loãng đến vạch mức bằng nước (5.2.1).

Những dung dịch này chỉ bền trong khoảng bốn tuần nếu được bảo quản ở 5 °C± 3 °C trong tối.

...

...

...

Pha loãng huyền phù formazin gốc (II) (5.2.3) với nước (5.2.1) sử dụng pipet và các bình định mức để thu được các huyền phù hiệu chuẩn có độ đục (FNU) trong dải quan tâm cho phép đo bức xạ khuếch tán (5.3). Các dung dịch huyền phù này bền trong một ngày ở nhiệt độ phòng.

Cách khác, chất chuẩn đã được chứng minh, như huyền phù bền styrene divinylbenzen, có thể được dùng làm chuẩn thứ cấp. Các chất chuẩn như vậy có bán sẵn trên thị trường(2) và bền trong khoảng thời gian một năm. Độ tương đương của chúng với huyền phù formazin mới được chuẩn bị phải được xác nhận sáu tháng một lần. Tiêu chí xác nhận được chấp nhận phải được dựa trên ba phép thử song song tại năm mức huyền phù. Mục tiêu của việc kiểm tra xác nhận này là để chứng minh độ chệch trung bình đo được và độ chụm của chuẩn thứ cấp không lớn hơn độ chệch trung bình và độ chụm được xác định bằng các nghiên cứu liên phòng thử nghiệm (xem Phụ lục A).

Các dung dịch chuẩn bán sẵn với giá trị FNU xác định không nhất thiết cho các giá trị NTU tương đương khi đo với formazin ở chế độ suy giảm (5.2.5), do vậy hạn chế sử dụng cho phương pháp khuếch tán.

5.2.5  Huyền phù so sánh bức xạ suy giảm (40 FAU đến 4000 FAU)

Pha loãng huyền phù formazin gốc (I) (xem 5.2.2) với nước (xem 5.2.1) sử dụng pipet và bình định mức để thu được huyền phù hiệu chuẩn với độ đục (FAU) nằm trong dải quan tâm đối với phép đo bức xạ suy giảm (xem 5.4). Huyền phù trong dải từ 40 FAU đến 400 FAU bền trong khoảng một tuần trong khi huyền phù trong dải từ 400 FAU đến 4000 FAU bền trong khoảng bốn tuần nếu được bảo quản ở nhiệt độ 25 °C ± 3 °C trong tối.

5.3  Phép đo bức xạ khuyếch tán (đo cỡ hạt)

5.3.1  Thiết bị

5.3.1.1  Thiết bị đục kế, thoả mãn điều kiện sau:

a) Độ rộng dải quang phổ [độ rộng tại nửa tối đa (FWHM)] của bức xạ tới phải nằm trong khoảng từ 830 nm đến 890 nm;

...

...

...

c) Góc đo, θ, giữa cục quang của bức xạ tới và góc đo của bức xạ khuếch tán cần phải bằng 90° ± 2,5°

d) Góc mở, Ω_θ , cần phải ở trong khoảng từ 20° đến 30° đối với mẫu nước.

5.3.2  Hiệu chuẩn

Thiết lập và hiệu chuẩn thiết bị theo hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị, chú ý mọi quy định áp dụng cho vị trí lắp đặt và sử dụng thiết bị.

Đối với phép đo độ đục rất thấp, kết quả cần được hiệu chính đối với ánh sáng lạc (bức xạ nền) của thiết bị.

5.3.3  Cách tiến hành

Đổ đầy mẫu đã trộn kỹ vào cuvet sạch và tiến hành đo ngay, tiến hành phép đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Đọc giá trị độ đục từ đường hiệu chuẩn đã chuẩn bị hoặc trực tiếp từ thang đo thiết bị nếu thang đo được xác nhận đã hiệu chuẩn (xem 5.3.2).

Các bọt khí là những chất cản trở với các mẫu có độ đục thấp và phải giảm thiểu. Tham khảo khuyến cáo của nhà sản xuất về cách giảm thiểu bọt khí gây nhiễu.

5.3.4  Biểu thị kết quả

...

...

...

a) Nếu độ đục < 1 FNU, tính chính xác tới 0,01 FNU;

b) Nếu độ đục > 1,0 FNU và < 10 FNU, tính chính xác tới 0,1 FNU;

c) Nếu độ đục > 10 FNU và < 400 FNU, tính chính xác tới 1 FNU;

5.3.5  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Kết quả, biểu thị theo 5.3.4;

c) Chi tiết các tình huống có thể ảnh hưởng tới kết quả.

5.4  Đo bức xạ suy giảm (đo độ đục)

...

...

...

5.4.1.1  Thiết bị đo độ đục, phù hợp với các yêu cầu sau:

a) Độ rộng dải quang phổ [độ rộng tại nửa tối đa (FWHM)] của bức xạ tới phải nằm trong khoảng từ 830 nm đến 890 nm;

b) Góc đo (độ sai lệch của trục quang) của bức xạ tới và của bức xạ khuếch tán phải bằng là 0° ± 2,5°;

c) Góc mở, Ω0, cần phải ở trong khoảng từ 10° đến 20° trong mẫu nước.

5.4.2  Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn thiết bị, vận hành thiết bị phù hợp với hướng dẫn của nhà sản xuất, chú ý mọi quy định áp dụng cho vị trí lắp đặt và sử dụng thiết bị.

Đối với phép đo độ đục rất thấp, kết quả cần được hiệu chính đối với ánh sáng bị lạc (bức xạ nền) của thiết bị.

5.4.3  Cách tiến hành

Tiến hành phép đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đổ đầy mẫu đã trộn kỹ vào cuvet sạch và tiến hành đo ngay. Đọc giá trị độ đục từ đường hiệu chuẩn đã chuẩn bị hoặc trực tiếp từ thang đo của thiết bị nếu thang đo đã được xác nhận đã hiệu chuẩn (5.4.2).

...

...

...

Báo cáo kết quả theo đơn vị suy giảm formazin, như sau

a) Nếu độ đục từ 40 FAU đến 99 FAU, tính chính xác tới 1 FAU;

b) Nếu độ đục bằng hoặc lớn hơn 100 FAU, tính chính xác tới 10 FAU;

5.4.5  Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Kết quả, biểu thị theo 5.4.4;

c) Mọi chi tiết bất thường và các tình huống có thể ảnh hưởng tới kết quả.

Phụ lục A

...

...

...

Kết quả phép thử liên phòng thử nghiệm để đánh giá độ phù hợp của polymer tổng hợp được dùng làm chuẩn thứ cấp với formazin trong phép đo độ đục

A.1  Khái quát

Trong phép thử liên phòng thử nghiệm được tiến hành vào năm 1996 với 33 thành viên tham gia. Mục tiêu của phép thử là để đánh giá độ phù hợp của việc sử dụng polymer tổng hợp làm chuẩn thứ cấp với formazin. Phép thử này được tiến hành theo các tiêu chí được nêu tại TCVN 6910-1 (ISO 5725-1) và TCVN 6910-2 (ISO 5725-2).

Nghiên cứu đã được thiết kế formazin và polymer tổng hợp trên nền huyền phù mang styrene divinylbenzen, AMCO AEPA-I® đã được đánh giá mô phỏng và trong các điều kiện lặp lại. Năm mức nồng độ được thiết kế cho fomazin và polymer tổng hợp. Huyền phù formazin đậm đặc được chuẩn bị và phân chia cho các phòng thử nghiệm tham gia với các hướng dẫn về pha loãng trước khi đo. Polymer tổng hợp được phân chia ở mức nồng độ đã được thiết kế.

CHÚ THÍCH 1 Chuẩn AMCO AEPA-1® được cung cấp từ Advanced Polymer Systems, Redwood City, USA.

CHÚ THÍCH 2 Chuẩn AMCO AEPA-1® tương đương với AMCO CLEAR® TURBIDITY STANDARDS được cung cấp bởi GFS Chemicals. Inc., Columbus, Ohio USA, www.qfschemicals.com. Trong năm 2003, GFS Chemicals. Inc., bán một phần dòng sản phẩm này từ Advanced Polymer Systems in Redwood, California.

Tất cả huyền phù được đánh mã ngẫu nhiên. Các thành viên tham giá được yêu cầu thử huyền phù này lặp lại 3 lần. Kết quả của phép thử được nêu tại Bảng A.1.

Bảng A.1 - Các kết quả của xử lý liên phòng thí nghiệm

...

...

...

AMCO AEPA-1®

Mức

Mức

1

2

3

4

5

1

...

...

...

3

4

5

Số phòng thí nghiệm

26

27

31

31

31

...

...

...

32

32

32

32

Số phòng ngoại lai

3

1

4

4

...

...

...

6

1

3

1

3

Các giá trị theo lý thuyết (FNU)

0,8

3,2

8,0

...

...

...

32,0

0,8

4,0

8,0

15,0

35,0

Giá trị trung bình (FNU)

0,825

3,304

...

...

...

16,697

33,255

0,824

4,147

8,374

16,052

36,916

Độ lệch chuẩn lặp lại (S_r) (FNU)

0,008

...

...

...

0,056

0,094

0,21

0,007

0,038

0,043

0,237

0,226

Độ lệch chuẩn tái lập (S_R )(FNU)

...

...

...

0,224

0,445

0,866

1,613

0,065

0,264

0,500

0,939

2,630

...

...

...

0,025

0,104

-0,082

0,697

1,255

0,024

0,147

0,374

1,052

...

...

...

Độ chệch (%)

+3,1

+3,2

-1,0

+4,4

+3,9

+3,0

+3,7

+4,7

...

...

...

+5,5

Mức ý nghĩa ở α=5 %

Không

Có

Không

Có

Có

Không

Có

...

...

...

Có

Có

Phép thử đã chứng tỏ polymer có độ chệch và độ chụm không sai khác có ý nghĩa với giá trị thu được khi sử dụng các chuẩn formazin. Các polyme bền trong 18 tháng sau khi sản xuất tại mức độ đục từ 0,8 FNU đến 40 FNU.

A.2  Quy trình kiểm tra xác nhận cho chuẩn thứ cấp chứng minh

- Chuẩn bị năm huyền phù với các mức độ đục trong dải quan tâm, lặp lại ba lần.

- Tạo ngẫu nhiên huyền phù theo TCVN 6910-1 (ISO 5725-1) và TCVN 6910-1 (ISO 5725-2).

- Đo mức độ đục trên thiết bị đã được hiệu chuẩn theo 5.3.2 của tiêu chuẩn này.

- Thu thập số liệu và xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của từng mức huyền phù.

- Xác định phần trăm độ chệch từ giá trị dự đoán cho từng mức huyền phù.

...

...

...

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 6910-1 (ISO 5725-1), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo - Phần 1: Nguyên tắc và định nghĩa chung

[2] TCVN 6910-2 (ISO 5725-2), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo - Phần 2: Phương pháp cơ bản xác định độ lặp lại và độ tái lập của phương pháp đo tiêu chuẩn.

[3] ISO 3864-1:2011 Graphical symbols - Safety colours and safety signs -- Part 1: Design principles for safety signs and safety markings

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12402-1:2020 (ISO 7027-1:2016) về Chất lượng nước - Xác định độ đục - Phần 1: Phương pháp định lượng