کدورت سنجی (توربیدیمتری) و نفلومتری چیست؟

کدورت­ سنجی یک روش تجزیه ای و بسیار شبیه رنگ­ سنجی­ است. بیشتر تئوری و تجهیزات مورد استفاده در رنگ­ سنجی در این روش نیز استفاده می­ شوند. کدورت سنجی و نفلومتری بر پایه­ پراکندگی نور توسط ذرات غیرشفاف که در محلول معلق هستند، قرار دارند. ولی تفاوت آن­ها فقط در روش اندازه­ گیری تابش پراکنده شده است.

وقتی تابشی از یک محلول سوسپانسیون عبور می­ کند، بخش عمده ­ای از آن به واسطه­ جذب، انعکاس و شکست تضعیف می­ شود، در حالی که باقیمانده­ آن عبور می ­کند. اندازه ­گیری  شدت نور عبور کرده بر حسب غلظت ذرات معلق اساس تجزیه کدورت­ سنجی است. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.

طرح ساده­ ای از یک دستگاه کدورت­ سنج.

 

در روش نفلومتری نیز تابش مستقیماً از محلول سوسپانسیون عبور می ­کند، سپس مقدار تابش پراکنده شده توسط ذرات معلق در زاویه ۹۰ درجه نسبت به تابش ورودی اندازه ­گیری  می ­شود. لذا، اندازه ­گیری شدت نور پراکنده شده برحسب غلظت فاز پراکنده کننده، اساس تجزیه نفلومتری است. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.

طرح ساده­ ای از دستگاه نفلومتری

 

کدورت­ سنجی و رنگ­ سنحی از این نظر که در هر دو روش، شدت نور عبور کرده از محلول اندازه­ گیری می­ شود، مشابه­ اند.  تفاوت آن­ها در این است که در کدورت­ سنجی شدت تابش به علت کدورت کم می­ شود، در حالی که در رنگ­ سنجی به واسطه­ جذب کم می ­شود. به همین علت، در هر دو روش ممکن است از تجهیزات مشابه استفاده شود.

نفلومتری و فلوئورسانس ­سنجی از این نظر که در هر دو نور پراکنده شده اندازه ­گیری  می ­شود، مشابه ­اند. تفاوت آن­ها در این است که در نفلومتری پراکندگی غیرالاستیک است، در حالیکه در فلوئورسانس ­سنجی پراکندگی الاستیک است. یعنی در نفلومتری تابش ورودی و پراکنده شده طول موج بلندتری از نور ورودی دارد.  

انتخاب روش تجزیه نفلومتری و کدورت­ سنجی به مقدار نور پراکنده شده توسط ذرات معلق موجود در محلول بستگی دارد. کدورت­ سنجی برای اندازه­ گیری غلظت ­های نسبتاً زیاد ذرات معلق به کار می­رود، در حالیکه نفلومتری برای اندازه­ گیری غلظت­ های کمتر استفاده می­ شود.

 

دستگاهوری

اکثر دستگاه­ های مورد استفاده در نفلومتری و کدورت­ سنجی شبیه دستگاه ­های اسپکتروفتومتری است. برخی از تفاوت­ های آن­ها عبارتند از:

منبع تابش: امکان استفاده از نور سفید در نفلومتری وجود دارد، اما استفاده از تابش تکفام مزیت دارد. همچنین در کدورت­ سنجی نیز استفاده از نور تکفام برای جذب حداقل استفاده می­ شود. در هر حال، ضروری است از منبعی با شدت زیاد و تکفام استفاده شود، و برای افزایش کارایی پراکندگی رایلی لازم است طول موج کوتاه داشته باشد. قوس جیوه یا لیزر، با ترکیبی از صافی­ ها، منابع مناسبی جهت این دستگاه­ ها هستند.

آشکارسازها: در نفلومتر­ها از لوله­ های فوتومولتی­پلایر به عنوان آشکارساز استفاده می ­شود، زیرا شدت تابش پراکنده شده ضعیف است. در اکثر نفلومترها، معمولاً آشکارساز در زاویه ۹۰ درجه نسبت به تابش اولیه قرار داده می­ شود، اما بهتر است زاویه آشکارساز متغیر باشد. در اکثر نفلومترها، آشکارساز روی یک دیسک مدور چسبانده می­ شود به طوری که بتوان موقعیت آن را نسبت به نور اولیه از صفر تا ۱۳۵ درجه تغییر داد. در کدورت سنج ها، آشکارسازهای رایج فوتولوله ­ها هستند.

سلول ها: اگرچه از سلول­ های استوانه­ ای می ­توان استفاده کرد، اما استفاده از سلول ­های با وجه تخت رایج است. این عمل باعث به حداقل رساندن انعکاس­ ها و پراکندگی ­های چندگانه از دیواره سلول می­ شود. عموماً، از سلولی با مقاطع راست (قائمه) استفاده می ­شود.

وقتی اندازه ­گیری در زوایای غیر از ۹۰ درجه انجام می ­شود، از سلول­ های نیمه اکتاگونال، استفاده می­ شود. وجه ­های اکتاگونال اجازه اندازه­ گیری در زوایای صفر، ۴۵، ۹۰ و ۱۳۵ درجه را فراهم می ­کند.

سلول نیمه اکتاگونال

وجه­ های اکتاگونال در سلول ­ها

 

کاربردهای کدورت­ سنجی و نفلومتری

کدورت­ سنجی و نفلومتری را می ­توان برای نمونه ­های گازی، مایع و حتی جامدات شفاف استفاده کرد. برخی از کاربردهای این روش ­ها را می­ توان به شرح زیر خلاصه کرد.

تجزیه مواد معدنی: در بعضی حالات، به علت اندازه ریز ذرات رسوبی یا به دلیل ژلاتینی بودن آن، صاف کردن رسوب مشکل است. در چنین حالتی، از روش­ های وزن­ سنجی نمی ­توان استفاده کرد، لذا روش ­های کدورت­ سنجی و نفلومتری در مورد آن از اهمیت خاصی برخوردارند.

مهم­ترین استفاده نفلومتری و کدورت­ سنجی را می ­توان اندازه­ گیری سولفات به صورت BaSO4، کربنات به صورت BaCO3، کلرید به شکل AgCl، فلورید به صورت CaF2، سیانید به صورت AgCN، کلسیم به صورت اگزالات یا اولئات، و روی به صورت فرو سیانید را نام برد. از این میان، اندازه­ گیری سولفات در کارهای روزمره از اهمیت خاصی برخوردار است و برای تعیین مقدار گوگرد در کک، ذغال سنگ، روغن­ ها، لاستیک ­ها، پلاستیک­ ها و سایر ترکیبات آلی استفاده می­ شود. برای اندازه­ گیری گوگرد، ابتدا آن را به سولفات تبدیل می­ کنند. سپس با محلول کلرید سدیم تکان داده شده و کلرید باریم جامد برای ایجاد سوسپانسیون سولفات باریم، به آن اضافه می­ شود. کاربرد مهم دیگری از نفلومتری و کدورت­ سنجی اندازه­ گیری دی ­اکسید کربن است. در این روش، محلول دارای دی­ اکسید کربن به درون یک محلول قلیایی از نمک باریم دمیده می ­شود. که در نتیجه ذرات معلق کربنات باریم با نفلومتری یا کدورت­ سنجی اندازه­ گیری می­ شود.

روش­ های نفلومتری و کدورت­ سنجی دقیق­تر و حساس­تر از روش­ های رنگ­سنجی ­اند. برای مثال، فسفر را می ­توان در غلظت ۱ قسمت در بیشتر از ۳۰۰ میلیون قسمت آب به صورت رسوب با واکنشگر استریکنین-مولیبدات اندازه ­گیری کرد. همچنین آمونیاک را می ­توان در غلظت ۱ قسمت در ۱۶۰ میلیون قسمت آب با افزایش معرف نسلر اندازه ­گیری کرد. اندازه­ گیری­ های فوق ­الذکر را می­ توان در تجزیه­ آب و طرح­ های تصفیه آب مورد استفاده قرار داد.

تجزیه مواد آلی: در آنالیز مواد غذایی و نوشابه­ ها از کدورت­ سنج­ها استفاده می ­شود. در تعیین کدورت در فراورده­ های قندی، و شفافیت آب میوه­ های سیتراتی کاربرد فراوانی دارد. کاربرد جالب دیگر، اندازه­ گیری بنزن در الکل با رقیق کردن با آب برای ایجاد سوسپانسیون غیر قابل امتزاج است.

تجزیه مواد بیوشیمیایی: یکی از کاربرد­های مهم کدورت ­سنجی اندازه ­گیری مقدار رشد یک باکتری در محیط منابع خنثی است. همچنین از این روش برای اندازه ­گیری اسیدهای آمینه، ویتامین ­ها و آنتی­بیوتیک ­ها استفاده می­ شود.

از نفلومتری برای اندازه­ گیری پروتئین و مخمرها، گلیکوژن و بتا و گاما گلوبین در خون و پلاسما استفاده می­ شود.

آلاینده ­های هوا و آب: از کدورت­ سنجی و نفلومتری برای تعیین آلودگی هوا و آب به طور پیوسته استفاده می ­شود. در هوا، ذرات معلق و دودها ثبت می شوند در حالی که در آب کدورت ثبت می ­شود.

تیتراسیون ­های کدورت­ سنجی: کدورت­ سنجی را می ­توان برای تیتر کردن مخلوطی از دو مایع با مایع سوم که با یکی از آن­ها امتزاج­ پذیر و با دیگری غیر قابل امتزاج است، اجرا کرد. افزودن مقدار کافی از محلول سوم، به سوسپانسیون فازی که منجر به ایجاد کدورت می­ شود، منتج به جدایی فاز و ایجاد کدورت می­ شود. برای مثال، تیتراسیون مخلوط آب و پیریدین با کلروفرم در شکل زیر نشان داده شده است.

نمودار تیتراسیون مخلوط آب و پیریدین با کلروفرم.

 

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.