Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
В природных водах присутствуют компоненты с различными значениями рь и поэтому разное соотношение таких компонентов будет искажать зависимость (2.7). При этом наибольшая точность достигается, если Худ в формуле (2.6) будет определяться через разность показателей поглощения на 400 и 500 нм, т. е.
_ _ ^(400) - ^(500) ,п
Худ - ХПК • кгм)
Зависимость худ от р, аппроксимируется соотношением
Ну д = 58.5е-380^. (2.10)
Объединяя формулы (2.8) и (2.6), получаем выражение для ХПК:
ХПК = 0.017[х(400) - x(500)]e38°'/i. (2.11)
Коэффициент корреляции между величинами ХПК, полученными данным методом и бихроматной окисляемостью, составил 0.95 (количество обработанных проб — 68), энтропийное значение относительной приведённой погрешности равно 18% [174].
Окончательное выражение для содержания РОВ пересчитывается с учётом приближённого кислородного эквивалента природных РОВ, равного 0.75.
2.3.3. Спектротурбидиметрия. Диапазон применения метода спектра мутности простирается на исследования микроструктуры конденсированного состояния и макрогелевых систем полимеров , популяций бактериопланктона. Метод спектра мутности был успешно применён при исследовании агрегации в растворах олигомеров и её влияния на адсорбцию олигомеров из раствора на твёрдой поверхности [175].
Для определения размера частиц и оценки их полидисперсности в методе спектра мутности (в отличие от других вариантов метода светорассеяния) не требуется независимое определение концентрации — основное преимущество при изучении сложных полимерных и биологических систем, в которых определение концентрации дисперсной фазы либо затруднено, либо связано с большой погрешностью или невозможно.
Метод спектра мутности позволяет оптимально характеризовать системы с эквивалентным радиусом частиц в пределах от 0.03 до
2-3 микрон в широком диапазоне значений относительного показателя преломления частиц 1.00 < т < 1.30, т = fi/fiо (где /х, (iо — показатели преломления вещества частиц и дисперсионной среды).
Этот метод сравнительно малочувствителен к форме частиц, что связано с особенностями коэффициента рассеяния К (а, т) (где а = = 2тг?тхоА, г — радиус частиц) [176].
При прохождении параллельным пучком света расстояния х в кювете с коллоидным раствором снижение его интенсивности за счёт рассеяния (—dl) на пути dx пропорционально интенсивности на расстоянии х(1х) и dx: —dl ~ Ixdx. Переходя к равенству, имеем:
Коэффициент пропорциональности т называется мутностью. Интегрирование уравнения приводит к уравнению Бугера:
где I — длина кюветы; /0и/ - начальная и после прохождения кюветы интенсивности света.
Таким образом, уравнение (2.12) является определением мутности коллоидной системы.
dl = —rlxdx.
(2.12)
I = Iq exp(—tI),
(2.13)
Логарифмирование уравнения Бугера (2.13) приводит к равенству т = 1п(1о/1)Д или т = 2.3 lg (Iq/I)/L Величина D = lg(I0/I) — оптическая плотность системы, и тогда т определяется как
т = 2.3 J. (2.14)
В отсутствии кооперативных эффектов и многократного рассеяния мутность дисперсной системы складывается из потерь мощности светового пучка на отдельных частицах:
r = RNy (2.15)
где N — число частиц в единице объёма, a R — количество энергии,
рассеянной за единицу времени одной частицей (в расчёте на единицу
интенсивности падающего пучка). Величина R называется оптическим сечением частицы.
Отношение R к площади геометрического сечения сферической частицы S:
I = Крзс(а,т) (2.16)
называется коэффициентом рассеяния или фактором эффективности рассеяния. Кр&с(а, т) является важнейшей характеристической функцией светорассеяния коллоидных частиц и определяет отношение энергии, рассеянной одной частицей, к энергии, приходящейся на площадь её геометрической тени. Таким образом, эта величина показывает, насколько эффективно частица дисперсной фазы рассеивает световую энергию из падающего потока.
Плавный характер т = т(А) на небольшом интервале позволяет аппроксимировать спектр мутности соотношением Ангстрема:
т « Ап. (2.17)
Показатель степени или волновой экспонент в уравнении (2.17) является безразмерной функцией и может быть представлен в явном виде:
» = -§?. (2.18,
Объединяя формулы (2.15) и (2.16), для мутности получаем:
т = Nnr2Крас(а, гп). (2.19)
Подстановкой (2.19) в (2.18) получаем выражение для волнового экспонента: от- / \
п = —“— (2.20)
Арас(а, т) да
