Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
Уравнение (2.20) даёт основу для определения калибровочной зависимости характеристической функции светорассеяния п от относительного размера и относительного показателя преломления коллоидных частиц [177].
Если Ф- объёмная концентрация частиц, то характеристическая функция
Ф/0 Ф-—>о Ф
называется удельной мутностью дисперсной системы. В общем случае, учитывая что N = ЗФ/(4тгг)3, имеем
г\ __ 37г • до _ Крас(а, тп) (2 21)
ч Ф / о 2А а
Таким образом, получена система уравнений:
digт _ / ч (т
d\g\
n(a,m), (^jo = g{a,m), (2.22)
которая определяет значения а и тп.
Значения nug откладывают на осях прямоугольной системы координат и по калибровочным кривым nug, из которых одно определяется а — переменным при тп = const, другое m-переменным при а = const. Следовательно, конкретные значения п и g определяют точку в двумерном пространстве с определёнными значениями а и т.
В некоторых случаях, когда определение объёмной концентрации дисперсных частиц затруднительно (например, набухшие частицы), предлагается метод, основанный на измерении весовой концентрации твёрдой фазы дисперсной системы.
Пусть Co-концентрация твёрдой фазы в системе. Определим п,т из спектра мутности и зададимся определённым набором возможных значений гп: гп\, ..., тг,..., которые может иметь частица данной системы. Из зависимости п(а, т) — g(a, т) каждое выбранное значение rrii даёт своё щ — g(a,i, гщ), которые будут соответствовать одному и тому же экспериментальному п. С другой стороны, однозначно определяет объёмную долю твёрдого вещества в частице и во всей дисперсной фазе:
= (Ь - ^ . (2.23)
М1 - М2
Показатель преломления частицы = тпг(ло, — показатель прелом-
ления твёрдой фазы в частице, — показатель преломления жидкой фазы в частице.
Концентрация твёрдого вещества во всей дисперсной системе:
Ск =.....7..gg.'.d^j.^—. (2.24)
g(at,mt) • ai2АоДо
do — плотность твёрдого вещества, d\2 — плотность дисперсной системы, А — середина интервала длин волн, в котором снимался спектр мутности, Ао = 5460 А, дз — показатель преломления воды при 25°.
Таким образом, каждому гщ соответствует определённое Cq. Из
всего набора гпг выбирается то, для которого соответствие Cq « Со
будет наилучшим [178].
2.3.4. Метод интегральной индикатрисы. Метод основан на оригинальном способе определения среднего размера взвешенных частиц для полидисперсных суспензий, который заключается в том, что регистрируется интегральная индикатриса светорассеяния F(6) и затем по известному алгоритму рассчитывается диаметр частиц.
Сущность этого способа основана на том, что интегральная индикатриса светорассеяния для абсолютного большинства монодисперсных взвесей гидрозольных частиц зависит только от произведения дифракционного параметра частиц р на значение апертурного угла приёмника света в [179].
Следовательно, если известна доля потока энергии F(0)/F(0), рассеянной в конусе с углом раствора в, то по графику зависимости F(p0), взятому из работы [169], можно найти произведение рв. Угол в при выбранной доле потока F(0)/F(0) находится по измеренной интегральной индикатрисе, а из известного произведения р • в находится р и далее — диаметр частиц d. Наиболее точно диаметр определяется при F(0)/F(0) = 0.5, тогда рв = 1.75 и дифракционный параметр равен:
Р=^- (2.25)
Поскольку параметр
р=Щ^, (2.26)
А
где jjlq — показатель преломления среды, в которой взвешены частицы, А — длина волны излучения в вакууме, то из (2.25) и (2.26) определится размер частиц d:
d = 056А (2 27)
/W
Форма зависимости F(p9) не зависит от р в пределах от р = 3 до р — оо, поэтому данный расчёт справедлив и для полидисперсной взвеси с любым распределением частиц по размерам (единственное ограничение на минимальный размер частиц во взвеси: р >3). В этом случае определяется средний эффективный диаметр частиц.
Общее содержание взвешенного вещества М в воде определяется по светорассеянию на длине волны А = 550 нм, при этом М рассчитывается по регрессионному уравнению:
М = 1.455<j(550) + 0.52, (2.28)
где <7(550) — показатель рассеяния света.
Алгоритм расчёта общей площади граничной поверхности в единице объёма среды следующий. Исходя из найденного среднего диаметра частиц взвеси, находится объём и площадь поверхности одной частицы: 3
Vb = (2.29)
