Definição de Turbidez

A turbidez é um efeito óptico resultante da interação da luz com partículas em suspensão em uma solução, geralmente água. Partículas em suspensão, como sedimentos, argila, algas, matéria orgânica e outros microrganismos, dispersam a luz que atravessa a amostra de água. A dispersão da luz por essas partículas em suspensão produz a turbidez, que caracteriza o grau em que a luz é obstruída ao atravessar a camada de água. A turbidez não é um índice que caracteriza diretamente a concentração de partículas em suspensão em um líquido. Ela reflete indiretamente a concentração dessas partículas por meio da descrição do efeito de dispersão da luz pelas partículas em suspensão na solução. Quanto maior a intensidade da luz dispersa, maior a turbidez da solução aquosa.
Método de Determinação da Turbidez
A turbidez é uma expressão das propriedades ópticas de uma amostra de água e é causada pela presença de substâncias insolúveis na água, que fazem com que a luz se disperse e seja absorvida em vez de passar pela amostra de água em linha reta. É um indicador que reflete as propriedades físicas da água natural e da água potável. É usada para indicar o grau de clareza ou turbidez da água e é um dos indicadores importantes para medir a qualidade da água.
A turbidez da água natural é causada por partículas finas em suspensão, como lodo, argila, matéria orgânica e inorgânica fina, matéria orgânica colorida solúvel, plâncton e outros microrganismos presentes na água. Essas substâncias em suspensão podem adsorver bactérias e vírus, portanto, uma baixa turbidez é propícia à desinfecção da água para eliminar bactérias e vírus, o que é necessário para garantir a segurança do abastecimento de água. Assim, sistemas centralizados de abastecimento de água com condições técnicas ideais devem buscar fornecer água com a menor turbidez possível. A baixa turbidez da água fornecida por fábricas é benéfica para reduzir o odor e o sabor da água clorada, além de auxiliar na prevenção da proliferação de bactérias e outros microrganismos. Manter uma baixa turbidez em todo o sistema de distribuição de água favorece a presença de uma quantidade adequada de cloro residual.
A turbidez da água da torneira deve ser expressa em unidades de turbidez dispersa (NTU), não devendo exceder 3 NTU e, em circunstâncias especiais, não ultrapassar 5 NTU. A turbidez de muitas águas de processo também é importante. Indústrias de bebidas, indústrias alimentícias e estações de tratamento de água que utilizam água superficial geralmente dependem de coagulação, sedimentação e filtração para garantir um produto satisfatório.
É difícil estabelecer uma correlação entre a turbidez e a concentração de massa de partículas em suspensão, pois o tamanho, a forma e o índice de refração das partículas também afetam as propriedades ópticas da suspensão. Ao medir a turbidez, todos os utensílios de vidro em contato com a amostra devem ser mantidos limpos. Após a limpeza com ácido clorídrico ou surfactante, enxágue com água pura e deixe escorrer. As amostras devem ser coletadas em frascos de vidro com tampa. Após a coleta, algumas partículas em suspensão podem precipitar e coagular, não podendo ser recuperadas após o armazenamento. Além disso, microrganismos podem danificar as propriedades dos sólidos, portanto, a medição deve ser feita o mais rápido possível. Caso seja necessário armazenar a amostra, evite o contato com o ar e mantenha-a em local fresco e escuro, por no máximo 24 horas. Se a amostra for armazenada em local frio, retorne à temperatura ambiente antes da medição.
Atualmente, os seguintes métodos são utilizados para medir a turbidez da água:
(1) Método de transmissão (incluindo espectrofotômetro e método visual): De acordo com a lei de Lambert-Beer, a turbidez da amostra de água é determinada pela intensidade da luz transmitida, e o logaritmo negativo da turbidez da amostra de água e a transmitância luminosa apresentam uma relação linear; quanto maior a turbidez, menor a transmitância luminosa. No entanto, devido à interferência da cor amarela na água natural, a água de lagos e reservatórios também contém substâncias orgânicas que absorvem luz, como algas, o que também interfere na medição. Para evitar interferências das cores amarela e verde, recomenda-se escolher um comprimento de onda de 680 nm.
(2) Turbidímetro de dispersão: De acordo com a fórmula de Rayleigh (Ir/Io=KD, onde h é a intensidade da luz dispersa e 10 é a intensidade da radiação humana), mede-se a intensidade da luz dispersa em um determinado ângulo para determinar a turbidez de amostras de água. Quando a luz incidente é dispersa por partículas com tamanho entre 1/15 e 1/20 do comprimento de onda da luz incidente, a intensidade está de acordo com a fórmula de Rayleigh. Partículas com tamanho superior a 1/2 do comprimento de onda da luz incidente refletem a luz. Essas duas situações podem ser representadas por Ir∝D, e a luz em um ângulo de 90 graus é geralmente usada como a luz característica para medir a turbidez.
(3) Turbidímetro de espalhamento-transmissão: utiliza Ir/It=KD ou Ir/(Ir+It)=KD (onde Ir é a intensidade da luz espalhada e It é a intensidade da luz transmitida) para medir a intensidade da luz transmitida e da luz refletida e, assim, medir a turbidez da amostra. Como a intensidade da luz transmitida e espalhada é medida simultaneamente, o medidor apresenta maior sensibilidade sob a mesma intensidade de luz incidente.
Dentre os três métodos acima, o turbidímetro de dispersão-transmissão é superior, apresentando alta sensibilidade e sem interferência da cromaticidade na amostra de água durante a medição. Contudo, devido à complexidade do instrumento e ao alto custo, sua disseminação e utilização são dificultadas. O método visual, por sua vez, é bastante influenciado pela subjetividade. De fato, a medição de turbidez é realizada principalmente com turbidímetros de dispersão. A turbidez da água é causada principalmente por partículas como sedimentos, e a intensidade da luz dispersa é maior que a da luz absorvida. Portanto, o turbidímetro de dispersão é mais sensível que o turbidímetro de transmissão. Além disso, como o turbidímetro de dispersão utiliza luz branca como fonte de luz, a medição da amostra se aproxima mais da realidade, porém a cromaticidade interfere na medição.
A turbidez é medida pelo método de medição da luz dispersa. De acordo com a norma ISO 7027-1984, pode ser utilizado um turbidímetro que atenda aos seguintes requisitos:
(1) O comprimento de onda λ da luz incidente é 860 nm;
(2) A largura de banda espectral incidente △λ é menor ou igual a 60 nm;
(3) A luz incidente paralela não diverge e nenhum foco excede 1,5°;
(4) O ângulo de medição θ entre o eixo óptico da luz incidente e o eixo óptico da luz espalhada é de 90±25°
(5) O ângulo de abertura ωθ na água é de 20°～30°.
e a obrigatoriedade de relatar os resultados em unidades de turbidez de formazina.
① Quando a turbidez for inferior a 1 unidade de turbidez de dispersão de formazina, a precisão será de 0,01 unidade de turbidez de dispersão de formazina;
②Quando a turbidez é de 1 a 10 unidades de turbidez de dispersão de formazina, a precisão é de 0,1 unidades de turbidez de dispersão de formazina;
③ Quando a turbidez é de 10 a 100 unidades de turbidez de dispersão de formazina, a precisão é de 1 unidade de turbidez de dispersão de formazina;
④ Quando a turbidez for maior ou igual a 100 unidades de turbidez de dispersão de formazina, a precisão deverá ser de 10 unidades de turbidez de dispersão de formazina.
1.3.1 Água isenta de turbidez deve ser usada para padrões de diluição ou amostras de água diluídas. O método de preparação da água isenta de turbidez é o seguinte: passe água destilada por um filtro de membrana com poros de 0,2 μm (a membrana filtrante usada para inspeção bacteriológica não atende aos requisitos), enxágue o frasco de coleta com a água filtrada pelo menos duas vezes e descarte os próximos 200 mL. O objetivo de usar água destilada é reduzir a influência da matéria orgânica na água pura obtida por troca iônica sobre a determinação e reduzir o crescimento bacteriano na água pura.
1.3.2 O sulfato de hidrazina e a hexametilenotetramina podem ser colocados em um dessecador de gel de sílica durante a noite antes da pesagem.
1.3.3 Quando a temperatura de reação está na faixa de 12-37°C, não há efeito óbvio na geração de turbidez da formazina, e nenhum polímero é formado quando a temperatura é inferior a 5°C. Portanto, a preparação da solução padrão de turbidez da formazina pode ser feita à temperatura ambiente normal. No entanto, se a temperatura de reação for baixa, a suspensão é facilmente absorvida pelos utensílios de vidro, e se a temperatura for muito alta, o valor padrão de alta turbidez pode diminuir. Portanto, a temperatura de formação da formazina deve ser controlada em 25±3°C. O tempo de reação do sulfato de hidrazina e da hexametilenotetramina foi quase completo em 16 horas, e a turbidez do produto atingiu o máximo após 24 horas de reação, sem diferença entre 24 e 96 horas.
1.3.4 Para a formação de formazina, quando o pH da solução aquosa é de 5,3 a 5,4, as partículas são em forma de anel, finas e uniformes; quando o pH é de cerca de 6,0, as partículas são finas e densas na forma de flores de junco e flocos; quando o pH é de 6,6, formam-se partículas grandes, médias e pequenas em forma de flocos de neve.
1.3.5 A solução padrão com turbidez de 400 graus pode ser armazenada por um mês (e até meio ano na geladeira), e a solução padrão com turbidez de 5 a 100 graus não sofrerá alterações em uma semana.