Einführung
Steigende
Forderungen von Seiten des Umweltschutzes bei gleichzeitiger Kosteneinsparung
erzwingen Weiterentwicklungen im Bereich Abwasserreinigung. Ziel dieses
Projektes ist es eine Versuchsanordnung zu finden, die es ermöglicht,
den Grad farbiger Verunreinigung des Abwassers zu messen. Wichtig dabei
ist die Kenntnis, welcher Farbstoff im Abwasser vorhanden ist, so daß
entsprechende Reinigungsverfahren gewählt werden können.
Theorie
Wenn ein
aus weißem Licht bestehender Strahl eine mit Flüssigkeit
gefüllte Küvette durchsetzt, so erfolgt eine Lichtschwächung.
Der austretende Lichtstrom ist kleiner als der auf die Küvette
auftreffende Lichtstrom. Unter Lichtstrom versteht man die in der Zeiteinheit
auf die Küvette fallende Lichtenergie. Der Verlust ist durch Reflexionen
an den Grenzflächen Luft/Glas und Glas/Flüssigkeit, durch
Absorption in den Küvettenwänden, durch Streuung an suspendierten
Teilchen, hauptsächlich aber durch Absorption in der Flüssigkeit
bedingt. Die durch Reflexion und Absorption in den Glaswänden verursachten
Verluste werden nie rechnerisch berücksichtigt. Sie werden experimentell
mit Hilfe einer Kompensationsküvette eliminiert
Bei klaren Lösungen
läßt sich durch sorgfältiges und sauberes Arbeiten die
Lichtschwächung durch Streuung (Tyndal-Effekt) vernachlässigen.
Beim Abwasser hat sich jedoch als problematisch herausgestellt, daß
neben den farbigen Verunreinigungen, welche echte Lösungen darstellen,
auch Kolloid und Schwebeteilchen enthalten sind.
Die Extinktion berechnet
sich wie folgt:
sext = sabs + sstr
Die
Lichtintensität berechnet sich dann:
I(x) = Io * e(-sext * x)
Die Verminderung
des Lichtstromes durch Absorption in der Flüssigkeit kann sich
in den einzelnen Spektralbereichen verschieden stark auswirken. In diesem
Falle erscheint die Lösung farbig, und zwar ist die Farbe des austretenden
Lichtbündels zur Farbe der absorbierten Strahlung komplementär.
Absorbiert eine Lösung im grünen Bereich so erscheint sie
purpurrot.
Das Maß der Absorption einer Substanz wird üblicherweise
als Funktion der Wellenlänge wiedergegeben. Will man ein Meßverfahren,
welches alle Arten von farbigen Lösungen bestimmen kann, so muß
man die Transparenz bei verschiedenen Wellenlängen auswerten. Hierzu
bietet sich eine Auswertung mit den XYZ-Farbwerten an.
Meßverfahren
Die
Trübungsmessung
erfolgt nach der Winkelverteilung eines mit einem Laser durchleuchteten
Raumes. Bei Auftreffen des parallelen Laserbündels werden die einzelnen
Strahlen je nach Größe und Dichte der Teilchen verschieden
stark abgelenkt. Im Extremfall erfolgt sogar eine Reflexion des Lichtes.
Zur Auswertung muß die Energieverteilung über einen möglichst
weiten Bereich erfolgen. Problematisch ist allerdings, daß die
Distanz des Lichtweges nicht verschieden lang sein darf. Mit Hilfe der
Lasermessung kann der Grad des Intensitätsverlustes des Lichtstroms
aufgrund der Streuung zur Korrektur der Lichtabsorption herangezogen
werden.
Hierbei ist folgende
Anordnung nötig:
Auswertung
Folgende
Probenanordnung wird verwendet: Von
drei Farbstoffen mit unterschiedlichem Absorptions-verhalten werden
vier Lösungen mit unterschiedlicher Konzentration angesetzt. Jede
der vier Konzentrationen wird mit unterschiedlichen Mengen an Kolloid
versetzt, so daß jeweils 4x4 Proben in 3 verschiedenen Kolloidkonzentrationen
zur Verfügung stehen. Zum Vergleich dienen die Lösungen ohne
Kolloid.
Die Auswertung erfolgt
mittels eines von der Firma SEPA entwickelten Computerprogramms. Die
Berechnung erfolgt über die Farbwertanteile der Meßlösung
im Vergleich zu reinem Wasser.
Haben
Sie noch Fragen?
Dann
senden Sie uns eine Email (info@sepa-computer.de)
oder rufen Sie uns an unter: 07123-963801.
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