Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12402-1:2020 Chất lượng nước - Xác định độ đục - Phần 1

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12402-1:2020

ISO 7027-1:2016

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG

Water quality - Determination of turbidity - Part 1: Quantitative methods

Lời nói đầu

TCVN 12402-1:2020 hoàn toàn tương đương với ISO 7027-1:2016

TCVN 12402-1:2020 do Tổng cục Môi trường biên soạn, Bộ Tài nguyên và Môi trường đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Phép đo độ đục có thể bị ảnh hưởng bởi các chất hấp thụ ánh sáng hòa tan (các chất truyền màu). Những hiệu ứng như vậy có thể được giảm thiểu bằng cách tiến hành các phép đo ở bước sóng lớn hơn 800 nm. Chỉ màu đen cacbon và màu xanh lam có thể tìm thấy trong một số nước bị ô nhiễm, tác động nhẹ đến phép đo độ đục trong vùng phổ này. Bọt khí cũng gây cản trở đến phép đo, nhưng những cản trở này có thể được giảm thiểu bằng cách xử lý mẫu cẩn thận.

Để khảo sát về mức độ, các vấn đề đặc trưng sẽ yêu cầu những quy định về các điều kiện bổ sung.

ISO 7027 : 1999 đã chấp nhận thành TCVN 6184 :2008.

Hiện nay, ISO 7027 : 1999 đã bị hủy bỏ và hiện đã được thay thế bằng 02 tiêu chuẩn và ISO 7027- 1 :2016 và ISO/FDIS 7027-2

ISO 7027-1 :2016 đang được xây dựng thành TCVN 12402-1:2018 Chất lượng nước - Xác định độ đục - Phần 1: Phương pháp định lượng và ISO/FDIS 7027-2 sẽ được xây dựng thành tiêu chuẩn quốc gia trong thời gian sớm nhất

CHẤT LƯỢNG NƯỚC - XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐỤC - PHẦN 1: PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG

Water quality - Determination of turbidity - Part 1: Quantitative methods

CẢNH BÁO - Người sử dụng tiêu chuẩn này cần phải thành thạo các phép thực hành cơ bản trong phòng thí nghiệm. Tiêu chuẩn này không đề cập tới mọi vấn đề an toàn liên quan đến người sử dụng. Trách nhiệm của người sử dụng là phải bảo đảm an toàn và có sức khỏe phù hợp với các quy định của quốc gia.

QUAN TRỌNG - Chỉ những nhân viên được đào tạo phù hợp mới được tiến hành phép thử theo tiêu chuẩn này.

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định hai phương pháp định lượng sử dụng máy đo độ đục quang học hoặc nephelometer (máy đo cỡ hạt) để xác định độ đục trong nước:

a) Đo cỡ hạt, quy trình đo bức xạ khuếch tán, áp dụng cho nước có độ đục thấp (ví dụ nước uống);

b) Đo độ đục, phương pháp đo sự suy giảm của thông lượng bức xạ, thích hợp hơn với nước có độ đục cao (ví dụ nước thải hoặc nước bị ô nhiễm).

Độ đục được đo theo phương pháp thứ nhất biểu thị theo đơn vị đục kế (NTU). Kết quả trong khoảng từ <0,05 NTU đến 400 NTU. Tùy thuộc vào thiết kế của thiết bị, cũng có thể áp dụng cho nước có độ đục cao hơn. Có sự tương đương về số của các đơn vị NTU và đơn vị đục kế fomazin (FNU)

Độ đục được đo bằng phương pháp thứ hai được biểu thị theo đơn vị suy giảm formazin (FAU), cho kết quả trong khoảng từ 40 FAU đến 4000 FAU.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

CIE Publication No. 17, International lighting vocabulary (Từ vựng quốc tế về ánh sáng).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này, các định nghĩa được đưa ra trong CIE xuất bản phẩm số 17 và sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Độ đục (turbidity)

Độ đục là sự giảm độ trong của một chất lỏng do sự có mặt của các chất không tan.

4  Mẫu và lấy mẫu

Giữ các dụng cụ thủy tinh tiếp xúc với mẫu trong điều kiện sạch “tuyệt đối”. Rửa bằng axit clohydric hoặc dung dịch làm sạch có hoạt tính bề mặt.

Lấy mẫu vào các chai thủy tinh hoặc chai nhựa và tiến hành xác định càng sớm càng tốt sau khi lấy mẫu. Nếu không thể xác định ngay, bảo quản mẫu trong phòng lạnh, tối nhưng không lâu hơn 24 h. Nếu mẫu đã được bảo quản ở điều kiện lạnh, để mẫu trở lại nhiệt độ phòng trước khi đo.

5  Phương pháp định lượng đo độ đục dùng đục kế quang học và máy đo độ đục

5.1  Các nguyên tắc chung

Mẫu nước được nhuộm màu bởi các chất hoà tan tạo thành hệ đồng nhất và chỉ làm giảm sự bức xạ truyền qua mẫu. Mẫu nước chứa các chất không hoà tan làm giảm các bức xạ và hơn nữa các hạt không tan tạo ra bức xạ khuyếch tán không đồng đều ở mọi hướng. Sự khuyếch tán bức xạ do các hạt ảnh hưởng tới sự suy giảm bức xạ do vậy hệ số giảm quang phổ chung μ (λ) bằng tổng của hệ số quang phổ khuyếch tán s(λ) và hệ số quang phổ hấp thụ α(λ).

Để tìm được hệ số khuếch tán quang phổ s(λ) cần biết hệ số hấp thụ quang phổ α(λ). Để xác định hệ số quang phổ hấp thụ α(λ)của chất hoà tan, trong một số trường hợp có thể lọc để loại bỏ các chất không tan tùy điều đó có thể ảnh hưởng đến kết quả. Do vậy, cần phải sử dụng kết quả xác định độ đục trên cơ sở so sánh với chuẩn đã hiệu chuẩn.

Cường độ của bức xạ khuyếch tán phụ thuộc vào bước sóng của các bức xạ tới, góc đo và hình dạng, đặc tính quang học, kích cỡ hạt và sự phân bố hạt lơ lửng trong nước.

Khi đo độ suy giảm của bức xạ phát, giá trị đo được phụ thuộc vào góc mở Ω0 của hiệu suất bức xạ tới tại nguồn nhận.

Khi đo độ bức xạ khuyếch tán, giá trị đo phụ thuộc góc θ và góc mở Ω_θ. Góc θ là góc tạo bởi hướng của bức xạ tới và hướng của bức xạ khuyếch tán đã đo (Xem hình 1).

CHÚ DẪN

1 nguồn sáng

Hình 1

Ứng dụng để đo nồng độ các chất không tan chỉ có thể được khi biết rõ các thông số mô tả trên. Nói chung các thông tin này là không có sẵn do đó nồng độ khối lượng của các hạt lơ lửng không thể tính được từ giá trị đo độ đục.

CHÚ THÍCH 1 Sự so sánh giữa các dụng cụ chỉ có thể khi thiết bị được sử dụng phù hợp với tiêu chuẩn này và áp dụng nguyên tắc đo như nhau;

CHÚ THÍCH 2 Máy đo độ đục Jackson là thiết bị tiêu chuẩn đầu tiên dùng đo độ đục. Nhìn chung, đơn vị đo độ đục Jackson JTU không liên quan với các đơn vị đo độ đục khác.

5.2  Thuốc thử

Chỉ sử dụng thuốc thử là loại tinh khiết phân tích. Tất cả các thuốc thử được chuẩn bị theo tiêu chuẩn này phải được bảo quản trong bình thủy tinh chắc chắn, chai polyetylen mật độ cao (HDPE) hoặc chai polyetylen mật độ thấp (LDPE).

5.2.1  Nước, dùng để pha chế các dung dịch gốc formazin và các dung dịch chuẩn so sánh/tham chiếu

Ngâm bộ lọc màng với cỡ lỗ 0,45 μm trong 100 ml nước cất trong 1 h. Lọc 250 ml nước cất qua đó và đổ đi. Sau đó lọc nước cất qua bộ lọc màng hai lần và giữ nước này để chuẩn bị các dung dịch huyền phù formazin. Có thể sử dụng nước sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), nước khử ion”

5.2.2  Formazin (C₂H₄N₂), dung dịch huyền phù gốc I (4000 FNU)

Dung dịch huyền phù 4000 FNU (NTU) có dung dịch thương mại, do vậy khuyến cáo sử dụng chúng. Dung dịch này có sẵn từ một số nguồn. Các mối nguy hại đối với sức khỏe tiềm tàng từ các độc tố và độc tố có khả năng gây ung thư từ việc sử dụng dung dịch hydrazine sunphat để chuẩn bị các dung dịch chuẩn nên cần được tránh.

Dung dịch huyền phù formazin bền có sẵn từ một số nhà sản xuất(1).

Các dung dịch huyền phù có bán sẵn này có thể bền đến một năm nếu được bảo quản trong nhiệt độ mát và ở nơi tránh ánh sáng trực tiếp. Các khuyến cáo của nhà sản xuất về chuẩn bị, sử dụng và bảo quản cần phải được xem xét.

Cách khác, dung dịch chuẩn có thể được chuẩn bị trong phòng thử nghiệm. Trong trường hợp này, tất cả các biện pháp phòng ngừa cần phải được xem xét. Dung dịch chuẩn có thể được chuẩn bị như sau:

Hoà tan 5,0 g hexametylentetramin (C₆H₁₂N₄) trong khoảng 40 ml nước (5.2.1).

Hoà tan 0,5 g hydrazin sunfat (N₂H₆SO₄) trong khoảng 40 ml nước (5.2.1)

Cảnh báo - Hydrazin sunfat là chất độc và có thể gây ung thư.

Rót định lượng hai dung dịch vào bình định mức 100 ml, pha loãng đến vạch mức bằng nước (5.2.1) và lắc đều. Giữ nhiệt độ 25 °C ± 3 °C, trong 24 h.

Trong bình đậy kín, ở nhiệt độ 25 °C ± 3 °C trong chỗ tối, dung dịch này bền trong khoảng 6 tháng.

Tương đương bằng số giữa NTU và FNU là đúng với dung dịch chuẩn formazin đã chuẩn bị. Dung dịch gốc tương tự có thể được sử dụng để chuẩn bị dung dịch chuẩn NTU hoặc FNU. Tính truy nguyên của phép xác định định lượng độ đục cần được đảm bảo bằng hiệu chuẩn với dung dịch huyền phù formazin hiệu chuẩn tương tự.

5.2.3  Formazin (C₂H₄N₂)_x, huyền phù gốc II (400 FNU)

Dùng pipet lấy 10,00 ml huyền phù formazin gốc (I) (5.2.2) cho vào bình định mức 100 ml và pha loãng đến vạch mức bằng nước (5.2.1).

Những dung dịch này chỉ bền trong khoảng bốn tuần nếu được bảo quản ở 5 °C± 3 °C trong tối.

5.2.4  Huyền phù so sánh/tham chiếu bức xạ khuếch tán (0 FNU đến 40 FNU)

Pha loãng huyền phù formazin gốc (II) (5.2.3) với nước (5.2.1) sử dụng pipet và các bình định mức để thu được các huyền phù hiệu chuẩn có độ đục (FNU) trong dải quan tâm cho phép đo bức xạ khuếch tán (5.3). Các dung dịch huyền phù này bền trong một ngày ở nhiệt độ phòng.

Cách khác, chất chuẩn đã được chứng minh, như huyền phù bền styrene divinylbenzen, có thể được dùng làm chuẩn thứ cấp. Các chất chuẩn như vậy có bán sẵn trên thị trường(2) và bền trong khoảng thời gian một năm. Độ tương đương của chúng với huyền phù formazin mới được chuẩn bị phải được xác nhận sáu tháng một lần. Tiêu chí xác nhận được chấp nhận phải được dựa trên ba phép thử song song tại năm mức huyền phù. Mục tiêu của việc kiểm tra xác nhận này là để chứng minh độ chệch trung bình đo được và độ chụm của chuẩn thứ cấp không lớn hơn độ chệch trung bình và độ chụm được xác định bằng các nghiên cứu liên phòng thử nghiệm (xem Phụ lục A).

Các dung dịch chuẩn bán sẵn với giá trị FNU xác định không nhất thiết cho các giá trị NTU tương đương khi đo với formazin ở chế độ suy giảm (5.2.5), do vậy hạn chế sử dụng cho phương pháp khuếch tán.

5.2.5  Huyền phù so sánh bức xạ suy giảm (40 FAU đến 4000 FAU)

Pha loãng huyền phù formazin gốc (I) (xem 5.2.2) với nước (xem 5.2.1) sử dụng pipet và bình định mức để thu được huyền phù hiệu chuẩn với độ đục (FAU) nằm trong dải quan tâm đối với phép đo bức xạ suy giảm (xem 5.4). Huyền phù trong dải từ 40 FAU đến 400 FAU bền trong khoảng một tuần trong khi huyền phù trong dải từ 400 FAU đến 4000 FAU bền trong khoảng bốn tuần nếu được bảo quản ở nhiệt độ 25 °C ± 3 °C trong tối.

5.3  Phép đo bức xạ khuyếch tán (đo cỡ hạt)

5.3.1  Thiết bị

5.3.1.1  Thiết bị đục kế, thoả mãn điều kiện sau:

a) Độ rộng dải quang phổ [độ rộng tại nửa tối đa (FWHM)] của bức xạ tới phải nằm trong khoảng từ 830 nm đến 890 nm;

b) Không tạo ra độ lệch nào từ chùm tia song song của bức xạ tới và độ lệch bất kỳ không quá 1,5°:

c) Góc đo, θ, giữa cục quang của bức xạ tới và góc đo của bức xạ khuếch tán cần phải bằng 90° ± 2,5°

d) Góc mở, Ω_θ , cần phải ở trong khoảng từ 20° đến 30° đối với mẫu nước.

5.3.2  Hiệu chuẩn

Thiết lập và hiệu chuẩn thiết bị theo hướng dẫn của nhà sản xuất thiết bị, chú ý mọi quy định áp dụng cho vị trí lắp đặt và sử dụng thiết bị.

Đối với phép đo độ đục rất thấp, kết quả cần được hiệu chính đối với ánh sáng lạc (bức xạ nền) của thiết bị.

5.3.3  Cách tiến hành

Đổ đầy mẫu đã trộn kỹ vào cuvet sạch và tiến hành đo ngay, tiến hành phép đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Đọc giá trị độ đục từ đường hiệu chuẩn đã chuẩn bị hoặc trực tiếp từ thang đo thiết bị nếu thang đo được xác nhận đã hiệu chuẩn (xem 5.3.2).

Các bọt khí là những chất cản trở với các mẫu có độ đục thấp và phải giảm thiểu. Tham khảo khuyến cáo của nhà sản xuất về cách giảm thiểu bọt khí gây nhiễu.

5.3.4  Biểu thị kết quả

Báo cáo kết quả, tính theo đơn vị đục kế formazin (FNU), như sau

a) Nếu độ đục < 1 FNU, tính chính xác tới 0,01 FNU;

b) Nếu độ đục > 1,0 FNU và < 10 FNU, tính chính xác tới 0,1 FNU;

c) Nếu độ đục > 10 FNU và < 400 FNU, tính chính xác tới 1 FNU;

5.3.5  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử phải bao gồm ít nhất các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Kết quả, biểu thị theo 5.3.4;

c) Chi tiết các tình huống có thể ảnh hưởng tới kết quả.

5.4  Đo bức xạ suy giảm (đo độ đục)

5.4.1  Thiết bị

5.4.1.1  Thiết bị đo độ đục, phù hợp với các yêu cầu sau:

a) Độ rộng dải quang phổ [độ rộng tại nửa tối đa (FWHM)] của bức xạ tới phải nằm trong khoảng từ 830 nm đến 890 nm;

b) Góc đo (độ sai lệch của trục quang) của bức xạ tới và của bức xạ khuếch tán phải bằng là 0° ± 2,5°;

c) Góc mở, Ω0, cần phải ở trong khoảng từ 10° đến 20° trong mẫu nước.

5.4.2  Hiệu chuẩn

Hiệu chuẩn thiết bị, vận hành thiết bị phù hợp với hướng dẫn của nhà sản xuất, chú ý mọi quy định áp dụng cho vị trí lắp đặt và sử dụng thiết bị.

Đối với phép đo độ đục rất thấp, kết quả cần được hiệu chính đối với ánh sáng bị lạc (bức xạ nền) của thiết bị.

5.4.3  Cách tiến hành

Tiến hành phép đo theo hướng dẫn của nhà sản xuất, đổ đầy mẫu đã trộn kỹ vào cuvet sạch và tiến hành đo ngay. Đọc giá trị độ đục từ đường hiệu chuẩn đã chuẩn bị hoặc trực tiếp từ thang đo của thiết bị nếu thang đo đã được xác nhận đã hiệu chuẩn (5.4.2).

5.4.4  Biểu thị kết quả

Báo cáo kết quả theo đơn vị suy giảm formazin, như sau

a) Nếu độ đục từ 40 FAU đến 99 FAU, tính chính xác tới 1 FAU;

b) Nếu độ đục bằng hoặc lớn hơn 100 FAU, tính chính xác tới 10 FAU;

5.4.5  Báo cáo kết quả

Báo cáo kết quả bao gồm các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này;

b) Kết quả, biểu thị theo 5.4.4;

c) Mọi chi tiết bất thường và các tình huống có thể ảnh hưởng tới kết quả.

Phụ lục A

(Tham khảo)

Kết quả phép thử liên phòng thử nghiệm để đánh giá độ phù hợp của polymer tổng hợp được dùng làm chuẩn thứ cấp với formazin trong phép đo độ đục

A.1  Khái quát

Trong phép thử liên phòng thử nghiệm được tiến hành vào năm 1996 với 33 thành viên tham gia. Mục tiêu của phép thử là để đánh giá độ phù hợp của việc sử dụng polymer tổng hợp làm chuẩn thứ cấp với formazin. Phép thử này được tiến hành theo các tiêu chí được nêu tại TCVN 6910-1 (ISO 5725-1) và TCVN 6910-2 (ISO 5725-2).

Nghiên cứu đã được thiết kế formazin và polymer tổng hợp trên nền huyền phù mang styrene divinylbenzen, AMCO AEPA-I® đã được đánh giá mô phỏng và trong các điều kiện lặp lại. Năm mức nồng độ được thiết kế cho fomazin và polymer tổng hợp. Huyền phù formazin đậm đặc được chuẩn bị và phân chia cho các phòng thử nghiệm tham gia với các hướng dẫn về pha loãng trước khi đo. Polymer tổng hợp được phân chia ở mức nồng độ đã được thiết kế.

CHÚ THÍCH 1 Chuẩn AMCO AEPA-1® được cung cấp từ Advanced Polymer Systems, Redwood City, USA.

CHÚ THÍCH 2 Chuẩn AMCO AEPA-1® tương đương với AMCO CLEAR® TURBIDITY STANDARDS được cung cấp bởi GFS Chemicals. Inc., Columbus, Ohio USA, www.qfschemicals.com. Trong năm 2003, GFS Chemicals. Inc., bán một phần dòng sản phẩm này từ Advanced Polymer Systems in Redwood, California.

Tất cả huyền phù được đánh mã ngẫu nhiên. Các thành viên tham giá được yêu cầu thử huyền phù này lặp lại 3 lần. Kết quả của phép thử được nêu tại Bảng A.1.

Bảng A.1 - Các kết quả của xử lý liên phòng thí nghiệm

Phép thử đã chứng tỏ polymer có độ chệch và độ chụm không sai khác có ý nghĩa với giá trị thu được khi sử dụng các chuẩn formazin. Các polyme bền trong 18 tháng sau khi sản xuất tại mức độ đục từ 0,8 FNU đến 40 FNU.

A.2  Quy trình kiểm tra xác nhận cho chuẩn thứ cấp chứng minh

- Chuẩn bị năm huyền phù với các mức độ đục trong dải quan tâm, lặp lại ba lần.

- Tạo ngẫu nhiên huyền phù theo TCVN 6910-1 (ISO 5725-1) và TCVN 6910-1 (ISO 5725-2).

- Đo mức độ đục trên thiết bị đã được hiệu chuẩn theo 5.3.2 của tiêu chuẩn này.

- Thu thập số liệu và xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của từng mức huyền phù.

- Xác định phần trăm độ chệch từ giá trị dự đoán cho từng mức huyền phù.

- Kiểm tra xác nhận phần trăm độ chệch trung bình của tất cả các mức không vượt quá phần trăm độ chệch trung bình của chuẩn đã được chứng minh (4,8 %) và độ lệch chuẩn thu được tại từng mức không được vượt quá S_r được tính cho từng mức.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 6910-1 (ISO 5725-1), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo - Phần 1: Nguyên tắc và định nghĩa chung

[2] TCVN 6910-2 (ISO 5725-2), Độ chính xác (độ đúng và độ chụm) của phương pháp đo và kết quả đo - Phần 2: Phương pháp cơ bản xác định độ lặp lại và độ tái lập của phương pháp đo tiêu chuẩn.

[3] ISO 3864-1:2011 Graphical symbols - Safety colours and safety signs -- Part 1: Design principles for safety signs and safety markings