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Trübungsmesseinheiten |
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| Absorption |
Die Spektralabsorption wird durch das Lambert-Beer’sche Gesetz ausgedrückt, das durch Pierre Bouguer und Johann Heinrich Lambert im 18. Jahrhundert und durch August Beer ein Jahrhundert später aufgestellt wurde.
Übliche Absorptionseinheiten sind 'A', 'A.U.' or 'ABS', die alle der gleichen Einheit entsprechen.
Andere Einheiten wie die Konzentrationseinheit (C.U.) oder die optische Dichte (O.D.) können bei vielen Pfadlängen gemessen werden. Die Absorption, die sich in den meisten Fällen linear verhält, kann dann leicht zu einer anderen Messeinheit korreliert werden.
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| Streulicht |
Bereits um 1500 dachte Leonardo da Vinci über die Farbe des Himmels nach, weil er sich über die Lichtstreuung der Wasserteilchen in der Luft Gedanken machte. Das Verständnis dieses Phänomens wurde dann durch die wissenschaftlichen Arbeiten von John Tyndall und John Strut 3rd Baron Rayleigh (Lord Rayleigh), und durch spätere Arbeiten von Gustav Mie, erweitert.
Heute sind Rayleigh Streuung und Mie Streuung die zwei Grundtheorien, die die Wechselwirkung zwischen elektromagnetischem Licht und Teilchen wiedergeben. Mit der Entwicklung wissenschaftlicher Methoden hat sich die Definition von Einheiten entwickelt.
Die ersten Trübungsmessgeräte benutzten nur die Absorptionsmethode (relative Trübung, Transmission in %, detektierbarer Abstand, etc.). Jackson „Candle“ Trübungseinheiten (JTU) benutzten einen abgestuften Zylinder, Quarz im ppm-Bereich als Referenz, und eine Kerzenflamme, aber nicht alle Licht streuenden Eigenschaften von möglichen Proben konnten mit dieser Methode erfasst werden.
Im Jahr 1926 wurden erstmalig Formazinlösungen benutzt, weil sie sich als konsistent und reproduzierbar erwiesen. Um bessere aktuelle Trübungseigenschaften darzustellen und einen einheitlicheren Referenzstandard zu kreieren wurden Maßstäbe für Messgeräte mit primären Trübungsreferenzstandards gesetzt. Einheiten, die sich auf Lösungen wie z.B. Formazin beziehen, werden jetzt allgemein verwendet und sind die Grundlage für EPA Formazin Trübungseinheiten (FTU). FTU bezieht sich nicht auf den Messwinkel und kann daher für jede Winkelmessung verwendet werden. Bei EPA und ASTM jedoch ist die 90°-Messtechnik notwendig.
Der Nephelometrische Trübungswert (NTU) ist eine auf Formazin bezogene 90° Streulichtmessung, obwohl heutzutage Suspensionen mit Polymerkügelchen marktüblich sind und als eine akzeptable Alternative gelten.
Typische Verdünnungsreihe von Formazin- Trübungsstandards in NTU/FTU
Zusätzlich werden in der Industrie weitere spezifische Messeinheiten verwendet, wie die Helmseinheit (Formazin). Brauereiverbände wie die „European Brewing Convention“ (EBC) und die „American Society of Brewing Chemist“ (ASBC-FTU) gebrauchen ihre eigene Formazin bezogene Trübungsmaßeinheit. Während die EBC Einheit sowohl für die Vorwärts als auch für die Seitwärts -Streumessung geeignet ist, kann die ASBC FTU nur für eine 90° Messung verwendet werden.
Die ppm-Einheit einer Standardsubstanz, wie z.B. PPM/DE (Kieselguhr) wird ebenfalls benutzt, weil sie einen gewogenen Mittelwert der Partikelgröße darstellt, dass für die meisten Anwendungen wünschenswert ist. Korrelationen zwischen Geräten unterschiedlicher Messtechnik oder Hersteller können aufgrund der Sensitivität, der Teilchenselektivität, der unterschiedlichen Streuwinkel und der einzigartigen Bauweise jeder einzelnen Trübungsmessgeräte, nur sehr schwer und oft auch gar nicht durchgeführt werden, sofern die Trübungsbestandteile einheitlich und homogen sind. Eine genaue Reproduzierbarkeit der Messgeräte ist notwendig.
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Trübung in der wirklichen Welt |
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