کدورت سنجی یک روش تجزیه ای و بسیار شبیه رنگ سنجی است. بیشتر تئوری و تجهیزات مورد استفاده در رنگ سنجی در این روش نیز استفاده می شوند. کدورت سنجی و نفلومتری بر پایه پراکندگی نور توسط ذرات غیرشفاف که در محلول معلق هستند، قرار دارند. ولی تفاوت آنها فقط در روش اندازه گیری تابش پراکنده شده است.
وقتی تابشی از یک محلول سوسپانسیون عبور می کند، بخش عمده ای از آن به واسطه جذب، انعکاس و شکست تضعیف می شود، در حالی که باقیمانده آن عبور می کند. اندازه گیری شدت نور عبور کرده بر حسب غلظت ذرات معلق اساس تجزیه کدورت سنجی است. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.
طرح ساده ای از یک دستگاه کدورت سنج.
در روش نفلومتری نیز تابش مستقیماً از محلول سوسپانسیون عبور می کند، سپس مقدار تابش پراکنده شده توسط ذرات معلق در زاویه ۹۰ درجه نسبت به تابش ورودی اندازه گیری می شود. لذا، اندازه گیری شدت نور پراکنده شده برحسب غلظت فاز پراکنده کننده، اساس تجزیه نفلومتری است. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است.
طرح ساده ای از دستگاه نفلومتری
کدورت سنجی و رنگ سنحی از این نظر که در هر دو روش، شدت نور عبور کرده از محلول اندازه گیری می شود، مشابه اند. تفاوت آنها در این است که در کدورت سنجی شدت تابش به علت کدورت کم می شود، در حالی که در رنگ سنجی به واسطه جذب کم می شود. به همین علت، در هر دو روش ممکن است از تجهیزات مشابه استفاده شود.
نفلومتری و فلوئورسانس سنجی از این نظر که در هر دو نور پراکنده شده اندازه گیری می شود، مشابه اند. تفاوت آنها در این است که در نفلومتری پراکندگی غیرالاستیک است، در حالیکه در فلوئورسانس سنجی پراکندگی الاستیک است. یعنی در نفلومتری تابش ورودی و پراکنده شده طول موج بلندتری از نور ورودی دارد.
انتخاب روش تجزیه نفلومتری و کدورت سنجی به مقدار نور پراکنده شده توسط ذرات معلق موجود در محلول بستگی دارد. کدورت سنجی برای اندازه گیری غلظت های نسبتاً زیاد ذرات معلق به کار میرود، در حالیکه نفلومتری برای اندازه گیری غلظت های کمتر استفاده می شود.
دستگاهوری
اکثر دستگاه های مورد استفاده در نفلومتری و کدورت سنجی شبیه دستگاه های اسپکتروفتومتری است. برخی از تفاوت های آنها عبارتند از:
منبع تابش: امکان استفاده از نور سفید در نفلومتری وجود دارد، اما استفاده از تابش تکفام مزیت دارد. همچنین در کدورت سنجی نیز استفاده از نور تکفام برای جذب حداقل استفاده می شود. در هر حال، ضروری است از منبعی با شدت زیاد و تکفام استفاده شود، و برای افزایش کارایی پراکندگی رایلی لازم است طول موج کوتاه داشته باشد. قوس جیوه یا لیزر، با ترکیبی از صافی ها، منابع مناسبی جهت این دستگاه ها هستند.
آشکارسازها: در نفلومترها از لوله های فوتومولتیپلایر به عنوان آشکارساز استفاده می شود، زیرا شدت تابش پراکنده شده ضعیف است. در اکثر نفلومترها، معمولاً آشکارساز در زاویه ۹۰ درجه نسبت به تابش اولیه قرار داده می شود، اما بهتر است زاویه آشکارساز متغیر باشد. در اکثر نفلومترها، آشکارساز روی یک دیسک مدور چسبانده می شود به طوری که بتوان موقعیت آن را نسبت به نور اولیه از صفر تا ۱۳۵ درجه تغییر داد. در کدورت سنج ها، آشکارسازهای رایج فوتولوله ها هستند.
سلول ها: اگرچه از سلول های استوانه ای می توان استفاده کرد، اما استفاده از سلول های با وجه تخت رایج است. این عمل باعث به حداقل رساندن انعکاس ها و پراکندگی های چندگانه از دیواره سلول می شود. عموماً، از سلولی با مقاطع راست (قائمه) استفاده می شود.
وقتی اندازه گیری در زوایای غیر از ۹۰ درجه انجام می شود، از سلول های نیمه اکتاگونال، استفاده می شود. وجه های اکتاگونال اجازه اندازه گیری در زوایای صفر، ۴۵، ۹۰ و ۱۳۵ درجه را فراهم می کند.
سلول نیمه اکتاگونال
وجه های اکتاگونال در سلول ها
کاربردهای کدورت سنجی و نفلومتری
کدورت سنجی و نفلومتری را می توان برای نمونه های گازی، مایع و حتی جامدات شفاف استفاده کرد. برخی از کاربردهای این روش ها را می توان به شرح زیر خلاصه کرد.
تجزیه مواد معدنی: در بعضی حالات، به علت اندازه ریز ذرات رسوبی یا به دلیل ژلاتینی بودن آن، صاف کردن رسوب مشکل است. در چنین حالتی، از روش های وزن سنجی نمی توان استفاده کرد، لذا روش های کدورت سنجی و نفلومتری در مورد آن از اهمیت خاصی برخوردارند.
مهمترین استفاده نفلومتری و کدورت سنجی را می توان اندازه گیری سولفات به صورت BaSO4، کربنات به صورت BaCO3، کلرید به شکل AgCl، فلورید به صورت CaF2، سیانید به صورت AgCN، کلسیم به صورت اگزالات یا اولئات، و روی به صورت فرو سیانید را نام برد. از این میان، اندازه گیری سولفات در کارهای روزمره از اهمیت خاصی برخوردار است و برای تعیین مقدار گوگرد در کک، ذغال سنگ، روغن ها، لاستیک ها، پلاستیک ها و سایر ترکیبات آلی استفاده می شود. برای اندازه گیری گوگرد، ابتدا آن را به سولفات تبدیل می کنند. سپس با محلول کلرید سدیم تکان داده شده و کلرید باریم جامد برای ایجاد سوسپانسیون سولفات باریم، به آن اضافه می شود. کاربرد مهم دیگری از نفلومتری و کدورت سنجی اندازه گیری دی اکسید کربن است. در این روش، محلول دارای دی اکسید کربن به درون یک محلول قلیایی از نمک باریم دمیده می شود. که در نتیجه ذرات معلق کربنات باریم با نفلومتری یا کدورت سنجی اندازه گیری می شود.
روش های نفلومتری و کدورت سنجی دقیقتر و حساستر از روش های رنگسنجی اند. برای مثال، فسفر را می توان در غلظت ۱ قسمت در بیشتر از ۳۰۰ میلیون قسمت آب به صورت رسوب با واکنشگر استریکنین-مولیبدات اندازه گیری کرد. همچنین آمونیاک را می توان در غلظت ۱ قسمت در ۱۶۰ میلیون قسمت آب با افزایش معرف نسلر اندازه گیری کرد. اندازه گیری های فوق الذکر را می توان در تجزیه آب و طرح های تصفیه آب مورد استفاده قرار داد.
تجزیه مواد آلی: در آنالیز مواد غذایی و نوشابه ها از کدورت سنجها استفاده می شود. در تعیین کدورت در فراورده های قندی، و شفافیت آب میوه های سیتراتی کاربرد فراوانی دارد. کاربرد جالب دیگر، اندازه گیری بنزن در الکل با رقیق کردن با آب برای ایجاد سوسپانسیون غیر قابل امتزاج است.
تجزیه مواد بیوشیمیایی: یکی از کاربردهای مهم کدورت سنجی اندازه گیری مقدار رشد یک باکتری در محیط منابع خنثی است. همچنین از این روش برای اندازه گیری اسیدهای آمینه، ویتامین ها و آنتیبیوتیک ها استفاده می شود.
از نفلومتری برای اندازه گیری پروتئین و مخمرها، گلیکوژن و بتا و گاما گلوبین در خون و پلاسما استفاده می شود.
آلاینده های هوا و آب: از کدورت سنجی و نفلومتری برای تعیین آلودگی هوا و آب به طور پیوسته استفاده می شود. در هوا، ذرات معلق و دودها ثبت می شوند در حالی که در آب کدورت ثبت می شود.
تیتراسیون های کدورت سنجی: کدورت سنجی را می توان برای تیتر کردن مخلوطی از دو مایع با مایع سوم که با یکی از آنها امتزاج پذیر و با دیگری غیر قابل امتزاج است، اجرا کرد. افزودن مقدار کافی از محلول سوم، به سوسپانسیون فازی که منجر به ایجاد کدورت می شود، منتج به جدایی فاز و ایجاد کدورت می شود. برای مثال، تیتراسیون مخلوط آب و پیریدین با کلروفرم در شکل زیر نشان داده شده است.
نمودار تیتراسیون مخلوط آب و پیریدین با کلروفرم.