Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Обзор существующих методов очистки стоков от ионов цветных металлов 8
1.1. Вводная часть 8
1.2. Цементация 9
1.3. Осаждение цветных металлов 11
1.3.1. Осаждение цветных металлов сероводородом 12
1.3.2. Осаждение цветных металлов сульфидами железа 15
1.3.3. Осаждение цветных металлов органическими реагентами 15
1.4. Пенные флотационные процессы, используемые в гидрометаллургии и очистке сточных вод 16
1.5. Экстракционные методы разделения и извлечения металлов 19
1.6. Сорбционное концентрирование металлов на ионитах 21
1.7. Сорбционное концентрирование металлов на других сорбентах 23
Глава 2 . Обзор существующих методов контроля состава растворов 25
2.1.Электрохимические методы анализа 25
2.1.1.Электровесовой анализ 25
2.1.2. Кондуктометрия 25
2.1.3. Потенциометрия 27
2.1.4. Вольтамперометрия 27
2.1.5. Амперометрия 28
2.1.6. Кулонометрия 29
2.1.7. Полярографический анализ 29
2.2. Хроматография 31
2.3. Оптические методы 34
2.3.1. Спектральный анализ 38
2.3.2. Люминесцентный (флуоресцентный) анализ 41
2.3.3. Фотометрический анализ 42
2.3.4. Дифференциальная спектрофотометрия 48
2.4. Измерение мутности растворов 50
2.4.1. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа 50
Глава 3 . Разработка комбинированного метода очистки стоков электролитического производства цветных металлов 56
3.1. Обоснование необходимости модернизации системы очистки стоков..56
3.2. Выбор сорбента 58
3.3. Воздействие электрическим полем высокой частоты на подвижность ионов сильных электролитов 59
3.4. Интенсификация процесса сорбции переменным электрическим полем 62
3.4.1. Определение резонансной частоты для смеси электролитов 70
3.5. Экспериментальное подтверждение эффекта интенсификации сорбции электрическим полем высокой частоты 71
3.5.1. Описание лабораторной установки 71
3.5.2. Результаты эксперимента 72
Глава 4 . Разработка автоматической системы аналитического контроля 79
4.1. Выбор метода контроля состава сточных вод до и после очистки 79
4.2. Физические основы многолучевой спектрофотометрии для полидисперсных сред и истинных растворов 80
4.3. Метрологическое обеспечение метода измерений 87
4.4. Выбор длин волн фотометра 91
4.5. Анализ концентрации истинных растворов и дисперсных сред по логометрической схеме 94
4.6. Аппаратное обеспечение метода многоволновой спектрофотометрии .99
4.6.1. Источники света 99
4.6.2. Фотоприемники 100
4.6.3. Электронное управление 101
4.6.4. Усилитель постоянного тока с логарифмической обратной связью102
4.6.5. Источник питания светодиодов 104
4.7. Анализ концентрации истинных растворов методом безреагентной фотометрии 105
4.7.1. Оценка влияния на анализ каждого из компонентов концентраций других компонентов смеси 118
4.8. Анализ концентрации взвешенных частиц и их распределения по размерам по седиментационной схеме 118
4.9. Выводы 125
Глава 5 . Автоматизация управления частотой электрического поля в процессе очистки технологических растворов и сточных вод от ионов цветных и черных металлов 127
Заключение 133
Список литературы 136
- Пенные флотационные процессы, используемые в гидрометаллургии и очистке сточных вод
- Оптические методы
- Интенсификация процесса сорбции переменным электрическим полем
- Физические основы многолучевой спектрофотометрии для полидисперсных сред и истинных растворов
Введение к работе
В связи с физическим и моральным износом применяемого гидрометаллургического оборудования для очистки технологических растворов, а также ужесточением требований экологии и защиты окружающей среды для многих отечественных предприятий актуальный характер имеет проблема поиска более совершенных способов очистки и внедрения новых высокоэффективных методов аналитического контроля. В силу перечисленных причин требуется проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленных на совершенствование существующих и разработку новых технологий очистки стоков металлургических предприятий и методов автоматического аналитического контроля и управления процессом очистки.
Целью настоящего исследования является разработка эффективной автоматической системы аналитического контроля, позволяющей реализовать автоматическую систему управления комбинированным методом очистки технологических растворов и стоков предприятий цветной металлургии от ионов цветных и черных металлов. Достижение данной цели предполагает решение следующих задач:
• исследование влияния управляемого переменного электрического поля высокой частоты на подвижность ионов в бинарных растворах;
• расчет резонансных частот для бинарных растворов электролитов;
• разработка обобщающего метода расчета резонансной частоты для смеси электролитов с известными концентрациями компонентов;
• разработка метода поточного безреагентного . фотометрического анализа концентраций компонентов раствора и прибор для его реализации;
• разработка метода расширения области рабочих концентраций и определения массовых коэффициентов поглощения компонентов раствора;
• разработка метода анализа мутности дисперсных сред с определением наиболее вероятного радиуса и распределения частиц по размерам;
• синтез система управления частотой электрического поля по возмущению.
Теоретической и методологической основой диссертационной работы стали публикации российских и зарубежных авторов. Научная новизна работы заключается в:
• выявлении влияния переменного электрического поля на интенсивность сорбции ионов цветных и черных металлов;
• разработке методики определения оптимальных параметров высокочастотного электрического поля применительно к различным ионам-примесям и различным концентрациям компонентов смеси;
• разработке способа анализа содержания взвешенных частиц (мутности) в дисперсных средах;
• разработке способа анализа распределения частиц полидисперсных сред по крупности;
• разработке метода расширения области рабочих концентраций фотометрического анализа с использованием логометрической схемы.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
1. При наложении переменного электрического поля с управляемой частотой повышается эффективность сорбционной очистки технологических растворов и стоков предприятий электролитического производства цветных металлов от ионов цветных и черных металлов.
2. Применение метода поточного безреагентного фотометрического анализа по стандартной и логометрической схемам способствует повышению точности и оперативности автоматической системы аналитического контроля состава технологических растворов и стоков электролитического производства цветных металлов.
Основные выводы и положения диссертационного исследования докладывались на международных и всесоюзных научно-практических конференциях, а также нашли отражение в опубликованных работах соискателя, были внедрены на таких предприятиях, как ООО «ЛБМ» и «Союз литейщиков Санкт-Петербурга», что подтверждено соответствующими актами.
Разработанный способ управления частотой переменного электрического поля позволяет повысить эффективность очистки стоков электролитического производства цветных металлов и степень использования сорбентов. Автоматическая система аналитического контроля отличается высокой оперативностью, помехозащищенностью и надежностью. Полученные результаты могут быть использованы при реконструкции и переоборудовании переделов очистки стоков и технологических растворов предприятий металлургической отрасли.
Хочу выразить особую благодарность за помощь в выполнении исследований моему научному руководителю профессору Илье Никитичу Белоглазову, специалистам НПО «Прибор» и лично Суад Зухеру Эль-Салиму, специалистам лаборатории и заведующему кафедрой общей и физической химии профессору Дмитрию Эдуардовичу Чирксту, моим оппонентам: заведующей кафедрой автоматизации химико-технологических процессов Санкт-Петербургского государственного института растительных полимеров профессору Галине Анатольевне Кондрашковой и заведующему лабораторией АСУТП и АСУП Энверу Джумагелдиевичу Кадырову, а также магистранту Алексею Чистякову и всем, кто помогал мне в ходе выполнения диссертационной работы.
Пенные флотационные процессы, используемые в гидрометаллургии и очистке сточных вод
Флотационные процессы в гидрометаллургии и очистке вод применяют для выделения широкого спектра веществ разной степени дисперсности и фазовых состояний - от ионов и молекул раствора до самостоятельных фаз, представленных твердыми образованиями и органическими жидкостями. При этом целевой компонент («коллигенд», по терминологии Себба [98]) может находиться не только в виде растворенного вещества, но и в виде самостоятельных твердых или жидко-органических фаз промышленных растворов и сточных вод техногенного и природного происхождения. В отличие от обычной рудной флотации, представляющей собой способ разделения минералов, рассма 17 триваемые флотационные процессы являются способами выделения и концентрирования компонентов в гомогенных системах или способами разделения фаз в гетерогенных системах.
Все методы флотации, применяющиеся в гидрометаллургии и очистке вод, основаны либо на прямой адсорбции ионов и молекул на поверхности газ-жидкость, либо на адгезии (гетерокоагуляции) самостоятельных фаз, содержащих извлекаемый коллигенд, к пузырькам воздуха. Во всех случаях пузырьки воздуха выполняют роль транспорта при выделении извлекаемых веществ, что послужило основанием для Лемлиха [9] и Сасаки [12] характеризовать соответствующие процессы как адсорбционно- и адгезионнопузырьковые.
В зависимости от характера элементарного акта флотации (адсорбция или адгезия) все процессы подразделяют на две основные группы - адсорбционную и адгезионную флотации. Адсорбционная флотация основана на прямой адсорбции ионов и молекул на поверхности газ-жидкость [49, 50]. В зависимости от растворимости сублата выделяют две ее разновидности - пенное фракционирование и адсорбционную ионную флотацию.
Пенное фракционирование, первоначально предложенное как процесс извлечения растворенных ПАВ [7], является флотацией вообще всех водорастворимых сублатов ("сублат" по терминологии Себба означает соединение, в составе которого коллигенд закрепляется на пузырьках воздуха, т.е. флотируется). Адсорбционная ионная флотация - процесс извлечения малорастворимых сублатов, но при концентрациях извлекаемых ионов, меньших отвечающим произведению растворимости образующегося сублата [47, 49]. При пенном фракционировании целевой компонент обычно представлен ионом или молекулой ПАВ, а при адсорбционной ионной флотации - ионом металла. Основное различие обеих разновидностей адсорбционной флотации заключается в особенностях образующегося поверхностного слоя на пузырьке воздуха, обусловленных различной растворимостью сублата. Адсорбционная ионная флотация в отличие от пенного фракционирования при определенных условиях может протекать с образованием самостоя 18 тельной поверхностной фазы, существующей только на границе газ-жидкость [46, 49], т. е. «пенки». В настоящее время адсорбционная ионная флотация не имеет самостоятельного промышленного применения. Однако этот процесс всегда сопровождает другие способы выделения растворенных веществ, например флотацию соответствующих осадков.
Адгезионная флотация предполагает предварительное образование самостоятельной фазы сублата, если целевой компонент представлен растворенным веществом, или ее наличие в исходном растворе вследствие природного или техногенного загрязнения. Су блат может быть представлен твердой или жидкой органической фазами, что определяет характер процессов элементарного акта флотации - адгезия или гетерофазная коагуляция (гетерокоагуляция) в системах газ-твердое или газ-органическая жидкость.
В зависимости от смачиваемости флотируемых осадков выделяют две разновидности - флотацию гидрофильных и гидрофобных осадков. Флотация гидрофильных осадков предусматривает осаждение ионов коллигенда в виде какого-либо гидрофильного соединения, которое затем флотируют с применением подходящего собирателя. Этот процесс применяют, главным образом, для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов, которые предварительно осаждают в виде гидроксидов [2, 22, 47], сульфидов [47] или других соединений [101, 102, 104].
Формально очень близок к флотации гидрофильных осадков выделенный в отдельную структурную единицу классификации процесс минеральной флотации [57]. Различие обоих методов заключается в том, что в процессе минеральной флотации образующийся гидрофильный осадок имеет не аморфный, а явно выраженный кристаллический характер. Это обстоятельство обусловливает две характерные особенности выделенного процесса, отличающие его от флотации гидрофильных осадков:
Оптические методы
Методы анализа, основанные на поглощении световой энергии атомами и молекулами анализируемых веществ, представляют обширную группу абсорбционных оптических методов, получивших очень широкое распространение как на промышленных предприятиях, так и в научно-исследовательских лабораториях. При поглощении света атомы и молекулы поглощающих веществ переходят в новое, энергетически возбужденное состояние. Избыточная энергия атомов и молекул в одних случаях расходуется на повышение их поступательной, вращательной или колебательной энергии, в других - выделяется в виде вторичного излучения или расходуется на фотохимические реакции. В зависимости от вида поглощающих частиц и способа трансформирования избыточной энергии возбуждения различают: 1. Атомно-абсорбционный анализ, основанный на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ. 2. Молекулярный абсорбционный анализ, т.е. анализ по поглощению света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами в ультрафио 35 летовой, видимой и инфракрасной областях спектра (спектрофотометрия, фотоколориметрия, ИК-спектроскопия). 3. Анализ по поглощению и рассеянию световой энергии взвешенными частицами анализируемого вещества (турбидиметрия, нефелометрия). 4. Люминесцентный (флуорометрический) анализ, основанный на измерении излучения возникающего в результате выделения избытка энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества. Все эти методы иногда объединяют в группу спектрохимических или спектроскопических методов анализа, хотя они и имеют существенные различия. Фотоколориметрия и спектрофотометрия основаны на взаимодействии излучения с однородными системами, и их обычно объединяют в одну группу фотометрических методов анализа.
В фотометричеких методах используют избирательное поглощение света молекулами анализируемого вещества. В результате поглощения излучения молекула поглощающего вещества переходит из основного состояния с минимальной энергией Е{ в более высокое энергетическое состояние Е2. Энергия возбуждения распределяется по отдельным энергетическим колебательным уровням молекулы, превращаясь в тепловую. Механизм этого превращения сложен и недостаточно глубоко изучен. Электронные переходы, вызванные поглощением строго определенных квантов световой энергии, характеризуются наличием строго определенных полос в элетронных спектрах поглощающих молекул. Причем поглощение света происходит только в в том случае, когда энергия поглощаемого кванта совпадает с разностью энергий Д между квантованными энергетическими уровнями в конечном (Е2) и начальном (,) состояниях поглощающей молекулы: hv = АЕ = Е2 - Ех здесь h - постоянная Планка (/г = 6,625-10-34 Дж-с); v - частота поглощаемого излучения, которая определяется энергией поглощенного кванта и выражается отношением скорости распространения излучения с (скорости световой волны в вакууме с = 3-10 м/с) к длине волны Я: у = с/Я. Природа полос поглощения в ультрафиолетовой (10 - 400 нм) и видимой (400 - 760 нм) областях спектра одинакова и связана главным образом с числом и расположением электронов в поглощающих молекулах и ионах. В инфракрасной области (0,8 - 1000 мкм) она в большей степени связана с колебаниями атомов в молекулах поглощающего вещества.
Интенсивность полос поглощения в электронных спектрах поглощающих молекул зависит от химической природы металла-комплексообразователя и координируемых им лигандов и объясняется с различных позиций, соответствующих разным представлениям (теориям) о природе химической свя-зи.наиболее интенсивные полосы поглощения наблюдаются в тех случаях, когда образование молекулы поглощающего соединения сопровождается переносом зарядя, т.е. переносом электрона (или смещением электронной плотности) от иона металла к лиганду или наоборот. В зависимости от используемой аппаратуры в фотометрическом налаизе различают спектрофотометрический метод - анализ по поглощению монохроматического света и фотоколориметрический - анализ по поглощению полихроматического света. Оба метода основаны на общем принципе - существовании пропорциональной зависимости между све-топоглощением и концентрацией поглощающего вещества. Фотоколориметрические методы, использующие сравнительно несложную аппаратуру, обеспечивают достаточную точность (погрешность измерения составляет 1 - 3 % отн.) и широко применяются для определения концентрации растворов. В спектрофотометрических методах применяют более сложные приборы - спектрофотометры, позволяющие проводить анализ как окрашенных, так и бесцветных соединений по избирательному поглощению монохроматического света в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Наибо лее совершенные спектрофотометрические методы анализа характеризуются высокой точностью (погрешность измерения 1 - 0,5 % отн.). Это, прежде все го, относится к дифференциальной спектрофотометрии и спектрофотометриче скому титрованию, применяющимся для определения веществ в широком ин 37 тервале концентраций, особенно при больших содержаниях. При соответствующих условиях эти методы практически не уступают по точности классическим методам анализа и применяются при аттестации аналитических методик и стандартных образцов.
Интенсификация процесса сорбции переменным электрическим полем
Зачастую эффективность очистки воды от примесей тяжелых металлов сорбентами недостаточна, поэтому с целью повышения сорбционной емкости необходима их дополнительная обработка. В работе [117] была исследована возможность использования ряда веществ для химической модификации сорб-ционного материала. Модификацию проводили путем обработки сорбента раствором реагента, в результате которой на поверхности сорбента образовывались активные центры, способствующие сорбции ионов металлов. Сорбенты модифицировали выдерживанием в растворе реагента-модификатора в течение 1 ч. Исследования показали, что реагентная обработка приводит к уменьшению времени достижения равновесия при извлечении ионов тяжелых металлов и увеличению сорбционной емкости сорбента.
В некоторых случаях, например, в описанном в работе [80], степень модификации сорбционной емкости зависит от параметров высокотемпературной обработки сорбента перед использованием: температуры и времени. При этом влияние на выбор значений параметров обработки оказывают, помимо сорбционной емкости, также косвенные факторы, такие, как прочность получаемого сорбента.
Очевидно, что вышеперечисленные методы модификации сорбционной емкости, при их эффективности и простоте, обладают существенным недостатком: необходимостью дополнительной предварительной обработки, требующей включения в производственный цикл очистки растворов отдельного пере 63 дела и существенно увеличивающей длительность и затраты на его обеспечение.
Другим путем модификации сорбционной емкости сорбентов является изменение условий сорбционной очистки непосредственно в процессе сорбции. Речь в данном случае может идти об изменении температуры процесса, режима перемешивания смеси раствор - сорбент, а также о введении в процесс дополнительных внешних факторов, таких как обработка объема реактора ультразвуком или частотно-, амплитудно-, либо импульсно-модулированным переменным электрическим полем. Последние методы не получили пока широкого промышленного применения в силу малой изученности и отсутствия достаточно точного теоретического описания особенностей влияния перечисленных факторов на ход и параметры сорбции.
Результаты экспериментов, проведенных в лаборатории кафедры общей и физической химии СПГГИ(ТУ), позволяют дать оценку влиянию скорости и режима перемешивания смеси раствор - сорбент на скорость сорбции. В ходе исследований установлено, что интенсификация перемешивания приводит к интенсификации сорбции, что обеспечивается ускорением процесса на стадии доставки сорбируемого иона из раствора к поверхности зерна сорбента, осуществляемой совместно диффузией и конвекцией. Однако следует заметить, что в данном случае имеет значение время протекания процесса и механическая прочность сорбентов. В некоторых случая сорбционной очистки такой метод модификации сорбционной емкости неприменим из-за специфики аппаратного и методического оформления передела и высокой истираемости сорбента в течение процесса и вызванных ей потерь измельченных частиц сорбента со сливом.
Проведенные специалистами кафедры ОФХ СПГГИ (ТУ) исследования показали, что повышение температуры процесса приводит к ускорению сорбции. Эксперимент проводили при 30, 50 и 70С для никеля и при 10, 15 и 20С для железа. Результаты позволяют сделать вывод о незначительном по отношению к разнице температур увеличении сорбционной емкости сорбента, в данном случае - железо-марганцевых конкреций (ЖМК). Сравнение данных исследований позволяет сделать вывод о значительно большей скорости сорбции железа ЖМК сравнительно со скоростью сорбции никеля.
В современной литературе освещено не так много примеров применения электрического поля к процессам, протекающим в гетерогенных средах, за исключением процессов электролиза и электродиализа. Однако, на основании некоторых опубликованных статей и монографий [25, 48, 77, ПО] можно судить о преимуществах комбинирования переменного электрического поля с традиционными технологическими приемами, принятыми в металлургии и некоторых других отраслях промышленности. Одним из таких примеров может служить технология электросорбционного выщелачивания золота, описанная в работе [48]. Однако параметры процессов, описанных в этой статье, не согласуются с теорией Дебая-Хюккеля для растворов электролитов, пока не получившей опровержения. Основное несоответствие заключается в слишком большой разнице используемых частот переменного электрического поля для описанных в работе концентраций золота в растворе, составляющей примерно 0,06 г/л. Присутствие в смеси большого количества примесей не может обеспечивать достаточной подвижности сорбируемым ионам на обозначенных в работе частотах, которые приблизительно на 3 порядка ниже частот, рассчитанных для истинного раствора, содержащего столько же золота, по теории Дебая-Хюккеля, описанной в монографии [110].
В работе [48] не приводится теоретического обоснования выбора параметров электрического поля, однако результаты исследования, приведенные в статье, позволяют сделать несколько выводов о причинах интенсификации процесса сорбции и увеличения сорбционной емкости использованного в работе сорбента после наложения переменного электрического поля с указанными параметрами:
Описанные значения амплитуды, частоты, и силы тока позволяют предположить наличие электролиза в объеме смеси, что приводит к упорядоченному движению ионов в объеме аппарата. 2. Физические свойства ионообменной смолы, использованной в опытах, являются наиболее вероятной причиной модификации ее сорбционной емкости на столь низких (до 20 кГц) частотах.
В соответствии с теорией Дебая - Хюккеля [110], ион в растворе окружен ионной атмосферой противоположного знака, тормозящей его движение в растворе. Эта тормозящая сила увеличивается с ростом концентрации электролита и вызвана катафоретическим и релаксационным эффектами. Катафоретический (электрофоретический) эффект обусловлен тем, что центральный ион и ионная атмосфера, имеющие разные знаки заряда, движутся в электрическом поле в противоположные стороны. Встречное движение ионной атмосферы (окружающей среды) замедляет движение центрального иона. Релаксационный эффект возникает из-за того, что для образования или распада ионной атмосферы вокруг центрального иона требуется некоторое время tpejl - время релаксации.
При движении иона в электрическом поле его ионная атмосфера как бы несколько запаздывает: ее центр остается в точке, где находился центральный ион некоторое время тому назад. Конфигурация ионной атмосферы вокруг центрального иона будет уже не сферической, а вытянутой (яйцевидной). Вследствие такого смещения зарядов ионная атмосфера оказывает на ион электростатическое воздействие, направленное в сторону, противоположную его движению [25].
Физические основы многолучевой спектрофотометрии для полидисперсных сред и истинных растворов
В основе применяемого метода анализа растворов, содержащих органические наполнители и твердые, равномерно распределенные частицы, лежит свойство полной оптической экстинкции в диапазоне видимого, ультрафиолетового и ближнего инфракрасного излучения для двух и более длин волн падающего света.
В среде, содержащей макроскопические твердые и коллоидные дисперсно распределенные частицы, полная оптическая экстинкция применяется для оценки характеристик этих частиц: средних размеров, распределения по размерам, показателя преломления материала частиц и интегральной плотности среды. Полное сечение оптической экстинкции определяется как сумма сечений электронного поглощения и рассеяния света - Sext=SabS+Ssca (Sabs - сечение поглощения, %са - сечение рассеяния). Полная оптическая экстинкция характеризует убыль энергии потока Р при прохождении через слой толщиной / среды, в которой происходит рассеяние и поглощение энергии: Сечение рассеяния есть интеграл по углам, захватываемым измерительной системой, от дифференциального сечения рассеяния, т.е. апертурное сечение измерительной системы. Строгая теория, позволяющая рассчитывать дифференциальное сечение рассеяния, развита только для частиц, имеющих правильную форму шара с известным комплексным показателем преломления. Теория основана на решении уравнений Максвелла при заданных граничных условиях, причем поскольку задача имеет сферическую симметрию, то решения ищутся в виде рядов по специальным сферическим функциям и зависят от параметров К=к0г (к0 - модуль волнового вектора в окружающей шар среде, г - радиус шара), т=П]+іп2 (комплексный показатель преломления шара). Решение дает распределение ин 81 тенсивности рассеянного света в зависимости от угла рассеяния в и поляризации падающей волны. В предельных случаях оно упрощается. Например, при К «1 наиболее вероятно рассеяние вперед и интенсивность плавно убывает при росте б1 от 0 до nil, для углов в п12 сечение равно 0. При К»1 независимо от т Cext=2r , т.е. удвоенной площади сечения частицы. Таким образом, сопоставляя индикатрису рассеяния (распределение интенсивности по углам) с расчетной экстинкцией можно определить геометрические параметры частиц и их количество, т.е. весовую концентрацию.
Иногда применяется метод направленного рассеяния при постоянной апертуре. Используемый метод основан на том, что при конечной апертуре регистрирующей системы часть рассеянного света попадает в регистрирующую систему, и регистрируемая экстинкция меньше истинной, причем отличие возрастает с уменьшением апертуры. В то же время это отличие зависит от индикатрисы рассеяния, т.е. от геометрических параметров частиц и длины волны падающего света.
Видно, что концентрация взвешенных частиц зависит от интенсивности рассеянного излучения нелинейно, и эта зависимость определяется 4-ой степенью длины волны. Отметим, что это справедливо только для сред с постоянным показателем преломления как раствора, так и дисперсных частиц. Если размеры частиц распределены относительно среднего радиуса нормально (или с другим распределением вероятности), то степень нелинейности изменится. В зависимости от параметров распределения /л и а степень будет меняться по закону 4±—. В этом случае интенсивность рассеяния взвешенными частицами а представляет собой случайную функцию, зависящую от набора частиц в пробе. Случайная составляющая отклоняет закон светопоглощения от линейного в широком диапазоне концентраций и вносит существенную ошибку в расчеты. Количественные соотношения между интенсивностями падающего и выходящего излучений с концентрациями описывается законом Бугера - Ламберта - Бера: Зависимость оптической плотности от концентрации взвешенных частиц по (34) должна быть линейной, тогда в силу конечной апертуры и неполного учета экстинкции уравнение Бугера-Ламберта-Бера нарушается в соответствии с (32). Учесть отклонения при использовании монохроматического света с длиной волны Л невозможно, так как нельзя точно рассчитать сечения поглощения и рассеяния. Изменения сечений можно точно вывести при введении еще одного (или нескольких) источника света. Тогда отношение оптических плотностей покажет изменение коэффициента полной экстинкции. Так как полная оптическая экстинкция, является обобщенной характеристикой для поглощения и рассеивания света веществом и обладает свойством аддитивности, то для сложных растворов оптическая плотность выражается как: Проведенный анализ проб различной природы (от фильтратов растворов до крупнодисперсных взвесей) показывает, что межволновая экстинкция дает в пределе величину дєпредставляет эффективную оптическую плотность и-лучевой оптической системы, определяющую как эффекты электронного поглощения, так и эффекты рассеяния света на взвешенных частицах.
