Общее содержание взвешенных частиц

Взвешенные вещества и другие твердые вещества в сточных водах

Все природные воды содержат твердые вещества. К таким веществам относятся взвешенные и растворенные твердые вещества, и в совокупности они называются общими твердыми веществами (TS).

Общее количество твердых веществ – это общее количество остатков, оставшихся после выпаривания воды без какой-либо фильтрации. Если проба воды была отфильтрована, высушенные остатки, оставшиеся на мембранном фильтре, называются общими взвешенными веществами (TTS), а частицы, полученные из выпаренного фильтрата, называются общими растворенными твердыми веществами (TDS).

Определение общего содержания взвешенных твердых веществ?

Взвешенные вещества обычно относятся к органическим или неорганическим частицам, которые можно увидеть взвешенными в воде. При повышении концентрации взвешенных веществ в воде увеличивается мутность воды и снижается фотосинтез. Это может привести к низкой концентрации кислорода и гибели водных организмов. Промышленные сточные воды являются одним из основных источников загрязнения поверхностных вод из-за их большого количества и комплексности загрязняющих веществ. Концентрация взвешенных веществ в промышленных сточных водах легко может достигать 30 000 мг/л. Таким образом, общее содержание взвешенных твердых частиц является важным тестом для анализа качества сточных вод и может использоваться в качестве индикатора для определения степени загрязнения.

Разница между общим содержанием взвешенных веществ и мутностью

Мутность относится к степени рассеяния света при попадании в воду. Его можно наблюдать как прозрачность или ясность. Источниками мутности могут быть взвешенные твердые частицы, частицы, тонкодисперсные органические вещества, водоросли, планктон или микроорганизмы. Низкая прозрачность воды свидетельствует о высокой мутности, что может повлиять на фотосинтез водных растений и рост водных организмов. Высокая мутность воды также может нарушить дезинфекцию и сделать очистку воды менее эффективной. Основываясь на принципе светорассеяния, мутность обычно измеряют с помощью нефелометра, и обычно используемой единицей измерения является нефелометрическая единица мутности (NTU).

И мутность, и общее количество взвешенных веществ измеряют прозрачность водоемов, но между этими двумя методами измерения есть небольшие различия. Мутность обычно измеряется непосредственно на месте с помощью портативного устройства, и данные можно получить немедленно. С другой стороны, общее количество взвешенных веществ анализируется в лаборатории экспериментальными методами, такими как фильтрация и сушка. Следовательно, мутность измеряет степень рассеяния света в водоеме; общее количество взвешенных твердых частиц является количественной мерой мелких частиц, таких как взвешенные твердые частицы в водоеме. Частицы, влияющие на мутность и общее содержание взвешенных веществ, также различаются, как показано на следующем рисунке:

Как измерить общие взвешенные твердые вещества (TTS)? Пример метода EPA 160.2

Гравиметрический анализ является наиболее распространенным методом измерения общего содержания взвешенных твердых веществ в воде. Это количественный метод, при котором взвешивают остатки, собранные с мембранных фильтров из стекловолокна или эфира целлюлозы после фильтрации.

Этот метод применим к питьевым, поверхностным и минерализованным водам, бытовым и промышленным стокам.
Практический диапазон определения составляет от 4 мг/л до 20 000 мг/л.

Пробообработка и хранение

Нерепрезентативные частицы, такие как листья, палочки и рыба должны быть исключены из образца, если установлено, что их включение в окончательный результат нежелательно.

Сохранение образца нецелесообразно; анализ следует начать как можно скорее. Рекомендуется охлаждение или замораживание до 4°C, чтобы свести к минимуму микробиологическое разложение твердых веществ.

Подготовка диска фильтра из стекловолокна

Поместите фильтр из стекловолокна на аппарат мембранного фильтра или вставьте его на дно подходящего тигля Гуча мятой поверхностью вверх. Пока применяется вакуум, промойте последовательно диск тремя объемами дистиллированной воды по 20 мл.

Удалите все следы воды, продолжая применять вакуум после прохождения воды.

Удалите фильтр из устройства мембранного фильтра или оба тигля и фильтр, если используется тигель Гуча, и высушите в сушильном шкафу при 103-105°С в течение одного часа.

Уберите их в эксикатор и храните до тех пор, пока они не понадобятся. Цикл сушки повторяют до получения постоянной массы (потеря массы менее 0,5 мг). Взвешивание непосредственно перед использованием.

После взвешивания берите фильтр или тигель/фильтр только с помощью щипцов или щипцов.

Выбор объема пробы

Для фильтра диаметром 4.7 см отфильтруйте 100 мл образца. Если масса захваченного остатка меньше 1.0 мг, объем пробы необходимо увеличить, чтобы обеспечить не менее 1.0 мг остатка.

Если используются фильтры другого диаметра, начните с объема пробы, равного 7 мл/см2 площади фильтра, и соберите по крайней мере вес остатка, пропорциональный указанным выше 1.0 мг.

Процесс фильтрации

Соберите фильтрующий аппарат и начните откачку. Смочите фильтр небольшим количеством дистиллированной воды, чтобы он плотно прилегал к фриттованной опоре.
Энергично встряхните образец и количественно перенесите заданный объем образца на фильтр с использованием мерного цилиндра. Удалите все следы воды, продолжая применять вакуум после прохождения образца.
Включив откачку, промойте мерный цилиндр, фильтр, нефильтруемый осадок и стенку фильтрующей воронки тремя порциями дистиллированной воды, полностью сливая жидкость между промывками. Удалите все следы воды, продолжая применять вакуум после прохождения воды.
Осторожно снимите фильтр с держателя фильтра. В качестве альтернативы снимите тигель и фильтр с адаптера тигля. Сушка не менее одного часа при 103-105°C. Охладить в эксикаторе и взвесить. Цикл сушки повторяют до получения постоянной массы (потеря массы менее 0,5 мг).
Рассчитать нефильтруемый остаток.

Мембраны и размеры пор, используемые в разных странах:

Страна	Метод	Стекловолоконная мембрана	Размер пор
США	SM 2540 D	Pall A/B Type	1 мкм
	EPA 160.2	Millipore AP-40	0.7 мкм
		Reeves Angel 934-AH (Whatman grade 934 AH)	1.5 мкм
		Gelman type A/E (или Pall type A/E)	1 мкм
Тайвань	NIEA W210.58A	Whatman grade 934 AH	1.5 мкм
		Pall type A/E	1 мкм
		Millipore Type AP-40	0.7 мкм
		E-D Scientific Specialties grade 161	1.1 мкм

В этом исследовании Analytical Methods (2018) образцы воды фильтровались с помощью мембранного фильтра из стекловолокна и мембрана из эфиров целлюлозы с эффективным размером пор фильтрующей мембраны в диапазоне от 0.4 до 3 мкм. Результаты не показали существенных различий в общем количестве полученных взвешенных твердых частиц.

При выборе фильтрующей мембраны выберите соответствующий размер пор в соответствии с физическими свойствами самой пробы воды и размером ее частиц. Рекомендуется выбирать фильтр с меньшим размером пор для прозрачного водоема с меньшей мутностью и наоборот, чтобы избежать быстрого загрязнения мембраны.

Ссылки:

–40 CFR Part 133 — Secondary Treatment Regulation, US EPA

–CHAPTER 5. Technology-Based Effluent Limitations, NPDES Permit Writers’ Manual, 2010

-Metcalf and Eddy, Wastewater Engineering-treatment, disposal, and reuse. McGraw-Hill, Inc., 1991

-Method 160.2 – Residue, Non-Filterable (Gravimetric, Dried at 103-105°C), US EPA

-Reverse Osmosis, Chapter 8 – RO Membrane Fouling, 2019

–Standard Test Methods for Filterable Matter (Total Dissolved Solids) and Nonfilterable Matter (Total Suspended Solids) in Water, D5907-18, American Society for Testing and Materials, 2018

– Total Suspended Solids Dried at 103-105ºC and Total Volatile Suspended Solids Dried at 500°C, SM 2540 D

–What is the difference between Turbidity and TSS? Westlab, 2018

–The effect of filter type and porosity on total suspended sediment determinations, Analytical Methods, Issue 46, 2018

–What filter size are you using for Total Suspended Solids analysis?, ResearchGate