3.2. Nghiên cứu thiết kế hệ thống đo độ đục 3.2.1. Chuẩn bị mẫu 3.2.1. Chuẩn bị mẫu
3.2.1.1. Chuẩn bị dung dịch tiêu chuẩn Formazin polymer với độ đục 400 NTU [4].
Bƣớc 1: Hòa tan 1.000g hydrazine sulfate (𝑁2𝐻4. 𝐻2𝑆𝑂4 99%) trong 100 ml
nƣớc khử ion.
Bƣớc 2: Hòa tan 10.000g hexamethylenetetramine (𝐶6𝐻12𝑁4 98.5%) trong
100 ml nƣớc khử ion.
Bƣớc 3: Hòa tan 2 dung dịch này với nhau ở cùng thể tích vào trong một chiếc bình sạch, khơ và khuấy đều trong khoảng 10 phút. Sau đó để hỗn hợp này ở nhiệt độ 25℃ ± 1℃ trong khoảng 48 giờ.
Mẫu dung dịch chuẩn formazin polymer có độ đục là 4000 NTU. Dung dịch có màu trắng đục, dạng huyền phù. Yêu cầu bảo quản dung dịch trong khoảng nhiệt độ 5℃ ÷ 25℃ và lắc đều trƣớc khi sử dụng.
3.2.1.2. Cơng thức tính độ đục chuẩn [4]
Dung dịch độ đục chuẩn đƣợc tính bởi cơng thức: 𝑃×𝐷
𝑆 = 𝑅 (13)
Trong đó: P là thể tích của dung dịch cần phải chuẩn bị, D là giá trị NTU muốn có, S là mẫu NTU chuẩn (hay cịn gọi là huyền phù tiêu chuẩn), R là thể tích dung dịch cần phải có để pha từ mẫu NTU chuẩn.
Ví dụ: Để chuẩn bị 100 mL có độ đục 4 NTU, từ huyền phù tiêu chuẩn 4000
NTU, áp dụng công thức (13) ta cần một lƣợng thể tích dung dịch 4000 NTU nhất định và lƣợng thể tích đó sẽ đƣợc tính nhƣ sau:
100(𝑚𝐿) × 4(𝑁𝑇𝑈)
4000(𝑁𝑇𝑈) = 0.1(𝑚𝐿)
Nhƣ vậy, muốn pha 100mL dung dịch 4 NTU từ mẫu 4000 NTU ta phải lấy 0.1 mL dung dịch 4000 NTU hòa tan với 99.9 mL nƣớc khử ion.
Tƣơng tự, ta cũng sử dụng phƣơng pháp pha loãng này để áp dụng với 10 NTU, 100 NTU và 1000 NTU.
Hình 36: Dung dịch có độ đục chuẩn từ 0 – 10 NTU (0; 1; 2; 4; 6; 8; 10 NTU)
Hình 37: Dung dịch có độ đục chuẩn từ 0 – 100 NTU (0; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100 NTU) 100 NTU)
Hình 38: Dung dịch có độ đục chuẩn từ 0 – 1000 NTU (0; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800; 900; 1000 NTU)
3.2.2. Sơ đồ thiết lập hệ đo
Hình 39 thể hiện sơ đồ khối của hệ thống đo độ đục của nƣớc. Cảm biến độ đục đƣợc chế tạo dựa trên LED hồng ngoại có bƣớc sóng 860 nm làm nguồn phát và cảm biến màu TCS 3200 làm cảm biến đo cƣờng độ ánh sáng tán xạ (Hình 40).
Nguồn sáng là IR-LED hồng ngoại có bƣớc sóng trung tâm 860 nm có quang phổ đƣợc biểu diễn trên Hình 41. Cảm biến màu TCS 3200 đƣợc sử dụng làm detector quang với chức năng chuyển đổi cƣờng độ ánh sáng tán xạ thành tần số (Hình 42). Do cƣờng độ ánh sáng tán xạ tỷ lệ với độ đục của dung dịch, tần số đầu ra (output) từ cảm biến TCS 3200 cũng tỷ lệ thuận với độ đục của dung dịch. Nhƣ vậy, đo tần số đầu ra (output frequency) của cảm biến thì độ đục của dung dịch đƣợc tính.
Hệ thống đƣợc thiết kế để đo tín hiệu đầu ra của cảm biến độ đục sử dụng vi điều khiển Atmega 16 và hiển thị giá trị độ đục lên LCD.