Lý lịch

Phân tích màu sắc là bất kỳ kỹ thuật nào mà một màu chưa biết được đánh giá theo các màu đã biết. Phân tích màu sắc được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học liên quan đến hình thức bên ngoài của vật thể và ánh sáng, đồng thời có tầm quan trọng lớn trong việc phân tích nguyên liệu thô và thành phẩm của ngành công nghiệp. Phân tích màu sắc cũng rất quan trọng để theo dõi chất lỏng trong quá trình xử lý và đo lường chất lượng nước để phân phối hoặc xả. Màu trong nước hoặc nước thải có thể do sự hiện diện của kim loại, axit hữu cơ, chất vi sinh và/hoặc chất thải công nghiệp. Phân tích màu truyền qua được đặc trưng bởi kỹ thuật đo ánh sáng truyền qua mẫu mờ một phần (trái ngược với phân tích phản xạ đo ánh sáng phản xạ từ bề mặt của mẫu rắn). Màu sắc trong chất lỏng mờ đục một phần hoặc trong suốt được xác định bởi quá trình đo và so sánh ánh sáng truyền qua mẫu với ánh sáng truyền qua tiêu chuẩn màu, chẳng hạn như đĩa thủy tinh hoặc dung dịch tiêu chuẩn mờ đục.

Màu sắc rõ ràng và màu thật

Trong chất lỏng, độ đục ở dạng chất keo hoặc các hạt lơ lửng có thể tán xạ ánh sáng truyền qua chất lỏng theo cách làm thay đổi màu sắc quan sát được. Nếu phép đo màu được thực hiện mà không loại bỏ các nguồn đục dạng keo hoặc lơ lửng trước tiên thì phép đo kết quả được gọi là màu biểu kiến. Màu sắc thực là phép đo được thực hiện sau khi loại bỏ các nguồn đục dạng keo hoặc lơ lửng. Màu sắc của chất lỏng cũng phụ thuộc vào độ pH, màu sắc tăng dần khi độ pH tăng, điều này có thể yêu cầu đo độ pH hoặc đệm.

Loại bỏ độ đục

Có nhiều kỹ thuật được các phòng thí nghiệm sử dụng để loại bỏ độ đục trước khi phân tích mẫu, bao gồm lọc qua giấy lọc, ly tâm và các kỹ thuật khác. Một số kỹ thuật này ban đầu được phát triển để chiết xuất chất rắn để phân tích. Nếu những kỹ thuật này được sử dụng để chuẩn bị mẫu phân tích màu, chúng thực sự có thể làm thay đổi màu thực của mẫu bằng cách cho mẫu tiếp xúc với thuốc nhuộm và chất tẩy được sử dụng để xử lý môi trường lọc. ChemScan khuyến nghị nên loại bỏ các hạt và chất keo khỏi mẫu bằng cách sử dụng màng siêu lọc có kích thước lỗ 0,1 micron. Màng này sẽ loại bỏ tất cả các hạt và chất keo có khả năng tán xạ ánh sáng và cũng sẽ loại bỏ hầu hết các chất vi sinh vật. Bộ lọc ChemScan Cross Flow được thiết kế đặc biệt để thực hiện công việc này trong nước bề mặt đục, nước thải sinh hoạt và công nghiệp cũng như trong chất lỏng quy trình công nghiệp.

Ánh sáng mặt trời

Ánh sáng trắng tinh khiết như ánh sáng mặt trời thực sự chứa tất cả các màu của quang phổ. Mỗi màu thành phần bị khúc xạ khác nhau khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác có chiết suất khác nhau. Đây là lý do tại sao ánh sáng mặt trời bị tách thành quang phổ màu khi đi qua lăng kính. Hiện tượng khúc xạ miễn phí xảy ra nếu ánh sáng truyền trở lại môi trường ban đầu.

Sự phản xạ và truyền qua của ánh sáng

Các chất màu truyền qua không hoàn toàn trong suốt (truyền tất cả các màu của ánh sáng) hoặc hoàn toàn mờ đục (không truyền được màu nào). Thay vào đó, các chất màu truyền qua trong suốt đối với một số màu và mờ đục đối với những màu khác. Vật thể truyền qua hoặc phản chiếu một số màu và hấp thụ các màu khác, thu được màu quan sát được (bằng mắt) từ các phần chưa được hấp thụ. Như vậy, một chất lỏng tương đối trong suốt sẽ hấp thụ một số thành phần ánh sáng trắng, đồng thời cho phép các thành phần khác đi qua. Việc phát hiện được thực hiện trực tiếp qua chất lỏng, với nguồn sáng và máy dò được sắp xếp theo đường thẳng. Một vật tương đối đục hoặc rắn có màu sắc cũng sẽ hấp thụ một phần ánh sáng trắng, đồng thời phản xạ các phần khác. Phép đo khúc xạ được thực hiện ở một góc, với các kết quả khác nhau thu được ở các góc khác nhau. ChemScan được thiết kế để phân tích chất lỏng truyền qua và dựa vào phần trăm truyền ánh sáng ở nhiều bước sóng để phân tích.

Tính chất sinh lý và vật lý của anh sáng

Ánh sáng được tô màu bằng cách truyền qua môi trường màu hoặc phản xạ từ bề mặt màu có thể không chứa màu vật lý chính xác tương ứng với màu sinh lý mà chúng ta quan sát được bằng mắt. Màu sắc vật lý có thể được đo bằng một trong những kỹ thuật được thảo luận dưới đây. Mắt phát hiện màu sắc thông qua ba loại tế bào võng mạc nhạy cảm với màu sắc, phản ứng với màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, não kết hợp những cảm giác riêng lẻ này để giải thích màu sắc. Một vật thể bao gồm hai màu vật lý riêng lẻ (chẳng hạn như đỏ và vàng) sẽ được cảm nhận về mặt sinh lý là màu kết hợp (màu cam). Do đó, màu sắc được đo bằng phương pháp vật lý có thể cho thấy phản ứng từ các thành phần màu riêng lẻ, trong khi mắt sẽ nhìn thấy kết quả sinh lý từ sự kết hợp của các thành phần màu riêng lẻ.

Thuật ngữ đo màu

Màu thực của mẫu truyền qua là màu được đo trong mẫu sau khi độ đục từ chất lơ lửng hoặc chất keo đã được loại bỏ thông qua quá trình lọc hoặc các quá trình tách chất lỏng-rắn khác. Chúng tôi gọi đây là mẫu đã lọc. Màu của mẫu đã lọc có thể được biểu thị theo ba giá trị: Màu sắc được biểu thị bằng thuật ngữ “bước sóng chiếm ưu thế”, mức độ sáng được biểu thị bằng thuật ngữ “độ chói” và độ bão hòa (nhạt, phấn màu, v.v.) được chỉ định bằng thuật ngữ “độ tinh khiết”. Mối quan hệ giữa bước sóng chiếm ưu thế và màu sắc được thể hiện dưới đây: Dải bước sóng (nm) Huế 400-465 Tím 465-482 Màu xanh 482-497 Xanh lam 497-530 Xanh 530-575 Màu vàng xanh 575-580 Vàng 580-587 Màu vàng cam 587-598 Cam 598-620 Cam-đỏ 620-700 Đỏ

Phương pháp đo màu

Phương pháp Platinum-Coban (Pt-Co). Phương pháp bạch kim-coban (Phương pháp EPA 110.2 và Phương pháp tiêu chuẩn 2120B) rất hữu ích để so sánh màu của nước uống được và nước trong đó màu là do các vật liệu xuất hiện tự nhiên như axit hữu cơ từ lá, vỏ cây, rễ, mùn và vật liệu than bùn . Phương pháp này không áp dụng được cho hầu hết các loại nước thải công nghiệp có độ màu cao. Phương pháp này ban đầu nhằm mục đích so sánh trực quan bằng cách so sánh màu mẫu với các phiến kính đã hiệu chuẩn hoặc với các chất chuẩn được làm từ dung dịch pha loãng kali cloroplatinat và coban clorua trong nước cất. Các giải pháp tiêu chuẩn Pt-Co tương tự này có thể được sử dụng để thiết lập thuật toán hiệu chuẩn cho Máy phân tích quy trình ChemScan với các bước sóng trên, dưới và bao gồm bước sóng màu vàng chủ đạo được sử dụng để phân tích tự động. Các phương pháp phân tích màu sắc trực quan hoặc so sánh đôi khi được gọi là phương pháp màu đục, theo tên người tiên phong trong lĩnh vực phân tích màu sắc.

Phương pháp Tam Sắc

Phương pháp ba kích thích được công nhận nhiều nhất là phương pháp CIE, cung cấp ba giá trị màu mà khi kết hợp lại sẽ gần giống với các đánh giá trực quan trung bình về hình thức màu sắc (không phải ai cũng “nhìn” màu theo cùng một cách.) Các phương pháp CIE truyền thống được thiết kế để sử dụng trong việc đo sự biểu hiện màu sắc bề mặt của các chất rắn hoặc mờ đục và do đó dựa trên các hệ số phản xạ, không thể áp dụng trực tiếp để phân tích chất lỏng trong suốt hoặc mờ đục một phần. Tuy nhiên, CIE và các phương pháp ba kích thích khác có chung một hệ thống để trộn màu sinh lý gần đúng về mặt định lượng. Sơ đồ thuận tiện để trộn màu là sơ đồ sắc độ, được hiển thị trong Hình 1. Bước sóng của các màu quang phổ được liệt kê xung quanh chu vi. Bất kỳ điểm nào không nằm trên chu vi nhưng nằm trong sơ đồ đều thể hiện một số hỗn hợp màu sắc phụ gia. (Điều này bao gồm màu trắng, nằm trong một vùng giới hạn gần tâm của sơ đồ.) Ưu điểm của sơ đồ này là nó mô tả một cách có hệ thống để mô tả màu sắc về mặt toán học. Phương pháp lọc ba kích thích (Phương pháp tiêu chuẩn 2120D) dựa trên phép đo phần trăm độ truyền qua ở ba bước sóng cụ thể (590, 540 và 438nm). Độ chói cộng với ba giá trị ba kích thích được tính trực tiếp từ giá trị phần trăm độ truyền qua ở ba bước sóng. Máy phân tích quy trình ChemScan có thể phát hiện trực tiếp các phép đo này và áp dụng thuật toán phân tích đặc biệt để xác định các điểm trên biểu đồ màu. Kết quả có thể được báo cáo dưới dạng bước sóng vượt trội (bước sóng màu), độ sáng phần trăm và độ tinh khiết phần trăm. Hoặc các giá trị có thể được chuyển đổi thành chênh lệch màu số đơn ADMI (phương pháp EPA 110.1 và Phương pháp tiêu chuẩn 2120E) bằng cách sử dụng phép tính Độ lệch màu Adams-Nickerson (DE). Sự khác biệt giữa phép đo mẫu và chất chuẩn cũng có thể được xác định bằng cách sử dụng các giá trị màu APHA.

Phương pháp đo quang phổ

Phương pháp phân tích màu chính xác nhất là phương pháp đo quang phổ (Phương pháp EPA 110.3 và Phương pháp tiêu chuẩn 2120C). Đây là phương pháp được lựa chọn cho nước thải sinh hoạt và công nghiệp, chất lỏng trong quy trình công nghiệp và phân tích nước có thành phần màu sắc phức tạp và đa dạng. Phương pháp này yêu cầu phân tích ở số lượng lớn bước sóng (90) và một thiết bị như Máy phân tích quy trình ChemScan, có khả năng điều chỉnh về 0 định kỳ bằng cách so sánh với chuẩn 0 có khả năng truyền dẫn hoàn toàn như nước khử ion. Theo cách tương tự như phương pháp ba kích thích, ba hệ số được tính toán từ phép đo độ truyền qua phần trăm. Mỗi hệ số yêu cầu đo ở 30 bước sóng cụ thể. Các thuật toán phân tích đặc biệt được sử dụng để xác định vị trí các điểm màu và báo cáo kết quả theo bước sóng vượt trội (bước sóng màu), độ sáng phần trăm và độ tinh khiết phần trăm.