Biosens Praktyczne informacje o pomiarze barwy
Niniejszy artykuł został opracowany w celu odpowiedzi na niektóre z najczęściej zadawanych pytań dotyczących indeksu APHA. Więcej informacji na temat indeksu APHA znajduje się w naszych pozostałych wpisach.
Jaki jest wzór dla APHA?
Nie ma opublikowanej formuły dla APHA. Metoda ASTM dla APHA (D1209) opisuje jedynie wizualną ocenę APHA, w której próbki są porównywane ze znanymi wzorcami. Instrumentalne wyznaczanie APHA jest dozwolone przez normy D1209 i D5386, natomiast nie podają one żadnej formuły na wykonywanie takich oznaczeń. Aby umożliwić określenie APHA za pomocą spektrofotometru HunterLab, wykorzystuje się opracowaną korelację, która została wyznaczona przez porównanie znanych wartości APHA z pomiarami instrumentalnymi. W związku z tym, że APHA jest skalą zażółcenia, HunterLab oparł swoją korelację na wartościach wskaźnika zażółcenia (YI E313). Korelacja ta została zoptymalizowana dla każdego spektrofotometru HunterLab, który jest w stanie mierzyć APHA. Korelacje te są zastrzeżone i dotyczą tylko spektrofotometrów HunterLab.
Dlaczego zdarza się, że wartość APHA jest nieprawidłowa?
Jeśli wartość APHA jest ujemna lub znacznie niższa niż oczekiwaliśmy, można oznaczać to, że mierzona próbka ma nieodpowiedni odcień.
Wskaźnik APHA został pierwotnie zaprojektowany do oceny koloru prawie bezbarwnych ścieków poprzez wizualne porównanie wody do rozcieńczeń roztworu platynowo kobaltowego (PtCo). Roztwory PtCo są żółte, podobnie jak były próbki ścieków będące przedmiotem oceny. Inne rodzaje próbek, takie jak ciekłe chemikalia, produkty petrochemiczne, tworzywa sztuczne i farmaceutyki, są obecnie również oceniane za pomocą wskaźnika APHA. Oczekiwanie, że zmierzone płyny będą miały żółty odcień podobny do roztworów PtCo, nie zmieniło się. APHA jest wskaźnikiem zażółcenia i nie można go stosować do oceny cieczy o innych odcieniach, takich jak niebieski lub czerwony. Nawet ciecze, które wydają się bezbarwne, gdy mierzone spektrofotometrem, który jest bardziej czuły od ludzkiego oka, okazują się być w innym odcieniu niż żółty, nie powinny być oceniane przy użyciu indeksu APHA. Próbki o innym odcieniu niż żółty, mogą dawać ujemne lub pozbawione znaczenia wartości APHA.
ASTM D1209 stwierdza, że metoda ta może mieć zastosowanie tylko do materiałów, w których obecne są cząstki barwiące, które mają właściwości absorpcji światła prawie identyczne z wzorcami platynowo kobaltowymi. Próbki o innym odcieniu nie mogą być mierzone i należy je odpowiednio opisać.
Jeśli wartość APHA jest bardzo wysoka, próbka może mieć prawidłowy żółty odcień, ale być bardziej nasycona niż roztwór wzorcowy APHA 500 PtCo, wyznaczający górny limit skali. W takim przypadku lepiej ocenić swoją próbkę za pomocą skali Gardnera (przeznaczonej dla cieczy, które są ciemniejsze lub bardziej brązowe niż roztwory PtCo) lub trójchromatycznej skali barwy, taką jak CIEL * a * b * lub Hunter L, a, b.
Spójrz na wartości w poniższej tabeli. Roztwór podstawowy PtCo 500 ppm jest nadal bardzo jasny (L = 97,35 w skali od 0 do 100), nie tak bardzo nasycony w b (zażółcenie; 14,39). Jest również lekko zielony (mały minus dla a). Wiele żółtych roztworów będzie bardziej nasyconych niż roztwór podstawowy i nie będzie dobrze opisane przez indeks APHA.
Tabela danych.
W przypadku odczytów, które nie pasują do oczekiwań, możliwe jest również, że próbka jest zamglona, a rozpraszanie światła spowodowane przez zawieszone cząstki wpływa na pomiar. W ASTM D1209 sekcja 7.1 stwierdza się, że jeżeli próbka ma jakiekolwiek widoczne zmętnienie, należy ją przefiltrować. Innymi słowy, należy podjąć kroki, aby upewnić się, że próbka jest klarowna.
W oparciu o wieloletnie doświadczenie HunterLab zmierzona wartość zamglenia powyżej 5% jest wizualnie mglista. Taka próbka powinna być oznaczona jako mętna lub przefiltrowana przed pomiarem.
Dlaczego moje wartości APHA różnią się tak bardzo?
O ile nie ma problemu z urządzeniem lub metodą pomiaru, różnice prawdopodobnie nie są tak znacząca, jak się wydaje.
Tabela 4 w ASTM D1209 podaje dokładność uzyskaną w badaniu wartości APHA wyznaczanych wizualnie. Dla APHA 25 określono, że powtarzalność dla pojedynczego operatora wynosiła 3 jednostki. Dla APHA 475 powtarzalność wynosiła 16 jednostek. Odtwarzalność wśród 10 analityków wynosiła 10 jednostek dla APHA 25 i 49 jednostek dla w APHA 475. Różnica bieżę się stąd, że łatwiej jest wizualnie określić różnice między podobnymi roztworami w niższych zakresach APHA niż w wyższych zakresach. Podobne zjawisko obserwuje się instrumentalnie.
Zgodnie z normą ASTM D5386 powtarzalność pojedynczego operatora przy instrumentalnym określaniu APHA mieści się w zakresie 0,9 jednostki poniżej APHA 30, a odtwarzalność wielu operatorów mieści się w 2 jednostkach, dla poziomu ufności 95%. Oznacza to, że jeżeli urządzenie działa prawidłowo, a metodologia jest dobra, jeden operator powinien mieć możliwość wykonania wielu pomiarów tego samego roztworu z dokładnością do 0,9 jednostki APHA, a wielu operatorów powinno być w stanie dokonać pomiarów tego samego roztworu z dokładnością do 2 jednostek APHA, podczas odczytywania roztworów z wartościami APHA poniżej 30. Jeśli nie można uzyskać tej powtarzalności, należy wziąć pod uwagę, że urządzenie lub metoda mogą być wadliwe.
Dlaczego dopuszcza się wahania wartości APHA o jedną lub dwie jednostki, gdy można osiągnąć znacznie mniejszą zmienność dla wartości trójchromatycznych barwy?
To ze względu na matematykę. Niewielkie różnice w wartościach trójchromatycznych (takie jak XYZ lub L, a, b) normalnie występują w pomiarach instrumentalnych. Należy jednak pamiętać, że APHA jest określana przez korelację z YI E313, która jest obliczana za pomocą X, Y i Z. Więcej informacji o indeksie zażółcenia znajdziecie pod tym wpisem:
Małe zmiany w X, Y i Z powodują większe zmiany w YI (i tym samym w APHA) ze względu na mnożenie i dzielenie. Dlatego zakres wahań wyników (taki jak 2 jednostki), który wydaje się bardzo duży przy zastosowaniu wartości trójchromatycznych (takich jak X lub L), nie jest tak ekstremalny, gdy stosuje się go do APHA.
Aby sprawdzić powtarzalność urządzenia na znanym, stabilnym standardzie, należy wykonać test powtarzalności opisany w instrukcji użytkownika.
Co do metody to należy upewnić się, że przy wykonywaniu pomiarów APHA używamy zawsze tego samego rozmiaru kuwety, jak również, czy indeks APHA wybrany w oprogramowaniu jest zgodny z drogą optyczną używanej kuwety. Na przykład, jeśli mierzymy próbki w kuwecie transmisyjnej o długości drogi optycznej 20 mm, należy upewnić się, że w oprogramowaniu wybrano indeks APHA-20 mm. Należy zachować zgodność zarówno z użytą wielkością kuwety, jak i z jej długością wskazaną w oprogramowaniu, inaczej pomiary nie będą porównywalne. Należy upewnić się, że wszystkie próbki są przygotowywane w ten sam sposób i są mierzone w tej samej temperaturze, po tej samej ilości mieszania itp.
Z jaką dokładnością urządzenie powinno odczytywać znane wartości wzorców APHA?
Woda destylowana powinna dawać wartość APHA równą zero w obrębie jednostki lub dwóch. Różnica mniejsza niż 2 jednostki nie jest znacząca na tym poziomie, zgodnie z ASTM D1209.
Zakupiony roztwór podstawowy 500 ppm PtCo powinien dawać wartość APHA równą 500 z dokładnością do około dwudziestu jednostek.
Dlaczego wartości te nie są dokładniejsze?
Rozcieńczenia roztworu podstawowego teoretycznie mają wartości APHA równoważne ich stężeniom w ppm. Jednak samo rozcieńczenie wprowadza pewien błąd do równania z powodu błędu kalibracji w naczyniu szklanym (zarówno w pipecie, jak i kolbie pomiarowej), jak również w niedoskonałościach operatora. Dodając do tego różnice instrumentalne opisane w ostatnim pytaniu, można łatwo zrozumieć różnice w wartościach mierzonych.
W razie wątpliwości czy wyniki są akceptowalne, należy uruchomić testy diagnostyczne opisane dla danego urządzenia (takie jak test zielonej płytki i test filtra dydymowego) w instrukcji użytkownika, aby upewnić się, że urządzenie, z którego korzystamy jest w dobrym stanie.
Pozdrawiamy, biosens.pl