Método de Dispersão de Luz

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A determinao do tamanho das partculas por disperso da luz esta bem estabelecida e existem vrios equipamento disponveis no mercado.

Para partculas de dimenso arbitrria, a abordagem baseada na Mieteoria (Kerker, 1969), o que d a dependncia angularde intensidade da luz dispersa a partir de partculas de forma simples,, tais como esferas. Tambm possvel calcular o totalintensidade da luz dispersa para uma partcula e este pode facilmenteestar relacionada com a turbidez de uma suspenso. A disperso de luzdepende essencialmente de trs parmetros: comprimento de onda de luz,tamanho de partcula, e do ndice de refraco das partculas (em relao aomeio de suspenso)Para partculas significativamente maiores do que o comprimento de onda de luz, a disperso pode ser tratado como um problema na ptica geomtrica. Um grande partcula esfrica num feixe de luz pode ser tratadacomo um disco circular com o mesmo dimetro. Na borda do disco, a luz di? Racted e d um padro caracterstico de claros e escuros anis em um avio muito longe dapartcula. Este e? Ffect conhecido como Fraunhoferdi? RAction e um mtodo comum para a determinao do tamanho de partcula. As faixas claras e escuras representam mximos e mnimos ema intensidade de di? racted luz e as suas posies deve depender apenas do comprimento de onda de luz e dimetro de partcula, e no nas outras propriedades da partcula tais como o ndice de refraco. A aplicabilidade desta tcnica para, agregados grandes de baixa densidade est sujeita a alguma incerteza (Bushell, 2005).Devemos estar preocupados principalmente com as medidas de a intensidade da luz transmitida, em vez de variao angular de luz difusa. Neste caso, a intensidade total da disperso a partir de uma partcula e a seco transversal de disperso so importantes.Quando um feixe de luz, com uma intensidade incidente (I0), passa atravs de um comprimento (L) da suspenso de partculas a intensidade da luz transmitida (I) reduzida como um resultado da luz disperso, de acordo com a Lei de Beer-Lambert:onde, a turbidez definida em termos do nmero concentrao (N) e a seco transversal de disperso (C) de as partculas (para simplicidade, a suspenso assumido conterpartculasdetamanhouniforme).

Aenergiatotal de luzdispersapela partculaeficazesta energiaque passaatravs de uma reaC, que est relacionado coma rea da secotransversal geomtricada partculaatravs doespalhamentocoe? CienteP.Assim, parapartculasesfricas comumraio.

Atravs do coeficiente de dispersopodesercalculadoa partir da teoriade Mie, em funo do tamanhode partcula, ndice de refraco, ecomprimento de ondade luz. Por vezes, conveniente expressartamanhode partculaemformaadimensionalcomoEq. (4).em que,? esto comprimento de ondade luz. A Figura2mostraavariaodeQ com? paradi? erentvaloresdendice de refracoem relao(m) (o ndice de refracoda partculadivididapela domeio de suspenso). Os clculosforam efectuados utilizandoMieplotv3418(www.philiplaven.com). Pararelativamente elevadondice de refraco(m =1,2, apropriadopara o ltexde poliestireno emgua), Qapresenta um padrocaracterstico, como aumento do tamanhode partcula. Q aumentarapidamente no incio, em seguida,passa por uma sriede mximos e mnimosantes de se aproximarde umvalor limite(Q =2) parapartculas grandes. Parabaixovalor m, oprimeiro mximoocorreemtamanhosprogressivamente maiores. QuandoQ inferiores a1, opartculadispersamenos luzdo que aincidentesobre ele.O valor de Qinfluenciagrandementeaturbidezdeumasuspenso. conveniente pensarem termos deespecfico turbidez, que simplesmente aturbidezdividida pelaconcentrao de partculas. Oltimo expressa em volumefraco(?):

Na Fig. 3, turvaoespecficoestrepresentada em funodo tamanho realda partcula, paraumcomprimento de ondade luzde650nm(em gua) eparaosmesmos valoresde mcomona fig. 2Para m=1,2aturvaoespecficopassa porummximofortea umdimetrode partculade cerca de2? me, em seguida, mostraumdeclnio gradualcomo aumento do tamanhode partcula. Parabaixos valores dem, turbidezespecficospodeser muito baixaeosmximosocorrememtamanhos de partculasmaiores.Estesresultadossoaesferas slidas, com base nateoriade Mieexacta, eelesnodevem aplicar-se a agregados de partculas. Uma abordagem possvelpara os agregadoscalcularuma mdiaoue?ndice de refraoectivee isso vaidepender muito dadensidadetotal.

A bas tcnica encontra-se fundamenta na falta de uniformidade da suspenso, quando analisada em uma escala suficientemente pequena, quando a suspenso fluida iluminada por um feixe de luz, esta muda continuamente por causa das variaes das concentraes de partculas, fazendo com que ocorra flutuaes na intensidade da luz transmitida. A intensidade da luz controlada por detector, o sinal de sada convertida em uma tenso proporcional a intensida da luz. O sinal de sada Aintensidade de luz controladaporumaadequadadetector, asada do qual convertidaa umatenso proporcional intensidade. a sadasinaltemumagrandec.c.componentecorrespondente aamdia deintensidadede luztransmitidaeumtantomenor componenteflutuante(ac), devido ao acasos variaes no nmerode partculas. A tcnica utilizadapara derivar osrms,valor do sinalflutuante,o qualtemsido demonstrado serumindicador sensveloestadodeagregaoda suspenso(Gregorye Nelson, 1984).Tem sido demonstradoqueosr.m.s, valordoflutuaes naintensidade de luztransmitidadependearaiz quadrada daconcentrao de partculas, aluzdispersandoseco transversaldas partculaseasdimensesdo volume da amostra(Gregory, 1985). paraumasuspensouniforme, a razo entreorms, valor,Vr.m.s.paraovalor mdiodatenso desadade,V, dada por: