🔬 Absorbancja UV przy 254 nm
Pomiar absorbancji wody przy długości fali 254 nm jako wskaźnik zawartości materii organicznej (związków aromatycznych i nienasyconych). Szybka metoda spektrofotometryczna.
Przegląd
Absorbancja UV przy 254 nm (UV254, SAC254 — Spectral Absorption Coefficient) jest szybkim, prostym i nieinwazyjnym parametrem służącym do oceny zawartości rozpuszczonej materii organicznej (DOM — Dissolved Organic Matter) w wodzie. Związki organiczne zawierające pierścienie aromatyczne i wiązania nienasycone (C=C, C=O, C=N) silnie absorbują promieniowanie ultrafioletowe przy 254 nm.
UV254 jest cennym parametrem operacyjnym w procesach uzdatniania wody — koreluje z zawartością ogólnego węgla organicznego (TOC/DOC), potencjałem tworzenia ubocznych produktów dezynfekcji (trihalometany — THM, kwasy halooctowe — HAA przy chlorowaniu) oraz efektywnością usuwania materii organicznej w procesach koagulacji, filtracji i sorpcji na węglu aktywnym. Wynik SUVA (Specific UV Absorbance = UV254/DOC × 100) informuje o hydrofobowości i aromatyczności materii organicznej.
Metoda jest opisana w normie PN-EN ISO 7887:2012 jako metoda D (pomiar barwy metodą spektrofotometryczną w zakresie UV) i polega na pomiarze absorbancji przefiltrowanej próbki wody w kuwecie kwarcowej o długości drogi optycznej 1 cm (lub 5 cm dla wód o niskiej absorbancji) przy długości fali 254 nm względem wody ultrafiltowanej jako odniesienia.
UV254 jest parametrem szybkim i tanim w wykonaniu — pomiar trwa kilkanaście sekund, nie wymaga odczynników chemicznych i może być realizowany w trybie ciągłym (on-line) za pomocą sond spektrometrycznych zanurzeniowych. Dlatego jest szeroko stosowany do monitoringu procesowego w stacjach uzdatniania wody.
Zasada metody
Promieniowanie UV o długości fali 254 nm przepuszczane jest przez kuwetę kwarcową zawierającą przefiltrowaną próbkę wody (filtr 0,45 µm). Związki organiczne zawierające struktury aromatyczne (np. substancje humusowe, kwasy fulwowe, fenole, związki lignino-celulozowe) oraz inne chromofory (wiązania C=C, C=O) absorbują część promieniowania. Detektor po drugiej stronie kuwety mierzy natężenie promieniowania przeszłego. Absorbancja obliczana jest z prawa Lamberta-Beera: A = -log₁₀(I/I₀), gdzie I — natężenie przeszłe, I₀ — natężenie padające. Wynik wyrażany jako SAC254 w m⁻¹ lub absorbancja w cm⁻¹.
Zastosowania
- Monitoring procesów uzdatniania wody — skuteczność koagulacji i filtracji
- Ocena potencjału tworzenia ubocznych produktów dezynfekcji (DBP — THM, HAA)
- Szybka kontrola jakości wody pitnej — parametr operacyjny
- Monitoring wód powierzchniowych — ładunek materii organicznej
- Kontrola efektywności sorpcji na węglu aktywnym (GAC/PAC)
- Obliczanie SUVA (UV254/DOC) — charakterystyka materii organicznej
- Monitoring on-line w stacjach uzdatniania (sondy zanurzeniowe)
- Badanie wody w przemyśle farmaceutycznym i elektronicznym (woda oczyszczona)
Kluczowe parametry
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Długość fali | 254 nm (UV) |
| Wynik | Absorbancja [cm⁻¹] lub SAC254 [m⁻¹] |
| Kuweta | Kwarcowa, 1 cm (standard) lub 5 cm (niska absorbancja) |
| Filtracja próbki | 0,45 µm (dla rozpuszczonej materii organicznej) |
| Typowe wartości (woda pitna) | <0,1 cm⁻¹ (SAC254 <10 m⁻¹) |
| SUVA = UV254/DOC × 100 | >4: hydrofobowa (aromatyczna), <2: hydrofilowa |
Norma
- Numer normy
- PN-EN ISO 7887:2012
- Tytuł (PL)
- Jakość wody — Badanie i oznaczanie barwy
- Title (EN)
- Water quality — Examination and determination of colour
Procedura krok po kroku
1. Przygotowanie spektrofotometru
Włącz spektrofotometr UV-VIS min. 15 min przed pomiarem (stabilizacja lampy deuterowej). Ustaw długość fali 254 nm.
2. Czyszczenie kuwet kwarcowych
Wypłucz kuwety kwarcowe wodą ultraczsytą. W razie potrzeby namocz w HCl 0,1 mol/L na 1 h, następnie wypłucz wielokrotnie wodą ultraczystą. Wysusz.
3. Filtracja próbki
Przefiltruj próbkę wody przez sączek membranowy 0,45 µm. Odrzuć pierwsze 50 mL filtratu (nasycenie sączka). Zbierz filtrat do czystego pojemnika.
4. Zerowanie spektrofotometru
Napełnij kuwetę referencyjną wodą ultraczystą. Umieść w spektrofotometrze i ustaw zerową absorbancję (autozero / baseline).
5. Pomiar próbki
Napełnij kuwetę pomiarową przefiltrowaną próbką. Wypłucz trzykrotnie próbką przed pomiarem. Umieść w spektrofotometrze. Odczytaj absorbancję przy 254 nm.
6. Pomiar duplikatu
Powtórz pomiar z drugą porcją filtratu. Różnica między duplikatami nie powinna przekraczać 5%.
7. Przeliczenie wyniku
Dla kuwety 1 cm: SAC254 [m⁻¹] = absorbancja [cm⁻¹] × 100. Dla kuwety 5 cm: SAC254 = absorbancja / 5 × 100.
8. Obliczenie SUVA (opcjonalnie)
Jeśli znany DOC próbki: SUVA [L/(mg·m)] = UV254 [cm⁻¹] / DOC [mg/L] × 100. SUVA >4 = wysoka aromatyczność, SUVA <2 = niska aromatyczność.
9. Kontrola jakości
Sprawdź zerowanie co 10 próbek. Zmierz filtr referencyjny absorbancji. Kontrola powtarzalności: duplikat co 10 próbek, odchylenie <5%.
10. Czyszczenie i przechowywanie
Wypłucz kuwety kwarcowe wodą ultraczystą, wysusz. Przechowuj w dedykowanym etui. Nie dotykaj powierzchni optycznych palcami.
Wymagany sprzęt i aparatura
| Sprzęt | Przykład | Orientacyjna cena |
|---|---|---|
| Spektrofotometr UV-VIS | Hach DR6000, Shimadzu UV-1900i, Thermo Scientific GENESYS 150 | 15 000–45 000 PLN |
| Kuwety kwarcowe 1 cm | Hellma 100-QS, Starna 1-Q-1 — nie stosować kuwet szklanych ani plastikowych! | 200–600 PLN/para |
| Kuwety kwarcowe 5 cm (opcjonalnie) | Hellma 100-QS, ścieżka 50 mm — dla wód o niskiej absorbancji | 400–1 000 PLN/para |
| System filtracji próżniowej | Sartorius, Merck Millipore — z sączkami 0,45 µm | 1 500–5 000 PLN |
| Sączki membranowe 0,45 µm | Sączki celulozowe MCE 47 mm, Whatman, Sartorius | 150–300 PLN/opak. (100 szt.) |
Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne
| Odczynnik | CAS | Szczegóły |
|---|---|---|
| Woda ultraczysta (Typ I) | 7732-18-5 | Do zerowania spektrofotometru i płukania kuwet. Absorbancja <0,01 przy 254 nm. System Millipore Milli-Q, Elga Purelab |
| Roztwór wzorcowy absorbancji UV | — | Filtry optyczne lub roztwór K₂Cr₂O₇ do weryfikacji skali absorbancji spektrofotometru |
| Kwas solny (HCl) rozcieńczony | 7647-01-0 | 0,1 mol/L do mycia kuwet kwarcowych z osadów organicznych |
Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)
- Promieniowanie UV — nie patrzeć bezpośrednio na źródło promieniowania lampy deuterowej. Zamknąć komorę pomiarową
- Kwas solny (HCl) — żrący, stosować rękawice i okulary przy czyszczeniu kuwet
- Kuwety kwarcowe — kruche i drogie, obchodzić się ostrożnie
- Próbki wody — stosować rękawice ochronne (potencjalne zanieczyszczenia)