Skala APHA

Pomiar białości cieczy za pomocą skali APHA

Wraz z rozwojem przemysłu chemicznego, naftowego, tworzyw sztucznych oraz  farmaceutyków wzrosły kryteria oceny barwy wytwarzanych produktów.  Ocena lekko zabarwionych, klarownych cieczy oparta była na wzrokowych porównaniach z rozcieńczeniami wzorcowego roztworu platynowo-kobaltowego. Im bielszy roztwór tym czystszy jest produkt i bardziej rozcieńczony roztwór wzorcowy. W nawiązaniu do tej procedury A.Hazen, w 1892 roku opracował skalę APHA (skala kolorów Amerykańskiego Stowarzyszenia Zdrowia Publicznego). Zakres APHA szacuję się od zera dla czystej wody do 500 dla ścieków zabarwionych przez niepożądane zanieczyszczenia i materiały organiczne. 

 Czym jest APHA?

APHA jest skalą opisującą zażółcenie przy pomocy jednej liczby. Każda jej jednostka oparta jest na rozcieńczeniu wyjściowego roztworu PtCo o stężeniu 500 ppm. Szczegółowy opis przygotowania roztworu i procedury pomiaru można znaleźć w normach ASTM1209 i ASTM D5386. Instrumentalne wyznaczanie APHA jest dozwolone przez normy D1209 i D5386, natomiast nie podają one żadnej formuły na wykonywanie takich oznaczeń. Spektrofotometry HunterLab dla pomiaru APHA wykorzystują korelacje oparte na porównaniu pomiarów wzorców o określonych stężeniach z pomiarami instrumentalnymi.

 Należy pamiętać, że korelacje te mają zastosowanie tylko w spektrofotometrach firmy HunterLab zdolnych do odczytu transmitancji. (2° standardowy obserwator/źródło światła C).

Przygotowanie Standarów APHA

Standard APHA zero (0) jest odpowiednikiem wody destylowanej dla produktów na bazie wody, toluenu lub benzenu dla żywic oraz oleju mineralnego dla olejów. Może on być używany jako próba ślepa podczas procesu standaryzacji. Wstępnie mieszane oraz certyfikowane standardy pośrednie można zakupić od RICCA Chemical (www.riccachemical.com). Wzorcowy roztwór APHA Pt-Co 500ppm dostępny jest w firmie Fisher Scientific. Standardy pośrednie mogę być również przygotowywane ze standardu podstawowego, co opisano w ASTM D1209.

Przygotowanie próbki

Wszystkie próbki APHA muszą być przygotowywane w ten sam sposób, mierzone w takiej samej temperaturze, o takim samym czasie mieszania itp.

Aby wskaźnik APHA był istotny próbki muszą być czyste lub lekko zabarwione, o odcieniu podobnym do standardów PtCo. Dodatkowo należy upewnić się, że próbki nie rozpraszają światła, w innym przypadku ocena będzie zafałszowana. W oparciu o wieloletnie doświadczenie firmy HunterLab zmierzona wartość haze powyżej 5% jest przyjmowana jako zamglenie.  W taki przypadku próbka powinna być oznaczona jako mętna lub filtrowana przed pomiarem.

Jeśli wartość APHA jest ujemna lub znacznie niższa niż oczekiwana, próbka może być poza odpowiednim odcieniem. Jeśli wartość APHA jest bardzo wysoka, próbka może mieć właściwy żółty odcień, ale być bardziej nasycona niż górna granica wzorcowego roztworu. W tym przypadku można zastosować indeks Gardner, który jest przeznaczony dla ciemno żółtych lub brązowych cieczy. Alternatywnie może być stosowana trójchromatyczna skala barwy, taka jak CIE L*a*b lub Hunter L, a, b.

Pomiar próbki APHA

Urządzenie musi być wystandaryzowane w trybie całkowitej transmitancji (TTRAN) z użyciem kuwety o tej samej długości drogi optycznej jaka będzie używana podczas pomiaru. Próbki mierzy się przy użyciu kuwet o drodze optycznej 10,20 lub 50 mm, obliczenia przeprowadzane są dla odpowiedniej kuwety. Spójność dotycząca używanych kuwet oraz kuwet wskazanych w oprogramowaniu jest ważna, w innym wypadku uzyskane wyniki nie będą prawidłowe. Dla przykładu, kuweta o długości drogi optycznej 20mm powinna być wybrana w oprogramowaniu jako APHA-20mm.

Precyzja metody

Precyzja oceny wizualnej jest nieliniowa i zmienia się wraz ze wzrostem wartości APHA. Dla przykładu, powtarzalność pojedynczego operatora dla APHA o wartości 25 wynosi 3 jednostki, dla APHA o wartości 475 powtarzalność wynosi 16 jednostek. Eksperymentalna powtarzalność wśród 10 analityków wynosi 10 jednostek dla APHA 25 i 49 jednostek dla APHA 475. Podobne zjawisko obserwuje się przy pomiarach spektrofotometrycznych. Powtarzalność pojedynczego operatora przy instrumentalnym ustalaniu APHA wynosi około 0,9 jednostek poniżej APHA 30, a powtarzalność wielu operatorów wynosi około 2 jednostek.

Podsumowanie

Skala APHA/Pt-Co/Hazen jest przydatna do pomiaru zażółcenia związanego ze stopniem zanieczyszczenia lub jakością wytwarzania przejrzystych, niemal bezbarwnych, ciekłych próbek .