Официальный дистрибьютор Paino Technology в России
Москва, Гостиничный проезд, д.6, корп.2 info@h2h2o.ru

Концентрация водорода в воде

Измерение содержания водорода в воде

Время прочтения: 10 минут
Тема: о молекулярном водороде
Дата: 11.01.2022

Содержание:

  1. Измерители на основе пересчёта окислительно-восстановительного потенциала (ОВП).
  2. Измерение концентрации водорода методом газовой хромотографии
  3. Изменение концентрации водорода газоанализаторами с селективными элекродами
  4. Изменение концентрации водорода титрованием каплями метиленового синего с коллоидной платиной

 

Измерители на основе пересчёта окислительно-восстановительного потенциала (ОВП)

До 2018 года для измерения содержания водорода на рынке генераторов водородной воды применялись приборы типа Trustlex.

 trustlex
 трастлекс

В январе 2022 года стоимость Trustlex составляла 43 000 - 48 000 руб.
Сейчас появились их дешевые аналоги. В России - порядок цен примерно 16 000 руб (январь 2022).

yieryi

Принцип их работы - измерение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) раствора и автоматический пересчет в концентрацию водорода.

Действительно, между концентрацией водорода и ОВП есть взаимосвязь.

как измерить концентрацию водорода

Это - уравнение Нернста для пары "молекулярный водород - ион водорода". Оно показывает, что чем больше концентрация молекулярного водорода, (H2 в квадратных скобках), тем больше ОВП со знаком минус. 

Но из этого же уравнения видно, что концентрация ионов водорода  H+ влияет на ОВП гораздо больше  - оно во  2й степени (квадрате). Ионы водорода H+ определяют кислотность, pH.

Вывод - даже незначительное изменение pH гораздо больше влияет на ОВП, чем содержание водорода. Даже незначительный сдвиг pH от значения, на которое настроен прибор, приводит к значительным искажениям.

На ОВП может влиять множество факторов, не только водород и его ионы. Например, если аквариум долго не чистить, вода в нем тоже станет с отрицательным ОВП, машинное масло - тоже имеет отрицательным ОВП.

Trustlex и его аналоги, измеряющие концентрацию водорода на основе ОВП, - неизбирательны, они могут показывать наличие водорода, даже когда его нет.

Измерение концентрации водорода методом газовой хромотографии

Наиболее правильно измерять содержание водорода при помощи газовой хромотографии - масс спектрометрии. Этот метод часто применяли в научных исследованиях.

газовый хроматограф

Компактный и недорогой газовый хроматограф российского производства “Кристалл 5000, на рынке с 2000 года, цена на январь 2022- от 700 000 руб + НДС.

Газовая хроматография (ГХ) - это метод, используемый для разделения соединений в смесях путем анализа взаимодействия, которое происходит между газом (подвижная фаза) и полимерным материалом (неподвижная фаза), содержащимся в длинной трубке, называемой колонкой.

Колонка используется для разделения отдельных компонентов, содержащихся в образце. Хотя ГХ может измерять многие другие газы и соединения, содержащиеся в образце, мы рассмотрим растворенный газ H2.

Образец для испытаний вводится в порт инжектора ГХ, и растворенный водород удаляется из воды с под действием тепла. Затем испарившийся газ нагнетается в колонку с использованием сжатого инертного газа-носителя (обычно аргона или азота). Пройдя по длине колонны, газ проходит через детектор теплопроводности (ДТП), его присутствие влияет на электрические характеристики вольфрам-рениевой нити. Отклик детектора будет пропорционален концентрации растворенного газообразного водорода, содержащегося в растворе пробы, и приведет к небольшому, но измеримому изменению падения напряжения. Сравнивая реакцию детектора во времени с сохраненным калибровочным стандартом, ГХ может определить неизвестную концентрацию водорода, присутствующего в исследуемой пробе.

Обычно производители тест- капель метиленового синего с коллоидной платиной калибруют их и проверяют характеристики с помощью ГХ.

Изменение концентрации водорода газоанализаторами с селективными элекродами

Ещё есть метод - газоанализаторы с селективными электродами.

Анализатор растворенного водорода

Анализатор растворенного водорода МАРК-501: (портативный). Цена на от 93600.00 руб. (без НДС) на январь 2022 года

водородомер

Стационарный водородомер АВП-01Г. Цена без НДС на январь 2022 - 90 088 руб.

Принцип работы таких измерителей водорода

При измерениях электроды погружаются в раствор электролита, отделенного мембраной от анализируемой среды. Мембрана проницаема для водорода, но непроницаема для паров воды и жидкостей. Водород диффундирует из анализируемой среды через мембрану в расположенный между мембраной и анодом слой электролита. На поверхности анода возникает электрохимическая реакция, в которую и вступает водород.

В результате в датчике начинает вырабатываться сигнал постоянного тока, величина которого пропорциональна концентрации водорода, растворенного в анализируемых средах.
Далее этот сигнал преобразуется в данные.

По-научному это называется “амперометрический датчик, работающий по принципу полярографической ячейки закрытого типа”.

Изменение концентрации водорода титрованием каплями метиленового синего с коллоидной платиной

Наиболее простой и недорогой метод при помощи капель метиленового синегом с коллоидной платиной.

24 января 2012 года в научном журнале Medical gas research в статье “Удобный метод определения концентрации водорода в воде: использование метиленового синего с коллоидной платиной”. ("A convenient method for determining the concentration of hydrogen in water: use of methylene blue with colloidal platinum." https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3309943/) японскими учеными было предложено измерять количество водорода титрованием (последовательным добавлением капель до изменения цвета раствора).

“Метод определения концентрации водорода в воде очень желателен, особенно если он проще и дешевле, чем современный метод, включающий дорогие электрохимические датчики газа. Соответственно, мы исследовали простой метод оксидиметрии, который включает окислительно-восстановительную реакцию окислителя метиленового синего (МБ) в присутствии коллоидного платинового (Pt) катализатора. Хорошо известно, что МБ реагирует с эквимолярным количеством водорода в присутствии Pt или палладия с образованием бесцветного восстановленного (лейкометиленовый синий, лейко МБ) следующим образом MB (blue) + 2H+ + 2e- → leucoMB (бесцветный)” - говорится в статье

капли для водорода

На основе этой методики делаются капли многими производителями.

Преимущества - удобство, простота, независимость от значения pH’. Кроме того, с его помощью можно измерять и водород, находящийся в микропузырьках в водородной воде в приборах, дающих сверх-высокую концентрацию.

 

Поиск