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Misurazione del contenuto di idrogeno nell’acqua
Perché misurare il contenuto di idrogeno nell’acqua?
Metodi di misurazione
1. Cromatografia gassosa
La rinomata International Hydrogen Standards Association raccomanda l’utilizzo della cromatografia gassosa.
La cromatografia gassosa (GC) è un metodo costoso e il suo utilizzo è generalmente limitato a laboratori specializzati, istituzioni scientifiche e produttori che richiedono misurazioni ad alta precisione e possono sostenere i costi di apparecchiature e manutenzione. Quanto costa un cromatografo gassoso? I produttori di reagenti a base di blu di metilene con platino colloidale solitamente calibrano e verificano le caratteristiche dei loro prodotti proprio tramite GC.
La cromatografia gassosa è un metodo utilizzato per separare i composti presenti in una miscela analizzando l’interazione tra un gas (fase mobile) e un materiale polimerico (fase stazionaria) contenuto in un lungo tubo chiamato colonna.
La colonna consente la separazione dei singoli componenti del campione. Sebbene la GC possa misurare molti altri gas e composti, in questo contesto consideriamo l’idrogeno (H2).
Il campione viene iniettato nella porta di ingresso del GC e l’idrogeno disciolto o contenuto nelle microbolle viene rilasciato dall’acqua mediante riscaldamento. Il gas evaporato viene quindi spinto nella colonna tramite un gas di trasporto inerte compresso (solitamente argon o azoto). Durante il passaggio attraverso la colonna, il gas attraversa un rivelatore a conducibilità termica (TCD), dove la sua presenza modifica le caratteristiche elettriche di un filamento in tungsteno-renio. La risposta del rivelatore è proporzionale alla concentrazione di idrogeno disciolto nel campione, producendo una variazione di tensione misurabile. Confrontando il segnale con uno standard di calibrazione, la GC consente di determinare la concentrazione sconosciuta di idrogeno. Questo metodo rileva sia l’idrogeno disciolto sia quello presente nelle bolle.
Vantaggi:
- Elevata precisione
- Capacità di misurare l’idrogeno presente nelle microbolle
Svantaggi:
- Costo elevato delle apparecchiature
- Utilizzo limitato a laboratori specializzati e istituzioni scientifiche
2. Gocce di blu di metilene con platino colloidale
Un metodo economico per misurare la concentrazione di idrogeno tramite titolazione è ampiamente utilizzato dai produttori e consente di misurare anche l’idrogeno contenuto nelle microbolle.
Il 24 gennaio 2012, ricercatori giapponesi hanno pubblicato sulla rivista scientifica Medical Gas Research l’articolo “A convenient method for determining the concentration of hydrogen in water: use of methylene blue with colloidal platinum” . Lo studio propone la misurazione dell’idrogeno tramite titolazione, aggiungendo gocce fino al cambiamento di colore della soluzione.
«Un metodo semplice ed economico per determinare la concentrazione di idrogeno nell’acqua è altamente desiderabile. Abbiamo quindi studiato un metodo di ossidimetria basato sulla reazione redox del blu di metilene (MB) in presenza di un catalizzatore di platino colloidale (Pt). È noto che l’MB reagisce con una quantità equimolare di idrogeno formando leucometilene blu incolore», afferma l’articolo. Sulla base di questo principio, molti produttori realizzano reagenti a gocce.
La misurazione avviene tramite titolazione: si aggiungono gocce della soluzione blu contando il numero di gocce necessarie affinché la soluzione diventi trasparente.
Vantaggi:
- Semplicità e praticità: metodo facile da eseguire.
- Indipendenza dal pH: il risultato non dipende dal pH della soluzione.
- Efficace per le microbolle: consente di misurare l’idrogeno presente nelle microbolle, tipico dei generatori ad altissima concentrazione.
Svantaggi:
- Perdita di idrogeno: una parte dell’idrogeno può disperdersi durante la misurazione, portando a valori leggermente inferiori a quelli reali.
3. Dispositivi di misurazione basati sull’ORP
Il potenziale di ossidoriduzione (ORP) di un liquido indica la sua capacità di ossidare o di essere ossidato.
L’idrogeno può essere ossidato, riducendo così il valore ORP.
Importante: molte sostanze nocive presentano anch’esse un ORP negativo (ad esempio acqua stagnante o olio motore). Ciò non significa che tali liquidi siano benefici per la salute.
Fino al 2018, dispositivi come Trustlex venivano utilizzati per stimare la concentrazione di idrogeno nei generatori di acqua idrogenata.
Conclusione: anche minime variazioni di pH influenzano l’ORP molto più della concentrazione di idrogeno, rendendo questi dispositivi poco affidabili.
4. Misurazione della concentrazione di idrogeno tramite analizzatori di gas con elettrodi selettivi
Questi sensori utilizzano elettrodi separati dal campione da una membrana permeabile all’idrogeno ma non all’acqua. L’idrogeno diffonde attraverso la membrana e genera un segnale elettrico proporzionale alla concentrazione di idrogeno disciolto.
Vantaggi:
- Indipendenza dal pH
Svantaggi:
- Incapacità di rilevare l’idrogeno presente nelle microbolle
