水素水の溶存水素濃度と酸化還元電位の測定方法について

水素水を実際に商品を購入し、溶存水素濃度と酸化還元電位を測定していきますが、どのような器具を使いどのように測定するのかを紹介します。

溶存水素濃度の測定方法について

溶存水素濃度とは単純に水の中に水素がどれだけあるかということで、単位はppmで表します。
詳しくは水素水に関する基礎知識をご覧ください。

水素水に関する基礎知識

溶存水素濃度を測定するには、“溶存水素濃度判定試薬”を使います。

溶存水素濃度判定試薬

溶存水素濃度判定試薬の使い方はカンタンで、専用の透明な容器に測定したい水素水を入れ、そこにこの試薬を1滴ずつ垂らし、水素と反応するかを確認します。

溶存水素濃度判定試薬は青色をしており、水素と反応すると透明になりますが、水素が入っていない場合は透明にはならず青色のまま変化しません。

試験では何滴透明にできるかで水素濃度を確認します。

基本は1滴=0.1ppmとなりますが、水素濃度が極端に低い場合(0.2ppm未満)、溶存酸素の影響で水素が含まれていても反応しない場合があります。

そのためたとえば8滴透明になった場合の溶存水素濃度は3通り考えられます。

  • 8滴透明(0.8ppm) + 溶存酸素の影響を受けていない場合(0.0ppm)=0.8ppm
  • 8滴透明(0.8ppm) + 溶存酸素の影響を多少受けている場合(0.1ppm)=0.9ppm
  • 8滴透明(0.8ppm) + 溶存酸素の影響を受けている場合(0.2ppm)=1.0ppm

少しわかりづらいかもしれませんが、要は溶存酸素の影響を受けている可能性があるため、試験結果に0.0~0.2ppmの幅を持たせる必要があります。

溶存酸素の影響を受けずに正確な溶存水素濃度を測定するには、脱酸素剤などを使い専門機関での測定が必要で、自宅では行えないのでどうしても大体の数値になってしまいます。

上記のことから、透明に出来た滴数+0.0~0.2ppmがおおよその溶存水素濃度となります。
上の例だと溶存水素濃度は0.8~1.0ppmです。

また、溶存水素濃度判定試薬の有効性を記した研究論文も発表されており、水素濃度を測るのに有効であると証明されています。

原文:Seo T, Kurokawa R, Sato B: Convenient method for determining the concentration of hydrogen in water: use of methylene blue with colloidal platinum. Med Gas Res, 2012, 2: 1

下記がその論文を和訳したものです。
文書と画像を使い研究内容が記載されています。

溶存水素濃度判定試薬の有効性を記した研究論文

この論文の要約には下記の事が記載されています。

メチレンブルー白金コロイド試薬を用いる単純な滴定(酸化滴定)法は
水溶液中の水素ガス濃度の測定に有効である。
この方法は複雑で高価な電気化学的方法と同様の効果がある。

酸化還元電位の測定方法について

酸化還元電位とは還元力を数値化したもので、還元力とは酸化(錆び)を遅らせる力のことです。

純水の酸化還元電位が+200のため、基準値は0ではなく+200になります。

  • +200以上なら酸化状態(数値が高いほど酸化力が強い)
  • +200以下なら還元状態(数値が低いほど還元力が強い)

この酸化還元電位は下の画像の“酸化還元電位計”で測定することができます。

何度も使用しているとセンサー部分に膜が張り、正確な数値を測定できなくなるので、定期的にメンテナンスをして数値にバラつきが出ないようにメンテナンスも徹底します。

酸化還元電位計

メンテナンスには“ORP検知極研磨剤”を使います。

さらにセンサー部分は乾燥すると劣化して壊れてしまうので、専用の“電極保存液”に浸して劣化を防ぎます。

この2つの薬液は、正確な数値を測定するのに絶対に必要です。

酸化還元電位計を使い続けるとセンサー部分が酸化し皮膜が形成されます。

酸化皮膜があると測定結果に誤差が生じてしまうため、定期的に研磨剤で酸化皮膜を除去する必要があります。

この酸化皮膜除去のメンテナンスを行なうことで安定した計測が可能になります。


酸化還元電位計のセンサー部分は乾燥すると劣化してしまいます。

乾燥を防ぐため保存時はこの保存液に浸して置かなければいけません。

また適切な数値が出ない場合、この液に浸すことで改善することもあります。

注意事項

ここで紹介した機器と薬品を使い市販の水素水を随時測定していきますが、あくまでも私の環境下における測定値となりますので、参考値として見て頂ければと思います。

商品に記載されている数値と多少違っていたとしても、商品の記載が間違っていたり、嘘であると言ったことではありません。

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