富氫水(Hydrogen-Rich Water, HRW)的核心檢測(cè)指標(biāo)是溶解態(tài)分子氫(H?)濃度,此外還需關(guān)注 pH 值、微生物等常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)(需符合飲用水基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn))。目前主流檢測(cè)方法可分為 “實(shí)驗(yàn)室精準(zhǔn)檢測(cè)" 和 “現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)" 兩類,不同方法在精度、操作復(fù)雜度、成本上差異顯著,需根據(jù)檢測(cè)目的(如產(chǎn)品質(zhì)控、科研驗(yàn)證、消費(fèi)端驗(yàn)證)選擇適配技術(shù)。以下從核心指標(biāo)檢測(cè)、常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)及方法對(duì)比展開(kāi)詳細(xì)說(shuō)明:
溶解態(tài) H?的檢測(cè)需避免與水中其他含氫物質(zhì)(如 H?O、H?、HCO??)混淆,核心是通過(guò) “物理分離" 或 “化學(xué) / 電化學(xué)響應(yīng)" 特異性識(shí)別 H?分子,主流方法如下:
這類方法精度高(檢出限≤0.01 mg/L)、結(jié)果可溯源,是富氫水產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)、國(guó)標(biāo)合規(guī)驗(yàn)證的,主要包括氣相色譜法、電化學(xué)傳感器法。
參考《飲用天然礦泉水檢驗(yàn)方法》(GB/T 8538)中 “溶解氣體檢測(cè)" 原理,通過(guò)頂空萃取分離 H?,再經(jīng)氣相色譜定量,是目前的檢測(cè)手段之一。
原理:
富氫水樣品在密封頂空瓶中恒溫平衡,溶解態(tài) H?擴(kuò)散至氣相層,抽取頂空氣體注入氣相色譜儀,通過(guò) “熱導(dǎo)檢測(cè)器(TCD)" 或 “氧化鋯檢測(cè)器(ZD)" 檢測(cè) H?峰面積,結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)曲線計(jì)算水中 H?濃度(符合亨利定律:氣相 H?濃度與水中溶解 H?濃度成正比)。
操作流程:
色譜柱:5? 分子篩毛細(xì)管柱(30m×0.25mm×0.25μm,特異性分離 H?,避免 O?、N?干擾);
載氣:高純度氦氣(≥99.999%,無(wú) H?雜質(zhì)),流速 1.0 mL/min;
檢測(cè)器:TCD(對(duì) H?響應(yīng)線性范圍寬,適合 0.1-3.0 mg/L 常規(guī)濃度)或 HDID(檢出限更低,適合痕量 H?檢測(cè));
柱溫:40℃恒溫(避免程序升溫導(dǎo)致峰形展寬);
樣品準(zhǔn)備:取 20mL 富氫水(需快速取樣,避免 H?揮發(fā))注入 20mL 頂空瓶,立即密封(使用聚四氟乙烯內(nèi)襯塞),加入磁力攪拌子(加速平衡);
頂空平衡:設(shè)置頂空儀溫度 30℃(室溫也可,需恒溫)、平衡時(shí)間 20min,確保氣 - 液兩相 H?達(dá)到分配平衡;
儀器分析:
定量計(jì)算:
配制 H?標(biāo)準(zhǔn)氣體(如濃度 0.1、0.5、1.0、2.0、3.0 mg/L,需用無(wú) H?純水配制),繪制 “峰面積 - 濃度" 標(biāo)準(zhǔn)曲線,樣品濃度通過(guò)外標(biāo)法計(jì)算:\(C_} = C_} \times K\)
其中:\(C_}\)為水中 H?濃度(mg/L);\(C_}\)為頂空氣相 H?濃度(mg/L,由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得);K為 H?在水中的分配系數(shù)(30℃時(shí)約為 0.015,可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或查亨利定律常數(shù)表)。
優(yōu)勢(shì)與局限:
優(yōu)勢(shì):精度高(RSD≤2%)、特異性強(qiáng)(僅響應(yīng) H?,不受其他氣體干擾)、結(jié)果可溯源(可使用有證標(biāo)準(zhǔn)氣體);
局限:需專業(yè)儀器(氣相色譜儀 + 頂空進(jìn)樣器)、操作復(fù)雜(需專業(yè)人員)、檢測(cè)周期長(zhǎng)(1-2 小時(shí) / 樣品)。

