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Technical articles
更新時間：2025-02-03
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富氫水（Hydrogen-rich water）中的溶解氫氣（H?）是其核心功能成分，需準確測定濃度以驗證產品效果或質量控制。
典型應用場景：
富氫水生成設備（電解水機）的產氫效能測試。
瓶裝富氫水產品的質量監控。
生物醫學研究中氫氣濃度的劑量-效應關系驗證。
原理：通過頂空進樣或直接進樣分離氫氣，利用高靈敏度氧化鋯檢測器（ZD）定量。
優點：靈敏度高（可達0.01 ppm）、準確性好，適合實驗室精確分析。
推薦儀器配置：
色譜柱：分子篩填充柱（如5?，內徑2 mm×長度2 m），或PLOT-Q毛細管柱。
檢測器：ZD氧化鋯（氫氣 氧氣響應信號強）。
載氣：高純氬氣或氮氣（避免使用氦氣，因氦與氫氣熱導率差異小）。
原理：基于氫氣在電極表面的氧化反應產生電流信號。
優點：便攜、快速（如手持式氫氣檢測儀），適合現場實時監測。
缺點：易受其他還原性氣體（如CO、H?S）干擾，需定期校準。
原理：氫氣與亞甲藍在催化劑作用下發生褪色反應，通過比色定量。
適用性：低成本，但操作繁瑣，靈敏度較低（適用于高濃度樣品）。
采樣容器：使用密封性好的玻璃瓶（如頂空瓶），避免使用塑料瓶（氫氣可能滲透損失）。
快速封裝：采樣后立即密封，盡量減少暴露時間（氫氣易逸散）。
保存條件：4℃冷藏，24小時內分析完畢。
頂空瓶預處理：注入5 mL富氫水樣品，立即用丁基橡膠墊和鋁蓋密封。
平衡溫度：將頂空瓶置于40~60℃水浴中平衡20~30分鐘，使氫氣充分逸入頂空氣相。
進樣參數：
進樣針溫度：80℃（防止水蒸氣凝結）。
頂空進樣量：0.5~1 mL（根據儀器靈敏度調整）。
色譜柱：5?分子篩填充柱，柱溫50℃恒溫。
載氣：高純氮氣，流速20 mL/min。
檢測器：TCD，溫度120℃，電流100 mA。
進樣口溫度：150℃。
標準曲線法：配制系列濃度氫氣飽和水（如0.5、1.0、2.0 ppm）制作標準曲線。
外標法計算：根據峰面積或峰高計算樣品中氫氣濃度。
避免氫氣損失：
采樣和分析全程避免劇烈搖動樣品瓶。
使用氣密性注射器轉移頂空氣體。
干擾排除：
分子篩柱需定期活化（350℃烘烤2小時），防止水蒸氣或CO?污染。
若樣品含其他氣體（如O?、N?），需優化柱溫或更換色譜柱（如PLOT-Q）。
儀器校準：
每天開機后通入標準氣體（如1 ppm H?/N?）校準基線。
定期檢查載氣純度（≥99.999%）。
| 問題 | 可能原因 | 解決方案 |
|---|---|---|
| 無峰或信號弱 | 頂空平衡時間不足 | 延長平衡時間至30分鐘，提高水浴溫度至60℃。 |
| 峰形拖尾 | 色譜柱老化或污染 | 活化色譜柱或更換新柱。 |
| 重復性差 | 頂空瓶密封不嚴 | 更換丁基橡膠墊，檢查瓶口完整性。 |
| 基線漂移 | 載氣流速不穩定 | 檢查氣路壓力，更換載氣鋼瓶。 |
| 方法 | 靈敏度 | 成本 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| GC-ZD | 高（0.01 ppm） | 高 | 實驗室精確分析、標準認證 |
| 電化學傳感器 | 中（0.1 ppm） | 低 | 現場快速篩查、設備產氫實時監控 |
| 亞甲藍滴定法 | 低（1 ppm） | 極低 | 教育資源或粗略定性 |
ISO 17234-2:2015：水質-氫氣的測定-氣相色譜法。
GB/T 31195-2014：高純氫中痕量雜質的分析方法（可參考氫氣標定方法）。
根據實際需求選擇方法：
研發或質檢：優先選擇GC-ZD，確保數據準確性。
生產現場監控：使用電化學傳感器，快速反饋調節電解參數。
教學或低成本檢測：可嘗試滴定法，但需注意誤差控制。
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