制富氫水的幾種方式
將氫氣溶解于水中,以水為載體吸取氫氣(即飲用氫水)這一液態(tài)形式是如今最為常見、簡便和流行的可行方法。接下來本文將重點介紹幾種氫水的制造方法。
盡管有研究證明氫水是一種利用氫氣治療疾病的理想方法,但現(xiàn)今生產(chǎn)氫水也有許多種方法,至于哪種制造方法最好,這需要從多個角度考慮和分析。
1、金屬還原水
許多人對中學時代金屬鈉和水反應(yīng)的化學實驗記憶深刻,金屬鎂和水反應(yīng)的化學反應(yīng)是:Mg +2H2O=H2+Mg(OH)2 。
這是一種古老的氫水制造模式是用金屬和水反應(yīng)的方法,比較常用的是金屬鎂和水反應(yīng),金屬鎂相對沒有那么活潑,也容易安全保存,而鎂也是人體需要的金屬元素,因此金屬鎂制造氫水成為一種產(chǎn)品模式。
優(yōu)劣勢分析:采用這種方法也有衍生成氫水杯、氫棒等產(chǎn)品,能快速制造相對高濃度氫水,為維持產(chǎn)氫量必須定期清洗和更換填料。這種方法產(chǎn)生的氫水氫氣濃度可以比較高,但也同時會造成水變成堿性,而且會產(chǎn)生一定數(shù)量金屬離子。長時間使用后會產(chǎn)生氧化物質(zhì)阻礙繼續(xù)制氫,需要用酸清洗才能繼續(xù)產(chǎn)生氫氣。
2、傳統(tǒng)電解水法
化學反應(yīng)是:2H2O=2H2+O2
電解水法仍然是當前氫水制造最常用的方法,這種方法起源于電解水技術(shù),由于電解水制氫在工業(yè)上也是非常重要的技術(shù),因此這方面技術(shù)也受到比較高的重視。
但是通過電解水得到的氫水存在非常大的差異,氫氣的濃度從0.05ppm到2.5ppm,氫氣濃度主要決定于水質(zhì)、水流速度、設(shè)計和電極表面等方面的因素。
現(xiàn)在市場上的電解氫水有兩類,一種是從傳統(tǒng)的電解水發(fā)展過來,把陰陽電極同時放在水中電解,其中陽極產(chǎn)生氧氣和陰極產(chǎn)生氫氣,這種模式不影響水的酸度,但其中的陽極會對水中的離子產(chǎn)生強氧化作用,有產(chǎn)生臭氧和次氯酸的可能。另一種是利用質(zhì)子通透膜技術(shù),這種技術(shù)的缺陷是必須在離子膜上貼附催化劑,長時間使用后這種催化劑也有可能脫落產(chǎn)生潛在危害。
優(yōu)劣勢分析:總之,傳統(tǒng)制氫方式有了十分長久的應(yīng)用經(jīng)驗,各項指標相對穩(wěn)定,但如何進一步提高水中氫氣濃度,以及如何長時間維持氫氣的濃度,是電解氫水機重點考慮的問題。而且電解水技術(shù)存在一定安全風險,使用這類技術(shù)必須在安全方面采取良好的措施,在使用關(guān)鍵材料方面必須符合安全要求,產(chǎn)生的水必須經(jīng)得起檢驗。
3、氣液混合氫水技術(shù)
一般是利用物理學方法把氫氣和水進行充分混合,達到溶氫的目的。常用高壓和氣泡的特性提高氫氣的溶解效率,是獲得超高氫氣飽和溶液的一種技術(shù)。最典型的氣液混合技術(shù)是微納米氣泡技術(shù)。
原理是進入發(fā)生器的氣液混合流體在壓力作用下高速旋轉(zhuǎn),當高速旋轉(zhuǎn)的液體和氣體在適當?shù)膲毫ο聫奶貏e設(shè)計的噴射口噴出時,由于噴口處混合氣液的超高的旋轉(zhuǎn)速度與氣液密度比(1:1000)的力學上的相乘效果,在氣液接觸界面間產(chǎn)生高速強力的剪切及高頻率的壓力變動,形成人造極端條件,在這種條件下生成大量微米、納米級氣泡。氣液混合技術(shù)一般是桶裝氫水的生產(chǎn)技術(shù),家用與社區(qū)用設(shè)備也有相關(guān)產(chǎn)品。
優(yōu)劣勢分析:這種技術(shù)的突出優(yōu)點是能獲得大量的高濃度氫水,現(xiàn)制現(xiàn)飲且不影響水的性質(zhì),不會產(chǎn)生化學副產(chǎn)物,是一種目前來說最安全的氫水生產(chǎn)技術(shù),已經(jīng)在各氫水設(shè)備制造廠商中大規(guī)模量產(chǎn)。
4、多孔爆氣技術(shù)
此項技術(shù)目前處于探索階段,最新一篇研究論文給這個領(lǐng)域帶來新的概念,多孔液體于2007年被提出,并于2015年首次制備。它們可以由分子組成,這些分子具有永久性和穩(wěn)定的內(nèi)部空洞,而且不會相互滲透。
原理就是利用多孔納米材料,將水的結(jié)構(gòu)破壞,讓水產(chǎn)生更大的溶解氣體能力。這種新策略可能會帶來一場氣體溶解的革命。如果能夠提高氣體水溶液的濃度,這將大大提高許多化學過程和能源儲存策略的可持續(xù)性。最值得注意的是,開發(fā)在水溶液中溶解大量氣體(如氧氣或二氧化碳)的能力將是生物醫(yī)學應(yīng)用的一個重大進展。Erdosy等人在《自然》雜志上報道了一種在水中形成永久性孔隙的方法,從而大大提高了水溶解氣體的能力。
優(yōu)劣勢分析:技術(shù)相對不太成熟,無法投入量產(chǎn),如能突破,氫氣醫(yī)學或許能接力前行,我們拭目以待。