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水素原理

水素水定義

水素水(Hydrogen Water),是直接使用了日語原名。因日語中“水素”的意思是“氫”,所以,也有人稱之為“氫水”,國內又叫富氫水。對于富氫水的研究熱始于2007在《自然醫學》第一篇氫氣生物學論文開始,常識告訴我們氫氣是不溶于水的。在中學關于制備氫氣的化學實驗中,我們就采用排水法收集氫氣,其主要原因是考慮到氫氣是不溶于水。實際上,氫氣并不是不能溶解與水,只是溶解度確實比較低。如果按照摩爾濃度計算,20℃時水溶解101.25kPa純氫氣的濃度為0.92mmoI/L。如何提升并保持飽和氫氣水的濃度及穩定性,才是氫氣醫學應用上的科研難題。

氫原理簡介

眾所周知,人體是由細胞所組成的,人的疾病最終都可以歸結為細胞受損,人的衰老也是由于細胞老化或壞死所造成的。造成細胞病態或者老化的主要元兇就是過剩的氧自由基。

氧自由基是怎么產生的呢?

氧氣通過人的呼吸進入到體內,經由血液中的紅血球運輸到各個細胞中。為了讓其在各細胞內產生能量,糖分和脂肪就會燃燒·消耗。此時,氧氣也會發生燃燒,其中有2%會變成活性氧。因為食品添加劑、含氯氣的飲料水等原因,腸內微生物菌群失調,引起腸胃內異常發酵,此時,活性氧會大量產生。其他的還有,在激烈運動后、紫外線、吸煙、飲酒、手電磁輻射、精神壓力大時、接觸到細菌、病毒、大氣污染、放射線、透視、抗癌劑、染料等時候,人體內都會產生大量活性氧。
氫氣是一種無色,無味,無毒,和無嗅的氣體。氫氣的獨特性質,決定了氫氣在生物上具有許多優點。一個比較明顯的特點就是強大的穿透性,可以非常容易的進入細胞內如細胞核和線粒體等任何部位。這是奠定氫氣在醫學上應用的一個重要特征。氫的主要作用為抗氧化,選擇性的中和羥基自由基,亞硝酸陰離子等,氫離子與活性氧結合,還原成水,排出體外。 簡單的來說,水素水即為氫還原水,就是一種讓水中含有強還原力的氫、與普通的水不同的,通過其抗氧化還原力、清除體內過剩活性氧(氧自由基)的一種飲用水。

水素水產生方法

如何提升并保持飽和氫氣水的濃度及穩定性是目前氫醫學應用上的科研方向,至今為止水素水(富氫水)的生成方法主要有物理法、化學法、傳統電解法和膜分槽電解法。

物理法(壓力灌注法)

物理壓力灌注法是在水上加壓然后融入氫,氫氣充入純凈水中制備富氫水,制成袋裝和罐裝富氫水,灌注出水后的一般濃度可以達到1500PPB。可作為功能飲料優點在于只要灌注的氫純度高,飲水衛生安全就沒有問題。該技術最大的問題是氫存儲困難,必須用鋁制材料容器,限制了其包裝的靈活性。缺點是罐裝水素水里的氫在運輸震動及升溫和時間因數影響下水素濃度會急劇下降,由于從生產線到消費者手中經過較長時間,氫氣會緩慢釋放導致產品的水溶氫含量偏低。國內現有幾款袋裝和罐裝富氫水,包裝漂亮大氣,口感不錯。缺點是價格偏高,消費群體較窄,限制了其市場快速擴張。

化學法

化學法就是內置顆粒、粉末,這些東西和水生成水素(氫),有鎂制氫,鈣制氫,合成珊瑚粉末制氫,富氫水瓷制氫等。目前市場上大多數富氫水基本都是依托化學成分和水發生反應而生成氫的一種方法,這樣的制氫存在很多問題,比如時效性差,易氧化變色,且易板結有沉淀物等。但人體體內水環境復雜,在胃里和胃酸及未知的化學液體產生反應會生成什么化學物質無法預測,并且鎂等化學載體生成的副產物也會增加腎臟和其他器官的排泄負擔,多數醫學專家都不贊成以此方法攝取水素。純化學法制氫作為一個過時技術面臨被淘汰,所以目前很多企業已經意識到這個問題,紛紛加大產品研發,進行產品升級。

傳統電解法制氫技術

電流通過水(H2O)時,在陰極通過還原水形成氫氣(H2),在陽極則通過氧化水形成氧氣(O2)。氫氣生成量大約是氧氣的兩倍。傳統法制氫是現階段水素水杯的主流,優點是技術成熟工藝簡單。缺點是水電解過程中的電化學反應非常微妙,不同礦物質的水會產生不同化學結果。開蓋后會聞道一股刺鼻氣味,這是因為普通飲用水電解過程中容易產生臭氧并提高水中余氯含量。經過試驗傳統電解水素水中的余氯含量會比原水多出約15~20%。喝氯超標的水容易致癌。余氯檢測劑可以到網絡上購買自行檢查(后面介紹)。傳統電解法電解過程需要用水作為導體所以正常條件這種方法無法對純凈水進行電解。

SPE膜制電解法

SPE電解水最初用于向宇宙飛船或潛水艇供氧及實驗室作為氫氣發生器。把滿足要求的水(電阻率1MΩ/㎝,電子或分析行業用的去離子水或二次蒸餾水皆可),送入電解槽陽極室,通電后水立刻在陽極分解成4個帶正電荷的H,和2個帶-2價的氧,分解成的負氧離子隨即在陽極放出電子,形成氧氣,從陽極排出,攜帶部分水進入水槽。氫質子以水合離子的形式,在電場力的作用下通過離子膜,到達陰極吸收電子形成氫氣,從陰極室排出,進入水中,即可生成富氫水。SPE分槽電解法的隔膜是一種質子交換膜,是一種堅韌、柔軟的聚合物薄片,對氫離子有高的導通性。在我國SPE氫氧分離技術多用于軍事與航空領域。SPE電解水制氫技術優點是電化學反應穩定,不易析出有害物質,生成的氫與氧被離子聚合物薄膜隔離,氧被排到空氣中,使得生成的水素水濃度相對高清澈透明,水素殘存時間長,水質口感好。當然有膜了也不一定就能夠電解純凈水。也就是TDS為0的水,如二次RO膜過濾和蒸餾水,如怡寶,屈臣氏等。因為水中沒有礦物質,所以普通電解無法電解純凈水,需要有一個媒介,增加一道膜處理工藝,就是通過特殊工藝在膜的兩邊處理上鉑金涂層,完成導電性,也就是電流導通性,這樣就可以電解純凈水了,這也叫零極距電解。膜上必須鍍有媒介才可以電解純凈水。所以在選擇的時候可以問下廠家是否可以電解純凈水,這也是一種鑒別的方法。目前的技術可以電解純凈水基本屬于高端產品,也只有他可應用在美容化妝方面,因為美容化妝多數用的是純凈水。目前掌握這些技術的國家美國,俄國,日本等都應用在軍工領域,固體聚合物電解質膜只有少數幾家國外公司能生產,電解用的鉑金電極價格不菲,電解槽結構復雜技術要求高,這些因數造成可以電解純凈水的SPE電解水素水杯造價成本高。

如何區分傳統電解法和SPE電解法水素水

水素原理_10  傳統電解法電解時因為氫氧不分槽電解,電解過程中氫氣氧氣及臭氧混合進入水中所以生成水時水質白濁有點想淡淡的牛奶水不透明,只有等電解結束20秒后水才漸漸透明。不少銷售者把渾濁的白色液體說成是水素(氫)說只有白色霧狀才是水素,這是不負責任顛倒黑白的宣傳方式。簡單的說電解純水時電化學分解是 2H2O → 2H2 + O2 如果是普通電解陰陽電極同槽電解情況下,氫占60%的比率氧占30% 還有一些O3臭氧所以水的顏色不是透明的。水中溶解的氧氣太多對身體無益,O3臭氧若濃度高于100ppm,則會引起呼吸障礙和頭痛,這樣電解產生的水素水口感不好,有一股消毒水(O3臭氧)的味道,并且分解過程會提高水的余氯,喝起來有點燒喉嚨的感覺。

水素原理_10  SPE膜電解法是結合電解法、膜技術于一體,將水中的氫氧分離,可以有效的隔離出氧,制成富含氫的水素,所以只有氫分子溶解于水,氧和臭氧將通過排氣孔排到空氣中,所以水質是清澈透明的,沒有白濁現象。這樣水質更安全口感更好,沒有燒喉的感覺。并且相同容量時間下生產的水素水比傳統電解法生成的水素水濃度更高,水素(氫)保持殘留時間長。因為膜處理技術要求高,結構復雜,成本高,并且可以電解純水,目前可以攻克這個難關的廠家也不多。

水素水應用

小分子團水的活性氫可進入細胞內部,通過氧化還原,有效去除體內的過氧自由基。經常飲用水素水,能夠很好的促進新陳代謝,使每個細胞自動保持健康的狀態,去除體銹,延緩衰老。運動前飲用水素水,可以增強機體耐力,運動后飲用,可以減輕運動時肌肉產生的“乳酸”疲勞堆積物,緩解運動產生的疲勞和酸痛。長期飲用,可以調節菌群平衡,恢復腸道健康,改善便秘。酒后飲用飽含氫的水素水能夠幫助肝臟有效清除酒精分解過程中產生的乙醛、過氧化物等有害物質,保持健康狀態。
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