Cosa significa PPM?

PPM è l'acronimo di "parti per milione”, l’unità di misura utilizzata per rilevare la quantità di una sostanza (chiamata "soluto") disciolta in acqua o in un altro liquido (chiamato "solvente"). PPM può anche essere espresso con l’ equivalente unità di misura, mg/L (milligrammi per litro). La conversione tra queste due unità è semplice: 1 ppm = 1 mg/L


Perché PPM equivale a mg/L?

Come detto sopra, 1 PPM = 1 mg / L, ma perché è cosi’?
Ecco una spiegazione dettagliata: Possiamo pensare a 1PPM come “1 parte di una sostanza (soluto) sciolto in 1 milione di parti di acqua” (nel nostro caso il soluto è il gas idrogeno).
Allora, che cosa è una "parte"?
La "Parte" rappresenta la nostra unità di misura, il milligrammo (mg). Pertanto, 1 milligrammo di H2 (1 parte) sciolto in 1 milione di milligrammi di acqua è "una parte per milione". Poiché 1 litro di acqua pesa 1 milione di milligrammi, l'unità di misura mg / L può essere equiparato al PPM.

A cosa serve la lettura dei PPM della mia acqua con idrogeno??

Quando si utilizza il reagente H2Blue per misurare la presenza di idrogeno in un campione di acqua, ogni goccia utilizzata rappresenta 0,1 ppm di gas H2 disciolto presente in essa. Sommando il numero totale di gocce necessarie per raggiungere il punto finale della titolazione, può essere misurato  il livello totale di H2 disciolto in PPM (vedi la pagina utilizzo). Poiché i risultati di ogni misurazione eseguita con H2Blue sono espressi in ppm (o mg / L), è importante capire il significato dell’unità PPM.
In altre parole, è un modo per sapere quanto idrogeno potrei ingerire se bevessi un intero contenitore (bottglia, bicchiere, etc)sapendo la sua capacità.
Come i risultati vengano interpretati dipende da come l'acqua con idrogeno è stata originariamente prodotta.

Acqua con Idrogeno prodotta usando le compresse di Idrogeno

Le compresse d'idrogeno producono gas idrogeno attraverso la reazione chimica di magnesio elementale (Mg) con l’ acqua:

Mg + 2H2O => Mg(OH)2 + H2


La produzione di  bolle di gas può essere facilmente osservata quando si inserisce una compressa in un contenitore trasparente, e in un contenitore chiuso, la pressione aumenterà come aumenta il volume di gas H2 prodotto.

Distinzione tra gas di idrogeno "Prodotto" e "Disciolto" :
Poiché ogni compressa contiene una quantità fissa di magnesio metallico, solitamente nel range da 50 a 80 mg, la quantità totale di gas H2 che può essere prodotto da ciascuna compressa è fisso. Anche se la quantità massima teorica di gas H2 che può essere prodotto da una compressa (in condizioni ideali) può essere calcolata in base alla quantità di magnesio presente nella compressa (generalmente indicato sull'etichetta), non tutto il gas H2 prodotto sarà effettivamente disciolto nell'acqua. Questo perché una parte di gas H2 si volatilizzerà in aria. La percentuale di H2 prodotto che si dissolve effettivamente in acqua è generalmente nel range da 25% a 50%. Tale percentuale può essere influenzata da fattori quali temperatura, tempo e pressione. Solo il gas H2 disciolto può essere tenuto in considerazione nel calcolo dei livelli di H2 ingeribili.

La conversione della quantità di H2 ingeribile basandosi sulla Lettura dei PPM e sulla Dimensione del contenitore:

Per calcolare la quantità di H2 ingeribile presente e disciolto in un dato contenitore, tramite l’unita’ di misura PPM con H2Blue, deve essere preso in considerazione la dimensione del contenitore in cui la compressa è stata inserita (e da cui viene prelevato il campione di 6 ml). Questo perché, in piccole quantità di acqua ripetto ad 1 litro, ci vogliono meno milligrammi di H2 per produrre 1 PPM.
Il seguente esempio lo dimostra:



In questo esempio, un campione da 6 ml prelevato da ciascun contenitore misurerà la stessa concentrazione: 1 PPM (10 gocce di H2Blue). Tuttavia questi contenitori non contengono la stessa quantità di gas H2 disciolto. Poiché se il volume di acqua è dimezzato, lo è anche la quantità di H2 disciolto, conseguente alla stessa concentrazione in ogni contenitore. Da questo esempio, si può notare che i PPM NON definiscono quanto H2 sarà ingerito bevendo acqua contenente H2, quando questa viene campionata.

Dobbiamo correlare il campione di prova alla dimensione del contenitore da cui è stata prelevata l’acqua per sapere quanto H2 verrà ingerito quando verrà consumata.

Calcolo degli importi massimi teorici di H2, che possono essere prodotti e disciolti:

Utilizzando il numero di milligrammi di magnesio contenuti nella tavoletta, possiamo:

  • Calcolare la quantità massima teorica di H2 che può essere prodotto

Da cui si può poi anche:

  • Approssimare il livello massimo previsto di H2 disciolto (PPM) e la quantità di H2 ingeribile (mg).
Quando si calcolano i livelli di H2 ingeribile è importante ricordare che puo’ essere considerato solo H2 disciolto (indipendentemente da quanto H2 si produce). Entrano infatti in gioco alcune variabili che hanno un impatto sulla percentuale di gas H2 che alla fine si dissolve nell'acqua. Per qualsiasi dimensione di compressa, queste variabili comprendono:
  • Se il contenitore può mantenere o meno la pressione - la pressione aiuta il gas H2 a dissolversi meglio.  
  • I materiali con cui è fatto il ​​contenitore - i materiali meno porosi mantengono meglio il gas H2  
  • La quantità di tempo in cui si scioglie la completamente la compressa - generalmente più tempo si attende (ore) è meglio di poco tempo (minuti)
  • La temperatura dell'acqua - il gas H2 si dissolve meglio in acqua fredda
Anche se un contenitore più grande produrrà unità di PPM inferiori, la quantità di H2 ingeribile non sarà necessariamente inferiore.

La tabella 1 mostra la massima produzione possibile di H2, i livelli di PPM misurati e le quantità di gas H2 ingeribili che ci si può aspettare sulla base di alcune dimensioni di compresse, volumi di contenitori, e percentuali di H2 disciolti:

Tabella 1
 
Come usare questa tabella:
  • Il valore visualizzato nella colonna 1 corrisponde alla quantità di magnesio contenuta nella vostra compressa, solitamente indicato in etichetta (se si utilizzano due compresse, duplicare i valori indicati nelle colonne 2, 5 e 6)
  • La colonna 2 mostra la quantità massima di gas di idrogeno che può essere prodotto dalla compressa (in condizioni ideali) sulla base di reazioni stechiometriche e pesi molecolari.
  • Il valore indicato nella colonna 3 è corrispondente al volume di acqua in cui la compressa viene sciolta.
  • Il valore indicato nella colonna 4 corrisponde alla percentuale prevista di idrogeno disciolto. I valori variano a seconda del metodo di preparazione, ma saranno tipicamente nel range tra il 20% -50%.
  • La colonna 5 indica un’approssimativa di PPM che ci si puo’aspettare misurando in base alla quantità di magnesio contenuto nella compressa, volume del contenitore, e % di H2 prodotto che si dissolve.
  • Colonna 6 darà la quantità approssimativa di H2 che verrà ingerito se si beve l'intero contenitore di acqua con H2 in base alla quantità di magnesio contenuto nella compressa, volume del contenitore e % di massima prodotta H2 che dissolve.
Esempio: Una compressa 50 mg è capace di produrre 4.2 mg di H2. Se è collocato in un contenitore 500 mL e sciolta per 20 minuti, si desume che il 25% di H2 che può essere prodotto si discioglie, quindi verrà misurata una concentrazione di circa 2.1 PPM, e di circa 1 mg di H2 sarà ingerito quando si consuma l'intero contenuto.

Acqua con idrogeno da ionizzatori di acqua alcalina e da dispositivi per infusione d'idrogeno

Gli ionizzatori per acqua alcalina producono acqua con la presenza di idrogeno attraverso la riduzione di protoni (H +) per H2 al catodo:

2H + + 2e- => 2H2

il gas idrogeno si dissolve poi nell'acqua potabile che scorre attraverso il catodo.

Recentemente è uscito sul mercato, un nuovo tipo di dispositivo per la produzione di acqua con idrogeno, la macchina per l’infusione di idrogeno (HIM), questo dispositivo produce gas idrogeno utilizzando una membrana a scambio protonico (PEM) in una camera separata, e quindi si mescola poi il gas H2 al flusso dell'acqua potabile utilizzando un dissolutore. A causa del loro design, i dispositivi HIM non alterano il pH dell'acqua potabile ionizzata come invece fanno i convenzionali ionizzatori di acqua alcalina.

Differenza di PPM tra compresse e dispositivi elettrici:
Mentre una compressa di idrogeno contiene una quantità "fissa" di magnesio, la sorgente di elettroni per produrre gas H2, i dispositivi elettrici non hanno tale limitazione, e quindi hanno una fornitura "infinita" di elettroni per produrre gas H2 (purché vi sia potenza di alimentazione). In conseguenza, non abbiamo bisogno di preoccuparci per la dimensione del contenitore da cui viene prelevato il campione di prova per la misurazione dei PPM con H2Blue. Sappiamo che, poiché i dispositivi elettrici possono produrre in continuazione acqua con H2, qualsiasi campione prelevato dalla macchina sarà abbastanza rappresentativo della capacità di fornire qualsiasi volume di acqua con H2 (entro i limiti di progettazione della dispositivo). Pertanto, per sapere quanto H2 ingeriremo dobbiamo solo conoscere due fattori:
  • 1) la concentrazione di H2 in PPM nell'acqua che si produce
  • 2) Il volume di acqua consumata.
La tabella seguente mostra i livelli di H2 ingeriti per quantità di acqua consumata in base a varie concentrazioni di PPM:


Tabella 2


 

 

Quanto H2 ho bisogno?

Ora che abbiamo capito il significato di PPM e come interpretarli per mostrarci la quantità di gas idrogeno disciolto contenuto all'interno di un particolare volume, la questione diventa

"Quanto H2 ho bisogno di ingerire tutti i giorni"?

Gli scienziati si stanno facendo la stessa domanda, e la risposta è attualmente in discussione. Quello che sappiamo è che gli studi effettuati sugli esseri umani, mostrano significativi benefici per la salute quando i questi consumano acqua ionizzata con concentrazioni di idrogeno in un range tra 1-3 mg/L. Questo permette di dare una dose "target" di circa 2 mg / giorno. Pertanto, se l'acqua ha una concentrazione del 1 PPM (1 mg / L), quindi consumando due litri al giorno si ingeriscono 2 mg di H2 al giorno. Sulla base della concentrazione di H2 della vostra acqua è possibile utilizzare la tabella 3 (qui sotto) per calcolare il volume giornaliero di acqua necessaria per fornire 2 mg di H2


Tabella 3
Come si può vedere, dalla tabella 3, quando la concentrazione di idrogeno disciolto è al di sotto 0.5 PPM, la quantità di acqua che deve essere consumato per fornire 2 mg / giorno di H2 diventa proibitivo. Pertanto, è importante scegliere un dispositivo o una tecnologia che fornisca acqua con gas H2 pari o superiore 1 PPM.