H2-Gehalt mit den blauen Tropfen möglichst genau messen
Die blauen Messtropfen (ein Methylenblau-Platin-Kolloidreagenz) sind ein anerkanntes Verfahren zur Bestimmung von freiem H2-Gas in Wasser (see here). Allerdings werden die Tropfen zu einem sehr ungenauen Messmittel, wenn die Konzentration der Methylenblau-Lösung und die Tropfengröße nicht genau zu der Wassermenge passen, die gemessen werden soll. Die Tropfen können immer für eine qualitative Vergleichsmessung verwendet werden, um in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Tests festzustellen, wie viel Prozent mehr oder weniger an H₂‑Gas in dem zweiten Wasser gelöst ist. Um aber einen realistischen H2-Gehalt damit zu bestimmen, müssen auch neue Tropfen, wie hier beschrieben, überprüft und der Messfehler durch eine Umrechnung korrigiert werden.
Weitere Themen:
- Wie hoch ist die Messgenauigkeit der blauen Tropfen?
- Welchen Einfluss hat die praktische Handhabung der Tropfen?
- Welche Inhaltsstoffe im gemessenen Wasser können einen Einfluss auf das Messergebnis haben?
- Wie kann die (relative) Sättigung mit H₂‑Gas ermittelt werden?
Messbereich
Wenn man der Messanleitung des Herstellers folgt, lassen sich H2-Gehalte unter 0,5 ppm nur recht ungenau, und H2-Gehalte unter 0,1 ppm gar nicht messen.
Geringe H₂‑Gehalte können mit diesem Trick gemessen werden:
Einfach die Wassermenge, in die getropft wird, um ein Vielfaches erhöhen und auch die Genauigkeit im unteren Messbereich erhöht sich entsprechend. In der doppelten Wassermenge gilt jeder Tropfen für 0,05 ppm, in der fünffachen für 0,02 ppm und in der zehnfachen für 0,01 ppm. Entfärbt sich also schon der erste Tropfen in der angegebenen Wassermenge gar nicht, versuche es mit einem Tropfen auf die 2-, 5- oder 10-fache Wassermenge. Entfärbt sich ein Tropfen auch in der zehnfachen Wassermenge nicht, ist der H₂‑Gehalt unter 0,01 ppm. Und bleibt das Wasser bei der 5-fachen Menge erst bei dem 11. Tropfen blau, enthält das Wasser zwischen 0,18 und 0,2 ppm an gelöstem H₂‑Gas.
Überprüfen und Kalibrieren des Messverfahrens
Die blauen Tropfen sollten unbedingt vor der ersten Messung auf die Messgenauigkeit hin überprüft werden. Viele Produkte lassen den H₂‑Gehalt viel zu hoch erscheinen. Die Tropfen sind dann zu stark verdünnt und ein Tropfen neutralisiert weniger als die versprochenen 0,1 ppm. Das ist sehr "Verkäufer-freundlich" aber im Sinne einer realen Messung trügerisch. Für den qualitativen Vergleich unterschiedlicher Geräte ist das Verhalten aber ausreichend, wenn immer nur die Tropfen aus der gleichen Produktionscharge verwendet werden.
Zur Überprüfung der "blauen Messtropfen" lässt sich einfach eine mit H₂‑Gas gesättigte Messflüssigkeit herstellen, welche recht genau 1,6 ppm an H₂‑Gas enthält. Wird doppelt destilliertes Wasser bei 20 °C mit H₂‑Gas bei atmosphärischem Druck gesättigt und mit 16 blauen Tropfen versetzt, sollte es noch klar werden und bei dem 17-ten Tropfen blau bleiben. Dabei am besten gleich alle 16 Tropfen auf einmal dazugeben und das Wasser sanft schwenken oder rühren (nicht schütteln).
- Wird das Wasser mit 20 °C auch beim 17-ten Tropfen wieder klar, sind die Tropfen zu schwach eingestellt, weil dann immer noch freies H₂‑Gas im Wasser ist. Dann so lange H2-Wasser (Messflüssigkeit) dazugeben, bis das Wasser blau wird. Die so erhaltene Wassermenge ist dann genau die richtige Menge, die verwendet werden muss, damit jeder Tropfen tatsächlich für 0,1 ppm steht. Zur Endkontrolle noch einmal mit einer Spritze so viel H₂-Messflüssigkeit in ein frisches Messgefäß geben und sofort 16 Tropfen zugeben. Jetzt sollte das Wasser noch klar oder leicht blau sein, aber mit dem 17-ten Tropfen dunkelblau bleiben.
- Bleibt das Wasser mit 20 °C nach Zugabe von 16 Tropfen blau, so sind die Tropfen zu stark eingestellt (was ich noch nie erlebt habe, vermutlich weil das die Tropfen teurer in der Herstellung macht). Dann in einem weiteren Versuch erst 10 Tropfen zugeben und dann tropfenweise mit Rühren, bis das Wasser blau bleibt. Dann muss die Wassermenge entsprechend dem letzten noch entfärbten Tropfen x um den Faktor x/16 reduziert werden.
Beispiel: In 6 ml Wasser wurde der 14-te Tropfen noch klar und der 15-te blieb blau. Dann ist die richtige Wassermenge für gute Ergebnisse: 6 ml × 14/16 = 5,25 ml
(Die Tropfen selbst können auch durch Zugabe von Alkohol (z. B. Schnaps) nachkalibriert werden, wenn sie zu wenig H₂‑Gasanzeigen. Die Tropfen enthalten ohnehin Ethanol (C₂H₅OH, also Ethylalkohol, derselbe Alkohol wie in Spirituosen) als Lösungsmittel. Das ist jedoch etwas aufwendiger). Riechen die Tropfen nicht nach Alkohol, sind sie auf Wasserbasis und können mit destilliertem Wasser verdünnt werden.
Da Tropfen, die höhere Werte anzeigen, also zu stark verdünnt sind, teurer in der Herstellung sind, zeigen die Tropfen aber eher zu hohe Werte, oder viel zu hohe Werte an!
Herstellen einer einfach gesättigten Messflüssigkeit (mit ca. 1,6 ppm H₂‑Gas bei 20 °C und ca. 1,4 ppm bei 38 °C Badewasser-Temperatur)
Die gesättigte Messflüssigkeit sollte aus dem gleichen Wasser hergestellt werden wie das Wasser, das gemessen werden soll! Soll Badewasser gemessen werden, so sollte die Messflüssigkeit also auch aus dem fertig mit H₂‑Gas angereicherten Badewasser hergestellt werden.
Es kann auch Wasser mit einer anderen Temperatur verwendet werden. Der Gehalt der Messflüssigkeit an H₂‑Gas in ppm bei der Sättigung kann dann für eine andere Temperatur mit dem folgenden Diagramm abgeschätzt werden. Aber auch der Luftdruck beeinflusst den H₂‑Gehalt bei 100 % Sättigung. Die Werte entsprechen einem mittleren Luftdruck in 200 m Höhe über dem Meeresspiegel bei einer Wassertemperatur von 20 °C.
Wurde etwa Wasser bei einer Temperatur von 17 °C mit H2-Gas gesättigt, so ist der H2-Gehalt der Kalibrierflüssigkeit dann 1,64 ppm.
Messfehler durch Umrechnung nachträglich mit einem Eichfaktor korrigieren
Wird nicht doppelt destilliertes Wasser, sondern Wasser aus der Trinkwasserleitung verwendet, so kann die Wasserqualität von Tag zu Tag und von Ort zu Ort schwanken und dadurch auch die Messergebnisse beeinflussen, da manche Inhaltsstoffe das Ergebnis der Messung mit den blauen Tropfen beeinträchtigen können. Auch die Messtropfen selbst können sich mit der Zeit verändern, wenn sie lange offen stehen oder sehr lange nur mit der Messpipette verschlossen waren.
Wenn daher nicht doppelt destilliertes Wasser verwendet werden kann, wie etwa bei 200 Litern warmem Badewasser, sollte nach jeder Messung oder Messreihe unbedingt eine nachträgliche Korrektur mit genau diesem verwendeten Wasser und dem obigen Diagramm erfolgen.
Dazu werden 200–300 ml des bereits angereicherten Wassers entnommen und längere Zeit mit Wasserstoffgas "durch-sprudelt". Dazu genügen ein Trinkglas und ein kleiner Inhalator mit Diffusionsstab oder eine offene H2-Booster-Flasche. Wichtig ist nur, dass H₂‑Gas durch das Wasser aufsteigt und kein Druck im Wasser entstehen kann. Ist das Wasser bereits mit einem H₂‑Gehalt von über 1,6 ppm übersättigt, genügen schon 5 bis 10 Minuten "Durchsprudeln", um die Übersättigung auf 100 % Sättigung zu reduzieren. Enthält das Wasser noch kein H₂-Gas, dauert es 20 bis 40 Minuten, bis die 100‑%‑Sättigung erreicht ist.
(Hier ein Video, wie sich mit H2-Gas gesättigtes Wasser aus einem übersättigten Wasser leicht herstellen lässt.)
Zum Beispiel:
Wird Wasser mit 38 °C mindestens 20 bis 40 Minuten lang mit H2-Gas "durch-sprudelt" sollte es gesättigt sein und nach obigem Diagramm einen H2-Gehalt von genau 1,4 ppm haben. Entfärben sich darin aber 16 Tropfen anstatt nur 14 Tropfen, so zeigen die Tropfen nicht den richtigen Gehalt an und die vorigen Messergebnisse müssen im Verhältnis 14 : 16 korrigiert werden. Der Korrekturfaktor, mit dem alle Messwerte multipliziert werden müssen, ist dann 14/16 = 0,875. Der Messfehler war also 12,5 %. Entfärbten sich bei einer anderen Messung 100 Tropfen, so war der H₂‑Gehalt im Wasser nicht 10 ppm, sondern 10 × 0,875 ppm, also nur etwa 8,8 ppm.
Mit diesem Excel-Formular ist es sehr einfach, den Korrekturfaktor zu bestimmen und Messwerte entsprechend der Kalibrierung auf 100 % Sättigung zu korrigieren.
Achtung:
Diese so kalibrierten Messwerte in ppm sind jedoch dann noch etwas zu niedrig , falls auch O2-Gas in den Proben gelöst war. Je mehr O2-Gas in der Probe gelöst ist, desto mehr weicht der ermittelte Messwert von der Realität nach unten ab. Der sogenannte 
"Blue Bottle"-Versuch zeigt, dass es sehr wohl möglich ist, das die bereits transparenten "blauen Tropfen" durch O2-Gas im Wasser wieder blau werden und entsprechend auch so lange nicht entfärben, wie sich noch freies O2-Gas befindet!
Empfehlung:
- Vergleichsmessungen unterschiedlicher Booster-Flaschen sollten, wenn möglich, immer nur mit doppelt-destilliertem Wasser und kalibrierten Tropfen erfolgen!
- Wenn kein destilliertes Wasser verwendet werden kann oder es sich um warmes Badewasser handelt, dann vorzugsweise die relative H₂‑Sättigung in % bestimmen. (Siehe Hier)
