CN101117210A - 一种超轻水的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体地说是一种超轻水的制备方法及应用，采用硫化氢双温交换法或其他替代方法生产超轻水，硫化氢双温交换法是利用硫化氢和水之间的同位素交换反应，采用冷塔和热塔多级级联串接的方式实现氢同位素的分离，液体原料水从冷塔顶部进入，自上而下流过冷、热交换塔；气体物料硫化氢从冷热塔之间加入，并在冷热塔中自下而上的进行循环，冷塔中重组分通过化学交换向液相转移而在液相中浓集；浓缩了重组分的液体物料在流过热塔时再与上行的气体发生化学交换，重组分又向气相转移，从热塔排出的液相物料进入脱气塔脱除硫化氢后即得降低了重氢含量的制成品，具有延缓衰老、抗辐射、抗细胞突变、活化免疫细胞、提高机体基础代谢水平、改善睡眠、增强男性机能、美容、瘦身等保健效果。

Description

一种超轻水的制备方法及应用

[技术领域]

本发明涉及水处理技术领域，具体地说是一种超轻水的制备方法及应用。

[背景技术]

众所周知，自然界里存在的水一般由2个氢原子和1个氧原子组成(H2O)，但氢原子有质量不同的3个同位素。质量为1的是氢(H)；质量为2的是重氢(D)；质量为3的是超重氢(T)。由于氢原子同位素的质量不同，我们把质量为1的氢和氧组成的水(H2O)叫轻水；把质量大于1的重氢(D)或超重氢(T)与氧组成的水(D2O)叫重水。

自然界的水中，重氢的含量约为150ppm。与自然界的水不一样，超轻水是采用非常先进的同位素分离技术，把自然界水中的重氢去除，降低了重氢含量的水。

经科学家测试，在现代地球环境的常态条件下，陆上水和陆地生物体内含有150ppm的重水，海洋中所含重水的比例要比陆地上的略高。重水(D2O)与轻水的性质有很大不同：重水较难溶于有机体液体，沸点比轻水高1.41℃密度较轻水大10％，粘度大20％，更重要的是重水与轻水对生命体有着截然相反的影响和作用。重氢比氢多了一个中子，质量为2，因此，化学结合力强，相反，要使其分离开就需要数倍的能量。

研究结果表明，重氢对生命体的生存发展和繁衍是有害的，在水中不论重氢的含量多少，对生命体都是有毒的。重氢置换氢原子可以在DNA的螺旋结构中产生附加应力，造成双螺旋的相移、断裂、替换，使核糖核酸排列混乱，甚至重新合成，出现突变。生命机体对重氢没有任何抵御能力，一旦进入生命体后很难代谢出去，在体内有累加作用，所以高含量的重氢对人体的遗传、代谢和酶系等有不良影响。重氢的含量越高，对生命体的毒害就越大，因此包括人在内的各种动植物生命体始终都在受到不同程度的重氢中毒，只不过它们现在对于自然中的150ppm比值的含重氢量已经产生了适应性。如果自然水中D/H超过了正常值150ppm时，对生命体的毒害就更大了。

科学家指出，鲸鱼之所以长得很大，并生活在接近冰山的融冰边缘区域而不在赤道区，是因为寒冷极地附近水中的重氢含量少，鱼类和浮游生物也容易繁殖。侏儒人和矮小动物主要生活在重氢含量多的赤道非洲西部，而大型非洲动物象和河马均在重氢的含量比正常值少的非洲东部。长寿的人也都生活在重氢含量少的北方和山地。

重氢是一种导致生物体衰老、病变、癌变、乃至死亡的有害物质。

◎重氢影响生物体有丝分裂，损伤DNA修复酶，造成DNA密码错乱，DNA损伤会延续终身。

Gross，P.R.and Spindel，W.Antimitotic Effect of D₂O.Ann.New.York Acad.Sci.，90：500-522(1960).

◎重氢会抑制一些生物酶的作用，影响DNA复制的生物酶在重水中的反应速度降低一半。

Currier，S.f.and Mautner，H.G.On the Mechanism of Action ofChooline Acetyltransferase.Proc.Nat.Acad.Sci.USA，71：3355-3358(1974)

◎给小白鼠饮重水(D2O)其体内重水浓度达35％，即死亡。

Katz，J.J.，Crespi，H.L.，et al.Course of deuteriation and somephysiological effects of deuterium in mice.Am.J.Physiol.，203：907-913(1962)

[发明内容]

本发明的目的在于克服现有技术的不足，根据水处理的原理和工艺，采用硫化氢双温交换法来制作超轻水，具有延缓衰老、抗辐射、抗细胞突变、活化免疫细胞、提高机体基础代谢水平、改善睡眠、增强男性机能、美容、瘦身等保健效果。

为实现本发明，生产超轻水的制备方法，在于采用硫化氢双温交换法或其他替代方法生产超轻水，超轻水可用于硫化氢双温交换法是利用硫化氢和水之间的同位素交换反应，采用冷塔和热塔多级级联串接的方式实现重氢和超重氢的分离，液体原料水从冷塔顶部进入，自上而下流过冷、热交换塔；气体物料硫化氢从冷热塔之间加入，并在冷热塔中自下而上的进行循环，在交换塔中与液体物料形成对流，冷塔中重组分通过化学交换向液相转移而在液相中浓集，在冷塔底部液相中重组分的浓度达到最大值；浓缩了重组分的液体物料在流过热塔时再与上行的气体发生化学交换，重组分又向气相转移，从热塔排出的液相物料进入脱气塔脱除硫化氢后即得降低了重氢含量的制成品，在压力2～2.2MPa时，冷塔的最佳工作条件T1＝303～308K，热塔的最佳工作条件T2＝403～413K。

所述的硫化氢双温交换法生产超轻水也可以由精馏法替代，精馏法是利用重氢和氢的分子挥发度不同而进行分离的方法，精馏的分离系数等于被分离二组分纯蒸气压之比，并且随温度的降低和分子量的减少而增加，液体原料水首先进入蒸发器，在蒸发器内被加热并气化，在精馏塔内，由于重水与轻水的挥发度不同，进料重水/轻水蒸汽在上升过程中与塔板上的液体进行汽一液间的传质交换及热量交换，即上升的重水/轻水蒸汽把所含的重水及热量传递给塔板上的重水/轻水混合物，并使之气化后再上升到上一层塔板，同时，蒸汽在塔板上冷凝后，回流到下一层塔板，这样，上升的汽流中，重水的含量越来越低。在精馏过程中，通过调节塔板数和回流比中的一种或两种复合，可以生成不同重氢浓度的制成品，超轻水及其制成品的重氢含量低于普通水中正常水平的浓度范围，在0ppm-135ppm之间。超轻水制成品的用途可应用于普通饮用水领域、生理盐溶液领域、饮料或食品领域、啤酒或米酒领域、保健品或医用品领域、药用溶剂领域、药膏或化妆品领域。

本发明与现有技术相比，在使用超轻水可以导致组织培养中的细胞生长减慢。在动物试验中发现，超轻水可以使肿瘤细胞的生长减缓、停止甚至数量减少。在皮肤病学实验中，超轻水对于很多皮肤疾病显示出治疗效果。饮用超轻水可以提高基础代谢水平。基础代谢高意味着在静止状态及睡眠中也消耗一定量的能量，使脂肪不易堆积，不易形成肥胖体态。超轻水的高渗透性和溶解性可以增加皮肤的保湿效果和增强美容因子或药物的吸收。它还可用于防晒霜的成分，防止对皮肤有害的紫外线的辐射，从而降低皮肤癌的危险。在糖尿病患者饮用超轻水的试验中，已经证实对糖尿病发病患者具有改善症状的效果。

[具体实施例]

下面通过实施例更详细地说明本发明。这种制造方法对本专业的人来说是非常清楚的。

实施例1

采用硫化氢双温交换法生产超轻水

硫化氢双温交换法是利用硫化氢和水之间的同位素交换反应，采用冷塔和热塔多级级联串接的方式实现氢同位素分离。液体原料水从冷塔顶部进入，自上而下流过冷、热交换塔；气体物料硫化氢从冷热塔之间加入，并在冷热塔中自下而上的进行循环，在交换塔中与液体物料形成对流。冷塔中重组分通过化学交换向液相转移而在液相中浓集，在冷塔底部液相中重组分的浓度达到最大值；浓缩了重组分的液体物料在流过热塔时再与上行的气体发生化学交换，重组分又向气相转移；从热塔排出的液相物料进入脱气塔脱除硫化氢后即得降低了重氢含量的制成品。在压力2～2.2MPa时，冷塔的最佳工作条件T1＝303～308K，热塔的最佳工作条件T2＝403～413K。硫化氢双温交换法的优点是反应不需催化剂，生产规模不受限制，克服了电解法耗能大的缺点。用本法生产的超轻水的重氢浓度可以达到30-50ppm。

实施例2

采用精镏法生产超轻水

精馏法是利用重氢和氢的分子挥发度不同而进行分离的方法。精馏的分离系数等于被分离二组分纯蒸气压之比，并且随温度的降低和分子量的减少而增加。液体原料水首先进入蒸发器，在蒸发器内被加热并气化。在精馏塔内，由于重水与轻水的挥发度不同，进料重水/轻水蒸汽在上升过程中与塔板上的液体进行汽-液间的传质交换及热量交换，即上升的重水/轻水蒸汽把所含的重水及热量传递给塔板上的重水/轻水混合物，并使之气化后再上升到上一层塔板，同时，蒸汽在塔板上冷凝后，回流到下一层塔板。这样，上升的汽流中，重水的含量越来越低。在精馏过程中，工作压力控制在50-60毫巴，塔顶操作温度45-50℃，塔板数30-50，回流比12-13，塔顶产品重氢浓度20-30ppm。通过调节塔板数和回流比中的一种或两种复合，可以进一步脱去水中的重氢。精馏法可用于将硫化氢双温法生产的超轻水的重氢浓度从30ppm降低到0-10ppm。

实施例3

125±5ppm超轻水饮用水的生产

按实施例1或实施例2生产的125±5ppm超轻水，通过反渗透装置，臭氧和紫外杀菌，然后无菌灌装制得。每天饮用1-2升。

效果：长期饮用可延缓衰老，美容瘦身。

实施例4

50±5ppm超轻水生理盐溶液的生产

一升50±5ppm超轻水中添加8.5g氯化钠。生理盐溶液通常在消毒之后用于灌输溶液。

效果：饮用三个月以上可以活化免疫系统、抗细胞突变。

实施例5

125±5ppm超轻水啤酒的生产

采用传统啤酒酿造工艺，其中原料水采用125±5ppm超轻水替代。

效果：啤酒是以大麦芽为主要原料酿制而成的，其中含有致癌物质二甲基亚硝胺、黄曲霉素B1，常饮不利于人体健康，超轻水啤酒具有抗细胞突变的作用。

实施例6

125±5ppm超轻水运动饮料的生产

配方：蔗糖3％、葡萄糖2％、柠檬酸0.08％、柠檬酸钠0.025％、维生素C0.005％、氯化钠0.2％(以钠计0.08％)、氯化钾0.1％(以钾计0.06％)、乳酸钙0.15％(以钙计0.02％)、硫酸镁0.1％(以镁计0.01％)、食用香精0.015％、余量为125±5ppm超轻水。

将甜味料放入纯净水中，搅拌并逐渐升温至85℃，待甜味料全部溶解后，保温20分钟，然后过滤冷却；将柠檬酸、维生素C、钾、钠、钙、镁依次放入纯净水中，逐个溶解，待完全溶解后过滤；将两者混合，加入食用香精，以超轻水定容，并搅拌均匀；将成品溶液进行超高温瞬时杀菌，温度控制在120℃，时间控制在15秒。然后，冷却，进行25℃常温灌装。

效果：具有迅速调节体液平衡、增加肌肉力量，提高耐力，延缓疲劳发生的功效。

实施例7

含100±5ppm超轻水药膏的生产

配方(wt％)：

A组份：硅酸镁铝1.0％，丙二醇3.0％，100±5ppm超轻水。

B组份：硬脂酸2.0％，聚甲基苯基硅氧烷1.0％，鲸蜡醇0.5％，乙酰化羊毛醇4.0％，三乙醇胺0.5％，防腐剂0.3％.

C组份：香料

制法：

先将硅酸镁铝慢慢加入水中，再加入丙二醇，搅拌加热至70℃得到A组分。再将B组分各原料搅拌混匀并升温至75℃，加入到A组分中。继续搅拌降温至40℃左右时，加入C组分，充分搅匀至冷。

效果：本药膏具有保护皮肤免受紫外线损伤，延缓皮肤衰老进程。

Claims (10)

1.一种超轻水的制备方法，其特征在于采用硫化氢双温交换法或其替代方法生产超轻水，超轻水可用于硫化氢双温交换法是利用硫化氢和水之间的同位素交换反应，采用冷塔和热塔多级级联串接的方式实现重氢和超重氢的分离，液体原料水从冷塔顶部进入，自上而下流过冷、热交换塔；气体物料硫化氢从冷热塔之间加入，并在冷热塔中自下而上的进行循环，在交换塔中与液体物料形成对流，冷塔中重组分通过化学交换向液相转移而在液相中浓集，在冷塔底部液相中重组分的浓度达到最大值；浓缩了重组分的液体物料在流过热塔时再与上行的气体发生化学交换，重组分又向气相转移，从热塔排出的液相物料进入脱气塔脱除硫化氢后即得降低了重氢含量的制成品，在压力2～2.2MPa时，冷塔的最佳工作条件T1＝303～308K，热塔的最佳工作条件T2＝403～413K。

2.如权利要求1所述的硫化氢双温交换法，其特征在于采用硫化氢双温交换法生产超轻水由精馏法替代，精馏法是利用重氢和氢的分子挥发度不同而进行分离的方法，精馏的分离系数等于被分离二组分纯蒸气压之比，并且随温度的降低和分子量的减少而增加，液体原料水首先进入蒸发器，在蒸发器内被加热并气化，在精馏塔内，由于重水与轻水的挥发度不同，进料重水/轻水蒸汽在上升过程中与塔板上的液体进行汽-液间的传质交换及热量交换，即上升的重水/轻水蒸汽把所含的重水及热量传递给塔板上的重水/轻水混合物，并使之气化后再上升到上一层塔板，同时，蒸汽在塔板上冷凝后，回流到下一层塔板，这样，上升的汽流中，重水的含量越来越低，在精馏过程中，通过调节塔板数和回流比中的一种或两种复合，可以生成不同重氢浓度的制成品。

3.如权利要求1或2所述的超轻水的制备方法，其特征在于重氢含量低于普通水中正常水平的浓度范围，在0ppm-135ppm之间。

4.如权利要求1或2所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于普通饮用水领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

5.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于生理盐溶液领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

6.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于饮料或食品领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

7.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于啤酒或米酒领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

8.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于保健品或医用品领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

9.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于药用溶剂领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。

10.如权利要求4所述的方法制成的超轻水制成品的用途，其特征在于用于药膏或化妆品领域，其含重氢量在0ppm-135ppm之间。