CN103889899A - 制备用于海水替代、矿物质强化的天然盐制剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天然粗盐制剂及其成本有效的制备。特别地，本发明公开了将海水分级为三个级分，所述级分可以在其后适当地组合以重建以其原始形式的海水，用于其各种应用，如海洋微生物、动植物在海洋环境中的生长，尤其是在远离大海的地区中必须创造这样的环境的地方和/或在需要改变海水的组成以改善其性能的地方。也可将所述级分适宜地掺合以排除主要的成分，即氯化钠，从而可用于缺乏矿物质营养物如钙、镁、钾、硫酸根和碳酸氢根的水的矿化/再矿化，所述水包括雨水和通过热/RO淡化获得的淡化水。本发明可在基于海水运行的晒盐工场中最成本有效地实施。

Description

制备用于海水替代、矿物质强化的天然盐制剂的方法
技术领域
本发明涉及制备用于海水替代、矿物质强化的天然盐制剂的方法。更具体而言，本发明涉及海水的太阳能蒸发及将其分级为三个部分，所述三个部分可适当地混合以获得所需的固体组合物。这些固体制剂适于方便地运输并且一方面可用在水族馆、海藻/海洋微生物的培养及此外其它需要使用海水、特别是其中在附近不可得到海水的海洋应用中，另一方面可用在低TDS(总溶解固体)水的强化和相关应用中。
背景技术
海水是化学品的仓库，含有超过73种呈溶解状态的元素。沿海地区有着丰富的海水而内陆地区没有海水。然而，出于种种目的，后一地区也可能需要海水。由于运输海水是昂贵且困难的事，故人们已进行了许多努力来构建模拟海水的组合物。然而，这些组合物不是海水的确切复制品，在此意义上它们是非标准组合物，随制剂的不同而不同。唯一看起来共同的是它们高昂的成本，这进一步限制了此类海水在没有得天独厚的海岸线的区域中的应用范围。
淡水是我们饮用并也用于农业的水。在许多情况下，淡水严重缺乏营养矿物质，特别是自淡化工厂获得的水。确实，很不幸，淡化过程不仅逐出氯化钠而且逐出必需的矿物质，并且在例如基于反渗透的淡化的情况下，这些矿物质将优先被逐出，从而使糟糕的情况变得更糟。虽然该问题可通过再矿化得以减轻，但许多工厂因所涉及的附加成本、特别是营养盐的高成本而不实施再矿化。
可以参考M.J.Atkinson和C.Bingham的标题为“Elementalcomposition of commercial sea salts”的文章(Journal of Aquariculture andAquatic Sciences,1997,第VIII卷,第2期,第39-43页)，其中报道，对八种不同的市售合成海盐混合物分析了某三十五种元素和离子及其它化学参数。虽然在大多数盐中，主要的阳离子和阴离子与海水相差在10％内，但在次要成分的量上存在显著的差异。发现“总CO2相异约20倍，B从0.36变为4.90mmol kg-1，相异约13倍，磷酸根浓度从0.05μmolkg-1的特别低的值变为1.2μmol kg-1的中等浓度，相异24倍，硝酸根从0.79变为18.4μmol kg-1，并且大多数过渡金属以比正常海水高得多的浓度存在”。因此很明显，所研究的盐中没有哪种可被假定为是模拟干燥海水的天然盐组合物。
可以参考http://web.archive.org/web/20001215070800/http:/www.animalnetwork.com/fish2/aqfm/1999/ mar/features/1/default.asp，如下表中所列可以由其产生人工海水的呈固体形式的不同盐水源。这些组合物中的大多数不含海水中存在的必需的痕量元素。这些源的另一缺点在于，具有所述组成的这些产品总是很昂贵。得到它们的价格在每150-200加仑海水45-70USD的范围内，与天然海水的成本相比，这造成了2卢比/升的额外成本。
表1：若干合成海水混合物的组成
可以参考日期为08/09/2005的US2005/0193956，Axelrod,Glen S.等人公开了制备合成的海盐方法，其包括混合50-55％(重量)的氯化钠、30-32％(重量)的氯化镁、7-10％(重量)的无水硫酸钠、2-4％(重量)的氯化钙、2-4％(重量)的氯化钾、0.1-1％(重量)的碳酸氢钠、0.001-0.010％(重量)的硼酸。该发明报道了从纯化学品制备合成的海洋混合物。
也可以参考Srivastava等人的标题为“Guidance from Secondary Datafor Re-mineralisation of RO Water“的文章(Journal of Indian Water WorksAssociation,2010 1-3月期,第50-52页)，其讨论了用于饮用目的的理想水组成。从该文章明显可知这样的淡化水需要再矿化。
可以参考Gordon Sato等人的文章(Cytotechnology(2011)63:201-204)以及现有技术中的许多其它文章，这些文章公开了熟知的使用诸如Zobell海洋肉汤和ASNIII的培养基来培养海洋微生物。
鉴于上述内容，需要发明价廉、高效且一致的盐组合物以满足如上所述的需求。
发明目的
本发明的主要目的是开发制备用于海水替代、矿物质强化的天然盐制剂的方法。
本发明的另一目的是从海水中提供天然盐制剂，所述天然盐制剂价格低廉然而在分配给它们的任务中有效。
本发明的另一目的是使用太阳能将海水转化为干的形式。
本发明的又一目的是利用来自无污染的原生态地区的海水。
本发明的又一目的是将海水分级成三个宽泛的组合物，所述组合物可以单独或组合使用。
本发明的又一目的是使得消费者可以享有比使用海水自身或使用市售制剂时可能更大的使用灵活性的好处。
本发明的又一目的是表明海洋微藻在用干海水(Dry Sea)制得的海水中与在天然海水中一样好地生长。
本发明的又一目的是表明嗜盐细菌(盐单胞菌(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas spp.))在用干海水制得的海水中与在天然海水中一样好地生长。
本发明的又一目的是通过适当地改变干海水-MF的比例来增大或减小TDS从而改善天然海水的特性。
本发明的又一目的是配制在很大程度上不含海水中的NaCl但在其他方面却具有所有其它成分的理想盐混合物，所述理想盐混合物可以用于低TDS水的再矿化以产生健康的矿物质强化的饮用水和灌溉水。
本发明的又一目的是以与使用市售盐时所需的成本相比微薄的成本来产生这些制剂。
本发明的又一目的是在无渗漏的太阳能锅中产生这样的盐以便所有成分保持完好。
本发明的又一目的是获得不含泥土和灰尘的盐制剂。
本发明的又一目的是在受控的条件下进行盐的制备以用于其多方面的应用。
发明内容
因此，本发明提供了制备天然盐制剂的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a)收集2.5-4.0°Bé的海水；
b)使步骤(a)中获得的海水经受太阳能蒸发直至25°Bé密度以获得基本不含氯化钠而含钙、硫酸根和碳酸根/碳酸氢根作为主要成分的级分I的盐组合物以及富含氯化钠和其它成分的盐水；
c)将步骤(b)所生成的盐水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发饱和盐水直至密度达到28.5-31.0°Bé密度以分离出海水中大量的氯化钠作为级分II而不特别关注氯化钠的纯度，并留下在很大程度上不含NaCl的母液卤水；
d)在太阳下收获步骤(c)中获得的盐；
e)将步骤(c)中获得的母液卤水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发至接近凝固阶段以获得级分III；
f)收获步骤(e)中获得的结晶盐；
g)将步骤(b)、(d)和(f)中获得的级分(I)、(II)、(III)以获得这些级分的比例混合以产生模拟干海水的天然盐制剂。
h)以1:3至1:6的比率仅混合级分(I)和(III)以获得基本不含氯化钠而含海水中的其它成分的天然盐制剂，所述其它成分特别是钙、镁、钾、碳酸根/碳酸氢根、硫酸根和微量营养元素；
在本发明的一个实施方式中，将步骤(a)中获得的海水通过絮凝或普通过滤或优选超滤来澄清化以在装进步骤(b)中用于蒸发的锅中之前分离出包括孢囊、孢子和微生物在内的悬浮物。
在本发明的另一个实施方式中，在进一步蒸发之前将步骤(b)中回收的游离水分含量为3-5％(重量/重量)的级分I的盐组合物任选地加入到步骤(e)的母液中以吸收一些水分，并在此过程中一定程度地减小蒸发负荷而仍获得干到易操作的产物。
在又一个实施方式中，将步骤(g)中获得的天然盐制剂用于通过将盐再溶解到淡水源中来重建海水。
在再一个实施方式中，从海水分离的天然粗盐级分用于成本有效地重建海水和强化矿物质中的用途，所述级分具有如下组成：
(i)级分I，其含海水中大部分的钙、碳酸氢根/碳酸根和部分硫酸根，并包含Ca2+＝20-23％(重量/重量)、Mg2+＝0.05-0.2％(重量/重量)、Na+＝0.75-1.5％(重量/重量)、SO4 2-＝48-54％(重量/重量)、Cl-＝2.3-3％(重量/重量)与少量的CO3 2-/HCO3 -(其绝对量随CO2浓度和pH而异)以及海水中存在的痕量其它成分(其可能被共结晶或吸留或阻止附着于盐水)；
(ii)级分II，其基本由分离出的海水中的氯化钠构成，所述分离着眼于使级分I和III中的NaCl含量最小化且并不特别关注NaCl的纯度；
(iii)级分III，其具有有用的成分如镁、硫酸根和钾而排除了海水中大部分的氯化钠，并包含Ca2+＝0.08-4.15％(重量/重量)、Mg2+＝11-15％(重量/重量)、Na+＝3-6％(重量/重量)、SO4 2-＝16-19.5％(重量/重量)、Cl-＝38-40％(重量/重量)、K+＝3.5-4.5％(重量/重量)。
在再一实施方式中，从海水分离的天然粗盐级分用于强化矿物质缺乏的水的用途，其中级分(I)和(III)的混合在1:3至1:6之间的比率下进行。
在再一实施方式中，从海水分离的天然粗盐级分用于海水的重建的用途，其中级分(I)、(II)和(III)的混合以与获得它们的重量比例相同的重量比例进行。
在再一实施方式中，天然盐制剂可用于水族馆中海洋动植物的生存和生长。
在再一实施方式中，天然盐制剂可用于海洋细菌和微藻的生长并可用作普通海水或特殊培养基如Zobell海洋肉汤和ASNIII培养基的替代物。
在再一实施方式中，通过改变加入的盐的量使得海水的盐度根据需要改变。
在再一实施方式中，获得的天然盐制剂可以被用于总溶解固体为10-250mg·L-1的矿物质缺乏的水的强化以给出总溶解固体为300-500ppm的营养水，所述营养水具有所需量的钙、镁、钾、碳酸氢根和硫酸根以及如针对饮用水和灌溉水的各种标准中所规定的低含量的氯化钠。
在再一实施方式中，连续地蒸发海水而不分级以获得与权利要求1的步骤(g)所述的相似的盐制剂。
在再一实施方式中，海水的蒸发可部分或全部地采用强制蒸发方法在更受控的条件下进行。
在再一实施方式中，通过已知的措施如增大表面、加热、经受微波处理来加速盐在水中的再溶解。
在再一实施方式中，在使用前过滤所述盐的溶液以移除粗和细悬浮物。
在本发明的一个实施方式中，用于制备干海水-MF的盐水为海水。
在本发明的又一个实施方式中，可以不同的比例混合在不同阶段分离的盐级分以得到所需的组合物用于其特定应用。
在本发明的又一个实施方式中，在环境条件下获得干海水-MF。
在本发明的又一个实施方式中，由干海水制备的培养基在海洋微生物/海鱼的培养中给出与海水相同的结果。
在本发明的又一个实施方式中，可利用干海水-MF来进行RO/ED淡化水的强化以获得饮用水。
在本发明的又一个实施方式中，产生的干海水优于商业市场上可得到的合成的海水混合物。
在本发明的又一个实施方式中，可在海洋水族馆中使用干海水代替天然海水。
在本发明的又一个实施方式中，所述盐制剂是成本有效的并可在任何晒制盐工场中产生。
缩写和定义
TDS：总溶解固体
ASN III：人工海水营养培养基
波美度：在整个说明书中，盐水的密度以sup.°Bé定义，其为晒制盐工场中用于量度盐水密度的方便且广泛使用的衡量标尺。其给出溶解在100g溶液中的盐的量的直接量度。在美国体系中，波美度通过以下等式与比重关联：
比重＝145/(145-sup.°Bé)。
附图说明
图1至4示出了在天然海水培养基和由干海水制得的培养基中的相似生长趋势。
图1：小球藻(Chlorella variabilis)在常规海水和通过本发明制得的海水培养基中的生长曲线比较。
图2：小球藻在工作容积为150L的跑道池中在干海水培养基中相对于Zarrouk培养基中的生长曲线比较。
图3：盐泽螺旋藻(Spirulina subsalsa)在ASN III培养基和干海水海水条件下的生长速率。
图4：地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)在Zobell海洋肉汤和干海水条件中的生长速率。
具体实施方式
本发明涉及成本有效的天然盐制剂作为用于各种操作如海洋水族馆、种类繁多的海洋微藻的培养基、农业、矿物质强化等的海水替代物。
收集海水并加到带内衬的太阳能锅中。蒸发直至盐水达到25°Bé并使盐结晶直至主要的钙的碳酸盐/碳酸氢盐和硫酸盐分离的点。其后将盐水加到另一太阳能锅中并继续蒸发直至28-29°Bé，此时，盐水中存在的大多数氯化钠结晶出来。在分离氯化钠晶体后，将母液(称为卤水)加到第三太阳能锅中，蒸发至接近凝固阶段并收集镁/钾盐和剩下的氯化钠。将来自所有三个锅的内容物充分混合以产生含有海水中原来存在的所有成分的干海水。
在上述方法的一个变型中，弃去主要包含NaCl的第二级分而将第三级分(卤水)的一部分与第一级分中获得的盐混合并蒸发直至物质完全凝固。然后压碎固体并混合以获得富含钙、镁、钾、碳酸氢根/碳酸根和硫酸根的均匀组合物(称为干海水-MF)。两种级分的比例随不同应用中的需要而异。此外，通过避免NaCl级分，将产生新的应用机会如淡化水的矿物质强化。
本发明提供了由天然海水制备的成本有效的天然盐制剂作为各种应用的海水替代物，包括以下步骤：
a)收集2.5-4.0°Bé的海水；
b)使海水经受蒸发直至25°Bé密度；
c)收集结晶的盐直至25°Bé密度；
d)将(b)的盐水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发饱和盐水以结晶出盐直至27-28.5°Bé密度；
e)从结晶锅排出母液；
f)在太阳下收获盐；
g)将(e)的母液进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发至接近凝固阶段；
h)收获步骤(g)中结晶的盐。
发明步骤
主要发明步骤有：
认识到在远离海岸带的地区中不可得到海水但出于特定的目的在这些区域中仍可能需要海水，所述目的有例如开展研究、维护海洋水族馆、生长海洋藻类等。
进一步认识到，由于运输海水以及从市场上可得到的昂贵的合成盐组合物配制海水的高成本，故对海水的此类需要难以满足。
进一步认识到，即便某些用户可负担得起合成的盐制剂，但用户对这些制剂未必有信心，因为他们不确定除主要成分外这些制剂是否含有海水中存在的所有次要成分，并且不确定他们是否将确实得到海水。
其后构思到，如果可将海水完全干燥并如果随后将盐再溶解于淡水中，则将重新得到相同的海水。
进一步认识到，盐的制备需要将海水近乎完全干燥并可利用现有技术来设计获得合适的用于所述目的的盐制剂的措施。
进一步认识到，如果进行分步结晶，则可以以三个宽级分收集盐，其中之一为占主导地位的成分，即氯化钠，并且可将其从待用于矿物质强化的制剂中排除。
进一步认识到，由于目标是在级分II中分离出尽可能多的氯化钠而非制备纯的氯化钠，故重点是使氯化钠的分离最大化而不必担心在该方法中该操作将使得氯化钠更不纯的事实。
进一步认识到，如果以与获得它们的重量比例完全相同的重量比例混合这三种成分并且如果总溶解固体保持与初始海水中相同，则将确切地重建海水。
进一步认识到，如果排除主要的成分而掺合其他两个级分，则掺合物可用作富含钙、镁、钾、硫酸根和碳酸氢根的源，所有这些为饮用水中应当在一定范围内存在以及也在农业用水中应当存在至一定限度的必需成分。
进一步认识到，在许多情况下，我们喝的水(包括淡化水)缺少必需的营养物并且有时因盐的高成本而不进行再矿化，并进一步认识到以粗的形式而非纯的形式获得的盐的制备总是更便宜。
认识到就农业用水而言也存在矿物质缺乏的报道，并这样的水也可能需要矿物质强化。
认识到采用级分I和III可以单独独地或以适宜的比率掺合进行矿物质强化，具体取决于给水的应用和状态。
下面的实施例以示意本发明的方式给出，因此不应理解为限制本发明的范围。
实施例1：
将10立方米组成为Ca2+＝0.1％(重量/体积)、Mg2+＝0.27％(重量/体积)、Na+＝2.3％(重量/体积)、SO4 2-＝0.54％(重量/体积)、Cl-＝4.1％(重量/体积)、K+＝0.08％(重量/体积)的海水(7.2°Bé)转移到两个各具有12米×2米×0.23米的相同尺寸的锅中。这些锅内衬250微米LDPE片材。使海水经受太阳能蒸发直到25°Bé。
a.在25°Bé下，分离48kg组成为Ca2+＝20.02％(重量/重量)、Mg2+＝0.37％(重量/重量)、Na+＝1.1％(重量/重量)、SO4 2-＝52.27％(重量/重量)、Cl-＝2.97％(重量/重量)、K＝痕量的盐作为级分-I。
b.将25°Bé的饱和盐水转移到另一内衬有LDPE片材的相同尺寸的锅中并经受太阳能蒸发直至28.5°Bé。使545kg组成为Ca2+＝0.1％(重量/重量)、Mg2+＝0.35％(重量/重量)、Na+＝38.6％(重量/重量)、SO42-＝0.62％(重量/重量)、Cl-＝59.3％(重量/重量)、K+＝痕量的盐在第二锅中结晶并收集作为级分-II。
c.将密度为28.5°Bé的母液转移到相同尺寸的第三太阳能锅中、与步骤(a)中分离的级分-I混合并蒸发至完全干燥阶段。此时，收集量为220kg、组成为Ca2+＝4.15％(w/w)、Mg2+＝11.4％(重量/重量)、Na+＝5.8％(重量/重量)、SO42-＝22.7％(重量/重量)、Cl-＝39.1％(重量/重量)和K+＝3.8％(重量/重量)的盐作为混合级分-III。以这种方式获得的盐组合物称为干海水-MF。
实施例2：
将5立方米具有Ca2+＝0.03％(重量/体积)、Mg2+＝0.11％(重量/体积)、Na+＝0.88％(重量/体积)、K+＝0.03％(重量/体积)、SO4 2-＝0.22％(重量/体积)和Cl-＝1.58％(重量/体积)的密度为2.9°Bé的海水转移到内衬有250微米LDPE片材的12米×2米×0.23米尺寸的太阳能锅中并让蒸发直到25°Bé。
a.在25°Bé下，收获6kg组成为Ca2+＝21.0％(重量/重量)、Mg2+＝0.08％(重量/重量)、Na+＝1.1％(重量/重量)、SO4 2-＝52.5％(重量/重量)、Cl-＝2.8％(重量/重量)、K＝痕量的盐作为级分-I。
b.将该饱和盐水(25°Bé)转移到另一内衬有LDPE片材的相同尺寸(12米×2米×0.23米)的锅中。让该25°Bé的饱和海水蒸发直至28.5°Bé并获得110kg组成为Ca2+＝0.18％(重量/重量)、Mg2+＝0.37％(重量/重量)、Na+＝38.6％(重量/重量)、SO4 2-＝0.62％(重量/重量)、Cl-＝59.3％(重量/重量)、K+＝痕量的盐作为级分-II。
c.将分离级分II后留下的28.5°Bé密度的海卤水转移到相同尺寸的另一太阳能锅中并使完全蒸发。获得35kg组成为Ca2+＝0.11％(重量/重量)、Mg2+＝14.4％(重量/重量)、Na+＝4.2％(重量/重量)、SO4 2-＝18.58％(重量/重量)、Cl-＝38.28％(重量/重量)、K+＝4.2％(重量/重量)的盐作为级分-III。
d.将级分I和III全部混合(1:5.83)以得到基本不含氯化钠但含海水中的其它成分如钙、镁、钾、碳酸根/碳酸氢根、硫酸根和微量营养元素的天然盐制剂。观察到重量比随各级分的水分含量而异。
实施例3：
将5立方米具有Ca2+＝0.05％(重量/体积)、Mg2+＝0.15％(重量/体积)、Na+＝1.3％(重量/体积)、SO4 2-＝0.3％(重量/体积)、Cl-＝2.35％(重量/体积)、K+＝0.047％(重量/体积)的密度为4.22°Bé的海水转移到适当地内衬有250微米LDPE片材的12米×2米×0.23米尺寸的锅中。
a.让海水蒸发直到25°Bé。收获11kg组成为Ca2+＝21.9％(重量/重量)、Mg2+＝0.08％(重量/重量)、Na+＝1.1％(重量/重量)、SO4 2-＝51.5％(重量/重量)、Cl-＝2.8％(重量/重量)、K+＝痕量的盐作为级分-I。
b.将该饱和盐水(25°Bé)转移到另一内衬有LDPE片材的相同尺寸(12米×2米×0.23米)的锅中。让该25°Bé的饱和海水蒸发直至28.5°Bé。将该密度为28.5°Bé的卤水转移到先前的锅中并获得160kg组成为Ca2+＝0.15％(重量/重量)、Mg2+＝0.37％(重量/重量)、Na+＝38.6％(重量/重量)、SO4 2-＝0.62％(重量/重量)、Cl-＝59.3％(重量/重量)、K+＝痕量的盐作为级分-II。
c.将海卤水(28.5°Bé密度)转移到另一锅中并让完全蒸发。在接近完全蒸发时，盐具有水分，即卤水。此时，获得量为47.7kg组成为Ca2+＝0.11％(重量/重量)、Mg2+＝14.4％(重量/重量)、Na+＝6.2％(重量/重量)、SO4 2-＝17.5％(重量/重量)、Cl-＝40.04％(重量/重量)、K+＝4.2％(重量/重量)的盐作为级分-III。
d.将级分I和III全部混合(1:4.33)以得到基本不含氯化钠但含海水中的其它成分如钙、镁、钾、碳酸根/碳酸氢根、硫酸根和微量营养元素的天然盐制剂。观察到重量比随各级分的水分含量而异。
由于本发明的分级方法的进行以分离出海水中的大多数NaCl作为目的之一而不考虑该NaCl的纯度，故步骤(b)中的蒸发工艺可以任选地一直进行到最高31°Bé从而分离出海水中更高百分数的NaCl而留下具有更低NaCl水平的母液卤水从而在级分3中获得NaCl更低的盐组合物。在此情况下，级分II的组成为Ca2+＝0.1％(重量/重量)、Mg2+＝1.0％(重量/重量)、Na+＝36％(重量/重量)、SO4 2-＝2.4％(重量/重量)、Cl-＝57.7％(重量/重量)、K+＝0.01％(重量/重量)，游离水分含量为3-5％(重量/重量)。这对于产生在很大程度上不含NaCl的干海水MF而在干海水的组成上不造成差异的目的而言将尤其有利。
实施例4
将实施例1的步骤(b)中获得的NaCl级分与步骤(c)中获得的干海水MF以545:220＝2.46:1的比例混合并将混合的组合物称为干海水。每升自来水加入32.3克干海水并制备数升模拟海水盐度的水。将500ml该水于121℃下压热处理20分钟。在此培养基中接种10％的小球藻海洋微藻接种物(ATCC保藏号PTA-12198)，在540nm下的光密度为0.8-1.0。将烧瓶保持在30℃的静态条件下。通过以规则的时间间隔在540nm波长下的光密度测量来监测生长参数。研究常规海水和上面制得的海水培养基中微藻的生长并将数据曲线图提供在图1中。结果表明了在两种培养基中相似的生长趋势。
实施例5
在建造于远离天然海水源的地点的跑道池中研究实施例4的小球藻的生长。为此目的使用来自实施例2中获得的盐级分制得的海水并以这些情况下通常使用的常用Zarrouks培养基作为对照。由实施例2的盐级分a、b和c构建干海水，将这些盐以与获得它们的重量比例相同的重量比例即6:110:35混合。通过将525g该干海水制剂溶解在150L该地区可得到的普通自来水中以给出与海水浓度和组成相似的～3.5％(重量/体积)固体来制备海水。首先在所限定的Zarrouk培养基中培养微藻，其次在由干海水构建的海水培养基中培养微藻。在两种情况下，接种物的量均为10％(体积/体积)。对于Zarrouk培养基，在pH值10下进行接种，而对于干海水培养基，在pH7.6下进行接种，并在表2中给出培养条件的详细情况。定期监测生长并将数据呈现在下图2中。除在干海水培养基中获得更好的生长曲线外，此培养基还有助于生物质沉降，这将便于收获。
表2：生长曲线研究过程中保持的培养条件
实施例6
采用如实施例5中制得的海水作为培养基以观察海洋盐泽螺旋藻(Spirulina subsalsa)在实验室条件下的生长。使用全强度海水(32.19g/l)及此外半强度海水(～16g/l)和四分之一强度海水(～8g/l)进行研究。使用ASNIII(人工海水营养培养基)培养基作为对照。较低盐浓度中生长的培养物表现出低得多的生长，而具有32.19g/l干海水的培养物表现出良好的生长，并且在此浓度下，结果与对照培养基中的生长非常类似，如图3中所示。
实施例4-6教导我们：干海水可用作构建可用于海洋微藻的生长的海水的天然制剂。
实施例7
由实施例3的盐级分重建海水并用作培养基以观察地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)(MTCC5549)海洋细菌的生长。用5gm/l蛋白胨和1gm/l酵母提取物制备两个单独的培养基，一个具有100ml的Zobell海洋肉汤，第二个具有100ml的重建海水(干海水)。取培养基于500ml锥形瓶中并在121℃下灭菌20分钟，其后接种1ml所述细菌的24小时培养物。将烧瓶保持在150rpm/32℃下的轨道摇床中。以规则的时间间隔监测培养物的光密度，持续时间36小时。细菌在Zobell海洋肉汤和干海水培养基中的生长的对比数据图示于图4中。结果表明了在两种培养基中相似的生长趋势。
实施例7教导我们：干海水可用作构建可用于海洋细菌的生长的海水的天然制剂。
实施例8
将如实施例4中制得的海水倒入尺寸为：长＝3英尺、宽＝1英尺6英寸、高＝2英尺的海洋水族馆中。在该水族馆中放入海洋鱼类如海星、虎鱼、海葵和小丑鱼。从开展研究的个人接收到的报告中陈述了“从过去两个月以来，这些海水鱼类在该水中看起来非常舒适。”
实施例8教导我们：干海水可用作构建可用于海洋水族馆中的应用的海水的天然制剂。
实施例9
在本实施例中，使用实施例1的干海水-MF来再矿化从电渗析-反渗透组合的家用淡化装置获得的约35ppm TDS的淡化水。获得TDS为450ppm的再矿化水，组成如表3中所示。该再矿化水仅具有160ppm的NaCl并具有大量的有用成分如钙、镁、硫酸根和碳酸氢根。这样的再矿化水将可用于饮用和农业应用二者。
表3
成分 浓度(ppm) 分析方法
Ca 52.17 ICP-AAS
K 1.53 ICP-AAS
Mg 39.57 ICP-AAS
Na 64.12 ICP-AAS
Cl 149.1 滴定
HCO3 98.0 滴定
SO4 48.0 滴定
As 低于检测限水平 ICP-AAS
Cd 低于检测限水平 ICP-AAS
Hg 低于检测限水平 ICP-AAS
Pb 低于检测限水平 ICP-AAS
实施例9教导我们：干海水-MF可用作再矿化低TDS水(包括淡化水)的成本有效且天然的制剂。
本发明的主要优点是：
·通过太阳能蒸发对海水进行分级来获得三种粗的盐组合物，因此，该方法非常成本有效。
·不仅海水中的主要成分而且甚至痕量成分也被保持在一个或多个级分中。
·该方法是完全天然的，无流出物，并且不涉及处理任何合成化学品。
·固体盐级分或它们的合适掺合物可以成本有效地运输。
·可以在附近不可得到海水但可得到淡水的地球的任何地方得到以其原始形式的海水。
·也可构建基本不含氯化钠的盐组合物，其具有成本有效地强化矿物质的效用。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于制备天然盐制剂的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)收集2.5-4.0°Bé的海水；
(b)使步骤(a)中获得的所述海水经受太阳能蒸发直至25°Bé密度以获得基本不含氯化钠而含钙、硫酸根和碳酸根/碳酸氢根作为主要成分的级分I的盐组合物以及富含氯化钠和其它成分的盐水；
(c)将步骤(b)所得到的盐水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发所述饱和盐水直至密度达到28.5-31.0°Bé密度以分离出海水中大量的氯化钠作为级分II，而不特别关注氯化钠的纯度，并留下在很大程度上不含NaCl的母液卤水；
(d)在太阳下收获步骤(c)中获得的所述盐；
(e)将步骤(c)中获得的所述母液卤水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发至接近凝固阶段以获得级分III；
(f)收获步骤(e)中获得的所述结晶盐；
(g)将步骤(b)、(d)和(f)中获得的级分(I)、(II)和(III)以获得这些级分的比例混合以产生模拟干海水的天然盐制剂；或任选地
(h)以1:3至1:6的比率仅混合级分(I)和(III)以获得基本不含氯化钠而含海水中的其它成分的天然盐制剂，所述其它成分特别是钙、镁、钾、碳酸根/碳酸氢根、硫酸根和微量营养元素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将权利要求1的步骤(a)中获得的所述海水通过絮凝或普通过滤或优选超滤来澄清化以在装进步骤(b)中用于蒸发的锅中之前分离出包括孢囊、孢子和微生物在内的悬浮物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在进一步蒸发之前将步骤(b)中回收的游离水分含量为3-5％(重量/重量)的所述级分I的盐组合物任选地加入到步骤(e)的所述母液中以吸收一些水分，并在此过程中一定程度地减小所述蒸发负荷而仍获得干到易操作的产物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将权利要求1的步骤(g)中获得的天然盐制剂用于通过将盐再溶解到淡水源中来重建海水。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述天然盐制剂可用于水族馆中海洋动植物的生存和生长。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述天然盐制剂可用于海洋细菌和微藻的生长并可用作普通海水或特殊培养基如Zobell海洋肉汤和ASNIII培养基的替代物。
7.根据权利要求4所述的方法，其中通过改变加入的所述盐的量使得海水的盐度根据需要改变。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(h)中获得的所述天然盐制剂被用于总溶解固体为10-250mg·L-1的矿物质缺乏水的强化以给出总溶解固体为300-500ppm的营养水，所述营养水具有所需量的钙、镁、钾、碳酸氢根和硫酸根以及如针对饮用水和灌溉水的各种标准中所规定的低含量的氯化钠。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述海水的蒸发可部分或全部地采用强制蒸发法在更受控的条件下进行。
10.根据权利要求1所述的方法，其中通过增大表面、加热或经受微波处理来加速所述盐在水中的再溶解。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在使用前过滤所述盐的溶液以移除粗和细悬浮物。
12.从海水分离的天然粗盐级分用于成本有效地重建海水和矿物强化中的用途，所述级分具有如下组成：
(i)级分I，其含海水中大部分的钙、碳酸氢根/碳酸根和部分的硫酸根，并包含Ca2+＝20-23％(重量/重量)、Mg2+＝0.05-0.2％(重量/重量)、Na+＝0.75-1.5％(重量/重量)、SO4 2-＝48-54％(重量/重量)、Cl-＝2.3-3％(重量/重量)与少量的CO3 2-/HCO3 -以及海水中存在的痕量其它成分，所述CO3 2-/HCO3 -的绝对量随CO2浓度和pH而异，所述痕量其它成分可能被共结晶或吸留或阻止附着于盐水；
(ii)级分II，其基本由从所述海水中分离出的氯化钠构成，所述分离着眼于使级分I和III中的NaCl含量最小化但并不特别关注所述NaCl的纯度；
(iii)级分III，其具有有用的成分如镁、硫酸根和钾而排除了海水中大部分的氯化钠，并包含Ca2+＝0.08-4.15％(重量/重量)、Mg2+＝11-15％(重量/重量)、Na+＝3-6％(重量/重量)、SO4 2-＝16-19.5％(重量/重量)、Cl-＝38-40％(重量/重量)、K+＝3.5-4.5％(重量/重量)。
13.权利要求12所述的从海水分离的天然粗盐级分用于强化矿物质缺乏水的用途，其中级分(I)和(III)的混合在1:3至1:6之间的比率下进行。
14.权利要求12所述的从海水分离的天然粗盐级分用于海水的重建的用途，其中级分(I)、(II)和(III)的混合以与分别在权利要求1的步骤(b)、(d)和(f)中获得它们的重量比例相同的重量比例进行。

Claims (15)

1.用于制备天然盐制剂的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)收集2.5-4.0°Bé的海水；
(b)使步骤(a)中获得的所述海水经受太阳能蒸发直至25°Bé密度以获得基本不含氯化钠而含钙、硫酸根和碳酸根/碳酸氢根作为主要成分的级分I的盐组合物以及富含氯化钠和其它成分的盐水；
(c)将步骤(b)所得到的盐水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发所述饱和盐水直至密度达到28.5-31.0°Bé密度以分离出海水中大量的氯化钠作为级分II，而不特别关注氯化钠的纯度，并留下在很大程度上不含NaCl的母液卤水；
(d)在太阳下收获步骤(c)中获得的所述盐；
(e)将步骤(c)中获得的所述母液卤水进给到另一结晶锅中并继续太阳能蒸发至接近凝固阶段以获得级分III；
(f)收获步骤(e)中获得的所述结晶盐；
(g)将步骤(b)、(d)和(f)中获得的级分(I)、(II)和(III)以获得这些级分的比例混合以产生模拟干海水的天然盐制剂；和任选地
(h)以1:3至1:6的比率仅混合级分(I)和(III)以获得基本不含氯化钠而含海水中的其它成分的天然盐制剂，所述其它成分特别是钙、镁、钾、碳酸根/碳酸氢根、硫酸根和微量营养元素。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将权利要求1的步骤(a)中获得的所述海水通过絮凝或普通过滤或优选超滤来澄清化以在装进步骤(b)中用于蒸发的锅中之前分离出包括孢囊、孢子和微生物在内的悬浮物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在进一步蒸发之前将步骤(b)中回收的游离水分含量为3-5％(重量/重量)的所述级分I的盐组合物任选地加入到步骤(e)的所述母液中以吸收一些水分，并在此过程中一定程度地减小所述蒸发负荷而仍获得干到易操作的产物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将权利要求1的步骤(g)中获得的天然盐制剂用于通过将盐再溶解到淡水源中来重建海水。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述天然盐制剂可用于水族馆中海洋动植物的生存和生长。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述天然盐制剂可用于海洋细菌和微藻的生长并可用作普通海水或特殊培养基如Zobell海洋肉汤和ASNIII培养基的替代物。
7.根据权利要求4所述的方法，其中通过改变加入的所述盐的量使得海水的盐度根据需要改变。
8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(h)中获得的所述天然盐制剂被用于总溶解固体为10-250mg·L-1的矿物质缺乏水的强化以给出总溶解固体为300-500ppm的营养水，所述营养水具有所需量的钙、镁、钾、碳酸氢根和硫酸根以及如针对饮用水和灌溉水的各种标准中所规定的低含量的氯化钠。
9.根据权利要求1所述的方法，其中连续地蒸发所述海水而不分级以获得与权利要求1的步骤(g)中所述的相似的盐制剂。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述海水的蒸发可部分或全部地采用强制蒸发法在更受控的条件下进行。
11.根据权利要求1所述的方法，其中通过增大表面、加热或经受微波处理来加速所述盐在水中的再溶解。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在使用前过滤所述盐的溶液以移除粗和细悬浮物。
13.从海水分离的天然粗盐级分用于成本有效地重建海水和矿物强化中的用途，所述级分具有如下组成：
(i)级分I，其含海水中大部分的钙、碳酸氢根/碳酸根和部分的硫酸根，并包含Ca2+＝20-23％(重量/重量)、Mg2+＝0.05-0.2％(重量/重量)、Na+＝0.75-1.5％(重量/重量)、SO4 2-＝48-54％(重量/重量)、Cl-＝2.3-3％(重量/重量)与少量的CO3 2-/HCO3 -以及海水中存在的痕量其它成分，所述CO3 2-/HCO3 -的绝对量随CO2浓度和pH而异，所述痕量其它成分可能被共结晶或吸留或阻止附着于盐水；
(ii)级分II，其基本由从所述海水中分离出的氯化钠构成，所述分离着眼于使级分I和III中的NaCl含量最小化但并不特别关注所述NaCl的纯度；
(iii)级分III，其具有有用的成分如镁、硫酸根和钾而排除了海水中大部分的氯化钠，并包含Ca2+＝0.08-4.15％(重量/重量)、Mg2+＝11-15％(重量/重量)、Na+＝3-6％(重量/重量)、SO4 2-＝16-19.5％(重量/重量)、Cl-＝38-40％(重量/重量)、K+＝3.5-4.5％(重量/重量)。
14.从海水分离的天然粗盐级分用于强化矿物质缺乏水的用途，其中级分(I)和(III)的混合在1:3至1:6之间的比率下进行。
15.从海水分离的天然粗盐级分用于海水的重建的用途，其中级分(I)、(II)和(III)的混合以与获得它们的重量比例相同的重量比例进行。
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