CN109287907A - 一种饮品、海水浓缩饮品及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种饮品、海水浓缩饮品及其制备工艺，涉及饮用品技术领域，该海水浓缩饮品的制备工艺，其能够有效去除高盐性海水中的重金属离子以及其他有害物质，获得富含微量元素和矿物质的浓缩饮品，该制备工艺能够提高海水的利用率，避免或降低海水的二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及饮用品技术领域，具体而言，涉及一种饮品、海水浓缩饮品及其制备工艺。
背景技术
大海是生命的摇篮，占地球面积70％的浩瀚海洋孕育了地球的生命，海洋中蕴含陆地上几乎所有的元素，在陆地资源匮乏的今天，人们把目光投向海水的综合利用，海水中化学物质提取是有无限前景的新兴产业，是充满朝气的绿色朝阳产业。
当今世界，在人口急骤膨胀的重压下，人类赖以生存的陆地空间已十分拥挤，淡水资源、化学资源、能源严重匮乏，人类的活动对环境的破坏程度不断加深，寻求新的生存空间，寻找新的原料和能源，已成为人类迫切需要解决的重要课题。
海水总体积达到13亿7千万立方千米，水的储量为1.318×109亿吨左右，约占地球总水量的97％，各种天然存在的元素在海洋中都被发现过，经监测并确认其主要溶存形式的元素已逾80种，其中17种元素是陆地所稀缺的。这些溶解于海水中的3.5％的矿物质是自然界留给人类的巨大财富。
海洋中蕴藏的元素或盐类对提供人类能源和发展近代农业等方面，有着潜在的重大意义。它们在海水中的总量非常巨大，即使是某些痕量元素，如锂(0.17ppm)、铷(0.12ppm)、碘(0.06ppm)、铀(0.003ppm)、钴(0.0001ppm)等，在海水中的总藏量也都要分别以亿吨、百亿吨甚至千亿吨计算。海水中铀的含量为陆地上已知铀的总储量的4500倍，铀的总量达到45亿吨，据测定，每吨海水中约含重水140克，这样全球的海水就含有250亿吨重水。现在海洋石油、天然气、海底锰矿的开发方兴未艾，海水养殖、海水淡化工程也给人类的发展提供了保证。海洋是人类淡水资源和其他化学资源的宝库，特别是核反应原料的巨大宝库。开发利用海水资源，向大海索要资源已经不再是人类的梦想。
现有技术将海水作为饮用水的技术尚未发展起来，海水处理技术的能源消耗大、成本高、操作难控制、污染大，且海水张超标重金属离子、有害物质都未得到合理处理，产品的质量底。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种海水浓缩饮品的制备工艺，该制备能够有效去除高盐性海水中的重金属离子以及其他有害物质，获得富含微量元素和矿物质的浓缩饮品，该制备工艺能够提高海水的利用率，避免或降低海水的二次污染。
本发明的第二目的在于提供一种海水浓缩饮品，其富含人体所需微量元素和矿物质，能够有效提高人的身体素质。
本发明的第三目的在于提供一种海水浓缩饮品，其具有能够让人体有效吸收利用的矿物质和微量元素，能够有效提高人的身体素质，达到美容健身的效果，有益身心健康。
本发明是这样实现的：
一种海水浓缩饮品的制备工艺，其包括：将纳滤后的浓缩水进行分级化处理，分级化处理包括以下任一步骤：
(1)采用离子交换法对纳滤后的浓缩水进行处理，然后采用改性沸石对离子交换法处理后得到的浓缩水进行吸附；
(2)采用改性沸石对纳滤后的浓缩水进行吸附，然后采用离子交换法对改性沸石吸附后的浓缩水进行处理。
在本发明的优选实施例中，上述制备工艺包括有催化剂吸附步骤，催化剂吸附步骤包括采用催化剂对分级化处理后的浓缩水进行吸附。
在本发明的优选实施例中，上述催化剂的比表面积为1500m2/g～2500m2/g。
在本发明的优选实施例中，上述催化剂包括有铁离子。
在本发明的优选实施例中，上述分级化处理过程中，采用改性沸石对阴离子交换树脂处理后得到的浓缩水进行吸附的吸附停留时间为30～35min。
在本发明的优选实施例中，上述离子交换法中，采用碱型阴离子交换树脂对浓缩水进行处理。
在本发明的优选实施例中，上述离子交换法中，采用碱型阴离子交换树脂对纳滤后的浓缩水处理时，操作温度为20℃～30℃。
一种海水浓缩饮品，其由上述的制备工艺制得。
一种饮品，其包括有体积比为(10～500)：1的水和上述海水浓缩饮品。
在本发明的优选实施例中，上述饮品中还包括有海水精华伴侣，海水精华伴侣中包括有维生素C。
本发明具有以下有益效果：
本发明实施例提供的海水浓缩饮品的制备工艺，其能够有效去除高盐性海水中的重金属离子以及其他有害物质，获得富含微量元素和矿物质的浓缩饮品，该制备工艺能够提高海水的利用率，避免或降低海水的二次污染。
本发明实施例提供的海水浓缩饮品，其富含人体所需微量元素和矿物质，能够有效提高人的身体素质。
本发明实施例提供的海水浓缩饮品，其具有能够让人体有效吸收利用的矿物质和微量元素，能够有效提高人的身体素质，达到美容健身的效果，有益身心健康。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的饮品、海水浓缩饮品及其制备工艺进行具体说明。
纳滤，是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附。采用纳滤膜处理海水能够得到淡水和浓缩水，淡水可以按照常规流程进行处理利用，在此不再赘述。本发明实施例提供的制备工艺是针对纳滤后的浓缩水。
纳滤膜截住了海水中各种有害物质以及有益物质，这些物质均存在于纳滤浓缩水中。如果不有效利用纳滤后的浓缩水，就会对海水造成二次污染。
本发明实施例提供的一种海水浓缩饮品的制备工艺，其包括：将纳滤后的浓缩水进行分级化处理，分级化处理包括以下任一步骤：
(1)采用离子交换法对纳滤后的浓缩水进行处理，然后采用改性沸石对离子交换法处理后得到的浓缩水进行吸附；
(2)采用改性沸石对纳滤后的浓缩水进行吸附，然后采用离子交换法对改性沸石吸附后的浓缩水进行处理。
需要说明的是，离子交换法和改性沸石均能够有效针对海水中的重金属离子和有害物质进行有效吸附去除，且相辅相成，二级化对海水进行处理能够确保将重金属离子和有害物质得到了充分的过滤，且离子交换法和改性沸石吸附处理均具有耐盐性，对于高盐含量的海水(纳滤后的浓缩水)任然具有极佳的吸附能力。需要说明的是，离子交换法和改性沸石吸附处理的处理顺序可以相互交换。
下面对离子交换法和改性沸石吸附处理进行具体说明。
离子交换法，是是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。
在发明实施例中，采用阴离子交换树脂对海水中的重金属离子进行有效吸附。碱型阴离子交换树脂主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基－N+(CH3)3，在氢氧形式下，－N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出，以进行交换，碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。需要说明的是，该离子交换法液可以采用弱碱型阴离子交换树脂对浓缩水(纳滤或改性沸石后的浓缩水)进行处理。
采用碱型阴离子交换树脂能够有效对纳滤后的浓缩水进行有机物去除以及脱色处理，主要结构采用大孔碱型I型阴离子交换树脂，如聚苯乙烯共聚物，使用的pH为0～14，操作温度就可以为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃、30℃。
处理浓缩水后的交换树脂可以采用再生剂进行再生，再生剂可采用NaOH，再生剂的用量为40～60g/L，再生时间为15～60min。
改性沸石，是通过用阳离子表面活性剂对天然沸石进行有机改性，可提高其孔隙率和增加吸附活性中心、提高离子交换性能以及提高有机物去除能力等，提高利用价值。
天然沸石对水中的砷具有吸附作用，但是效果不明显，水中的砷通常以无机状态存在，改性后的沸石能够改变砷在水中的存在状态，将三价砷转化成五价氧化态砷，此状态的砷在常温及pH值为6～9的情况下能够被改性沸石的静电力有效吸附，吸附停留时间为30min、31min、32min、33min、34min或35min。在此吸附停留时间内能够吸附海水中60～70％的砷，使砷的含量控制在50μg/L以内。
若吸附时间过长，砷吸附量达到平衡，无砷的降低，吸附时间过短，达到不效果，在不影响当天产量的情况下，进水流速视每小时处理量及改性沸石整体体积而定。
改性沸石可采用如稀无机酸(HCl、H2SO4、HNO3)改性天然沸石增强对海水中的重金属离子的吸附能力。
进一步地，该制备工艺还包括有催化剂吸附步骤，催化剂吸附步骤包括采用催化剂对分级化处理后的浓缩水进行吸附。分级化处理后，采用吸附剂对浓缩水做最后的吸附，以再次过滤中经书离子以及其他剩余的有机物。
具体地，本发明实施例采用的催化剂的比表面积为1500m2/g、1600m2/g、1700m2/g、1800m2/g、1900m2/g、2000m2/g、2100m2/g、2200m2/g、2300m2/g、2400m2/g或2500m2/g。催化剂可以采用活性炭或CC滤料等具有吸附能力的材质，催化剂中包括有铁离子，采用铁离子的高氧化性可有效去除浓缩水中的有害物质，如表面带有氢氧化铁涂层的催化剂，能够对腐殖物质、磷酸盐、铜以及许多其他重金属有巨大的去除效率，去除重金属离子及剩余有机物残留。
催化剂可以解析后再生，如采用浓度为2.5％的催化超氧化物来解析和破坏所有的氧化剂吸附的有机物和重金属，再生频率为6个月左右。
本发明还提供一种海水浓缩饮品，其由上述制备工艺制得。
该海水浓缩饮品中的微量元素的浓度如下：
镍：20～40μg/L；锌：20～50μg/L；锰：2～6mg/L；钒：10～60μg/L；硒：5～20μg/L等。
本发明实施例还提供一种饮品，其包括有体积比为(10～500)：1的水和本发明实施例提供的海水浓缩饮品。因为，海水浓缩饮品中的含盐量为8％、9％、10％、11％或12％。加入浓缩饮品10倍、100倍、200倍、300倍、400倍或500倍等体积的水进行调和，就可以饮用。
该饮品中还包括由海水精华伴侣，海水精华伴侣中含有维生素C和CO2，海水精华伴侣可以为粒状或液体状，根据个人的口味需要进行添加。其产生的大量气泡和Vc可以使海水浓缩饮品中的矿物质和微量元素更容易倍人体吸收利用，
Vc作为羟化过程底物和酶的辅助因子，影响胶原蛋白的合成，能达到更有效的美容健身效果，另外一方面，海洋精华液的加速人体代谢功能能有效缓解因Vc代谢产物草酸引起的泌尿系结石等症状，更加有益身体健康。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种海水浓缩饮品的制备工艺，其包括：
离子交换法：
采用碱型I型阴离子交换树脂(聚苯乙烯共聚物)对纳滤后的浓缩水进行处理，操作温度为25℃，再生剂采用NaOH，再生剂用量为100g/L，再生时间为40min。
改性沸石：
采用改性沸石对离子交换法处理后的浓缩水进行吸附，吸附停留时间为30min。
催化剂吸附：
采用含铁活性炭，比表面积为2500m2/g，吸附时间为30min。
实施例2
本实施例提供一种海水浓缩饮品的制备工艺，其包括：
改性沸石：
采用改性沸石对离子交换法处理后的浓缩水进行吸附，吸附停留时间为30min。
离子交换法：
采用碱型I型阴离子交换树脂(聚苯乙烯共聚物)对纳滤后的浓缩水进行处理，操作温度为20℃，再生剂采用NaOH，再生剂用量为100g/L，再生时间为40min。
催化剂吸附：
采用含铁活性炭，比表面积为2500m2/g，吸附时间为35min。
对比例1
验证离子交换法和改性沸石对海水的重金属离子和其他吸附方法对海水重金属离子吸附能力比较结果。
实验方法
纳滤浓缩水的数据如表1所示。本发明对比例采用第一实施例提供的制备工艺对该浓缩水进行处理，同时对照设置4组对照例，第一对照例采用2次超滤处理配合一次催化剂进行多级化处理，第二对照例采用一次超滤和2次催化剂吸附进行多级处理，第三对照例采用2次改性沸石以及催化剂吸附处理，第四对照例采用2次离子交换柱以及1次催化剂吸附处理。
在处理过程中，检测每一级处理的浓缩水中的重金属粒子的含量，第一实施例的检测结果如表1所示，第一对照例的检测结果如表2所示，第二对照例的检测结果如表3所示，第三对照例的检测结果如表4所示，第四对照例的检测结果如表5所示。
表1第一实施例处理浓缩水的检测结果
表2第一对照例处理浓缩水的检测结果
表3第二对照例处理浓缩水的检测结果
表4第三对照例处理浓缩水的检测结果
表5第四对照例处理浓缩水的检测结果
根据表1～5所示，相对于第一～四对照例而言，第一实施例提供的制备工艺能够有效较低海水中的重金属粒子含量。
对比例2
改性沸石吸附时间的优化实验。
实验方法
样品：纳滤浓缩水的初始数据如表1所示。
采用第一实施例提供的制备方法，设置4组不同吸附停留时间的对照例，20min、30min、40min、50min。然后测试所得浓缩饮品的重金属离子含量，测试结果如表6所示。
实验结果
表6检测结果
由表6可知，在采用改性沸石对浓缩水进行处理时，30～40min为最佳吸附停留时间。
综上，本发明实施例提供的海水浓缩饮品的制备工艺，其能够有效去除高盐性海水中的重金属离子以及其他有害物质，获得富含微量元素和矿物质的浓缩饮品，该制备工艺能够提高海水的利用率，避免或降低海水的二次污染。
本发明实施例提供的海水浓缩饮品，其富含人体所需微量元素和矿物质，能够有效提高人的身体素质。
本发明实施例提供的海水浓缩饮品，其具有能够让人体有效吸收利用的矿物质和微量元素，能够有效提高人的身体素质，达到美容健身的效果，有益身心健康。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海水浓缩饮品的制备工艺，其特征在于，其包括：将纳滤后的浓缩水进行分级化处理，所述分级化处理包括以下任一步骤：
(1)采用离子交换法对纳滤后的浓缩水进行处理，然后采用改性沸石对离子交换法处理后得到的浓缩水进行吸附；
(2)采用改性沸石对纳滤后的浓缩水进行吸附，然后采用离子交换法对改性沸石吸附后的浓缩水进行处理。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括有催化剂吸附步骤，所述催化剂吸附步骤包括采用催化剂对所述分级化处理后的浓缩水进行吸附。
3.根据权利要求2所述的制备工艺，其特征在于，所述催化剂的比表面积为1500m2/g～2500m2/g。
4.根据权利要求3所述的制备工艺，其特征在于，所述催化剂包括有铁离子。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备工艺，其特征在于，在所述分级化处理过程中，采用改性沸石对阴离子交换树脂处理后得到的浓缩水进行吸附的吸附停留时间为30～40min。
6.根据权利要求1～4任一项所述的制备工艺，其特征在于，所述离子交换法中，采用碱型阴离子交换树脂对浓缩水进行处理。
7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，在所述离子交换法中，采用所述碱型阴离子交换树脂对纳滤后的浓缩水处理时，操作温度为20℃～30℃。
8.一种海水浓缩饮品，其特征在于，其由如权利要求1～7任一项所述的制备工艺制得。
9.一种饮品，其特征在于，其包括有体积比为(10～500)：1的水和如权利要求8所述的海水浓缩饮品。
10.根据权利要求9所述的饮品，其特征在于，所述饮品中还包括有海水精华伴侣，所述海水精华伴侣中包括有维生素C。
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