CN113173666A - 一种生理性深层海水的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种生理性深层海水的制备方法，包括：S1、先利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤；S2、利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤；S3、利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理；S4、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤；S5、利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理；S6、利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释，得到生理性深层海水。通过上述制备方法，制得的生理性深层海水各种微量元素均衡且安全耐用，可用于医学使用。

Description

一种生理性深层海水的制备方法

技术领域

本发明涉及水处理领域，特别涉及一种生理性深层海水的制备方法。

背景技术

深层海水一般是指海平面200m以下的海水。海洋面积约占地球表面积的70.8％,海洋平均水深约为4000m，95％的海水属于深层海水。因阳光难以照达,深层海水中光合作用几乎停止，异养作用占主导，加之与表层海水交换极少，生物活动不剧烈。总体来说，深层海水具有以下几个显著特点：

(1)低温性。因阳光不能直接照射，与表层水相比，深层海水水温较低，一般为

随着深度的增加，海水温度逐渐降低。海平面300m以下水温约为10℃，1000m以下为

随后海水温度保持稳定。

(2)富营养性。由于缺少充分的光照，深海中的生物几乎不能发生光合作用，致使大量的氮、磷、硅等无机营养盐因未被消耗而存留于深层海水中。分析表明，随着海水深度的增加，海水中无机营养盐的含量逐渐增加，水深为1000m时，含量达到最高且稳定。

(3)微量元素丰富且恒定。深层海水中微量元素和矿物质种类非常丰富。深层海水中含有90多种人体所需的矿物质及微量元素。同时，由于远离外界影响，其矿物质元素始终维持在一个恒定的均衡状态。

(4)洁净性。深层海水的物理活动及光合作用等生物过程较少，加之其远离陆地及大气污染，因此，深层海水是一种非常洁净的水资源旧。研究表明，深层海水中悬浮颗粒物含量极低，仅为表层海水的14％，并且其中也不含病原菌、化学化合物和环境激素等污染物。

依据深层海水的诸多好处，拓展出了深层诸多用处，可将其应用于空调冷源、水产养殖、农业、食品、医药、精细化工等不同行业。具体如下：

(1)温差发电及制冷光线无法到达的海洋深层水与表层海水之间存在着一定的温度差，利用此温差可实现热力循环，即海洋温差能发电(Ocean Thermal EnergyConversion,OTEC)。1979年美国夏威夷州政府牵头组织了“Mini—OTEC”实验计划，利用取自675m深处的深层海水成功实现了总产值为536kW、净产值为18.5kW的温差能发电，这是世界上首次从海洋温差能中获得具有实际利用价值的电力。除此之外，深层海水可作为冷源直接冷却空调房内的空气，该技术与传统的空气热源式制冷机相比大大节省了电力消耗，可极大地降低制冷成本。同时，系统不需要制冷剂，因此不会对大气臭氧层造成破坏。美国夏威夷州自然能源研究所和日本高知县海洋深层水研究所将深层海水用于冷房制冷，与空气热源式压缩制冷机相比，节能效率分别为90％和40％。中国台湾台东区农业改良场负责运营的“精致农业研发馆”利用深层海水作冷源降低温室内温度，有效解决了某些花卉、蔬菜、水果无法在夏天栽培的问题。另外，利用深层水制冰后用于水产保鲜，不但电力消耗较少，而且与淡水制冰相比，可使保鲜温度降低2℃以上，显著提高保鲜食品特别是海产品的鲜度。

(2)水产养殖。深层海水富含海洋浮游植物生长所必需的多种营养元素及矿物质，其中氮、磷含量分别可达表层海水的数十倍之多，用深层海水作为培养液可显著提高藻类生产力、改良藻类代谢途径等。有学者通过实验发现，采用营养强化的表层海水和深层海水同时养殖同一种海藻。3周后，用深层海水培养的海藻的湿重比用营养强化的表层水培养的海藻重37％。采用海洋深层水养殖海带，其蛋白含量比用表层水养殖的高25倍，而糖分仅为后者的60％。汲取深层海水用于养殖硅藻等浮游植物，进而将其用于贝类、鱼、虾等的联合养殖，可免除工业肥料的使用。实验发现，以深层海水培养浮游植物，待达到一定的数量后，向其内投入蛤蚌和牡蛎，所喂养的蛤蚌和牡蛎的生长速率是生长于表层海水中同类的

倍，6个月内就可以达到出售标准。同时养殖废水还可用于种植高产卡拉胶和琼脂等化工产品的海草，实现深层海水中的营养物质向人类可利用的物质和能量的转换。利用深层海水可进行低温鱼类的养殖，日本富山县在20世纪90年代就开始尝试用深层海水养殖三文鱼种鱼，目前基于此种方法已成功地实现了大西洋鲑鱼、比目鱼、三文鱼等冷水性鱼类的养殖。由于深层海水远离污染，化学污染物和病原菌较少，还可有效避免养殖鱼类感染疾病。以海洋深层海水养殖比目鱼种鱼，可有效地提高鱼卵孵化率和仔鱼活力，有效降低防疫人工、药品和设施投入。

(3)农业和食品开发。深层海水经过适当稀释后用于种植农作物，可显著改善作物品质。日本静冈县农业试验场利用从深约700m处抽取的深层海水浇灌蔬菜后，蔬菜的含糖量和产量显著增加，并且生长过程缩短。每周给罐栽番茄浇灌经20倍普通水稀释的深层海水，结果表明，番茄的收获期比常规栽培提前了约10天，含糖量增加了4％，产量增加了115-217倍。

(4)医疗与保健。微量元素在人体内的含量尽管非常低，但与人类健康密切相关，很多人体疾病都是由于微量元素的缺失或失衡所致。深层海水所蕴藏的丰富矿物质和微量元素可为人类疾病的治疗提供新的突破口。

而由于深层海水中微量元素丰富且恒定，加上深层海水的洁净性，给深层海水制备生理性深层海水带来可能，但目前市面上制备生理性深层海水方法并不成熟。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生理性深层海水的制备方法，本发明提供的制备方法能够成功制备生理性深层海水，制得的生理性深层海水各种微量元素均衡，能够直接用于医学使用。

本发明提供了一种生理性深层海水的制备方法，包括以下步骤：

S1、利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤；

S2、利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤；

S3、利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理；

S4、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤；

S5、利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理；

S6、利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释后，灭菌，得到生理性深层海水。

优选的，所述步骤S1中，所述初次过滤和再次过滤在0.3MPa的压力下进行。

优选的，所述步骤S1中，所述原始海水为距离海岸5000m且距离海面深度超过200m的海域的海水。

优选的，所述步骤S1中，在所述初步过滤之后、再次过滤之前，对所述初步过滤所得海水进行盐浓度及元素含量检测。

优选的，所述元素包括钾、钠、氯、钙、磷和镁。

优选的，所述检测采用的方法为电感耦合等离子体质谱法。

优选的，所述检测的过程为：

在检测前，将待测体系平衡2min，然后，利用活塞进样泵以1mL/min的速度进样，同时，梯度泵以1mL/min的速度提取乙酸铵缓冲溶液，乙酸铵缓冲液经过第一螯合柱后和样品混合，到达第二螯合柱，各目标元素被螯合柱节流，整体进样时间为200min，之后，用乙酸铵缓冲溶液以1mL/min的速度急速淋洗3min，用以淋洗吸附在柱子上的少量碱金属和碱土金属元素，最后用1mol/L的硝酸液以1mol/min的速度依次流经1-4-7-6螯合柱淋洗5min，螯合柱上截留的目标元素被洗脱并收集，送到电感耦合等离子体质谱上进行分析，从而得到待检测海水中各元素含量。

优选的，所述步骤S3中，控制浓缩后海水体积为浓缩前海水体积的1％。

优选的，所述步骤S3中，所述冻融法的过程如下：

先在43℃静置30min，再于-80℃冷冻20min，最后再于37℃解冻10min；如此反复冻融4次。

优选的，所述步骤S3中，在浓缩处理后，检测并调整所得浓缩液中主要元素的浓度至人体正常值、调节渗透压至人体血浆渗透压。

本发明提供的生理性深层海水的制备方法包括：S1、先利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤；S2、利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤；S3、利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理；S4、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤；S5、利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理；S6、利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释，得到生理性深层海水。通过上述制备方法，简单处理即制得生理性深层海水，节约了开支，制得的生理性深层海水各种微量元素均衡，可直接用于医学使用。而且，本发明制备完成的生理性深层海水安全耐用，在医学使用中只需经过简单的处理即可使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种生理性深层海水的制备方法，包括以下步骤：

S1、利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤；

S2、利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤；

S3、利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理；

S4、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤；

S5、利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理；

S6、利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释后，灭菌，得到生理性深层海水。

参见图1，图1为本发明提供的制备方法的流程示意图。

关于步骤S1：利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤。

本发明中，所述原始海水为距离海岸5000m且距离海面深度超过200m的海域的海水。从海域获取原始海水后，避光运输至加工场地，且室温避光储存。

本发明中，先利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤。所述聚丙烯熔喷PP棉的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，所述初步过滤优选在0.3MPa的压力条件下进行。本发明通过上述初步过滤，有效去除海水中尺寸大于5mm的固体杂质。

本发明中，经上述初步过滤后，优选对所得海水进行盐浓度及元素含量检测。

所述盐浓度的检测方法没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的常规盐浓度检测方法进行即可。

所述元素含量检测中，检测的元素包括钾、钠、氯、钙、磷和镁等。所述检测的方法优选为电感耦合等离子体质谱法。所述检测的过程优选如下：在检测前，将待测体系平衡2min，然后，利用活塞进样泵以1mL/min的速度进样，同时，梯度泵以1mL/min的速度提取乙酸铵缓冲溶液，乙酸铵缓冲液经过第一螯合柱后和样品混合，到达第二螯合柱，各目标元素被螯合柱节流，整体进样时间为200min，之后，用乙酸铵缓冲溶液以1mL/min的速度急速淋洗3min，用以淋洗吸附在柱子上的少量碱金属和碱土金属元素，最后用1mol/L的硝酸液以1mol/min的速度依次流经1号-4号-7号-6号螯合柱淋洗5min，螯合柱上截留的目标元素被洗脱并收集，送到电感耦合等离子体质谱上进行分析，从而得到待检测海水中各元素含量。

本发明中，将上述检测后，利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤。本发明中，所述再次过滤优选在0.3MPa的压力条件下进行。本发明通过上述再次过滤，有效去除水中的细菌、小分子颗粒及悬浮物。

关于步骤S2：利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤。

本发明中，所述KDF滤芯(即铜锌合金滤芯)的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。上述过滤操作的气压条件没有特殊限制，在常压下进行即可。本发明通过上述过滤操作，有效去除了水中的可溶性金属(如铅、铜、汞、镍、铬、砷等)和化合物。

关于步骤S3：利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理。

本发明中，所述冻融法的过程如下：先在43℃静置30min，再于-80℃冷冻20min，最后再于37℃解冻10min。本发明反复进行上述熔融处理，去除海水中多余的盐分，优选处理至使浓缩后海水体积为浓缩前海水体积的1％。本发明中，优选反复冻融处理4次，可达到上述目标浓缩程度。

本发明中，在上述浓缩处理后，检测并调整所得浓缩液中主要元素的浓度至人体正常值、调节渗透压至人体血浆渗透压(所述渗透压优选为300mOsm/kgH₂O)。

关于步骤S4：利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤。

本发明中，所述PVC合金超滤膜的来源没有特护限制，为一般市售品即可。上述过滤操作的气压条件没有特殊限制，在常压下进行即可。本发明通过上述过滤操作，有效滤掉了水中的细菌、部分传染性病毒和微小杂质。

关于步骤S5：利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理。

本发明中，所述吸附处理的温度没有特殊限制，室温下进行即可。通过上述吸附处理，能够吸附水中异味、异色及有机物等对人体有害的物质，有效改善海水口感。

关于步骤S6：利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释后，灭菌，得到生理性深层海水。

本发明中，利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释，具体稀释为接近人体盐浓度及渗透压的生理性海水。

本发明中，在所述稀释后，优选还进行主要元素和部分微量元素的检测。其中，所述主要元素包括钾、钠、氯、钙、磷和镁等，所述部分微量元素包括铁、锌、锶、氯、碘和硒等。

其中，所述检测的方法与前文步骤S1中检测元素的方法一致，在此不再赘述。

本发明中，将上述检测后，进行灭菌，得到生理性深层海水。本发明中，所得灭菌备用的海水，在实验检测中，具体稀释成45PPM(mg/L)和90ppm的样品进行检测。

本发明提供的生理性深层海水的制备方法具有以下有益效果：

1、本发明利用深层海水微量元素丰富且恒定的优点，只需经过较为简单的工步，就能制备完成生理性深层海水，节约了开支，制得的生理性深层海水各种微量元素均衡，可直接用于医学使用。

2、本发明制备完成的生理性深层海水安全耐用，在医学使用中只需经过简单的处理(即过滤)即可使用。

3、本发明成功制得生理性深层海水，技术完备，弥补了技术上的空缺。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

S1、在0.3MPa压力下，利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，去除水中尺寸大于5mm的固体杂质。

S2、常规检测海水的盐浓度和元素含量(钾、钠、氯、钙、磷和镁等)。检测方法如前文所述。

S3、在0.3MPa压力下，利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行再次过滤，有效去除水中的细菌、小分子颗粒及悬浮物。

S4、利用KDF滤芯对海水进行过滤，除掉如铅、铜、汞、镍、铬、砷等可溶性金属和化合物。

S5、利用反复冻融法浓缩和去除海水中多余的盐分，处理至使浓缩后海水体积为浓缩前海水体积的1％。具体处理过程如下：先在43℃水浴中静置30min，再置于-80℃冰箱中快速冷冻20min，最后再迅速放入37℃水浴中解冻10min；如此反复处理4次。

反复冻融后，检测并调整所得浓缩液中主要元素的浓度至人体正常值、调节渗透压至人体血浆渗透压(渗透压为300mOsm/kgH₂O)。

S6、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对海水进行过滤，有效滤掉了水中的细菌、部分传染性病毒和微小杂质。

S7、利用活性炭吸附水中异味、异色及有机物等对人体有害的物质，改善海水口感。

S8、利用无菌纯净水对海水进行稀释，具体稀释为接近人体盐浓度及渗透压。之后，再次常规检测主要元素(钾、钠、氯、钙、磷和镁等)和部分微量元素(铁、锌、锶、氯、碘和硒等)的含量，灭菌备用。

对比例1

按照实施例1的过程进行，不同的是，步骤S5中，采用多级闪蒸法去除海水中多余盐分。具体如下：海水加热到一定温度后引入闪蒸室，在闪蒸室中的压力控制在低于热盐水温度所对应的饱和蒸汽压的条件下，而热盐水进入闪蒸室后即成为过热水而急速地部分气化，从而使热盐水自身的稳定降低，所产生的蒸汽被用于加热来自上一级的浓盐水，同时又被冷凝为所需的淡水，以此原理为基础，使热盐水依次流过若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发降温，同时盐水也逐渐增浓，直到其温度接近(但高于)天然海水温度为止。

对比例2

按照实施例1的过程进行，不同的是，步骤S5中，采用多效蒸发法去除海水中多余盐分。具体如下：从冷凝器后分流出来的原料海水经过预处理后，由泵依次送入预热器进行预热，然后进入第一效蒸发器的顶部，并按要求分配到传热管的内壁，管外为加热蒸汽。蒸发出来的二次蒸汽同下降的盐水在分离室中实现气液分离，二次蒸汽经过除沫器后引至下一效加热。剩下的盐水则因两效间的压差作用而流入下一效蒸发器。从第而效起各效都有盐水循环泵，将盐水分别打到蒸发器顶部进行分部和蒸发。如此进行直到末效。各效所生成的蒸馏水也沿着压力温度降低的方向流经各效管间，同时回收其热量，直到最后的冷凝器，形成产品淡水抽出，从而实现了原始海水的去除多余盐分。与对比例1-2相比，本发明实施例1的方法效果更好。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有近似于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种生理性深层海水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用孔径为5mm的聚丙烯熔喷PP棉对原始海水进行初步过滤，之后，再利用孔径为1mm的聚丙烯熔喷PP棉对海水进行再次过滤；

S2、利用KDF滤芯对步骤S1得到的海水进行过滤；

S3、利用反复冻融法对步骤S2得到的海水进行浓缩处理；

S4、利用孔径为0.01mm的PVC合金超滤膜对步骤S3得到的海水进行过滤；

S5、利用活性炭对步骤S4得到的海水进行吸附处理；

S6、利用无菌纯净水对步骤S5得到的海水进行稀释后，灭菌，得到生理性深层海水。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述初次过滤和再次过滤在0.3MPa的压力下进行。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述原始海水为距离海岸5000m且距离海面深度超过200m的海域的海水。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在所述初步过滤之后、再次过滤之前，对所述初步过滤所得海水进行盐浓度及元素含量检测。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述元素包括钾、钠、氯、钙、磷和镁。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述检测采用的方法为电感耦合等离子体质谱法。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述检测的过程为：

在检测前，将待测体系平衡2min，然后，利用活塞进样泵以1mL/min的速度进样，同时，梯度泵以1mL/min的速度提取乙酸铵缓冲溶液，乙酸铵缓冲液经过第一螯合柱后和样品混合，到达第二螯合柱，各目标元素被螯合柱节流，整体进样时间为200min，之后，用乙酸铵缓冲溶液以1mL/min的速度急速淋洗3min，用以淋洗吸附在柱子上的少量碱金属和碱土金属元素，最后用1mol/L的硝酸液以1mol/min的速度依次流经1-4-7-6螯合柱淋洗5min，螯合柱上截留的目标元素被洗脱并收集，送到电感耦合等离子体质谱上进行分析，从而得到待检测海水中各元素含量。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，控制浓缩后海水体积为浓缩前海水体积的1％。

9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述冻融法的过程如下：

先在43℃静置30min，再于-80℃冷冻20min，最后再于37℃解冻10min；如此反复冻融4次。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在浓缩处理后，检测并调整所得浓缩液中主要元素的浓度至人体正常值、调节渗透压至人体血浆渗透压。

Images