一种深海低钠功能浓缩液的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种深海低钠功能浓缩液的制备方法，以海平面300m以下的海洋深层水为原料，通过超滤预处理除去深层海水中的有机物杂质，再对预处理后的深层海水进行反渗透浓缩处理，然后将得到的反渗透浓缩浓液进行三级电渗析分理，最后得到深海低钠功能浓缩液。本发明专利技术具有成本低、效率高、工艺简单、无污染等优点，所获得的深海低钠功能浓缩液除含有普通饮用水中所含有的钾、钠、钙、镁等普通矿物质外，还含有人体所需的铁、锌、钼、锂、锰等微量元素，可以有效抗疲劳、预防骨质疏松、增强人体免疫力。所采用原料的深层海水资源丰富、洁净无污染，在天然、无污染物质越来越受关注的未来，与深层海水相关的产品必将更加受到人们的欢迎，市场前景极为广阔。

Preparation method of deep sea low sodium function concentrating liquid

The invention discloses a preparation method of deep-sea low-sodium functional concentrate, which takes deep-sea water below 300 m as raw material, removes organic impurities in deep-sea water by ultrafiltration pretreatment, then concentrates the pretreated deep-sea water by reverse osmosis, and then carries out three-stage reverse osmosis concentrate. Finally, the deep sea low sodium functional concentrate was obtained. The present invention has the advantages of low cost, high efficiency, simple process and no pollution. Besides potassium, sodium, calcium, magnesium and other common minerals contained in common drinking water, the obtained deep sea low sodium functional concentrate also contains trace elements such as iron, zinc, molybdenum, lithium and manganese needed by human body, which can effectively resist fatigue and prevent fatigue. Osteoporosis and enhance immunity. The raw materials used in the deep seawater are rich in resources, clean and pollution-free. In the future of more and more attention to natural and pollution-free substances, products related to deep seawater will be more welcomed by people, and the market prospects are very broad.

【技术实现步骤摘要】
一种深海低钠功能浓缩液的制备方法
本专利技术涉及海水综合利用技术，具体涉及到一种以深层海水为原料的低钠功能浓缩液的制备方法。
技术介绍
深层海水是指海平面200米以下阳光照射不到的海水，具有低温性、恒定性、洁净性、富含营养盐及矿物质等几大特性。随着深层海水在物理、化学、生物等方面的研究不断深入，其利用价值被越来越多人所认识，也引起世界范围性的关注，成为备受瞩目的重要绿色经济资源。深层海水中镁离子的含量约为1000～1300mg/L，是含量仅次于钠离子的阳离子。多项研究结果证明镁元素是提高机体抗疲劳性的主要因素。运动员在运动后适量补充富含镁元素的矿物质饮料，可以提升运动耐力，明显提升运动成绩。另外，矿物质水中一般还含有适当的钠、钾，用于补充汗液中丢失的钠、钾，同时加快人体对水分的吸收。但是,如果钠、钾含量过高会适得其反，不仅不能补水反而会加速机体失水。市场销售的矿物质饮料主要是通过往纯净水中添加各种化学试剂调配而成的。添加过程中可能会引入新的杂质，并且由于工艺程序复杂，需要加入防腐剂等来保证水质。如果选用天然矿泉水或者普通海水为水源，一般通过蒸发的方式来除去多余的氯化钠，在此过程中会造成营养物质的损失，且容易产生硫酸盐、碳酸盐等沉淀。深层海水除含有钠、钙、镁等矿物质外，还含有一些对人体有益的微量元素。在天然、无污染物质越来越受关注的未来，与深层海水相关的产品必将更加受到人们的欢迎，深层海水的综合利用必将出现新的前景。
技术实现思路
鉴于深层海水含有丰富的矿物质和生物活性微量元素，本专利技术提出一种以深层海水为原料的低钠功能浓缩液的制备方法，通过反渗透浓缩和电渗析分离实现从深层海水中制取低钠功能浓缩液。本专利技术涉及的一种深海低钠功能浓缩液的制备方法，技术步骤包括超滤预处理、反渗透浓缩和三级电渗析分离。S1、超滤预处理取海面以下300～1000m处的深层海水进行超滤预处理，以过滤海水中的大分子物质和悬浮物，得到净化后的深层海水。超滤预处理的超滤膜为PVDF中空纤维柱式膜，截流分子量为8000，操作压力为0.5MPa。所取深层海水的硬度为4500～5500mg/L，镁离子浓度为1100～1300mg/L，钙离子浓度为300～350mg/L，钠离子浓度为9300～9500mg/L，硫酸根离子浓度为2100～2300mg/L。S2、反渗透浓缩将S1超滤预处理的深层海水通过反渗透膜进行分离浓缩处理，得到反渗透浓缩液和脱盐淡水；反渗透处理的压力不超过4MPa，温度不超过40℃。所获得反渗透浓缩液的硬度为9000～10000mg/L，镁离子浓度为2000～2200mg/L，钙离子浓度为600～650mg/L，钠离子浓度为13000～14500mg/L，硫酸根离子浓度为3600～3800mg/L。S3、I级电渗析分离将S2获得的反渗透浓缩液进行I级电渗析分离处理，除去部分钠离子，得到I级电渗析浓缩液和脱盐液1。I级电渗析分离的阳极膜采用1价选择性膜，阴极膜采用常规膜。I级电渗析浓缩池加入脱盐淡水，电渗析脱盐池加入反渗透浓缩液。系统运行温度均30℃。所获得的脱盐液1的硬度为9100～10000mg/L，镁离子浓度为1600～1850mg/L，钙离子浓度为450～550mg/L，钠离子浓度为5000～5300mg/L，硫酸根离子浓度为4000～4700mg/L。S4、II级电渗析分离将S3获得的脱盐液1进行II级电渗析分离处理，以浓缩硬度成分，同时截留硫酸根离子，防止结垢，得到II级电渗析浓缩液和脱盐液2。II级电渗析分离的阳极膜采用常规膜，阴极膜采用1价选择性膜。II级电渗析浓缩池加入淡水，电渗析脱盐池加入I级电渗析脱盐液。所获得的II级电渗析浓缩液的硬度为45000～50000mg/L，镁离子浓度为10000～12000mg/L，钙离子浓度为3500～4000mg/L，钠离子浓度为27000～28700mg/L，硫酸根离子浓度为350～400mg/L。S5、III级电渗析分离将S4获得的II级电渗析浓缩液进行III级电渗析分离处理，进一步除去钠离子。III级电渗析浓缩池加入淡水，电渗析脱盐池加入II级电渗析浓缩液。III级电渗析阳极膜采用1价选择性膜，阴极膜采用常规膜，得到III级电渗析浓缩液和低钠功能浓缩液。所获得的低钠功能浓缩液的硬度为45000～50000mg/L，镁离子浓度为10000～12000mg/L，钙离子浓度为3500～4000mg/L，钠离子浓度为500～550mg/L，硫酸根离子浓度为300～350mg/L。所述I级、II级和III级电渗析处理过程中，系统运行温度均<35℃。本专利技术将几种膜处理过程进行优化耦合，实现钠离子、硫酸根的有效去除和钙镁离子的高效浓缩，同时保留有效微量元素。利用本专利技术提供的方法制备的深海低钠功能浓缩液具有洁净、富营养、生理活性强等优点，可以用于补充人体所需的铁、锌、钙等各种矿物质元素，有益人体健康。附图说明图1为一种深海低钠功能浓缩液的制备方法流程示意图。图中标记说明：S1、超滤预处理S2、反渗透浓缩S3、I级电渗析分离S4、II级电渗析分离S5、III级电渗析分离。具体实施方式通过下述实施例本专利技术的技术方案作进一步说明。取海面以下300m处的深层海水10L，对其进行分析检测，深层海水硬度为4853mg/L，镁离子浓度为1105mg/L，钙离子浓度为340mg/L，钠离子浓度为9400mg/L，硫酸根离子浓度为2250mg/L。按照以下步骤进行：S1、超滤预处理利用超滤膜系统对所取深层海水进行预处理，除去悬浮物、大分子杂质等，得到净化后的深层海水。超滤预处理的超滤膜为PVDF中空纤维柱式膜，截流分子量为8000。S2、反渗透浓缩将S1超滤预处理的深层海水通过反渗透膜进行分离浓缩处理，得到反渗透浓缩液6L和脱盐淡水4L；反渗透的操作压力为3.8MPa，温度为35℃。所获得反渗透浓缩液的硬度为9180mg/L，镁离子浓度为2050mg/L，钙离子浓度为650mg/L，钠离子浓度为13890mg/L，硫酸根离子浓度为3735mg/L。S3、I级电渗析分离将S2获得的反渗透浓缩液进行I级电渗析分离处理，除去部分钠离子，得到I级电渗析浓缩液4.2L和4.8L的脱盐液1。I级电渗析分离的阳极膜采用1价选择性膜，阴极膜采用常规膜。I级电渗析浓缩池加入脱盐淡水3L，电渗析脱盐池加入反渗透浓缩液6L。系统运行温度为30℃。所获得的脱盐液1的硬度为9400mg/L，镁离子浓度为2260mg/L，钙离子浓度为650mg/L，钠离子浓度为5240mg/L，硫酸根离子浓度为4120mg/L。S4、II级电渗析分离将S3获得的4.8L脱盐液1进行II级电渗析分离处理，以浓缩硬度成分，同时截留硫酸根离子，防止结垢，得到II级电渗析浓缩液3.3L和脱盐液2。II级电渗析分离的阳极膜采用常规膜，阴极膜采用1价选择性膜。II级电渗析浓缩池加入淡水2.1L，电渗析脱盐池加入I级电渗析脱盐液4.8L。系统运行温度均30℃。所获得的II级电渗析浓缩液的硬度为46000mg/L，镁离子浓度为11000mg/L，钙离子浓度为3650mg/L，钠离子浓度为28000mg/L，硫酸根离子浓度为360mg/L。S5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海低钠功能浓缩液的制备方法，技术步骤包括超滤预处理、反渗透浓缩、I级电渗析分离、II级电渗析分离、III级电渗析分离；所述超滤预处理，取海面以下300～1000m处的深层海水进行超滤预处理，以过滤海水中的大分子物质和悬浮物，得到净化后的深层海水；所述反渗透浓缩，将净化后的深层海水通过反渗透膜进行分离浓缩处理，得到反渗透浓缩液和脱盐淡水；所述I级电渗析分离，将反渗透浓缩液采用选择性电渗析技术进行电渗析分离处理，得到I级电渗析浓缩液和脱盐液1；所述II级电渗析分离，将I级电渗析分离得到的脱盐液1进行电渗析分离处理，得到II级电渗析浓缩液和脱盐液2；所述III级电渗析分离，将II级电渗析分离得到的II级电渗析浓缩液进行电渗析分离处理，得到III级电渗析浓缩液和深海低钠功能浓缩液。

【技术特征摘要】
1.一种深海低钠功能浓缩液的制备方法，技术步骤包括超滤预处理、反渗透浓缩、I级电渗析分离、II级电渗析分离、III级电渗析分离；所述超滤预处理，取海面以下300～1000m处的深层海水进行超滤预处理，以过滤海水中的大分子物质和悬浮物，得到净化后的深层海水；所述反渗透浓缩，将净化后的深层海水通过反渗透膜进行分离浓缩处理，得到反渗透浓缩液和脱盐淡水；所述I级电渗析分离，将反渗透浓缩液采用选择性电渗析技术进行电渗析分离处理，得到I级电渗析浓缩液和脱盐液1；所述II级电渗析分离，将I级电渗析分离得到的脱盐液1进行电渗析分离处理，得到II级电渗析浓缩液和脱盐液2；所述III级电渗析分离，将II级电渗析分离得到的II级电渗析浓缩液进行电渗析分离处理，得到III级电渗析浓缩液和深海低钠功能浓缩液。2.根据权利要求1所述的一种深海低钠功能浓缩液的制备方法，其特征在于，所述超滤预处理所用的超滤膜为PVDF中空纤维柱式膜，截流分子量为8000，操作压力为0.5MPa，以过滤海水中的大分子物质和悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：高春娟，张琦，马来波，董泽亮，王涛，张雨山，黄西平，
申请(专利权)人：国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12