再矿物化流体的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种再矿物化流体的系统和方法。本发明专利技术还提供一种组合物，该组合物能够凝固以产生用于使流体再矿化的胶凝材料。该组合物包括第一含镁化合物，第二含镁化合物和存在于组合物中的水，其量足以使该组合物凝固成胶凝材料。

【技术实现步骤摘要】
再矿物化流体的系统和方法相关应用本申请根据35U.S.C.§119要求于2019年10月4日提交的美国临时专利申请第62/910,752号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
反渗透包括通过使液体通过半透膜来过滤液体，所述半透膜具有的孔大得足以使溶剂通过，但又小得足以保留溶质污染物的通过。通过将液体加压到高于其渗透压，溶剂液体分子将跨膜扩散，但溶质分子将保留。然后丢弃所得的盐水，并保留所过滤的溶剂。这种反渗透系统可以配置成从几乎任何来源生产纯净水。尽管出于许多原因并且在许多应用中这是有利的，但是对于饮用水或其他饮料水(例如茶、咖啡、苏打水、热巧克力或调味水)的生产而言还是不完美的。具体而言，反渗透过程不是选择性的。就是说，反渗透去除了所有溶解的矿物离子，去除了对于健康和口味期望的那些以及对于健康和口味不期望的那些。在饮用水中保持适量的矿物被认为对人体健康有益，例如，世界卫生组织制定的标准(“饮用水中的营养物”，2005年)。水的味道也可以通过保持溶解的矿物和碱度的水平以及用水产生的食品和饮料的味道来改善。特别是，专业咖啡协会从感官角度出发，建议至少50ppm硬度的CaCO3和至少40ppm的碱度作为优化水的CaCO3(Wellinger,M.,Smrke,S.,Yeretzian,C.TheSCAWaterQualityHandbook.SantaAna:SpecialtyCoffeeAssociation,2018,Web.8/7/2020)。一些专家指出了镁离子对于从咖啡中提取所需化合物的重要性(Hendon,C.H.,Colonna-Dashwood,L.,andColonna-Dashwood,M.TheRoleofDissolvedCationsinCoffeeExtraction.J.Agric.FoodChem.2014,62,4947-4950)。当前各种天然矿物用于此目的，例如氧化钙(CaO)、菱镁矿MgCO3、方解石CaCO3或白云石CaMg(CO3)2。这些矿物具有缺点，例如矿物添加量低或不一致、组成可变和/或导致饮用消费时不期望的高pH。
技术实现思路
在一些实施方案中,本专利技术提供了一种用于再矿化流体的设备。该设备包括矿化单元，该矿化单元具有配置成再矿化渗透物流以产生矿化物流的胶凝材料。矿化单元包括用于接收渗透物流的矿化入口和用于排放矿化物流的矿化出口。矿化物流的总溶解固体(TDS)含量大于渗透物流。胶凝材料包括第一含镁化合物、第二含镁化合物和水，其在组合物中的存在量足以使该组合物凝固成胶凝材料，该组合物中水以至少为20％的总重量百分比存在。在一些实施方案中,胶凝材料包括孔的连接网络，其形成被布置成使流体能流过胶凝材料的间隙通道。在一些实施方案中,胶凝材料适合于溶于流体中。在进一步的实施方案中，该设备还包括过滤单元，其具有配置成将流体分离成渗余物流和渗透物流的过滤介质，其中该过滤单元具有用于接收流体的过滤入口，用于排放渗透物流的渗透物出口以及用于排放渗余物流的渗余物流出口。渗透物管线使渗透物出口与矿化单元的入口流体连通。在一些实施方案中，该设备进一步包括具有被配置成与矿化物流混合的流体的容器，其中该容器单元具有用于接收矿化物流的容器入口，以及用于排放具有平均矿物浓度的矿化物流的容器出口。在一些实施方案中，该设备还包括配置在矿化单元下流的储罐。在一些实施方案中，该设备还包括T形接头，其使储罐与矿化单元流体连通。在一些实施方案中，该设备还包括：阀，其配置成调整储罐和矿化单元之间的流动。在一些实施方案中，该阀是T型阀，其调整矿化单元、储罐和下游处理单元之间的流动。在一些实施方案中，该设备还包括配置成测量与储罐中的流体相关联的至少一个过程参数的传感器和与阀电连通的控制器，该控制器被编程为根据至少一个过程参数调整渗透物流通过矿化单元的流动。在一些实施方案中，该控制器被编程为调整渗透物流流过矿化单元的流动以具有至少1分钟的停留时间。在一些实施方案中，过程参数选自总溶解固体(TDS)含量、流体硬度值、流体液位、pH或碱度。在一些实施方案中，过程参数是总溶解固体(TDS)含量。在一些实施方案中，该设备还包括配置成测量与离开或进入矿化单元的流体相关联的至少一个过程参数的传感器和与阀电连通的控制器，该控制器被编程为根据至少一个过程参数调整矿化流体到储罐的流动。一些实施方案提供了一种能够凝固以产生用于再矿化流体的胶凝材料的组合物。该胶凝材料包含两种含镁化合物。在一些实施方案中，该组合物中的第一含镁化合物的摩尔分数超过第二含镁化合物的摩尔分数。在一些实施方案中，第一含镁化合物是氧化镁。在一些实施方案中，氧化镁在约1500℃或更低的温度下煅烧过。在一些实施方案中，氧化镁在大于约1000℃但小于约1500℃的温度下煅烧过。在一些实施方案中，第二含镁化合物是硫酸镁。在一些实施方案中，第二含镁化合物包括镁和阴离子。在一些实施方案中，第二含镁化合物选自硫酸镁、氯化镁和磷酸镁。在一些实施方案中，该组合物包含的第一含镁化合物与第二含镁化合物的比率为至少约1.25比约1。在一些实施方案中，该组合物包含的第一含镁化合物与第二含镁化合物的比率为在约2比约1和约13比约1之间。在一些实施方案中，第一含镁化合物在组合物中的摩尔分数在约15％至约75％之间。在一些实施方案中，第二含镁化合物在组合物中的摩尔分数在约1％至约35％之间。在一些实施方案中，该组合物包含的水与第二含镁化合物的比率为至少约1.5比约1。在一些实施方案中，该组合物包含的水与第二含镁化合物的比率在约1.5比约1和约30比约1之间。在一些实施方案中，该组合物包含在约20％至约70％之间的水摩尔分数。该组合物还包括在组合物中的存在量足以使组合物凝固成胶凝材料的水，该水具有至少20％的总重量百分比。在一些实施方案中，胶凝材料包括孔的连接网络，其形成被布置成使流体能流过胶凝材料的间隙通道。在一些实施方案中，该胶凝材料具有至少约1％的孔隙率。在一些实施方案中，该组合物包含至少一种添加剂。在一些实施方案中，添加剂在组合物中的存在量在约0.1％至约10％之间。在一些实施方案中，添加剂是有机酸。在一些实施方案中，添加剂包括调味剂、甜味剂、维生素或矿物中的至少一种。在一些实施方案中，添加剂包括粘合剂或惰性填料，其选自火山灰、粘土、沙子、聚合物、合成或天然纤维，或表面活性剂。在一些实施方案中，胶凝材料基本上不含耐水改性剂。在一些实施方案中，胶凝材料适于在流体中溶解或降解。前述以及其他方面和优点将从以下描述中显现。在说明书中，引用了构成其一部分的附图，并且在附图中以图示的方式示出了优选实施方案。然而，该实施方案不一定代表本专利技术的全部范围，因此，为了解释本专利技术的范围，在此引用权利要求书。附图说明图1是说明根据一个实施方案的用于再矿化流体的设备的示意图；图2A-2D是根据本文公开的实施方案的位于矿化单元内的胶凝材料的示意图；和图3是结合图1的设备的控制系统的示意图。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够凝固以产生用于再矿化水溶液的胶凝材料的组合物，该组合物包括：/n第一含镁化合物、第二含镁化合物和水，其在组合物中的存在量足以使组合物凝固成胶凝材料，该组合物中水以至少为20％(w/w)的总重量百分比存在，和/n胶凝材料被设计为溶于水溶液中。/n

【技术特征摘要】
20191004 US 62/910,7521.一种能够凝固以产生用于再矿化水溶液的胶凝材料的组合物，该组合物包括：
第一含镁化合物、第二含镁化合物和水，其在组合物中的存在量足以使组合物凝固成胶凝材料，该组合物中水以至少为20％(w/w)的总重量百分比存在，和
胶凝材料被设计为溶于水溶液中。


2.根据权利要求1所述的组合物，其中该组合物中的第一含镁化合物的重量分数超过第二含镁化合物的重量分数。


3.权利要求1所述的组合物，其中第一含镁化合物是氧化镁。


4.权利要求3所述的组合物，其中氧化镁在约1500℃或更低的温度下煅烧过。


5.权利要求4所述的组合物，其中氧化镁在大于约1000℃但小于约1500℃的温度下煅烧过。


6.根据权利要求1所述的组合物，其中第二含镁化合物包括镁和阴离子。


7.权利要求6所述的组合物，其中第二含镁化合物选自硫酸镁、氯化镁和磷酸镁。


8.权利要求1所述的组合物，其中第二含镁化合物是硫酸镁。


9.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含的第一含镁化合物与第二含镁化合物的比率为至少约1.25比约1。


10.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含的第一含镁化合物与第二含镁化合物的比率为在约2比约1和约13比约1之间。


11.权利要求1所述的组合物，其中第一含镁化合物在组合物中的重量分数在约15％至约75％(w/w)之间。


12.权利要求1所述的组合物，其中第二含镁化合物在组合物中的重量分数在约1％至约35％(w/w)之间。


13.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含的水与第二含镁化合物的比率为至少约1.5比约1。


14.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含的水与第二含镁化合物的比率在约1.5比约1和约30比约1之间。


15.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含在约20％至约70％(w/w)之间的水重量分数。


16.根据权利要求1所述的组合物，其中胶凝材料包括孔的连接网络，其形成被布置成使水溶液能流过胶凝材料的间隙通道。


17.权利要求16所述的组合物，其中胶凝材料具有至少约1％的孔隙率。


18.权利要求1所述的组合物，其中该组合物包含至少一种添加剂。


19.权利要求16所述的组合物，其中添加剂在组合物中的存在量在约0.1％至约10％(w/w)之间。


20.根据权利要求16所述的组合物，其中添加剂是有机酸。


21.根据权利要求16所述的组合物，其中添加剂包括调味剂、甜味剂、维生素或矿物中的至少一种。


22.权利要求16所述的组合物，其中添加剂包括粘合剂或惰性填料，其选自火山灰、粘土、沙子、聚合物、合成或天然纤维，或表面活性剂。


23.一种能够凝固以产生用于再矿化...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·法利，R·O·克劳德，M·R·卡迪尔卡，
申请(专利权)人：滨特尔民用水处理有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US