制备用于海水替代、矿物质强化的天然盐制剂的方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]可以参考M.J.Atkinson 和 C.Bingham 的标题为 “Elemental compositionof commercial sea salts，， 的文章(Journal of Aquariculture and AquaticSciences, 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0)2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0.05 μ mo I kg-1的特别低的值变为1.2 μ mo I kg—1的中等浓度，相异24倍，硝酸根从0.79变为18.4 μ mo I kg_S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。
[0005]可以参考 http://web, archive, org/web/20001215070800/http:/www.animalnetwork.com/fish2/aqfm/1999/mar/features/1/default, asp,如下表中所歹[J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。 [0006]表1:若干合成海水混合物的组成
[0007]
【权利要求】
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° Β?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°Β?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° Β?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、硫酸根和微量营养兀素。
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)、SO42 = 48-54% (重量/重量)、Cl = 2.3-3% (重量/重量)与少量的CO32 /HC03_以及海水中存在的痕量其它成分，所述C032_/HC03_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； (?)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)、SO广=16-19.5 % (重量/重量)、Cr = 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。
【文档编号】C02F1/68GK103889899SQ201280052511
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2011年12月29日
【发明者】P·K·戈施, S·C·厄帕德海伊, S·C·米施拉, V·P·莫汉达斯, D·N·斯里瓦斯塔瓦, V·K·沙西, R·J·桑哈维, S·桑皮, B·S·马克瓦纳, I·潘查, R·帕尔, R·森 申请人:科学与工业研究委员会