一种以天然降雪为原料获得天然低氘水的方法与流程

本发明涉及节能环保水处理和健康天然低氘饮用水领域，具体涉及一种以天然降雪为原料采用融化、过滤和杀菌技术获得天然低氘水的方法。

背景技术：

自然界里存在的水一般由2个氢原子和1个氧原子组成，但氢原子有质量不同的3个同位素，原子量分别为1，2，3的氕（h，氢）、氘（d,重氢）、氚（t，超重氢）。普通水中氘含量约为150ppm,氘含量低于150ppm的水,则称为低氘水（英文名deuteriumdepletedwater，简称ddw）。低氘水应用技术研究近年来获得较大进展。研究发现，低氘水具有活化免疫细胞、改善机体基础代谢水平、抗细胞突变和延缓衰老等功能，有利于生命体的生长和繁衍。

研究表明，氘对生命体的生存发展和繁衍是有害的，而氘含量低的水对人体健康则有诸多好处，对人类的健康具有重要意义，而且氘含量越低效果越佳。

纵观国内外的研究报道，低氘水主要以普通水为原料，采取分离方法人工制备而得。低氘水的分离原理虽然简单，但由于天然水中氘的分离系数小，因此分离氘是很困难的。寻找能耗低、投资少、经济上适合工业规模的生产方法是低氘水制备领域的研究重点。就分离方法而论，低氘水的分离方法有化学交换法、蒸馏法、电解法、热扩散法、膜扩散吸附法、离心法、激光法等方法以及上述几种方法的组合，但作为工业化生产的方法主要推荐化学交换法和蒸馏法”①。

化学交换法如：水/氢双温交换法分离氢同位素是基于氢同位素在各反应分子间平衡分布不是等几率的，交换反应的分离系数a0随温度变化而变化，温度越高，a0越趋于1。在冷塔内氘自气相向液相中富集，因温度升高后a0减小，所以在热塔中将发生相反的传质过程，即氘又从液相转入气相内。这样利用低温主塔即冷塔进行富集，用高温辅助塔即热塔实现相转换，从而达到水被贫化形成低氘水。但水/氢双温交换法实现低氘水工业化的最大障碍和缺点是交换过程必须使用催化剂。

蒸馏法如：高塔分层蒸馏法即水蒸馏法是基于氢或含氢化合物的两种组成(如h2o和d2o)的不同挥发性，同位素分离发生在气、液两相共存期间。蒸馏过程一般是在装有若干塔板或填料的蒸馏塔内进行，每一块塔板或一个传质单元形成一个逆流循环的矩形级联，液相和气相在塔内逆流流动，蒸汽在上升过程中逐渐富集了挥发较高的组分，如h2o。液体在逐级溢流到塔底的过程中，富集了挥发性较低的组分，如dho和d2o。塔顶有冷凝器使蒸汽凝结后回流塔内，塔底有蒸馏釜将一部分液体蒸发以提供上升气流。水蒸馏法优点是不需要使用催化剂、化学试剂，生产工艺简单、成熟。其缺点是由于水的两种组分的挥发性差别很小，水蒸馏法的分离系数很小，约1.031.06，因此，需要串联很多分离级，故设备高大、复杂，建设投资大。蒸馏时，在塔釜要消耗大量热能使水转变成蒸汽，在塔顶又要消耗大量冷却水使蒸汽再冷凝成水，水气的回流需要各分离级之间的流量要比净供料量大许多倍，因此，生产过程中需要处理的水量非常大，能源消耗大，运行费用高。

自2000年以来，中国以低氘水、超轻水和贫氘水制备方法公告的发明专利就有几十个，而比较有代表性的低氘水(超轻水)品牌有：大连世纪新源技术开发有限公司的云端飘雪超轻水②；江苏奥特泉超轻水饮料有限公司的华福天下低氘水、奥特泉超轻水③；河南无极生物工程技术有限公司的康泽泉低氘水④；上海上善若水生物工程有限公司的颐道源超轻水⑤。从这几个品牌效应最大的低氘水制备技术和专利看，尽管他们在低氘水分离技术上都采取了更为先进的方法，但无一例外都是以普通水为主要原料，在传统重水分离技术基础上，采用化学交换法和蒸馏法制备人工低氘水。

其实，在自然界中，有一种天然低氘水虽然被记载，但一直未被大规模开发应用，这就是“雪水”。雪水中氘的含量远低于普通水（详见核工业北京地质研究院分析测试研究中心分析测试报告⑨）。

据《本草纲目记载》：“腊雪，甘、冷、无毒。能解一切毒。治时气温疫、酒后暴热、小儿热狂啼等。亦治黄疸，腊雪洗眼，能退眼红；煎茶煮粥，可以解热止渴；涂抹痱子有效。”⑥。在民间，腊月雪水被百姓称之为“廉价药”，应用很广。

一般的水烫、火烫致伤者，将伤处浸泡雪水中数分钟，重者连浸数次，能很快消炎止痛，不起水疱，不感染，皮肤平复如故。如烫伤后时间拖延较长，伤面已起水疱者，或已感染溃烂，也可用浸雪水的多层纱布敷创面，并不断淋以雪水，保持湿润，同样可以消炎止痛，去腐生肌，如此几天，创面就会结痂、愈合。

凡因上火而致的双眼红肿，腊月雪水洗浸双眼，可散热消肿。盛夏湿热，易生皮痱，用腊月雪水涂抹，可消痱止痒。

嗜酒贪杯之人，常因过量而头晕目眩，此时若能喝两杯温热了的腊月雪水，可清醒神志。

俄罗斯一医学研究机构宣称，中老年人经常喝点雪水，可以恢复萎缩了的机体细胞组织，使人年轻。《中外健康文摘》报道说，雪水含酶的化合物多于普通水，每天饮1~2杯，可使血中胆固醇显著降低，能防治动脉硬化⑦。

根据雪的形成过程，雪水的结构十分奇特。首先，雪水中含的d2o比普通水少1/4。这是由于d2o与普通水的饱和水气压小，蒸发成水汽凝结成云的机会就少；雪水的结构状态与普通水也不同。一般情况下，水的形态变化总是先由水蒸气凝结为水，再由水凝结为冰。而雪则不同，大多是由水气直接凝集而成，在这种剧烈的冷凝过程中，很少混入其他气体。这种排除了其他气体的水，结构紧密，表面张力大，分子内部压力和相互作用的能量也显著增加，与生物细胞液非常接近，故而易为生物体所吸收；利用天然降雪可以生产价值极高的低氘水。

尽管雪水有以上如此广泛的应用，但是却一直未被规模化开发利用。致使我国大部分优质雪资源被白白浪费掉。

技术实现要素：

为克服现今低氘水的技术不足，针对大量雪资源白白浪费的问题，本发明根据综合利用先进的融化、过滤、杀菌等原理，提供“一种以天然降雪为原料采用融化、过滤和杀菌技术获得低氘水的方法”。与现有技术以水做主要原料不同，本发明首次以自然降雪作为低氘水生产的主要原料。天然雪水融化后即为天然低氘水的特性，基于这种特性，本发明以雪作为原料，采用融化、过滤、杀菌等系列处理获得天然低氘水，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

(1)低氘水的生产原料：天然降雪；

(2)低氘水的融化：让雪通过精选、收集、储存、运输、自然融化、加温融化等物理工艺流程，转化成富含低氘水的雪融液体；

(3)低氘水的净化处理：采用沉淀、砂滤、碳滤、微滤、超滤、纳滤、钛虑、反渗透过滤等水处理技术，将富含低氘水的雪融液体内的低氘水分离、净化、提纯，得到氘丰度为125ppm以下的低氘水。

(4)低氘水的杀菌处理：采用臭氧、紫外线等水处理杀菌技术，将获得的低氘水杀菌处理，得到符合饮用水标准的成品低氘水。

本发明的有益效果是：综合生产成本低；能源消耗少；节省水资源；环境污染小；能为社会和人们提供一种天然、优质的绿色生态健康饮用水。“一种以天然降雪为原料获得天然低氘水的方法”除了可应用于普通饮用水领域外，也可应用于低氘保健饮用水、低氘啤酒、低氘白酒、低氘威士忌、低氘白兰地、低氘米酒、低氘饮料、低氘食品、低氘生理盐溶液、低氘药用溶剂、低氘化妆品等诸多生产领域。

【附图说明】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

附图1为本发明的系统结构图

图中：1精选雪源；2雪融化系统；3雪水沉淀系统；4雪水砂滤系统；5雪水碳滤系统；6粗品低氘水储存系统；7低氘水微滤系统；8低氘水超滤系统；9低氘水纳滤系统；10低氘水钛虑系统11低氘水反渗透净化系统；12成品低氘水储存系统；13成品低氘水包装系统。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：1在精选雪源地收集原料雪进入→2雪融化系统，在雪全部融化为水以后，进入通过管道连接的→3雪水沉淀系统；在沉淀工序，去除漂浮物和沉淀物后，进入通过管道连接的→4雪水砂滤系统；在砂滤工序，进一步去除雪水中的悬浮物和微生物以及部分微细颗粒以后，进入通过管道连接的→5雪水碳滤系统；在碳滤工序，通过碳的多孔吸附原理，去除雪水中的有机物、细菌病毒以后，进入通过管道连接的→6粗品低氘水储存系统；在低氘水储存工序经过静置以后，进入通过管道连接的→7低氘水微滤系统；在微滤工序，截留并去除低氘水中0.1～1微米之间的颗粒悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体以后，进入通过管道连接的→8低氘水超滤系统；在超滤工序，截留并去除0.05微米–1纳米直径的的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等物质以后，进入通过管道连接的→9低氘水纳滤系统；在纳滤工序去除并截留分子量大于100的有机物以及多价离子以后，进入通过管道连接的→10低氘水钛虑系统，低氘水通过无微粒脱落，不使原液形成二次污染，符合食品卫生及制药gmp要求的钛虑系统以后进入通过管道连接的→11低氘水反渗透净化系统；在低氘水反渗透净化系统，得到充分净化水处理，生成可饮用的成品低氘水，然后通过管路流入→12成品低氘水储存系统；成品低氘水储存系统里的成品低氘水可根据生产安排，再通过管路流入→13成品低氘水包装系统，低氘水包装成品待售(雪水融化系统至成品低氘水包装系统的所有设备及管路均采用304不锈钢设计)。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人都可利用现有传统水处理生产工艺，得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是在低氘水生产上，以雪为原料，采取融化、过滤、杀菌技术，作出与本发明相同或相近似的产品和技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

文献引证资料：

①《化学世界》2009年第12期第748页《低氘水的制备与应用》作者：张丽雅；孔卓；陈大昌；

②大连世纪新源技术开发有限公司；发明人：徐经宇的“一种制取贫氘水的生产方法”；ipc分类号：c01b5/00；公开(公告)号：cn101985349b。

③江苏奥特泉超轻水饮料有限公司；发明人：余兆钧；徐志宏的“同位素精馏制备超轻水的方法”；ipc分类号：c01b5/00；公开(公告)号：cn101624179a。

④河南无极生物工程技术有限公司；发明人：刘宏建；谢睿新；刘洪成；杨雅珺的“一种生产低氘水的方法”；ipc分类号：b01d59/00；公开(公告)号：cn106422774a；

⑤上海上善若水生物工程有限公司；发明人：史育才；史尔勇；朱均裕；侯惠奇；何坚；卓越；郭瑜的“一种饮用超轻水的生产装置和方法”；ipc分类号：c02f9/04；c02f1/78；c02f1/28；c02f1/68；c02f1/52；公开(公告)号：cn100532297c。

⑥《本草纲目》作者：李时珍；水部

⑦《中外健康文摘》作者：燕客卿2008年4月刊第41页

⑨核工业北京地质研究院分析测试研究中心分析测试报告