CN1528679A - 一种人工海水添加剂及其制备方法和含有该添加剂的组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种人工海水添加剂及其制备方法和含有该添加剂的组合物。其特征在于以苦卤为原料，利用各种物质溶解度、晶体析出温度等特性，通过过滤净化、加热蒸发浓缩、冷却结晶、固液分离等工艺过程，得到一种人工海水添加剂及其制备方法，并配制成各种用途的人工海水组合物。本发明人工海水添加剂中氯化钠含量少，生产人工海水制剂或配制人工海水时，只需加入氯化钠，大大降低了运输成本，更加方便推广使用，以便用于工农业生产、贸易、医疗卫生、生活娱乐和科学研究，特别是用于养殖海洋生物、以及海洋生物工程、海洋工程和海洋科学研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种人工海水添加剂及其制备方法和含有该添加剂的组合物。
背景技术
海洋是取之不尽用之不竭的资源宝库。但是为了开发利用海洋，人类已付出了巨大的代价。困难之一是海水组成十分复杂；困难之二是海上运作困难，费用昂贵，特别是在恶劣的海况下更难于进行准确有效的监测和分析工作；困难之三是，海洋是多学科，海水是多组分，环境是多因素，变化参量是多元性等等。因此，海洋科技工作者试图采用人工海水进行模拟实验，简化实验体系，方便进行观测，以便取得实际海洋环境中不易获得的各种理化参数。
人工海水是指模拟天然海水的化学组成配制而成的一种化学溶液体系。这一体系中可以只含无机组分，也可以含有机组分，甚至还可以含有溶解气体和部分悬浮物质。人工海水具有许多与天然海水相似的理化性质，其相似的程度依赖于人工海水的配方和该体系与天然海洋相似的程度。人工海水与天然海水的化学组成愈接近，其理化性质与天然海水愈相似；人工海水体系所处的周围环境与天然海洋环境愈相似，它的理化特性与天然海水愈加接近。
人工海水在生物学上的应用最为普遍，主要应用于海洋动物如经济鱼、虾、贝、蟹等的育苗和养殖的研究中。特别是用人工海水养殖观赏的海草、鱼类、贝类、无脊椎动物等已成为世界性城乡居民文化生活的热潮。人工海水在海洋科学和海洋工程学上的应用，主要是用于模拟实验，以测定一些理化特性和参数，或者作为研究的介质。人工海水在化学方面的应用也十分广泛，主要是研究介质或体系有确定的化学组成、离子强度、浓度或活度，消除介质所引起的误差。人工海水也可以应用于医学上，生理盐水作为一种最简单的人工海水在临床中普遍使用。
苦卤(bittern)是指天然海水、地下卤水和盐矿人工卤水以及盐湖水等制氯化钠后的母液。苦卤含有海水中所有的无机元素，特别是含有价值较高的Br、Sr以及大量的Cl-、SO4 2-、Br-、Na+、Mg2+、Ca2+、K+、Sr2+、CO3 2-、HCO3 -、BO3 3-等天然无机物，是配制人工海水的必需成分。因此，它是提取生态型高效人工海水核心成份的最佳物质。国内外均有人通过苦卤生产出氯化镁、硫酸镁、硫酸钠或者氯化钾，再单独使用或者同时使用上述盐类生产合成固体人工海水制剂和配制人工海水。但至今为止，国内外都没有直接以苦卤为原料或使用与本申请专利相同的制备方法生产一种人工海水添加剂的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于开发出一种人工海水添加剂及其制备方法和含有该添加剂的组合物。
本发明以苦卤为原料，利用各种物质溶解度、晶体析出温度等特性，通过过滤净化、加热蒸发浓缩、冷却结晶、固液分离等工艺过程，得到一种人工海水添加剂及其制备方法，并配制成各种用途的人工海水组合物，从而实现了本发明的目的。
本发明一种人工海水添加剂的技术特征在于该添加剂组成中含有NaCl 16％～86％、MgSO41.5％～21％、MgCl2 1.2％～25％、KCl 0.20％～10％、NaBr 0.10％～1.3％、褐藻酸钠0～0.01％，所述的含量均为质量分数，并由下述制备方法得到：
(1)苦卤净化除去苦卤中的污染物质；
(2)加热蒸发浓缩至温度110～149℃；
(3)冷却结晶；
(4)固液分离，取固体得到人工海水添加剂。
本发明所述的苦卤是指天然海水、地下卤水和盐矿人工卤水以及盐湖水等制氯化钠后的母液。
本发明添加剂组成中含有的上述成分为主要成分，还含有水(包括结晶水)、钙化合物、锶化合物、硼化合物、锂化合物、碳酸盐和其它无机微量元素，根据苦卤原料不同有很大差别，例如原料为来自天然海水的苦卤，还含有有机微量元素，原料为来自地下卤水、盐矿人工卤水和盐湖水的苦卤一般不含有褐藻酸钠等有机物。
本发明添加剂制备方法其中苦卤净化采用常规方法，离心分离法、过滤法等，如将其苦卤通过沙滤层、木炭滤层、活性炭滤层、石滤层等，除去苦卤中的石油、农药、重金属等污染物质，根据原料来源、污染物、污染程度等不同，可以选用不同的净化方法；其中蒸发浓缩采用常规的方法，可以敞开常压下进行，也可以在负压或真空下进行，最好采用常压下进行，此时最好消泡，以便提高产率，消泡采用常规的方法，可以用化学的方法，也可以用物理的方法，最好是采用物理的方法，例如机械搅拌、风动、超声波等无污消泡方法，加热蒸发浓缩至温度118～149℃；其中冷却结晶采用常规的方法，如自然冷却、水冷、制冷机冷却等；其中固液分离采用常规的方法例如离心分离、过滤(加压过滤、真空过滤等)等，最好将得到分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
本发明一种人工海水添加剂的制备方法，其特征在于包括上述(1)～(4)步骤，其中的优选条件同上述。
含有本发明人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为0.20％～4.0％本发明人工海水添加剂，余量为水，总组成为100％，所有含量均为质量分数。该组合物直接用作各种用途的人工海水。
含有本发明人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为本发明人工海水添加剂1.5％～98.5％，NaCl 0～85％、MgSO4·7H2O 0～30％、MgCl2·6H2O 0～18％、KCl 0～1.5％、CaCl2·2H2O0～3.0％、NaHCO3 0～0.30％，总组成为100％，所有含量均为质量分数。该组合物作为固体人工海水添加剂，根据用途需要还可以加入其它的无机和有机的微量元素。
含有本发明人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为本发明人工海水添加剂0.003％～19.9％，NaCl 0～17％、MgSO4·7H2O 0～6.0％、MgCl2·6H2O 0～3.6％、CaCl2·2H2O0～0.6％、NaHCO3 0～0.06％，余量为水，总组成为100％，所有含量均为质量分数。该组合物作为各种用途的人工海水，根据用途需要还可以加入其它的无机和有机的微量元素。
本发明人工海水添加剂中氯化钠含量少，主要含有高值的Br和大量镁盐、硫酸盐以及微量元素等物质，生产人工海水制剂或配制人工海水时，只需加入氯化钠，大大降低了运输成本，更加方便推广使用。本发明的人工海水添加剂及组合物可用于配制各种用途的人工海水，以便用于工农业生产、贸易、医疗卫生、生活娱乐和科学研究，特别是用于养殖海洋生物、以及海洋生物工程、海洋工程和海洋科学研究。
本发明的制备方法首创了电解质与海藻糖等有机物共聚沉、全利用法等技术。
具体实施方式
通过下述实施例说明本发明，但本发明不限于下述实施例。
实施例1：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至149℃，搅拌消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 20％、MgSO416％、MgCl2 22％、KCl 7.0％、NaBr 1.0％、褐藻酸钠0.01％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例2：
将来自天然海水的苦卤通过木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至145℃，风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 30％、MgSO4 17％、MgCl2 21％、KCl 6.0％、NaBr 0.90％、褐藻酸钠0.008％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例3：
将来自天然海水的苦卤离心分离净化后，常压加热蒸发浓缩至142℃，超声波消泡后自然冷却结晶，再经过真空过滤就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 36％、MgSO4 18％、MgCl215％、KCl 5.0％、NaBr 0.80％、褐藻酸钠0.007％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例4：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至139℃，搅拌和风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl45％、MgSO4 19％、MgCl2 11％、KCl 5.0％、NaBr 0.70％、褐藻酸钠0.01％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例5：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至136℃，风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 52％、MgSO420％、MgCl2 6.0％、KCl 3.0％、NaBr 0.50％、褐藻酸钠0.0022％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例6：
将来自天然海水的苦卤离心分离，活性炭层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至132℃，超声波消泡后自然冷却结晶，再经过加压过滤就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 60％、MgSO4 21％、MgCl2 3.0％、KCl 1.0％、NaBr 0.50％、褐藻酸钠0.002％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例7：
将来自天然海水的苦卤通过活性炭层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至128℃，搅拌消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 72％、MgSO4 12％、MgCl2 2.1％、KCl 0.50％、NaBr 0.30％、褐藻酸钠0.0015％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例8：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、活性炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至125℃，风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 78％、MgSO48.0％、MgCl2 1.5％、KCl 0.90％、NaBr 0.20％、褐藻酸钠0.0015％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例9：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、石滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至122℃，超声波消泡后自然冷却结晶，再经过过滤就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 83％、MgSO4 4.0％、MgCl2 1.5％、KCl 0.60％、NaBr 0.20％、褐藻酸钠0.0012％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例10：
用离心分离法分离来自天然海水的苦卤中的沙砾、有机碎屑等杂质后，将苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化，常压加热蒸发浓缩至118℃，搅拌消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 86％、MgSO4 2.8％、MgCl2 1.2％、KCl 0.20％、NaBr 0.20％、褐藻酸钠0.001％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例11：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，在50kPa压力下加热蒸发浓缩至110℃，制冷机冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 74％、MgSO4 8.5％、MgCl2 2.3％、KCl 1.1％、NaBr 0.25％、褐藻酸钠0.0014％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例12：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，在65kPa压力下加热蒸发浓缩至125℃，自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 55％、MgSO4 15％、MgCl2 5.0％、KCl 3.5％、NaBr 0.60％、褐藻酸钠0.0019％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例13：
将来自天然海水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，在80kPa压力下加热蒸发浓缩至138℃，水冷冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 32％、MgSO4 16％、MgCl2 18％、KCl 4.8％、NaBr 0.95％、褐藻酸钠0.006％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例14：
将来自地下卤水的苦卤通过活性炭层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至145℃，搅拌和风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 70％、MgSO45.0％、MgCl2 3.5％、KCl 4.0％、NaBr 0.10％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例15：
将来自盐矿人工卤水的苦卤通过真空过滤净化后，在60kPa压力下加热蒸发浓缩至135℃，自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl 84％、MgSO4 1.5％、MgCl2 2.1％、KCl 3.0％、NaBr 1.3％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例16：
将来自盐湖水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至149℃，搅拌和风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl16％、MgSO4 13％、MgCl2 25％、KCl 10.0％、NaBr 0.55％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼、锂的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例17：
将来自盐湖水的苦卤通过沙滤层、木炭滤层过滤净化后，常压加热蒸发浓缩至137℃，搅拌和风动消泡后自然冷却结晶，再经过离心分离就得到固体人工海水添加剂，含有NaCl60％、MgSO4 12％、MgCl2 7.5％、KCl 2.0％、NaBr 0.30％，余量为水(包括结晶水)，钙、锶、硼、锂的化合物，碳酸盐和其它无机和有机微量元素等，所有的含量均为质量分数。将分离的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
实施例18：
取实施例8所得的人工海水添加剂质量分数0.20％，加入质量分数为99.8％的水，总组分为质量分数100％，配制成暂养殖海洋生物的人工海水。
实施例19：
取实施例10所得的人工海水添加剂质量分数4.0％，加入质量分数为96.0％的水，总组分为质量分数100％，配制成普通海洋工程使用的人工海水。
实施例20：
取实施例7所得的人工海水添加剂质量分数98.5％，加入质量分数为1.5％的CaCl2·2H2O，总组分为质量分数100％，配制成暂养海洋生物的固体人工海水制剂。
实施例21：
取实施例2所得的人工海水添加剂质量分数14.0％，加入质量分数为85.0％的NaCl和质量分数为1.0％的CaCl2·2H2O，总组分为质量分数100％，配制成暂养海洋生物的固体人工海水制剂。
实施例22：
取实施例3所得的人工海水添加剂质量分数10.5％，加入质量分数为67.85％的NaCl、质量分数为3.0％的CaCl2·2H2O、质量分数为1.5％的KCl、质量分数为9.0％的MgSO4·7H2O、质量分数为8.0％的MgCl2·6H2O和质量分数为0.15％的NaHCO3，总组分为质量分数100％，配制成普通型养殖海洋生物的固体人工海水制剂。
实施例23：
取实施例1所得的人工海水添加剂质量分数30.0％，加入质量分数为38.0％的NaCl、质量分数为2.0％的CaCl2·2H2O、质量分数为30.0％的MgSO4·7H2O，总组分为质量分数100％，配制成养殖南美白对虾的固体人工海水制剂。
实施例24：
取实施例9所得的人工海水添加剂质量分数99.7％，加入质量分数为0.30％的NaHCO3，总组分为质量分数100％，配制成普通海洋工程使用的固体人工海水制剂。
实施例25：
取实施例3所得的人工海水添加剂质量分数0.36％，加入质量分数为2.0％的NaCl、质量分数为0.090％的CaCl2·2H2O、质量分数为0.27％的MgSO4·7H2O、质量分数为0.24％的MgCl2·6H2O和质量分数为0.009％的NaHCO3，余量为水，总组分为质量分数100％，配制成普通型人工海水养殖海洋生物。
实施例26：
取实施例8所得的人工海水添加剂质量分数19.9％，加入质量分数为0.090％的CaCl2·2H2O、质量分数为0.010％的NaHCO3，余量为水，总组分为质量分数100％，配制成人工海水养殖盐藻。
Claims (9)
1.一种人工海水添加剂，其特征在于组成中含有NaCl 16％～86％、MgSO4 1.5％～21％、MgCl21.2％～25％、KCl 0.20％～10％、NaBr 0.10％～1.3％、褐藻酸钠0～0.01％，所述的含量均为质量分数，并由下述制备方法得到：
(1)苦卤净化除去苦卤中的污染物质；
(2)加热蒸发浓缩至温度110～149℃；
(3)冷却结晶；
(4)固液分离，取固体得到人工海水添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种人工海水添加剂，其特征在于所述的苦卤是天然海水或地下卤水或盐矿人工卤水或盐湖水制氯化钠后的母液。
3.根据权利要求1，2所述的一种人工海水添加剂，其特征在于所述的制备方法中所述的蒸发浓缩在常压下进行，用物理的方法消泡，加热蒸发浓缩至温度118～149℃，所述的固液分离得到的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
4.一种人工海水添加剂的制备方法，其特征在于包括如下几个步骤：
(1)苦卤净化除去苦卤中的污染物质；
(2)加热蒸发浓缩至温度110～149℃；
(3)冷却结晶；
(4)固液分离，取固体得到人工海水添加剂。
5.根据权利要求4所述的一种人工海水添加剂的制备方法，其特征在于所述的苦卤是天然海水或地下卤水或盐矿人工卤水或盐湖水制氯化钠后的母液。
6.根据权利要求4，5所述的一种人工海水添加剂的制备方法，其特征在于所述的制备方法中所述的蒸发浓缩在常压下进行，用物理的方法消泡，加热蒸发浓缩至温度118～149℃，所述的固液分离得到的母液经净化后输送到蒸发罐循环使用。
7.一种含权利要求1或2或3所述的人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为所述的人工海水添加剂0.20％～4.0％，余量为水，总组成为100％，所有含量均为质量分数。
8.一种含权利要求1或2或3所述的人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为所述的人工海水添加剂1.5％～98.5％，NaCl 0～85％、MgSO4·7H2O 0～30％、MgCl2·6H2O 0～18％、KCl 0～1.5％、CaCl2·2H2O 0～3.0％、NaHCO3 0～0.30％，总组成为100％，所有含量均为质量分数。
9.一种含权利要求1或2或3所述的人工海水添加剂的组合物，其特征在于其组成为所述的人工海水添加剂0.003％～19.9％，NaCl 0～17％、MgSO4·7H2O 0～6.0％、MgCl2·6H2O0～3.6％、CaCl2·2H2O 0～0.6％、NaHCO30～0.06％，余量为水，总组成为100％，所有含量均为质量分数。
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