1.本发明涉及微量元素提取和水处理领域，具体为一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法。
背景技术：
2.大多数直饮水的净水处理设备以反渗透来处理水源。但是采用反渗透这种技术去除了水中的矿物质和人体必须的微量营养元素，出水水质为没有任何营养价值的纯净水。人们长期饮用容易引起四肢无力、精神不振等亚健康问题，尤其对胎儿的发育和儿童的成长不利。
3.水是生命的摇篮，资源丰富，河水以及地下水等天然水流经地域广，与矿物质接触时间长，因此含有丰富的微量元素和矿物质。
4.反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，利用反渗透技术在得到淡水的同时会伴随一定的浓水排放，通常情况下，反渗透工艺的实际产水率不足75％，约有25％以上的浓水，反渗透浓水是浓缩了各种离子的水，包括有益人体健康的微量元素和矿物质，其含盐量较高，并且在反渗透过程中，反应不彻底，造成资源的进一步浪费，因此对于这类水的处理回收利用无论从经济利益还是社会利益来讲都具有重要的意义。
5.目前，除自然形成的天然矿泉水外，人们通过从其他原料中提取对人体有益的微量营养元素和矿物质。发明专利cn 110563102 a公开了一种利用微生物从矿石中提取天然矿物质和微量元素的方法，可以将矿物质从矿石中选择性提取出来，并利用高强电磁场活化浓缩液，但是该方法能耗高；所需矿石种类多，原料获取不便；以及微生物培养和收集稀液所用时间长；不能同时获取多种微量元素和矿物质，过程复杂。发明专利cn 1384070a公开了一种经多次过滤后的地下水浸泡天然木鱼石的方法来获取微量元素饮用水，该方法操作简单、成本低廉，但存在历时长(木鱼石需要浸泡1
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4周以上)、仅用于生产微量元素饮用水，用途范围窄等的问题。发明专利cn 1745650a公开了一种蜂花粉提取天然人体必需微量元素液的方法，虽然该方法操作简单，产品可供饮食、医药等行业使用，但产品所需原料不易大量获取且成本高。发明专利cn 105077268a公开了一种含有多种维生素和植物提取物以及微量元素的软胶囊制剂及其制备方法，但是该方法所制备的软胶囊中所含的微量元素种类较少，不能满足人类生命健康的需求。
6.综上所述，现有的提取微量营养元素和矿物质的方法存在耗能高、耗时长、操作过程复杂、原料不易获取、成本高以及同时提取的微量营养元素和矿物质种类少等问题。
技术实现要素：
7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
9.(二)技术方案
10.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
11.一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法：取天然水先通过反渗透膜处理，天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量的浓水；通过活性炭吸附作用去除浓水中有害重金属离子；然后通过高级氧化技术将浓水中有机物去除；再经过超滤处理将水中微生物去除，获取富含微量营养元素和矿物质的浓缩液；具体包括以下步骤：
12.(1)天然水通过反渗透膜处理：天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量浓缩了各种离子，包括有益人体健康的微量元素和矿物质，其含盐量较高的浓水；
13.(2)去除浓水中有害重金属离子：反渗透浓水通过活性炭吸附作用去除水中有毒有害重金属离子；
14.(3)去除浓水中有机污染物：利用阴阳极电化学臭氧降解有机污染物的水处理方法，先将步骤(2)处理后的浓水注入反应室中，同时打开直流稳压电源并投加臭氧，反渗透浓水在反应室内停留0.5h～1h；
15.(4)超滤去除水中的微生物：将步骤(3)处理的浓水进入超滤单元，进行超滤处理，得到富含微量营养元素和矿物质的浓缩液。
16.优选的，步骤(1)中，所述天然水为富含多种微量营养元素和矿物质的天然水体。
17.优选的，步骤(1)中，所述反渗透膜的过滤孔径为0.1nm，平均通量8l/m2/h～10l/m2/h。
18.优选的，步骤(2)中，所述活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭中的一种或多种；投加量为5～20g/l。
19.优选的，所述步骤(2)中有毒有害重金属离子包括镉(cd)、汞(hg)、铅(pb)、钡(ba)、铊(tl)中的一种或多种混合。
20.优选的，步骤(3)中，所述直流稳压电源电流密度为100～500a/m2；臭氧的投加方式以曝气方式或者饱和臭氧溶液的方式投加，且所述臭氧的投加量为30～250g/m3。
21.优选的，步骤(3)中，钛板为电极基体，钛板电极表面负载一层具有电催化活性的金属铂催化涂层，镀层厚度为1～5μm。
22.优选的，步骤(4)中，采用的是过滤精度为20～30纳米的超滤膜。
23.优选的，步骤(4)中，获取的浓缩液中所含微量营养元素和矿物质包括：
24.铁(fe)、铜(cu)、锰(mn)、锌(zn)、钴(co)、钼(mo)、铬(cr)、钒(v)、硒(se)、镍(ni)、硅(si)、氟(f)、碘(i)、锶(sr)、砷(as)、锡(sn)、硼(b)、铷(rb)、锂(li)、溴(br)、氯(cl)、铍(be)、铝(al)、钪(sc)、钛(ti)、镓(ga)、锗(ge)、钇(y)、锆(zr)、铌(nb)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、铟(in)、锑(sb)、碲(te)、铯(cs)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(0s)、铱(ir)、铂(pt)、铋(bi)、银(ag)、金(au)、钙(ca)、镁(mg)、钾(k)、钠(na)、磷(p)、硫(s)中的至少一种。
25.优选的，所述浓缩液用于配制饮用水或其它饮品，或用于食品、农业、护肤品行业。
26.(三)有益效果
27.本发明提供了一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法，具备以下有益效果：本发明采用药剂，均为绿色药剂经济环保，其所用的活性炭吸附剂可以通过再生法多次
使用，并且本发明操作简单，能耗低，只需适当的电流，在较小能量的输入下就能完成对有机物的降解，产物无毒副作用，同时降低电源电压和臭氧的曝气量。而且在与电场、过氧化物的协同作用下，提高了对有机物的去除效率，进一步的本发明以天然水体为提取原料，原料来源天然并且容易获取，不受人为配制等因素干扰或者限制，且微量营养元素和矿物质浓缩液生产过程无污染、无添加，安全性高，提取过程操作简单，可以同时提取多种人类生命健康不可或缺的微量营养元素和矿物质，同时本发明所获取的含有微量营养元素和矿物质的浓缩液成本低廉，不仅可以广泛用于饮用水、污水处理等领域，还可以应用于饮料、食品、农业以及种植业等其它行业领域。更加有效地是本发明对反渗透浓水进行有效处理，减少直接排放产生的二次污染；并有效地提取天然水中对人体有益的微量元素和矿物质，减少资源浪费。
具体实施方式
28.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
29.实施例1
30.一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法：取天然水先通过反渗透膜处理，天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量的浓水；通过活性炭吸附作用去除浓水中有害重金属离子；然后通过高级氧化技术将浓水中有机物去除；再经过超滤处理将水中微生物去除，获取富含微量营养元素和矿物质的浓缩液；具体包括以下步骤：
31.(1)天然水通过反渗透膜处理：天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量浓缩了各种离子，包括有益人体健康的微量元素和矿物质，其含盐量较高的浓水；
32.(2)去除浓水中有害重金属离子：反渗透浓水通过活性炭吸附作用去除水中有毒有害重金属离子；
33.(3)去除浓水中有机污染物：利用阴阳极电化学臭氧降解有机污染物的水处理方法，先将步骤(2)处理后的浓水注入反应室中，同时打开直流稳压电源并投加臭氧，反渗透浓水在反应室内停留1h；
34.(4)超滤去除水中的微生物：将步骤(3)处理的浓水进入超滤单元，进行超滤处理，得到富含微量营养元素和矿物质的浓缩液。
35.进一步的，步骤(1)中，天然水为富含多种微量营养元素和矿物质的天然水体，反渗透膜的过滤孔径为0.1nm，平均通量8l/m2/h。
36.进一步的，步骤(2)中，活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭中的一种或多种；投加量为5g/l，有毒有害重金属离子包括镉(cd)、汞(hg)、铅(pb)、钡(ba)、铊(t1)中的一种或多种混合。
37.进一步的，步骤(3)中，直流稳压电源电流密度为100a/m2；臭氧的投加方式以曝气方式或者饱和臭氧溶液的方式投加，且臭氧的投加量为30g/m3，钛板为电极基体，钛板电极
表面负载一层具有电催化活性的金属铂催化涂层，镀层厚度为1μm。
38.进一步的，步骤(4)中，采用的是过滤精度为20纳米的超滤膜，获取的浓缩液中所含微量营养元素和矿物质包括：
39.铁(fe)、铜(cu)、锰(mn)、锌(zn)、钴(co)、钼(mo)、铬(cr)、钒(v)、硒(se)、镍(ni)、硅(si)、氟(f)、碘(i)、锶(sr)、砷(as)、锡(sn)、硼(b)、铷(rb)、锂(li)、溴(br)、氯(cl)、铍(be)、铝(al)、钪(sc)、钛(ti)、镓(ga)、锗(ge)、钇(y)、锆(zr)、铌(nb)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、铟(in)、锑(sb)、碲(te)、铯(cs)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(0s)、铱(ir)、铂(pt)、铋(bi)、银(ag)、金(au)、钙(ca)、镁(mg)、钾(k)、钠(na)、磷(p)、硫(s)中的至少一种。
40.进一步的，浓缩液用于配制饮用水或其它饮品，或用于食品、农业、护肤品行业。
41.实施例2
42.一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法：取天然水先通过反渗透膜处理，天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量的浓水；通过活性炭吸附作用去除浓水中有害重金属离子；然后通过高级氧化技术将浓水中有机物去除；再经过超滤处理将水中微生物去除，获取富含微量营养元素和矿物质的浓缩液；具体包括以下步骤：
43.(1)天然水通过反渗透膜处理：天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量浓缩了各种离子，包括有益人体健康的微量元素和矿物质，其含盐量较高的浓水；
44.(2)去除浓水中有害重金属离子：反渗透浓水通过活性炭吸附作用去除水中有毒有害重金属离子；
45.(3)去除浓水中有机污染物：利用阴阳极电化学臭氧降解有机污染物的水处理方法，先将步骤(2)处理后的浓水注入反应室中，同时打开直流稳压电源并投加臭氧，反渗透浓水在反应室内停留1h；
46.(4)超滤去除水中的微生物：将步骤(3)处理的浓水进入超滤单元，进行超滤处理，得到富含微量营养元素和矿物质的浓缩液。
47.进一步的，步骤(1)中，天然水为富含多种微量营养元素和矿物质的天然水体，反渗透膜的过滤孔径为0.1nm，平均通量9l/m2/h。
48.进一步的，步骤(2)中，活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭中的一种或多种；投加量为12g/l，有毒有害重金属离子包括镉(cd)、汞(hg)、铅(pb)、钡(ba)、铊(t1)中的一种或多种混合。
49.进一步的，步骤(3)中，直流稳压电源电流密度为300a/m2；臭氧的投加方式以曝气方式或者饱和臭氧溶液的方式投加，且臭氧的投加量为150g/m3，钛板为电极基体，钛板电极表面负载一层具有电催化活性的金属铂催化涂层，镀层厚度为3μm。
50.进一步的，步骤(4)中，采用的是过滤精度为25纳米的超滤膜，获取的浓缩液中所含微量营养元素和矿物质包括：
51.铁(fe)、铜(cu)、锰(mn)、锌(zn)、钴(co)、钼(mo)、铬(cr)、钒(v)、硒(se)、镍(ni)、硅(si)、氟(f)、碘(i)、锶(sr)、砷(as)、锡(sn)、硼(b)、铷(rb)、锂(li)、溴(br)、氯(cl)、铍(be)、铝(al)、钪(sc)、钛(ti)、镓(ga)、锗(ge)、钇(y)、锆(zr)、铌(nb)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、铟(in)、锑(sb)、碲(te)、铯(cs)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钐(sm)、铕(eu)、钆
(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(0s)、铱(ir)、铂(pt)、铋(bi)、银(ag)、金(au)、钙(ca)、镁(mg)、钾(k)、钠(na)、磷(p)、硫(s)中的至少一种。
52.进一步的，浓缩液用于配制饮用水或其它饮品，或用于食品、农业、护肤品行业。
53.实施例3
54.一种天然水中提取微量营养元素和矿物质的方法：取天然水先通过反渗透膜处理，天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量的浓水；通过活性炭吸附作用去除浓水中有害重金属离子；然后通过高级氧化技术将浓水中有机物去除；再经过超滤处理将水中微生物去除，获取富含微量营养元素和矿物质的浓缩液；具体包括以下步骤：
55.(1)天然水通过反渗透膜处理：天然水经过反渗透膜后生成纯净水，并产生一定量浓缩了各种离子，包括有益人体健康的微量元素和矿物质，其含盐量较高的浓水；
56.(2)去除浓水中有害重金属离子：反渗透浓水通过活性炭吸附作用去除水中有毒有害重金属离子；
57.(3)去除浓水中有机污染物：利用阴阳极电化学臭氧降解有机污染物的水处理方法，先将步骤(2)处理后的浓水注入反应室中，同时打开直流稳压电源并投加臭氧，反渗透浓水在反应室内停留1h；
58.(4)超滤去除水中的微生物：将步骤(3)处理的浓水进入超滤单元，进行超滤处理，得到富含微量营养元素和矿物质的浓缩液。
59.进一步的，步骤(1)中，天然水为富含多种微量营养元素和矿物质的天然水体，反渗透膜的过滤孔径为0.1nm，平均通量10l/m2/h。
60.进一步的，步骤(2)中，活性炭为椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭中的一种或多种；投加量为20g/l，有毒有害重金属离子包括镉(cd)、汞(hg)、铅(pb)、钡(ba)、铊(tl)中的一种或多种混合。
61.进一步的，步骤(3)中，直流稳压电源电流密度为500a/m2；臭氧的投加方式以曝气方式或者饱和臭氧溶液的方式投加，且臭氧的投加量为250g/m3，钛板为电极基体，钛板电极表面负载一层具有电催化活性的金属铂催化涂层，镀层厚度为5μm。
62.进一步的，步骤(4)中，采用的是过滤精度为30纳米的超滤膜，获取的浓缩液中所含微量营养元素和矿物质包括：
63.铁(fe)、铜(cu)、锰(mn)、锌(zn)、钴(co)、钼(mo)、铬(cr)、钒(v)、硒(se)、镍(ni)、硅(si)、氟(f)、碘(i)、锶(sr)、砷(as)、锡(sn)、硼(b)、铷(rb)、锂(li)、溴(br)、氯(cl)、铍(be)、铝(al)、钪(sc)、钛(ti)、镓(ga)、锗(ge)、钇(y)、锆(zr)、铌(nb)、钌(ru)、铑(rh)、钯(pd)、铟(in)、锑(sb)、碲(te)、铯(cs)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)、铪(hf)、钽(ta)、钨(w)、铼(re)、锇(0s)、铱(ir)、铂(pt)、铋(bi)、银(ag)、金(au)、钙(ca)、镁(mg)、钾(k)、钠(na)、磷(p)、硫(s)中的至少一种。
64.进一步的，浓缩液用于配制饮用水或其它饮品，或用于食品、农业、护肤品行业。
65.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。