純化水制備的方案及流程

1、純化水制備的方案及流程純化水制備的方案及流程 純化水制備從上世紀(jì)80年代下半期開(kāi)始使用反滲透（RO）法以來(lái)，經(jīng)過(guò)二十多年的演變和發(fā)展，在制藥生產(chǎn)企業(yè)和純化水設(shè)備制造企業(yè)技術(shù)人員的努力下吸取國(guó)外先進(jìn)的制水工藝，從單件、單臺(tái)設(shè)備的制造、組裝發(fā)展到目前使用的一套完整的純化水制備流程，其可由五個(gè)部分組成：預(yù)處理（也稱(chēng)前處理裝置）、初級(jí)除鹽裝置、深度除鹽裝置、后處理裝置、純化水輸送分配系統(tǒng)。1常見(jiàn)的純化水制備流程1.1預(yù)處理裝置 作為原水的城市自來(lái)水雖然已經(jīng)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但仍殘留少量的懸浮顆粒，有機(jī)物和殘余氯、鈣、鎂離子，為了把這些雜質(zhì)除去需要對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理。在這一組功裝置里常規(guī)的配置，由原水泵、精

2、砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器和軟化器組成。1.1.1 原水泵 把原水輸送到預(yù)處理系統(tǒng)中是預(yù)處理裝置流體移動(dòng)的動(dòng)力源。1.1.2 精砂過(guò)濾器 過(guò)濾介質(zhì)為顆粒直徑不等的石英砂，裝填一定厚度依靠過(guò)濾方式除去水中的懸浮狀態(tài)的顆粒物質(zhì)，當(dāng)濾材孔徑被堵塞后，可用反沖辦法進(jìn)行清洗再生。1.1.3 活性炭過(guò)濾器 其是一組由多孔狀的顆粒活性炭為濾材裝填而成的過(guò)濾器，起吸附作用，能除去原水中的有機(jī)物、殘氯等?；钚蕴课饺萘看螅缺砻娣e高，可達(dá)5002000m2/g，可把水中的有機(jī)物、游離的余氯、氣味、色澤都可以除去。1.1.4 軟化裝置 常用的為鈉離子軟化器，原水中的硬度主要是由Ca+、Mg+組成。軟化器中的陽(yáng)離子交換

3、劑中的鈉離子與水中的Ca+、Mg+進(jìn)行交換取代使水質(zhì)軟化。其交換原理如下： 2RNa+Ca +R2Ca+2Na+ 2RNa+Mg+R2Mg +2Na+ 當(dāng)軟化器中陽(yáng)樹(shù)脂的Na+完全被取代就會(huì)失去交換能力，在樹(shù)脂失效后應(yīng)對(duì)其再生處理，以便恢復(fù)交換能力，再生劑可以選用NaCl（氯化鈉），其來(lái)源廣泛，方便使用，價(jià)格便宜，效果良好。再生原理如下： R2Ca+2Nacl2RNa+CaCl2 R2Mg+2Nacl2RNa+MgCl2 原水中的Ca+、Mg+離子容易形成水垢，使反滲透膜元件堵塞，影響水的通量。除了使用交換劑外，還可以用加入試劑把水中的Ca+、Mg+轉(zhuǎn)化為難容于水的化合物沉淀析出或過(guò)濾除去。

4、把上述幾個(gè)單元操作所使用的設(shè)備組合起來(lái)，形成一個(gè)獨(dú)立體系成為制備純化水的第一步工序即預(yù)處理裝置。1.2 初級(jí)除鹽裝置 初級(jí)除鹽功能就是用一級(jí)RO方法除鹽，它是由精密過(guò)濾器（保安過(guò)濾器）、高壓泵、反滲透機(jī)殼、膜元件、操作控制箱組成。1.2.1 精密過(guò)濾器 為了防止石英砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器中的微小粒子流入反滲透膜而采取的一種精密過(guò)濾裝置，過(guò)濾介質(zhì)的孔徑為1m5m，可以有效地保證進(jìn)水SDI值，從而保護(hù)膜元件不受損害。1.2.2 高壓泵 為本裝置提供動(dòng)力，提高水壓常采用立式多級(jí)高壓泵。1.2.3 反滲透系統(tǒng)裝置（RO裝置） 反滲透裝置據(jù)報(bào)導(dǎo)采用一級(jí)RO，處理原水能有效地除去水中的病原微生物，例如：各

5、類(lèi)細(xì)菌和病毒；100除去低分子有機(jī)化合物；9599除去水中1價(jià)離子，出水電導(dǎo)率可在30scm左右。表1一級(jí)（RO）裝置進(jìn)水技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)SDI余氯pH溫度5.00.1g/L310545 一級(jí)反滲透（RO）裝置進(jìn)水技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)可以參照以下幾個(gè)項(xiàng)目，如表1所示。 初級(jí)除菌系統(tǒng)主要元件由殼體、膜元件、管接件、閥、壓力表、流量計(jì)組成。 這種在一定壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜對(duì)水分子有選擇性透過(guò)使水中的溶質(zhì)與溶劑分開(kāi)，水得到純化。在一級(jí)RO后面配置的二級(jí)RO裝置的組成與一級(jí)RO相同，但經(jīng)二級(jí)RO處理后，純化水的電導(dǎo)率可達(dá)130scm。1.2.4 操作控制箱 整個(gè)初級(jí)除鹽（一級(jí)RO）可用PLC控制并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作

6、。高壓泵前后有壓力控制。膜元件可自動(dòng)清洗，系統(tǒng)可以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)純化水水質(zhì)以及各工藝參數(shù)，例如：流量、壓力、電導(dǎo)率、閥的開(kāi)與關(guān)，整個(gè)狀態(tài)均可顯示及控制。 整套初級(jí)除鹽裝置用管道連接后組合成一個(gè)模塊系統(tǒng)，運(yùn)輸、安裝、方便可靠。1.3 深度除鹽裝置 經(jīng)過(guò)初級(jí)除鹽處理后（在一級(jí)RO之后）純化水的電導(dǎo)率在30scm，經(jīng)二RO處理后水質(zhì)可提高，電導(dǎo)率在15scm。為了進(jìn)一步除去水中殘余的微量離子，需進(jìn)行深度除鹽處理。能獲得電導(dǎo)率在0.10.06scm標(biāo)準(zhǔn)范圍的純化水，目前采用的深度除鹽的方法有以下幾種：在反滲透（RO)處理后增加混床（離子交換樹(shù)脂）的處理、在反滲透（RO)后面增加EDI裝置、在反滲透（RO)后

7、面加拋光混床裝置。1.3.1 裝填普通陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的混合床（混床） 混床是在制備純化水時(shí)經(jīng)常使用的一種安裝于制水系統(tǒng)終端用來(lái)提高水質(zhì)的方法?？梢栽谝患?jí)RO后面加一組混床，也可以在二級(jí)RO后面加混床，純化水的電導(dǎo)率可提高到1scm（即10Mcm）以上。1.3.2 拋光混床 把兩種密度非常相近的陰、陽(yáng)樹(shù)脂混合起來(lái)裝填于一個(gè)交換柱內(nèi)，放在反滲透（RO)后面使用，可使純化水的電導(dǎo)率提高到0.06scm(即 18Mcm)。這種方式是進(jìn)行深度脫鹽，提高純化水品質(zhì)很好的一種辦法。由于兩種樹(shù)脂密度相近，難以分離，不能再生使用，失效后即棄之，調(diào)換新樹(shù)脂，這種方式常用于小容量的制水系統(tǒng)。1.3.3 EDI裝

8、置 (1)EDI是一種電去離子技術(shù)，其基本原理是借助樹(shù)脂的離子交換作用，以及陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水中陰、陽(yáng)離子選擇性通過(guò)的功能來(lái)完成深度除鹽。整個(gè)分離過(guò)程是在直流電場(chǎng)的直接作用下完成離子的定向遷移，從而除去水殘余的離子，提高純化水的電導(dǎo)率。 (2)EDI技術(shù)把電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起，是一種新型式的膜分離技術(shù)?？梢杂行У爻ニ形⒘康碾x子，使純化水的電阻率達(dá)到15Mcm以上，在整個(gè)深度除鹽的過(guò)程中不需添加任何化學(xué)藥品，不發(fā)生對(duì)環(huán)境的污染，水的利用率高，可以連續(xù)制備純化水。 (3)在EDI深度除鹽過(guò)程中，微量陰、陽(yáng)離子在直流電場(chǎng)的作用下，透過(guò)交換膜被除去，同時(shí)水分子在電場(chǎng)的作用下又

9、被分解為H、OH，這兩種離子又對(duì)交換樹(shù)脂進(jìn)行就地再生，使離子交換樹(shù)脂始終保持良好的交換狀態(tài)，從而達(dá)到深度除鹽的目的。 (4)EDI裝置用于純化水制備過(guò)程中的深度脫鹽，為了保證EDI裝置的正常工作，運(yùn)行還應(yīng)該在系統(tǒng)中為EDI配備循環(huán)沖洗裝置，又稱(chēng)EDI再生裝置，以便保證EDI運(yùn)行功能的順利進(jìn)行。 (5)進(jìn)入EDI裝置（單元）的水質(zhì)條件可參照的幾個(gè)項(xiàng)目，如表2所示。表2 進(jìn)入EDI裝置（單元）的水質(zhì)條件硬度電導(dǎo)率余氯SIO2Fe+Toc0.1mg/L50scm0.05mg/L0.5mg/L0.01mg/L0.5mg/L對(duì) EDI 單元施加的電源條件：電壓380400V 電流250A (6)EDI裝

10、置的結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低，濃水排放量少，節(jié)約用水，不需任何化學(xué)藥品再生，不污染環(huán)境，可以深度除去水中各種微量離子，在近十年中被越來(lái)越多的制藥生產(chǎn)企業(yè)所采用。 (7)EDI裝置目前市場(chǎng)上有兩種型式：卷式和膜片式（又稱(chēng)膜堆式），可以依據(jù)產(chǎn)水量的多少進(jìn)行組合。1.4 后處理模塊裝置 在整個(gè)純化水制備流程中，后處理裝置也是不可缺少的部份。常用的設(shè)備有純化水輸送泵、紫外滅菌裝置（UV)、臭氧發(fā)生器、微孔過(guò)濾器組合而成。 純化水貯罐可依據(jù)產(chǎn)水量，用水系統(tǒng)使用量決定容積的大小，其也歸于后處理模塊。1.5純化水輸送分配系統(tǒng) 作為成品的純化水是潔凈衛(wèi)生的流體，其質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到藥物的內(nèi)在質(zhì)量，因此必須重視純化

11、水在使用過(guò)程的輸送分配環(huán)節(jié)。按GMP規(guī)范中的要求，為防止微生物的污染，采取一些必要的防患措施。1.6純化水制備中的工序小結(jié) 綜合上述幾個(gè)功能系統(tǒng)，可簡(jiǎn)單歸納為三個(gè)模塊裝置。 (1)預(yù)處理模塊：由原水泵、砂濾器、碳濾器、軟化器等組成。 (2)主處理模塊：由高壓泵、保安過(guò)濾器、RO殼體、RO元件、EDI裝置、混床、純化水箱組成。 (3)后處理模塊：由純化水泵、臭氧發(fā)生器、氣液混器、紫外線(xiàn)滅菌器、精密過(guò)濾器組成。2制藥工業(yè)純化水制備流程的組合方案2.1 常用的純化水制備方案 常有四種流程方案在制藥工業(yè)中被廣泛地采用，分別是二級(jí)RO、(一級(jí)RO+EDI)、(二級(jí)RO+EDI)與(二級(jí)RO+混床)流程方案，它們之間的比較如表3所示。2.2純化水制備的合理模塊化組合流程 隨著膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用和近十年來(lái)EDI技術(shù)在純化水制備工藝上的應(yīng)用，一種不用化學(xué)試劑再生，不污染環(huán)境，運(yùn)行成本低的純化水制備流程逐漸被越來(lái)越多的制藥生產(chǎn)企業(yè)所采用。下面二個(gè)模塊化組合流程(如表4如示)所生產(chǎn)的純化水水質(zhì)均可達(dá)到1017Mcm。 (1)流程是目前眾多藥廠(chǎng)所采用的一種制備純化水的工藝流程。采用膜分離技術(shù)，降低日常運(yùn)行費(fèi)用