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探讨制药行业纯化水制备系统的优化配置研究

发表时间：2021/7/1 来源：《建筑科技》2021年6月下作者：刘静

[导读] 制药行业生产用的水对水质有着严格的要求，普通的水质不适用于药物的制作生产，需要经过纯化水制备系统对饮用水进行必要的处理，以达到制药使用标准。纯化水的制作流程涉及到多处工艺，要想提高纯化水的质量首先必须要优化其制备装置，本文将对此论题进行研究。

霖创环保科技（上海）有限公司刘静

摘要：制药行业生产用的水对水质有着严格的要求，普通的水质不适用于药物的制作生产，需要经过纯化水制备系统对饮用水进行必要的处理，以达到制药使用标准。纯化水的制作流程涉及到多处工艺，要想提高纯化水的质量首先必须要优化其制备装置，本文将对此论题进行研究。
关键词：纯化水；优化配置；制备系统；超滤；预处理；反渗透
        引言
        随着时代的发展，经济和科学技术与以往相比都有了显著的提升，医药行业的制药工艺以及相关的管理也都需要与时俱进做出精准的优化改良，才能够更好的为购买药品的患者服务，保障用药者的安全。传统的纯化水制备系统和工艺已经不能满足现代科学技术的要求，也不能满足现代医药行业对药品质量的设定标准。对纯化水优化制备方案的应用，可以使制药行业使用的纯化水的质量得到明显的提升，更加可以满足制药行业用水的标准和要求。
        1工程案例简述
        1.1工程概况
       本文以上海倍谙基生物科技有限公司制剂用纯水项目为例，这是一套生物制剂生产用纯水项目，主体工艺采用多介质过滤+软化+活性炭过滤+反渗透膜+EDI+DI水箱+终端供水LOOP。在项目中本人作为项目负责人，负责工艺流程设计，设备设计选型，设备报价、项目调试方案编制，控制说明编写与客户进行技术交流的工作，并进行现场调试指导及问题解决。
        1.2 项目技术要点
        该项目技术难点主要是解决微生物滋生繁殖的问题。单纯地使用过滤作为前处理是远远达不到RO进水的要求的，并且会造成RO膜的堵塞。并且在前处理去除微生物的同时还要长时间抑制微生物的生长，是此套系统的关键。在预处理过滤后连续添加强氧化剂杀死水中的微生物，用精密过滤器进行深度过滤，并且定期用除藻剂对前处理系统进行清洗，以保证系统中微生物不滋生，并且系统设备在设计制造过程中要尽量避免死水的产生。
        2纯化水制备系统的优化配置方案
        根据本项目中制药用水，纯化水的制备系统性能必须要良好，要做好相关的记录数据分析是否符合制药规范。通过对超滤预处理装置、反渗透装置和电除盐装置进行优化分析，来达到整个纯化水制备系统的优化。
        2.1超滤预处理装置优化
        该装置可以将水中的杂质过滤或者是剔除掉，通过该装置后可以排除掉水中的蛋白质、大分子有机物、颗粒物及病毒细菌等，使水质达到医用制药的标准和要求，并且可以使反渗透装置的运转也达到正常状态。
        该装置的操作步骤如下：将生活用水加入装置，经水泵到过滤器，再到超滤装置对其在做处理，然后由超滤水装置进入到医用制药的装置。叠片式过滤器的主要功能是对水中直径超过一定范围的杂质进行过滤，防止这些杂质对超滤装置的网膜造成破坏，影响下一步对水质的处理。超滤网膜可以过滤掉水中以较大分子组成的颗粒物等，能够很好的处理掉水中的污染物，使水质可以得到大幅提高，且可以提高装置的回收率。而且该装置可以通过加药装置中的化学试剂对水中的剩余的部分气体和易于产生污垢的物质排除掉，这样就能够有效阻止结垢的现象发生。
        2.2反渗透装置优化
        水体经过反渗透装置优化后可以达到进入电除盐装置的标准，否则就会对电除盐装置造成破坏，采用膜分离的方法对水中含有的影响电除盐装置的物质进行清除。超滤装置出水后进行反渗透装置，反渗透作为水体进入电除盐装置的关键节点对水体的净化起到重要的作用，该装置主要是利用半透膜可以透水的功能将水和盐类分开，由于含盐水和纯水的水压不同，会导致纯水向盐水流动，最终由于水压差值的问题又会使盐水向纯水方向渗透，形成反渗透的现象发生。但是这个反渗透装置需要定期的进行清洗，且达到一定的使用时间后需要更换反渗透膜，这样才可以保证反渗透装置的性能良好，确保出水进入电除盐装置后可以不对装置造成破坏。另外当达到使用年限后其性能必然会有所下降，继续使用将不利于该装置发挥作用，这时一定要对装置进行更换。反渗透装置的功能是对水体达到脱盐纯化的目的，是水质进行超滤之后进入电除盐之前必须处理好的一个环节，对于制药用水是否达到可使用标准具有重要的意义和作用。
        2.3电除盐装置优化
        电除盐装置实现的功能是排除掉水中的化合物、溶解在水中的气体和微量元素，对水体质量进行完善处理，使水质满足医用制药的使用要求。反渗透出水经过电除盐水泵后进入电除盐装置，该装置在电压作用下，通过混合离子交换树脂对水中的阴阳离子进行作用，排除掉交换膜上的离子。在装置中可以形成纯水室和浓水室，纯水室中不断有阴阳离子通过化学反应被置换出来，然后再分别通过阴阳离子膜进入浓水室，经过这样的处理水质才能够达到医药行业制药的纯化水的使用标准。要注意该装置的出水质量决定该装置是否清洗或换新，装置还需要定期的进行消毒，电除盐模块在达到一定的使用年限后也需要进行更换，更换的期限通常为五年。电除盐装置对纯化水的制备具有非常关键的作用，装置的性能直接影响纯化水的质量是否符合医药行业制药用水的标准。

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        3纯化水制备系统的常用配置方案
        当前阶段，多介质预处理装置、二级反渗透装置和电除盐装置是医药行业广泛使用的纯化水制备系统，该系统对饮用水处理效果很好，经过该系统处理过的生活用水完全可以达到医用纯化水标准，可以对药品的质量有保障作用，对药物服用者的安全也是一种可靠的保障。
        3.1多介质预处理装置
        此装置借助吸附及过滤的方式排除掉水中的有机物、胶体物质和悬浮颗粒物质，防止水体在进入反渗透装置时对装置造成破坏，影响渗透膜的功能，进而影响到纯化水的质量。此装置由水泵和三个过滤器组成，水体经过水泵后到达过滤器，其中的机械过滤器可以将水质中的颗粒物以及粉尘等杂质过滤掉；活性炭过滤器可以将水中的溶解性有机物、气味、色度以及臭氧等过滤掉，水的硬度被有效降低，也可以保护反渗透膜不受水中杂质污染，避免造成渗透膜阻塞等问题，对渗透膜可以起到很好的保护作用；软化过滤器可以将水中的金属离子通过置换过滤掉，防止会使渗透膜结垢，同时也可以对水质起到软化作用。过滤器需要定期进行清洗和再生，对于三种过滤器也需要对其中不同的介质进行定期的更换，确保各个过滤器中的介质保持良好的过滤性能，可以排除掉水中的杂质，还要注意对过滤器的滤芯进行定期的更换，这样才可以确保经过滤后的水质更加符合进入反渗透装置的要求和标准。
        3.2 反渗透
        反渗透处理是整个预处理工作的关键之处，其主要的组件就是反渗透膜的相关组成部分，反渗透装置应该使水的脱盐率与利用率达到一定的百分比，为水进入电除盐装置做好良好的前期准备，保持良好的渗透功能。二级反渗透装置与一级渗透装置大致上相同，作用上二级反渗透装置可以更好的排除水质中的盐类成分，对水质的提升有进一步的帮助，可以使纯化水的质量更加符合制药用水的要求。与一级渗透装置相比，二级反渗透装置的脱盐率较低，水质经过二级装置渗透过后，其质量可以较完美的接近制备纯化水工艺的整体要求。衡量反渗透装置性能是否良好的两个非常重要的参数就是脱盐率和回收率，另外需要注意的一点就是反渗透膜一定要定期清洗，当达到规定使用期限时要及时的对反渗透膜进行更换，这样才能保证反渗透装置的出水质量达到使用要求。
        4两种制备系统配置比较
        4.1处理效果对比
        两种制备系统相比较，可以很清晰的看到哪个系统更具有优势以及存在哪些缺点，分析总结后可以对纯化水制备系统做出优良的改进与优化。采用超滤装置以及加药装置明显会更加占有优势，水质经过超滤装置时水中的不溶物可以被有效的阻挡，对不溶物的遮挡效果良好，有效降低了反渗透膜被污染的面积和概率，这样就可以适当延长反渗透膜清洗的间隔时间，反渗透膜的出水量以及出水的水质也有明显的提高。从操作性上来讲，这种装置方便简单易操作，降低了纯化水制备工艺的难度，并且该装置不会占用太多的空间，省时省力又节约空间，这也是该装置的优势之一。当然，装置的性价比再高缺点也还是有的，水中的部分可溶解的有机物不能够完全的被清理掉，这在一定程度上会给反渗透膜带来污染，不利于反渗透膜的清洁度保持。另外，使超滤作用被充分发挥进而使用的絮凝剂有部分组成物质没有被完全的反应掉，这也会给反渗透带来污染。但是这些问题可以通过一定的方法解决，比如向装置中添加一定的化学试剂，可以有效避免反渗透被污染并且也可以阻止结垢现象的发生。
        使用超滤装置及加药装置的出水水质更加符合纯化水制备要求，渗透装置与反渗透装置相比可以起到进一步除盐的效果，使整体的渗透装置的脱盐率达到很好的效果，而且水质在经过反渗透装置后已经达到了进入电除盐装置的要求，不会对电除盐装置造成损坏。
        4.2 优化配置的优势
        纯化水制备系统的优化配置方案使纯化水的制备工艺有了明显的提高，与以往的装置相比较，出水率和回收率都明显提升，可以起到节约能源的作用，并且出水水质有所增强更加能够满足医药制备用水的标准。目前超滤装置的技术工艺已经非常成熟，这在制备工艺方面也是一个明显的优势。与其他的纯化水制备系统相比，该装置所占用的空间和面积都较小，操作也简单方便，这更是优化装置的优势所在。
        5结束语
        总之，制药行业使用的纯化水的质量关系到药品的质量，进而影响到服用药品的患者的健康情况，所以，医药行业的纯化水的制备必须要严格把控工艺流程、确保纯化水的医用质量。对纯化水优化制备方案的应用，可以使制药行业使用的纯化水的质量得到明显的提升，更加可以满足制药行业用水的标准和要求。以及反渗透装置的脱盐率对水质处理的效果非常好，该装置便于操作，经济实惠又具备良好的实用性能，不仅保障了药品的质量，也能够使制药行业的经济效益得到保证，为国家的经济发展做出贡献。
参考文献：
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