消毒技術(shù)-臭氧消毒法

1、消毒技術(shù)-臭氧消毒法對于制藥行業(yè)來講，制藥用水系統(tǒng)工作之所以如此的重要，不僅僅是制藥行業(yè)法 規(guī)與產(chǎn)品質(zhì)量的要求，更是科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的必然，是人們對藥品質(zhì)量改進(jìn)和風(fēng) 險控制規(guī)律認(rèn)識的結(jié)果。制藥用水系統(tǒng)臭氧，又名三原子氧,因其類似魚腥味的臭味而得名。其分子式為03 ,是氧氣 的同素異形體，具有它自身的獨特性質(zhì):1. 在自然條件下,一般它是淡藍(lán)色的氣體2. 它有一種類似雷電后的腥臭味3. 在標(biāo)準(zhǔn)壓力和常溫下,它在水中的溶解度是氧氣的13倍4臭氧比空氣重5臭氧有很強(qiáng)的氧化力6.正常情況下,臭氧極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣;臭氧它有特殊臭味固call it臭氧，在距離地球表面15-25公里的高空,因受 太陽

2、紫外線照射的緣故,形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層,這臭氧層正是人 類賴以生存的保護(hù)傘。這就是大多數(shù)人對臭氧的全部認(rèn)識。人類真正認(rèn)識臭氧還 是在150多年以前,由德國化學(xué)家先貝因（schanbein）博-上首次提出在水電解 及火花放電中產(chǎn)生的臭味,同在自然界閃電后產(chǎn)生的氣味相同,先貝因博士認(rèn)為 其氣味類似于希臘文的oze1n（意為“難聞”）,由此將其命名為ozone （臭氧）。一、原理臭氧是一種廣譜殺菌劑，通過氧化作用破壞微生物膜的結(jié)構(gòu)而達(dá)到殺菌效果，可 有效殺滅細(xì)菌繁殖體、芽抱、病毒和真菌等，并可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧滅活病毒的機(jī)制是，首先作用于細(xì)胞膜，使膜構(gòu)成成分受損傷而導(dǎo)致新陳代 謝障礙

3、，臭氧繼續(xù)滲透穿透膜并破壞膜內(nèi)脂蛋白和脂多糖，改變細(xì)胞的通透性, 通過氧化作用破壞其核糖核酸（rxa）或脫氧核糖核酸（dna）,從而導(dǎo)致細(xì)胞溶 解、死亡。臭氧的半衰期僅為3060min,高濃度臭氧水的殺菌速度極快，100卩1 /m3臭氧 濃度在lmin內(nèi)能殺死60000個微生物。研究表明，水中臭氧濃度超過8 u 1 /川3 時，微生物即停止繁殖（圖& 6）;水屮臭氧濃度超過50ul /m3時，系統(tǒng)能有 效殺滅微生物。吳氧濃度/（ml/mb圖86臭氧的殺苗濃度作為制藥用水系統(tǒng)消毒劑的臭氧通常濃度范圍在0.022ml /m3,我們通常使用 的濃度范圍是0.0曠0.2ml /m3o由于臭氧的

4、不穩(wěn)定性及易與水中toc反應(yīng)的特 性，需要在長管道或多管道系統(tǒng)的多個點注入臭氧，以保證整個管道內(nèi)都達(dá)到目 標(biāo)濃度。臭氧能刺激人的呼吸系統(tǒng)，造成呼吸系統(tǒng)的應(yīng)激性反應(yīng)，嚴(yán)重時會造成可逆性傷 害。臭氧的毒性主要表現(xiàn)在其強(qiáng)氧化能力。臭氧濃度在20 ul /m3時，嗅覺靈 敏的人便可覺察，稱為感覺臨界值，濃度在150 u 1 /m3時為嗅覺臨界值，一般 人都能嗅出，當(dāng)濃度達(dá)到ri0ml/m3以上時為屮毒限。臭氧能有效殺滅水中的微生物并有效降解己經(jīng)形成的生物膜，經(jīng)紫外燈破除 后的臭氧完全無殘留。目前，臭氧消毒法已成為常溫儲存與分配系統(tǒng)的主要消毒 措施，可用于純化水、高純水與常溫注射用水儲存與分配系統(tǒng)的消毒

5、。實踐表明，臭氧濃度達(dá)到100200 u 1 /m3時，能有效保證制藥用水儲存與分配 系統(tǒng)屮微生物含量不超過lcfu/100ml。與巴氏消毒相比，臭氧消毒除了具有操 作簡單、水溫?zé)o波動、無需工業(yè)蒸汽、消毒吋間短和降解生物膜等優(yōu)勢外，管道 材質(zhì)選擇余地也非常大。臭氧消毒系統(tǒng)為常溫運行系統(tǒng)，可采用不銹鋼材質(zhì)或 pvdf材質(zhì)進(jìn)行建造。制備臭氧的設(shè)備主要有空氣/氧氣源臭氧發(fā)牛器、水電解臭氧發(fā)牛器。前者主要 以空氣或氧氣作為氣源制備出氣態(tài)臭氧，工藝過程還需要通過射流器與高壓泵使 其溶解到純化水中。水電解臭氧發(fā)生器（圖87）采用干凈純化水作為臭氧發(fā) 生的起始原料。圖&7水電解臭氧發(fā)生器的工作機(jī)制其

6、工作原理為來自制藥用水循環(huán)管路的純化水或高純水進(jìn)入反應(yīng)單元的陽極室, 在陽極和電化穩(wěn)定膜之間的接觸表面被分成兩種成分，氫質(zhì)子進(jìn)入膜并在陰極一 側(cè)被壓縮為氫氣后釋放到大氣中，而在陽極一側(cè)的自由氧則轉(zhuǎn)化為臭氧，快速溶 于水屮形成高濃度的臭氧水，并重新回到制藥用水儲存與分配系統(tǒng)屮。水電解臭 氧發(fā)生器最大的優(yōu)點是釆用待消毒處理的純化水來產(chǎn)生臭氧，從而有效杜絕了來 自系統(tǒng)外部的其他污染。二、類別臭氧消毒法主要分為連續(xù)型和間歇型兩種。圖& 8為典型的連續(xù)型臭氧消毒法。 其原理為，整個系統(tǒng)采用3個在線臭氧探頭對儲罐、管網(wǎng)入口端和管網(wǎng)回水端 的臭氧濃度進(jìn)行實時監(jiān)測。系統(tǒng)水溫控制在20°c左右

7、，呼吸器出口采用活性炭吸附或加熱的方式進(jìn)行臭氧破除。連續(xù)型臭氧消毒時，臭氧通常使用小于或等 于0.51 /m3的水平，因為它通常反應(yīng)的是從凈化系統(tǒng)的最終單元操作進(jìn)入 到分配系統(tǒng)的非常敏感的干細(xì)胞或小的浮游牛物膜絮狀物。圖&8連續(xù)型臭氣消毒法正常生產(chǎn)時，臭氧發(fā)生器和紫外燈均處于開啟狀態(tài)，純化水儲存系統(tǒng)始終處于臭 氧保護(hù)狀態(tài)，用水點管網(wǎng)采用波長253. 7nm的紫外燈將臭氧從循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)中完 全去除，以保證使用時純化水中無殘留臭氧；周期性殺菌時，將紫外燈關(guān)閉，維 持水屮臭氧濃度并保持一定時間，殺菌即可結(jié)束。圖8. 9為典型的間歇型臭氧消毒法。其原理為，整個系統(tǒng)采用一個在線臭氧探頭 對管網(wǎng)冋

8、水端的臭氧濃度進(jìn)行實吋監(jiān)測，系統(tǒng)水溫控制在20°c左右。圖&9間歇型臭氧消毒法a. 正常牛產(chǎn)時，臭氧發(fā)牛器和紫外燈均處于關(guān)閉狀態(tài);b. 周期性殺菌時，開啟臭氧發(fā)生器，維持水屮臭氧濃度并保持一定時間，殺菌結(jié) 束后，采用波長253. 7nm的紫外燈將臭氧從循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)中去除，以保證使用時 純化水中無殘留臭氧。c. 當(dāng)臭氧用作間歇型消毒劑時，需要具有持續(xù)增長的濃度，因為臭氧會破壞eps 包覆的生物膜，而它的滲透性很差。生物膜可通過臭氧消毒發(fā)生降解，只有當(dāng)eps外層、內(nèi)毒索和細(xì)菌細(xì)胞被分解, 臭氧才能滲透進(jìn)入生物膜。如果生物膜有足夠的生長吋間且長得足夠厚，那么臭,只有薄的牛氧在沒有長時間和反復(fù)應(yīng)用的情況下，幾乎不可能完全降解生物 物膜才能被臭氧完全降解，所以臭氧消毒必須定期進(jìn)行，這樣任何eps包覆的牛 物膜構(gòu)造都會處于其早期階段。水電解臭氧消毒系統(tǒng)的分配框架主耍由水電解臭氧發(fā)生器、紫外燈、帶變頻控制 的輸送