反滲透裝置基本結構

1、反刪摘要制藥用水的水質直接影響藥品的質量。藥品生產中人量使用飲用水、純水和注射用水。 由于制藥用水的水質要求逐步提高，傳統(tǒng)的制水工藝已遠不能滿足其要求，反滲透技術作為 一種先進、有效的水質凈化技術在制藥用水系統(tǒng)中應用越來越多。目前，在一些新建或改擴 建的制藥工程項目中，常釆用反滲透方法作為純水制備的首選方案。結合設計經驗，論述了 受滲透技術在制藥用水中的應用，包括反滲透臉的選擇、滲透裝置及組合形成、預處理、后 處理以及成套制水設備的問題。關鍵詞：制藥用水；反滲透；反參透臉：反滲透裝置；成套制水設備ABSTRACTPharmaceutical water quality duectly nifl

2、uences the quality of drugs. Phaiinaceutical production is used in great quantities in druiking water, pure water and injection of water.Due to tlie requirements for quality of the pharmaceutical water gradually improving, the tiaditional water making process has been far cannot satisfy the requirem

3、ents, reverse osmosis technology as an advanced, effective water purification teclmology in pharmaceutical water system applied more and more At present, in some newly built or renovated phaiinaceutical engineering projects, often using reverse osmosis method as the prefened solution preparation of

4、pure water. Combmmg the design experience, discusses tlie water by osmosis technology application in phaimaceuticaL including the reverse osmosis membrane selection, osmosis device and combination formation, pietieatinent, post-treatment as well as a complete water making equipment problemsKey words

5、: Pharmaceutical water; Ro; Reverse seaiches membrane; The reverse osmosis device; Complete water making equipment TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第一章緒論1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1、反滲透的原理1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 2、制藥用水中反滲透工藝的典型流程1 HYPERLINK l

6、bookmark8 o Current Document 第二章反滲透膜2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1、反滲透膜的基本性能要求2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.2、反滲透膜的性能及選擇2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第三章反滲透裝置的基本結構2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 3.1反滲透裝置的結構2膜元件的形式2膜元件的組成。3 HYPERLINK l bookma

7、rk20 o Current Document 3.2、反滲透裝置的基本結構3 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.2.1螺旋卷式反滲透組件4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 3.2.2中空纖維式反滲透組件5第四章、反滲透在制水系統(tǒng)的應用6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4.1 一級反滲透系統(tǒng)6 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 4.2二級反滲透系統(tǒng)6 HYPERLINK l bookma

8、rk30 o Current Document 4.3 一級反滲透系統(tǒng)+離子交換系統(tǒng)7 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 第五章、結語8 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 參考文獻8第一章緒論1、反滲透的原理從上世紀80年代后半期開始此法在制藥工業(yè)中逐漸彼推廣開來。其利用半透膜（反滲 透膜），并借助于外界施加的壓力為動力，強制原水中的水分子透過對水分子有選擇性透過 的膜達到除鹽的目的，使水得到純化。這種方法操作方便，出水量人，無污染，近年來已 被廣泛地使用。反滲透是利用滲透這種物理現彖來實現分離

9、的。對兩種含有不同濃度的水，用一張具 有半透過性質的膜分開，會發(fā)現含鹽濃度低的一邊的水會透過膜滲透到含鹽濃度高的一邊,但其所含有的鹽分并不滲透。這樣逐斬融合直到兩邊的含鹽濃度相等為止。自然的滲透過 程很長。為了加快這個融合過程，可以在含鹽量高的水一側增加一個壓力，讓滲透停止， 這就是膜的滲透壓力。再把壓力加人，水就可以反向滲透，鹽分則留下來，這就形成了反 滲透的除鹽原理。即在有鹽分的水中（如源水），加以比自然滲透壓力更人的壓力，使?jié)B透 向相反方向進行，把原水中的水分子壓到膜的另一邊，變成潔凈的水，從而達到去除水中鹽分的目的。如圖1-1所示。半透膜（1）正常滲透（2）半透膜（1）正常滲透（2）滲

10、透平衡（3）反滲透圖1-1反滲透除鹽原理圖綜上所述，反滲透系統(tǒng)處理水的原理是采用一個半通透的膜，用一個高的壓力使水通 過半通透膜，使之改善處理水的化學、微生物和內毒素方面的質量指標。在反滲透系統(tǒng)中，水流由源水（原料水）、產品水（滲透水）和廢水（排放水）組成。2、制藥用水中反滲透工藝的典型流程原水一砂濾器活性炭吸附器f 20um過濾器一預軟化器一CO?脫氣塔一5um過濾器 反滲透精混床一0.2um過濾器一紫外線殺菌器一貯配系統(tǒng)以上為一高純水制備的典型工藝流程，設計時具體的工藝流程根據原水水質及用戶對 純水水質的要求確定。反滲透裝置前面的處理工序為前處理或預處理，反滲透裝置后的處 理工序為后處理。

11、第二章反滲透膜反滲透臉是一種只允許水（溶劑）通過而不允許溶質通過的半透膜，反滲透的孔徑人 多 10*10 （-10） nio2.1 x反滲透膜的基本性能要求1）單位面積膜的透水速度快，除鹽效率高；2）膜的機械強度大，耐壓密；3）膜的化學穩(wěn)定性好，耐酸堿能力強，不易受微生物污染：4）性能衰減慢，使用壽命長。22、反滲透膜的性能及選擇反滲透臉的性能與膜材料性能密切相關，不同的材料制成的膜具有不同的性能。主要 的膜材料有醋酸纖維膜（CA膜）、芳香聚酰胺膜（PA膜），和薄膜復合膜（TFC膜）等。 CA膜會發(fā)生水解，易受微生物侵蝕，脫鹽率95%,逐年衰減，在運行中膜會被壓緊，因 而產水量會下降，工作壓力

12、高，耗電量也較高，使用壽命僅三年，但價格便宜。PA膜化學 穩(wěn)定性好、脫鹽率95%,不會被微生物侵蝕，在運行中膜會被壓緊，產水量會下降，工作 壓力高，耗電大，使用壽命長，價格稍貴。TFC膜不易水解，可在PH值412之間運行， 適用性強，抗生物侵蝕能力強，且能抗膜的壓密。產水量不隨時間而改變，脫鹽率高達98% 且基本不變，膜透水速度高，工作壓力低，耗電量小，使用壽命一般在五年以上且性能不 變，但抗氯性差，價格較高。綜上所述TFC膜有很多優(yōu)點，現在使用比較普遍，但也有缺 點，比如對進水的Cl“氧化劑、陽離子表面活性劑含屋控制要求高，否則會影響臉的安 全經濟運行。因此在具體項目中應綜合考慮各種因素，選

13、擇理想的反滲透臉。第三章 反滲透裝置的基本結構3.1反滲透裝置的結構廣義的講，反滲透裝置應包括所有膜元件、連接管道、閥門、儀表以及高壓泵等相關 設備，甚至可以延伸到整個反滲透系統(tǒng)；狹義地講，反滲透裝置僅指膜組件本身。3丄1、膜元件的形式膜元件（膜組件）有四種形式：平板式（板式）、圓管式（管式）、螺旋卷式（卷式）、 中空纖維式。我廠和王曲發(fā)電廠用的都是螺旋卷式膜元件。對膜元件（膜組件）的基本要求是：（1）盡可能高的膜裝填密度。裝填密度是指單位體積膜裝置中膜的面積（iiRnP）（2）不易濃差極化。（3）抗污染能力強。（4）清洗和換膜方便。（5）價格便宜。3.1.2.膜元件的組成膜元件（膜組件）的基

14、本組成包扌舌：膜、膜的支撐物或連接物、水流通道、密封、外皮、 進水口和出水口等。、膜膜是構成膜元件乃至反滲透系統(tǒng)的核心部分。（2）、支撐物或連接物反滲透膜在組裝成膜元件過程上，為了固定膜使其具有一定形狀和強度，需要支撐物。卷式膜一般將隔網夾在兩膜之間，隔網既是支撐物又是水流通道。由于支撐物兼有攪拌 功能，所以選擇合適的支撐物，對于改善水流狀態(tài)，防止?jié)獠顦O化非常重要。（3）、水流通道水流通道是從鹽水進入到濃水和淡水流出器件的全部水流空間。人多數水流通道是通過 膜與膜之間的支撐體、導流板或隔網來實現。（4）、密封反滲透需要在一定壓力下才能進行，為防止?jié)獾ジZ，必須采取密封措施，讓這兩股 水流各行

15、其道。密封位置主要在膜與臉之間、膜與支撐物之間、膜元件之間、以及與外界 接口處等。卷式膜元件主要是將重疊的兩張膜的三邊密封形成膜袋，以及串聯(lián)臉元件中心管之間的 密封。密封損壞導致脫鹽率卞降死反滲透裝置運行中的常見故障之一。（5）、外皮外皮是卷式膜元件的最外層殼體，臉袋被卷成像布匹樣的圓柱體后再包上外皮。外皮材 料一般為玻璃鋼（FPI）。（6）、進水口與出水口膜元件主要有三個外接II：進水II、濃水出II和淡水出丨I。卷式反滲透膜元件的中心管 的一端為淡水出I I，膜元件兩頭的多孔端板或渦輪板的一頭為進水I丨，另一頭為濃水出I丨。 該多孔板具有均勻布水、防止膜卷突出的作用。32、反滲透裝置的基本

16、結構反滲透裝置的形式主要有螺旋卷式、中空纖維式、管式、板框式、條式等。在制藥行 業(yè)中常用的有螺旋卷式和中空纖維式。螺旋卷式反滲透組件：卷式反滲透膜元件的卷制是 在二級反滲透臉中間加入一層透過水導流網布并三面密封起來，再在膜的卜面鋪設一層進 料液隔網，然后將依次疊好的多層材料環(huán)繞著一個中心管卷繞起來，用用中心管收集滲透 液體。中空纖維式反滲透組件：中空纖維通常用內徑為4245um,外徑約為84-100um的 芳香聚酰胺材料的膜組成U形管束，然后將U形管束裝入耐壓容器中，纖維開II端用壞氧 樹脂粘合，形成管板，以O型密封，成為中空纖維式反滲透元件。上述兩種反滲透膜元件 各有優(yōu)缺點，目前最廣泛采用的

17、是卷式膜元件。其特點是：單位體枳內臉的體積大，結構 緊湊，進水流動狀態(tài)好，但是比較容易堵塞，要求對進水采取保安措施。反滲透裝置是按臉的形態(tài)分類的，迄今已列為商品的結構形式有四種：板式、管式、 卷式、中空纖維式，以下逐一來介紹這些不同形式反滲透裝置的各自構造與特點。（1）、板式：板式結構的優(yōu)點是結構簡單，組裝方便，更換膜的費用小，缺點是堆積 密度小，即單位體積膜面積小。（2）、管式：這種結構原水在膜表面的流動狀態(tài)最好，拆裝靈活，但膜堆枳密度最低, 占地面積和空間體積大。另外彎頭和接頭多，連接繁瑣也是其缺點之一。（3）、卷式：由于支撐材料和原水流道很薄，因此卷式結構的堆枳密度較人，單位容 枳的產水

18、能力亦人，拆裝方便，缺點是整個膜元件若有一處漏洞將會使其失效。這種結構 是目前反滲透裝置中用的最多的一種。（4）、中空纖維式：這是一種無支撐材料的結構，由于纖維很細，故臉的堆積密度很 人，因此工作效率高，占地面積小，其缺點是單位膜面積透水量較小，制臉抽絲工藝和制 備膜元件技術也較復雜，且很易斷絲，因此在應用中受到一定限制。下表是四種反滲透裝置的構造、特點：表3-1四種反滲透裝置的構造、特點構造型式平板式管式卷式中空式單位體積膜面積160-50033-330|650-10001000透過水量|0.02札02|0.02札003膜面流速862001020沖一05膜面濃度上升比1.11.31.11.5

19、1.2 2.0殘渣和水污形 成的可能性中小中k1物理洗滌沖洗拆卸洗滌沖洗海綿球洗滌沖洗卩洗化學洗滌效果中犬中小主要用途食品食品廢水海水淡化、超純 水、廢水海水淡化、超純 水、廢水3.2.1螺旋卷式反滲透組件螺旋卷式反滲透裝置膜的組合方式，是在兩層反滲透膜的中間夾一層出水導網，再密 封即將成對的膜環(huán)繞著一個中心管卷繞起來，用中心管收集滲透液體，如圖3-1。處理水 通過反滲透臉的兩個用導網隔開的滲水面間隙。而平行于中心管流動，滲透液（出水）流 至中心管收集起來，成為產品出水。螺旋卷繞反滲透組件的優(yōu)點是單位體積內堆狀膜的體 枳人，結構緊湊。缺點是比較容易堵塞。因此，對反滲透的進水要求較高，要求對進水

20、采 取保安過濾措施。,782,782圖3-1螺旋卷繞反滲透組件1-源水：2-廢棄液體；3-反滲透水出II： 4-源水的流向：5-反滲透水的流向；6-膜的保護層:7-膜組件與外殼之間的密封；8-收集反滲透水的多孔管；9-隔離網；10-反滲透膜；11-反滲 透水的收集系統(tǒng):12-反滲透13-隔離網:14-連接兩層膜之間的縫線322中空纖維式反滲透組件中空纖維通常用內徑為4250pm、外徑約8490pm的芳香聚酰胺材料的膜組成U形 的管束。一般是將幾十萬根這種U形中空的長纖維彎曲管束，裝入耐壓容器中，需處理的 水進入分配管，通過纖維管束成輻射方向流出。產品水通過中空的纖維管壁流入集水總管 中，收集起

21、來。濃水則從闈繞中空纖維管束的外緣處收集排出，如圖32。7 8433濃水進水2I104淡水7 8433濃水進水2I104淡水圖32中空纖維式反滲透組件1-端板：2-0型密封圈：3-咬緊彈簧夾圈；4-導流網；5沖空纖維膜；6沖空纖維斷面放人: 7壞氧樹脂管板：8多孔支撐板；9進水分配多孔管，10外殼反滲透系統(tǒng)在制藥用水系統(tǒng)中應用越來越多，越來越廣泛。目前，在一些新建或改擴 建的制藥工程項目中，采用反滲透方法作為純化水制備中除鹽的首選方案。甚至出現這樣 一種傾向，即無論源水的質量如何，后續(xù)處理以及制藥工藝對純化水水質有無特殊要求， 都采用反滲透裝置作為系統(tǒng)的除鹽手段，一級反滲透達不到水質要求，再加

22、上一級反滲透。 實際上，與水處理系統(tǒng)中的各種除鹽裝置的選擇一樣，盲目地、非理性地選擇采用反滲透 系統(tǒng)的方法是不合適的，應根據制藥工藝的具體情況，在水系統(tǒng)中恰如其分的采用反滲透 裝置，是必要的，經濟的，否則會造成資源的浪費。反滲透裝置有各種不同的組合方式， 不同的組合方式有著不同的適用范I制。反滲透裝置在苦咸水、海水淡化、廢水處理和純化 水的制備以及某些物質的濃縮回收等方面都有著廣泛的應用。以卞著重介紹反滲透裝置在 制藥業(yè)純化水系統(tǒng)中應用情況。4.1 一級反滲透系統(tǒng)一級反滲透系統(tǒng)通常可以使用在一些水源的水質較好，含鹽量不太高的場合，而且出 水是作為普通的、非注射級的化學原料藥的工藝用水，或是用作

23、某些腸道用中藥材提取工 藝用水。這種較簡單的反滲透裝置（單級），盡管其除鹽率較二級或多級反滲透裝置低，水 質也不高。但與傳統(tǒng)的離子交換方式的除鹽相比較，有無酸堿污染，不需要單獨的具有防 腐蝕、高排污標準的純化水工房，占地面積小的優(yōu)點。這就適合一些生產工房面積較小、 沒有獨立制水站、工廠周邊環(huán)境保護要求高的企業(yè)。典型的一級反滲透系統(tǒng)設計圖示如圖4-1 a圖4-1 一級反滲透系統(tǒng)1-源水；2-高壓泵：3-反滲透裝置；4-濃縮水排水；5-純化水：6-純化水貯罐4.2二級反滲透系統(tǒng)二級反滲透系統(tǒng)通常可以作為人多數制藥用水的除鹽工藝。這種系統(tǒng)通常使用在源水 中含鹽量較高，同時對反滲透裝置的出水水質的要求

24、也比較高的情況下。二級反滲透裝置 是以串聯(lián)方式，即將第一級反滲透的出水作為第二級反滲透的進水，這個條件卞，第二級 的排水（濃水）的質量遠遠高于第一級反滲透的進水?？梢詫⑵渑c第一級反滲透的進水混 合作為第一級的進水，以提高水的利用率。這種設計獲得的水質完全可以滿足化學原料藥制造所需的工藝用純化水、固體II服的中藥制劑生產用水、化學藥品制劑（腸道制劑）生產工藝用水、多數注射級的非腸道制劑生產 工藝輔助用水和注射用水對源水水質的要求。典型的二級反滲透系統(tǒng)設計如圖4-2圖4-2 二級反滲透系統(tǒng)示意圖1-源水；2-高壓泵；3-反滲透裝置；4-濃縮水排水：5-級反滲透出水：6-中間貯罐；7.二 級高壓泵：8二級反滲透裝置；9-二級濃縮水排水返回至一級入II； 10-純化水出水4.3 一級反滲透系統(tǒng)+離子交換系統(tǒng)這種系統(tǒng)特別適合制藥用水的綜合性使用，例如工藝用水系統(tǒng)不僅僅使用于某種單獨 的藥品制造，而可能是既使用