藥廠工藝用水處理流程

1、2.2.3工藝用水制藥工廠生產(chǎn)相關(guān)的主要公用系統(tǒng)有空調(diào)系統(tǒng)及水系統(tǒng)等，水系統(tǒng)包括一次 水（飲用水）、純水及注射用水。其中純水系統(tǒng)在制藥企業(yè)廣泛應(yīng)用，并對(duì)藥品質(zhì) 量有直接的影響。因此水系統(tǒng)的建造從設(shè)計(jì)階段開始即納入質(zhì)量管理的范疇。本 論文在綜合分析當(dāng)前純水制備技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合一套新純水系統(tǒng)的建造工程， 從純水系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)、工藝流程確定、詳細(xì)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、工藝計(jì)算、施工 過程及驗(yàn)證要求，歸納和總結(jié)了純水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題及解決該類問題的技 術(shù)手段。結(jié)合該新水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建造，解決了分配系統(tǒng)高溫運(yùn)行與節(jié)能的矛盾， 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)中不存在死點(diǎn)的問題，落實(shí)了制備系統(tǒng)有效熱消毒的問題及自循環(huán)的 問題，實(shí)

2、現(xiàn)純水中化學(xué)物質(zhì)、微生物的脫除及微生物的有效控制，水量的穩(wěn)定供 給及精確計(jì)量，解決了工廠現(xiàn)存系統(tǒng)的質(zhì)量問題，并實(shí)踐了純水系統(tǒng)符合國際、 國內(nèi)GMP法規(guī)要求的驗(yàn)證體系。制藥廠在制備純水時(shí)，即便采用城市飲用水為源水，也需經(jīng)過預(yù)處理。主要 因?yàn)橐韵略颍杭竟?jié)的變化、儲(chǔ)存及運(yùn)輸方式、系統(tǒng)老化情況及精細(xì)處理工藝要 求。由于季節(jié)的變化，制備城市飲用水的的源水質(zhì)量發(fā)生較大波動(dòng)，其懸浮物、 含鹽情況、微生物情況及外界污染都導(dǎo)致源水質(zhì)量變化；由于儲(chǔ)存及運(yùn)輸方式的 不同，如混凝土儲(chǔ)罐與搪瓷化儲(chǔ)罐、鑄鐵管道與PVC管道、距離較近與距離較遠(yuǎn)、 暴露與非暴露等均可影響水質(zhì)；由于系統(tǒng)老化情況不同，新建水廠與老水廠等情 況

3、，使其對(duì)源水的粗放度有不同的要求。配水管網(wǎng)的二次污染。城市飲用水中含 有無機(jī)物、有機(jī)物及微生物。水在管網(wǎng)中流動(dòng)時(shí)，有些水中化合物會(huì)發(fā)生復(fù)雜的 分解或化和作用，水和管內(nèi)壁的材質(zhì)亦會(huì)發(fā)生化學(xué)作用，水中的細(xì)菌會(huì)在繁殖， 從而在管道內(nèi)形成生物膜及沉淀物。生物膜為細(xì)菌的繁殖提供避風(fēng)港，余氯只能 殺傷生物膜外側(cè)細(xì)菌，生物膜一旦脫落這對(duì)水質(zhì)形成污染。對(duì)于不同的精細(xì)處理 工序，對(duì)源水水質(zhì)有特殊的要求。如反滲透處理工序，由于反滲透膜對(duì)源水中鈣 鎂離子含量有要求（可影響反滲透膜的壽命，由于濃差極化現(xiàn)象，使鈣鎂鹽過飽 和，在膜表面結(jié)品而降低膜的效率），因此以反滲透膜為純水處理工序的純水制 備設(shè)施，要求前處理工序有相

4、應(yīng)的軟化裝置。針對(duì)不同的純水制備流程在論文的 后續(xù)部分將作描述。前處理工藝設(shè)置多種多樣。常見的工藝步驟如機(jī)械過濾，如 砂過濾器、精細(xì)過濾，主要用于除去水中不容固體顆粒；活性炭吸附，主要用于 有機(jī)物污染的去除，一種吸附為范德華吸附（物理吸附），一種為吸附質(zhì)與活性炭 之間由電子交換或共享而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（化學(xué)吸附）；活性炭對(duì)無機(jī)物的吸附通過 靜電作用實(shí)現(xiàn)：軟化裝置，除去或降低鈣鎂離子等。自來水處理流程：2.2.4凈化工藝簡(jiǎn)介離子交換技術(shù) 離子交換技術(shù)是在百余年前，梅(Way)發(fā)現(xiàn)土壤中的離子交換 過程開始的。對(duì)土壤中離子交換過程的研究，使人們了解了離子交換本身的各方 面特性。在阿累尼烏斯(S. Ar

5、rhenius)的電離理論出現(xiàn)后，使人們以種新的觀 念來理解化學(xué)過程和物理化學(xué)過程的特點(diǎn)，尤其是明確了均相溶液的化學(xué)平衡。如果認(rèn)為只要從反應(yīng)域內(nèi)除去處去反應(yīng)物的一種才能取保反應(yīng)的進(jìn)行，那么中 和、強(qiáng)酸從弱酸中置換出弱酸等反應(yīng) 之所以可以進(jìn)行，從電離理論來看， 這是由于從反應(yīng)域內(nèi)除去相應(yīng)離子 的緣故。同樣可以理解這樣一類反應(yīng) 是不可能實(shí)現(xiàn)的，即反應(yīng)的最初產(chǎn)物 和最終產(chǎn)物都是強(qiáng)電解質(zhì)(如硝酸鈉 與氯化鉀之間的反應(yīng))。但是在非均 相的離子交換過程，強(qiáng)電解質(zhì)的離子 交換過程還是可能進(jìn)行到底的。在一 定程度上，這因與反應(yīng)產(chǎn)物之一生成 沉淀析出而引起的平衡移動(dòng)類似。這 種離子交換過程的工作室充水的軟 化開

6、始的。要改善時(shí)處理效率，首先 從改善離子交換劑的質(zhì)量入手。目前應(yīng)用較廣泛的是各種離子交換樹脂。合成的 離子交換樹脂有較高的容量。離子交樹脂的選擇要根據(jù)其性能來確定，其中包括 交換容量、離子化基團(tuán)的特性及相互位置、溶脹度、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等。其次，人們也在改進(jìn)離子交換樹脂的應(yīng)用方法，如用動(dòng)態(tài)法(使原溶液以一種方 向通過樹脂層）來代替靜態(tài)法，這樣可徹底清除溶液流中的反應(yīng)物加速離子向固 相（離子交換樹脂）轉(zhuǎn)移。在Na型陽離子交換樹脂中進(jìn)行的過程可用如下反應(yīng)式表 示：Na 2 R + Ca 2+ = CaR + 2 Na 2+Na 2 R + Mg 2 + = MgR + 2 Na +水濾經(jīng)陽離子

7、交換劑時(shí)，水的軟化就在濾器的上層開始。隨著軟化過程的進(jìn) 行，工作層愈來愈向下移動(dòng)。當(dāng)濾器下層完全被產(chǎn)生硬度的陽離子飽和時(shí)，離子 交換樹脂需進(jìn)行再生。再生通常由NaCl溶液來完成。微濾膜是指孔徑約0. 2um，高度均勻，具有篩分過濾作用的連續(xù)介質(zhì)。所分 離的組分（懸浮固體顆粒、細(xì)菌及其它雜質(zhì)）直徑0.11.5um；超濾就其分離范圍 （即要被分離的微?；蚍肿拥拇笮。?，它填補(bǔ)了反滲透、納濾與普通過濾間的空隙。 納濾可截留的成分的分子量介于200mg-2000mg / mol以上，所分離的組分（鹽類、 蛋白質(zhì)及其它雜質(zhì)）直徑0. 005-0. 1um。其表面可能擁有0. 00250.1um塒的微 孔結(jié)

8、構(gòu)；納濾可用于分離及細(xì)小的顆粒，分離范圍0. 000I-0. 005um塒，主要是 病毒、殺蟲劑及除草劑等；理想的反滲透膜（RO）具有最細(xì)的孔徑，可從溶液中分 離非常非常細(xì)小的顆粒及懸浮物質(zhì)，只允許溶劑分子通過，而不允許溶質(zhì)分子通 過。如從水溶液中去除金屬離子及可溶性鹽類。在發(fā)現(xiàn)離子交換劑（離子交換樹 脂）之前，水的完全脫鹽采用純粹的物理方法：蒸餾法、凍結(jié)法或電滲析法。采 用H型強(qiáng)酸型離子交換樹脂處理的目的是要使H+離子與水中的陽離子交換。其工 作容量隨著被吸附離子的帶電荷數(shù)的增加而增大，隨著其半徑的增加而減小。在H型強(qiáng)酸型離子交換樹脂中進(jìn)行的過程可用如下反應(yīng)式表示：HO-R + %廠=S氣-

9、R + HO - 0H型強(qiáng)酸型離子交換樹脂的再生通常由HCl溶液 來完成。采用H0型強(qiáng)堿型離子交換樹脂處理的目的是要使HO -離子水中的陰離 子交換。堿性陰離子交換樹脂的除去貴酸離子的能力是其性能的重要指標(biāo)。因此 樹脂的硅容量是重要參數(shù)。在H0型強(qiáng)堿型離子交換樹脂中進(jìn)行的過程可用如下反 應(yīng)式表示：H-R + Na + = NaR + H +HO型強(qiáng)堿性離子交換樹脂的再生通常由Na0H溶液來完成。為保證水的徹底除鹽， 原除流經(jīng)由強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂構(gòu)成的陽床和由強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂構(gòu)成 的陰床外，還流經(jīng)由強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂與強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂構(gòu)成混合 床。混合床的再生是利用樹脂的密度的不同分

10、層后分別由酸堿再生。半透膜簡(jiǎn)介膜廣泛的存在于自然界，特別是生物體內(nèi)。但人類對(duì)他的認(rèn)識(shí)和研究較晚。自1784年法國學(xué)者阿貝諾倫特（abbe N011et）發(fā)現(xiàn)，水能自然的 擴(kuò)散到裝有酒精溶液的豬膀胱內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并證實(shí)了該現(xiàn)象 后，杜布福斯（Dubrunfaut ）才于1963年制成第一個(gè)膜滲透器。二十世紀(jì)后半葉， 各種有使用價(jià)值的合成膜不斷出現(xiàn)，各種膜分離過程陸續(xù)確立，并在海水淡化、 廢水處理、純水處理及特殊化工過程得到推廣和應(yīng)用。新興的膜法水處理技術(shù)在 各行各業(yè)，包括制藥廠純水制備中，得到廣泛應(yīng)用。膜分離的概念可以將分離膜看作是把兩相分開的一薄層物質(zhì)，稱其為“膜”。 膜可以是固態(tài)的，也可以是液態(tài)或氣態(tài)。被膜所隔開的流體相物質(zhì)，是液相或氣 相。膜是均相或非均相，對(duì)稱或非對(duì)稱，帶電（正電或負(fù)電或二者兼而有之）或電 中性。膜是具有滲透性或半滲透性。膜存在于兩流體之間，也可以附著于支承體 或載體的微孔隙上。用天然或人工合成膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì) 雙組分或多組分溶質(zhì)或溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集的方法，統(tǒng)稱為膜分離 法。膜分離的技術(shù)特點(diǎn)在膜分離技術(shù)出現(xiàn)以前，已有多種分離技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，如蒸餾、吸附、吸收、萃取、深冷分離、離心分離等。與這些傳統(tǒng)技術(shù)相比，膜分 離有以下特點(diǎn)：1.高效性。2.膜分離過程的能耗通常比較低。相較與傳統(tǒng)分離方 式，多數(shù)膜分離過程不發(fā)