純化水知識(shí)培訓(xùn)

GMP認(rèn)證制水部分工程技術(shù)部2013年10月目錄一、制藥用水分類二、制藥用水用途及水質(zhì)要求三、純化水

系

統(tǒng)

制藥用水分類

1）飲用水：

自來(lái)水公司供應(yīng)的自來(lái)水或深井水，又稱原水。不能直接用作制劑的制備或試驗(yàn)用水。

2）純化水：

原水經(jīng)蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法制得的供藥用的水。

3）注射用水：

是以純化水為原水，經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的蒸餾器蒸餾，冷凝冷卻后經(jīng)膜過(guò)濾制備而得的水。

目前一般的蒸餾器有多效蒸餾水機(jī)和氣壓式蒸餾水機(jī)等

。

4）純蒸汽：

以純化水為進(jìn)料水，用蒸汽加熱(蒸汽發(fā)生器)，生產(chǎn)無(wú)菌無(wú)熱原的純蒸汽，廣泛用于醫(yī)療衛(wèi)生，生物制藥工業(yè)，食品工業(yè)的滅菌消毒及有關(guān)器具的消毒，有效防止重金屬，熱原等雜質(zhì)的再污染。

制藥用水用途及水質(zhì)要求1飲用水：符合《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）1）純化水、醫(yī)用水的原水2）設(shè)備、容器、口服劑瓶子初洗

3）化學(xué)合成初始階段用水4）中藥材、飲片清洗、浸潤(rùn)和提取2純水：符合《中華人民共和國(guó)藥典2010》純化水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1）制備注射用水（純蒸汽）的水源

2）非無(wú)菌藥品直接接觸藥品設(shè)備、器具和包裝材料最后洗滌水

3）注射劑、無(wú)菌藥品瓶子的初洗

4）非無(wú)菌藥品的配料，口服劑配料，洗瓶

5）非無(wú)菌藥品原料精制制藥用水用途及水質(zhì)要求3注射用水:符合《中華人民共和國(guó)藥典2010》注射用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1）注射劑，無(wú)菌沖洗劑配料和溶劑2）注射劑，無(wú)菌沖洗劑配料和溶劑最后洗瓶水3）無(wú)菌原料藥精制4）無(wú)菌產(chǎn)品及原料藥直接接觸藥品包裝材料最后精洗用水4純蒸汽：純蒸汽冷凝水應(yīng)符合中國(guó)藥典注射用水標(biāo)準(zhǔn)1）無(wú)菌作業(yè)區(qū)物料、容器、設(shè)備、無(wú)菌衣或其他物品需進(jìn)入無(wú)菌作業(yè)區(qū)的溫?zé)釤o(wú)菌處理2）培養(yǎng)基的濕熱滅菌三、純化水系統(tǒng)純化水系統(tǒng)圖系統(tǒng)工藝配置一、預(yù)處理單元二、反滲透系統(tǒng)三、EDI系統(tǒng)四、后處理單元五、系統(tǒng)設(shè)備管道預(yù)處理單

元1、水質(zhì)要求：

原水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

2、主要設(shè)備：原水箱、原水泵、多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、軟水器、阻垢加藥系統(tǒng)、保安過(guò)濾器、換熱器。3主要設(shè)備功能1）多介質(zhì)過(guò)濾器工作原理：多介質(zhì)過(guò)濾器（機(jī)械過(guò)濾器）是以成層狀的無(wú)煙煤、石英砂、多孔陶瓷、錳砂或其他材料為床層，床的頂層由最輕和最粗品級(jí)的材料組成，而最重和最精的材料放在床的低部。其原理為按深度過(guò)濾--水中較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過(guò)濾器介質(zhì)的較深處被去除。常用：二層濾料+墊層或三層濾料+墊層無(wú)煙煤+石英砂+錳砂。石英砂過(guò)濾器（下-上）10mm以上5-10mm2-5mm0.5-1.5mm性能特點(diǎn)：

多介質(zhì)過(guò)濾器能夠有效去除原水中懸浮物、機(jī)械雜質(zhì)、有機(jī)物、菌藻類，降低水的濁度，保證其出水SDI（污染指數(shù)）小于等于4。預(yù)處理單

元2）活性炭過(guò)濾器活性炭過(guò)濾器是一種內(nèi)裝填粗石英砂墊層及優(yōu)質(zhì)活性炭的壓力容器。性能特點(diǎn)：能夠吸附前級(jí)過(guò)濾中無(wú)法去除的余氯以防止后級(jí)反滲透膜受其氧化降解，同時(shí)還吸附從前級(jí)泄漏過(guò)來(lái)的小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對(duì)膠體及色素、重金屬離子、水中異味、COD等有較明顯的去除吸附作用。可以進(jìn)一步降低RO進(jìn)水的SDI值，TOC<2.Oppm。余氯＜0.05mg/L活性碳過(guò)濾器為有機(jī)物集中地，為防污染除要求能反沖外，還需定期用蒸汽消毒。預(yù)處理單

元3）軟水器常采用鈉型陽(yáng)離子為交換樹(shù)脂。當(dāng)一號(hào)罐設(shè)備失效時(shí)，該失效罐自動(dòng)退出運(yùn)行，緊接著二號(hào)罐開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)啟動(dòng)一號(hào)罐再生程序，再生結(jié)束后該罐備用，以投入下一周期運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)采用全自動(dòng)控制，控制方式：流量、時(shí)間。

每臺(tái)軟化罐的工作狀態(tài)依次為：

運(yùn)行→再生（反洗、吸鹽、置換、正洗）→運(yùn)行。軟化：鈉型陽(yáng)離子軟化:2NaR+Mg2+MgR2+2Na+再生：鈉型陽(yáng)離子:MgR2+2NaCl2NaR+Mg2+

需根據(jù)原水水質(zhì)決定是否需要配置，一般硬度200以上

硬度200以下可以不加軟水器，需加阻垢加藥裝置預(yù)處理單

元4）保安過(guò)濾器

保安過(guò)濾器用來(lái)截留預(yù)處理系統(tǒng)漏過(guò)的少量機(jī)械雜質(zhì)，防止這些顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能擊穿反滲膜組件，造成大量漏鹽的情況。

1）采用新型聚丙烯為濾材，根據(jù)不同精度過(guò)濾孔徑，截留不同粒徑的微粒，從而達(dá)到過(guò)濾的目的。

2）濾材可分為線繞濾芯、熔噴濾芯、燒結(jié)濾管等，濾材不同，過(guò)濾孔徑也各不相同，是介于砂濾與超濾之間的一種過(guò)濾，孔徑一般在0.01-120μm范圍。5）換熱器（板式、列管）對(duì)活性炭過(guò)濾器進(jìn)行巴氏消毒。活性炭過(guò)濾器是有機(jī)物、微生物、熱原物質(zhì)集中的地方，活性炭吸附了有機(jī)物、懸浮粒子，不僅富集了微生物，而且造成了微生物生長(zhǎng)的有利條件。巴氏消毒的程序一般為80℃下2小時(shí)，由熱交換器將水加熱至80℃以上，然后用泵進(jìn)行局部循環(huán)，在80℃以上熱水作用下微生物被殺菌，已吸附有機(jī)物及細(xì)菌內(nèi)毒素被解吸附。在消毒程序結(jié)束時(shí)再進(jìn)行反沖，不僅有效地消除了微生物的污染，而且起到了將活性炭再生的作用。

反

滲

透

系

統(tǒng)

ReverseOsmosis（RO）定義：

用足夠壓力使溶液中溶劑通過(guò)反滲透膜分離出來(lái)。和自然滲透方向相反，故稱反滲透。作用原理是擴(kuò)散和篩分，是純化水系統(tǒng)核心設(shè)備。性能特點(diǎn)：

它主要負(fù)責(zé)脫除水中的可溶性鹽份、膠體、有機(jī)物及微生物等，它可以去除水中的97%以上的離子，還能有效去除TOC及內(nèi)毒素，TOC去除率達(dá)到90%。反滲透膜組件采用芳香族聚酰胺復(fù)合膜，孔徑很小，大都≤10×10–10

（10埃），它具有極高的脫鹽能力。反滲透系統(tǒng)包括高壓泵、反滲透膜組、清洗系統(tǒng)及控制儀表進(jìn)水水質(zhì)要求：項(xiàng)目濁度（NTU）SDI余氯（mg/L）Fe2＋（mg/L）TOC（mg/L）限值≤1≤5≤0.1≤4≤3

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統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：·海水淡化、苦咸水淡化

·工業(yè)純水、鍋爐補(bǔ)給水制造

·飲用水市政給水、排水、中水處理

·冷卻循環(huán)水、工業(yè)、市政污水處理

·食品、制藥及各種工藝用水、半導(dǎo)體超純水制造

·各種水溶液的脫鹽、·地表水除濁、廢水處理及脫色

·市政景觀及農(nóng)業(yè)灌溉

·乳制品分離、濃縮

分離及濃縮

膜材質(zhì)：目前市場(chǎng)上，膜材料主要為醋酸纖維CA和芳香聚酰胺PA類醋酸纖維膜：主要是因?yàn)槠淠吐?，所以還是經(jīng)久不衰。但是其適合的pH范圍小，易水解芳香聚酰胺膜：進(jìn)水幾乎不能有氯，只能通過(guò)各種預(yù)處理除氯。

反

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透

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統(tǒng)膜規(guī)格型號(hào)：40404英寸40英寸單膜回收率15%產(chǎn)水0.25T80408英寸40英寸單膜回收率15%產(chǎn)水1T系統(tǒng)配置：一級(jí)多段流程：如果一次過(guò)濾達(dá)不到回收率要求（一級(jí)65-75%二級(jí)75-85%），可采用多段串聯(lián)過(guò)濾。每段的有效橫截面積遞減。2段：2：13：2三段：4：2：1多級(jí)流程：當(dāng)一級(jí)流程不能達(dá)到出水水質(zhì)要求（一級(jí)一般在≤20μs/cm），將一級(jí)流程的產(chǎn)品水再送入另一個(gè)反滲透單元。膜組件的排列形式可分為串聯(lián)式和并聯(lián)式。EDI系統(tǒng)定義：

EDI即連續(xù)電除鹽（Electrodeionization），是利用混和離子交換樹(shù)脂吸附給水中的陰陽(yáng)離子，同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而被去除的過(guò)程。性能特點(diǎn)：把傳統(tǒng)的電滲析技術(shù)ED和離子交換技術(shù)IE有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是一種無(wú)需使用酸堿、利用直流電源從原水中連續(xù)去除離子，連續(xù)制取高品質(zhì)純水的過(guò)程。EDI技術(shù)主要用于反滲透（RO）產(chǎn)水的深度除鹽，目前已廣泛地應(yīng)用在電子、電力、生物、制藥、化工等諸多領(lǐng)域，是傳統(tǒng)混床工藝的最佳取代技術(shù)，它的出現(xiàn)是水處理技術(shù)的一次革命性的進(jìn)步，標(biāo)志著水處理工業(yè)最終全面跨入綠色產(chǎn)業(yè)的行列。EDI系統(tǒng)組成：EDI水泵EDI模塊控制系統(tǒng)監(jiān)控、計(jì)量系統(tǒng)純水罐EDI模塊組成：模塊

正負(fù)電極陽(yáng)離子交換膜陰離子交換膜陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂EDI系統(tǒng)工作原理：陰離子交換膜只允許陰離子透過(guò)，不允許陽(yáng)離子透過(guò)；而陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子透過(guò)，不允許陰離子透過(guò)。在一對(duì)陰陽(yáng)離子交換膜之間充填混合離子交換樹(shù)脂就形成了一個(gè)EDI單元。陰陽(yáng)離子交換膜之間由混合離子交換樹(shù)脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列，并使用網(wǎng)狀物將每個(gè)EDI單元隔開(kāi)，形成濃水室。在給定的直流電壓的推動(dòng)下，在淡水室中，離子交換樹(shù)脂中的陰陽(yáng)離子分別在電場(chǎng)作用下向正負(fù)極遷移，并透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入濃水室，同時(shí)給水中的離子被離子交換樹(shù)脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實(shí)上離子的遷移和吸附是同時(shí)并連續(xù)發(fā)生的。通過(guò)這樣的過(guò)程，給水中的離子穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入到濃水室被去除而成為除鹽水。EDI系統(tǒng)(-)負(fù)極(+)正極給水Cl-Cl-OH-AC極水Cl-,Na+產(chǎn)品水給水Cl-Cl-OH-AH+Na+Na+C給水Cl-Cl-OH-ACH+Na+Na+Na+Na+H+極水產(chǎn)品水產(chǎn)品水Cl-,Na+Cl-,Na+圖1、EDI除鹽過(guò)程示意圖EDI系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求：項(xiàng)目電導(dǎo)率硬度(Caco3)TOC余氯限值≤40μs/cm

≤1mg/L≤0.5mg/L≤0.05mg/L項(xiàng)目PHTEA(CO2)溫度

進(jìn)水壓硅FeMnH2S限值5-9≤25mg/L5-38℃30-100PSI≤0.5mg/L≤0.01mg/L產(chǎn)水水質(zhì)：電導(dǎo)率≤0.2μs/cm回收率90-95%規(guī)格型號(hào)：微型：10L/h，30L/h，60L/h，100L/h，200L/h

標(biāo)準(zhǔn)型：0．5m3／h，1m3／h，2m3／h，3m3／h

大型：6m3／h，8m3／h，10m3／h

后處理單元1.紫外線殺菌器波長(zhǎng)在200-300nm紫外線具有滅菌作用，其中波長(zhǎng)為254-257nm波段滅菌效果最好，可殺滅純化水中可能余留的細(xì)菌特點(diǎn)：①紫外殺菌速度快、效率高、效果好，一般經(jīng)3kW的紫外線照射10s后，對(duì)水中大腸桿菌的去除率達(dá)98％左右；②紫外線照射不會(huì)改變水的物理、化學(xué)性質(zhì)，對(duì)純水不會(huì)帶附加物所引入的染；③能適用于各種水的流量下使用，操作簡(jiǎn)單，使用方便，只需定期地清洗石英玻璃套管即可；④體積小，輕便，耗電低，壽命長(zhǎng)。后處理單元組成部分：紫外線殺菌裝置由外筒、殺菌燈、石英套管及電氣設(shè)施等組成。外筒由鋁、鎂合金或不銹鋼等材料制成。其圓筒內(nèi)壁要求有很高的光潔度，要求其對(duì)紫外線的反射率達(dá)85％左右。殺菌燈為高強(qiáng)度低壓汞燈，可放射出波長(zhǎng)為253.7nm的紫外線，這種波長(zhǎng)紫外線的輻射能量占燈管總輻射能量的80％以上。為保證殺菌效果，要求其紫外線照射量大于3000μW·s/cm，燈管壽命一般不短于7000h。紫外線的燈管是石英套管。這是由于石英的污染系數(shù)小，耐高溫，且石英套管對(duì)253.7nm的透過(guò)率高達(dá)90％以上。價(jià)格高，易碎紫外線殺菌裝置的電氣設(shè)施包括電源顯示、電壓指示、燈管顯示、事故報(bào)警、石英計(jì)時(shí)器及開(kāi)關(guān)等。對(duì)紫外殺菌器的質(zhì)量要求有兩點(diǎn)，即：①一定要保證99.9％的殺菌率；②當(dāng)純化水通過(guò)該裝置后，電阻率降低值不得超過(guò)0.5MΩ·cm(25℃)；后處理單元后處理單元2、列管式換熱器

工作原理：用80℃以上的熱水循環(huán)1—2小時(shí)，采用這一消毒手段的純化水系統(tǒng)，其微生物污染水平通常能有效地控制在低于50CFU/mL的水平。巴氏消毒能有效地控制系統(tǒng)的內(nèi)源性微生物污染。設(shè)備和管道列管式換熱器（雙管板）其為雙管板結(jié)構(gòu)，雙管板換熱器管子的兩端分別連接在兩塊管板上，兩塊管板之間留有一定的空間，并裝設(shè)開(kāi)孔接管。當(dāng)管子與一側(cè)管板的連接處發(fā)生泄漏時(shí)，漏入的流體在此空間內(nèi)收集起來(lái)，通過(guò)接管引出，因此可保證殼程流體和管程流體不致相互串漏引起交叉污染。雙管板換熱器主要用于嚴(yán)格要求參與換熱的兩流體不互相串漏的場(chǎng)合。后處理單元其他消毒方式臭氧消毒1、原理利用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧直接對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行消毒，具有極強(qiáng)氧化能力，對(duì)微生物如病毒，芽孢有很強(qiáng)殺傷力；臭氧滲入細(xì)胞壁破壞細(xì)菌有鏈狀結(jié)構(gòu)致細(xì)胞死亡。2、臭氧制取方法：空氣電離水電解紫外線3、缺點(diǎn)：臭氧需要消除，否則可能影響產(chǎn)品品質(zhì)；需要去除臭氧，很難通過(guò)FDA

化學(xué)消毒：如雙氧水，甲醛，次氯酸鈉，多用于前處理階段系統(tǒng)設(shè)備管道

1、設(shè)備管道的材料無(wú)毒、耐腐蝕、易于消毒材質(zhì)宜采用內(nèi)拋光不銹鋼管道(304、316L、321等型號(hào))2、管道的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求管道的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)避免死角、盲管：不循環(huán)的支管長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，其長(zhǎng)度不大于3倍管徑。保持循環(huán)：循環(huán)附加水量為使用水量的30%～100%。干管流速為1.5～3m/s。管路上有一定的傾斜度，便于排放存水0.1-0.3%儲(chǔ)罐和管道要規(guī)定清洗、滅菌周期進(jìn)入儲(chǔ)罐的空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾：貯罐須安裝0.2疏水性呼吸器3、閥門形式要求因隔膜閥便于去除閥體內(nèi)的溶解雜質(zhì)，微生物不易繁殖，應(yīng)采用隔膜閥、T型閥。蓋米系統(tǒng)設(shè)備管道