純化水系統(tǒng)課件

2023/6/81

目錄定義及概念制備工藝純化水的貯存純化水的分配微生物控制系統(tǒng)檢查2023/6/82

實物照片

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實物照片

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定義及概念

工藝用水凡是制劑生產中用于容器、包裝材料的清洗、配料等工序，原料藥生產中的精制、洗滌等工序都稱為工藝用水。純化水以飲用水為水源，通過蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法制得的符合中國藥典純化水標準的供藥用的水，不含任何添加劑。主要用于非無菌藥品的配料、洗瓶、注射劑瓶子的清洗、非無菌原料的精制。飲用水符合國家飲用水質量標準的水。2023/6/85

制備工藝1

機械過濾機械過濾精過濾1#RO膜2#RO膜阻加垢藥劑泵濃水壓縮空氣壓縮空氣液堿飲用水中間泵1#RO泵2#RO泵；加壓泵PP1#2#中間水箱2#1#取樣口取樣口混床4#配水鹽酸混床總產水取樣口配水鹽酸罐液堿罐壓縮空氣接堿接酸循環(huán)回流管純化水貯罐3#純化水貯罐2#純化水貯罐1#呼吸器F通大氣貯罐總取樣口排水口純化水泵打酸泵接酸泵純化水泵純化水泵1#2#3#清洗水箱清洗泵回流管RO清洗管路中間水管路中間水管路純化水管路去102車間去102車間去102車間去106車間去105車間阻加垢藥劑泵精過濾精過濾精過濾中間水箱中間泵混床1#混床2#混床3#排水口排水口F通大氣F通大氣呼吸器呼吸器2023/6/86

制備工藝

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機械過濾混床1#壓縮空氣壓縮空氣液堿飲用水P機械過濾器2#取樣口混床2#混床3#混床4#鹽酸混床總產水取樣口鹽酸罐液堿罐精過濾濃水1#RO膜純化水貯罐F呼吸器通大氣貯罐總取樣口排水口純化水泵1#清洗水箱機械過濾器3#機械過濾器4#殺加菌藥劑泵阻加垢藥劑泵4#RO泵中間水箱2#中間泵1#24#3#取樣口取樣口取樣口配水管路中間水管路純化水管路中間水管路噴射器噴射器純化水泵去107車間純化水管路去110車間去104車間去109車間RO清洗泵RO清洗管路1#精過濾精過濾精過濾阻加垢藥劑泵阻加垢藥劑泵阻加垢藥劑泵1#RO泵2#RO泵3#RO泵4#RO膜3#RO膜2#RO膜中間泵中間泵中間泵精過濾2023/6/87

制備工藝

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PH調節(jié)裝置阻垢劑加藥裝置真空脫氣裝置一級反滲透產水管路凝水膜濾器中間水貯罐排水口F通大氣呼吸器2級RO泵純化水貯罐F通大氣噴淋球紫外線殺菌器排污口二級反滲透二級反滲透濃水純化水泵去用水點回水呼吸器二級反滲透產水T工業(yè)蒸汽蒸汽過濾器純蒸汽反滲透清洗管路取樣口取樣口取樣口取樣口脫氣膜機械過濾器活性碳過濾器紫外線殺菌器旁通壓縮空氣工業(yè)蒸汽原水板式換熱器1級RO泵濃水精濾器清洗水箱清洗泵回流管工業(yè)蒸汽一級反滲透接水源真空泵F通大氣呼吸器2023/6/88

制備工藝

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制備工藝

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制備工藝

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制備工藝

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系統(tǒng)工藝和配置的選擇

原水水質

含鹽量、硬度水質變化純化水質量如果是氨基酸產品，水系統(tǒng)含氧量將作為一個重要的質量指標來要求投資費用運行費用綜合各項技術經濟指標考慮確定URS。2023/6/813

源水

地表水地下水

在自然界的循環(huán)過程中，通過不斷與空氣、地表、地層接觸及對巖石與土壤的溶解等作用而被污染，含有各種雜質。污染物類型：無機物有機物固體顆粒物氣體微生物飲用水符合國家飲用水質量標準的水各國藥典均要求，制藥用水應以符合飲用水標準的水為源水。2023/6/814

純化水的制備過濾吸附軟化反滲透離子交換電法去離子(EDI)微孔過濾(超濾)2023/6/815

預處理

預處理系統(tǒng)—機械過濾（砂濾）、活性炭過濾、0.5μm過濾器無論那一種制備工藝，源水都不能滿足離子交換樹脂或反滲透膜玷污物質的要求，源水只有經過適當的預處理后，方能滿足后道制水制備系統(tǒng)對進水的水質要求。為使源水的水質達到一個預期的指標，以滿足純化過程對源水的要求，必須對源水進行預處理，源水預處理的主要對象是水中的懸浮物、微生物、膠體、有機物、重金屬和游離狀態(tài)的余氯等。機械過濾（砂濾）作用：過濾截留源水中的懸浮物、粘膠物質、顆粒物材料：石英砂、錳砂、無煙煤活性炭過濾作用：吸附消除源水的的余氯、吸附源水中的有機物、膠體、懸浮物、降低濁度材料：果殼活性炭0.5μm過濾器作用：阻擋破碎濾料及其它微粒進入RO膜2023/6/816

軟化鈉離子軟化

通過離子交換過程，去除源水中的鈣、鎂離子其所采用的樹脂為鈉型陽離子交換樹脂。

在離子交換過程中，水中Ca2+、Mg2+離子被RNa型樹脂中的Na+離子置換出來后存留在樹脂中，使離子交換樹脂由RNa型變成R2Ca或R2Mg型樹脂。投加阻垢劑阻垢劑的作用原理是使易結垢物質暫時不結垢而隨濃水排出。操作容易但有一個重要的缺點：驗證困難按ISPE的指南，純水生產中的填加物需要知道有什么成份，并在后續(xù)環(huán)節(jié)證明有效去除。但阻垢劑通常是成份不公開不明確的專利產品?，F在一些大型正規(guī)阻垢劑生產廠提供NSF（美國國家衛(wèi)生基金會NationalSanitationFoundation)認證證書，可以證明該阻垢劑可以加入飲用水中。軟化的目的是防止碳酸鈣、硫酸鈣、二氧化硅等造成的結垢。2023/6/817

反滲透

反滲透是一種物理現象。含有鹽份的水有一種自然滲透壓力，當把含鹽水（源水）與純水用半透膜（只能通過水，而不能通過溶質）隔開時，純水將透過半透膜進入源水側，這一過程稱之為自然滲透過程。相反，如果在鹽水側施加一個比滲透壓大得多的壓力，此時，正常的自然滲透過程被逆轉，鹽水側的水將透過半透膜進入純水側，這一過程被稱為反滲透過程（逆滲透）。

源水

高壓進水加壓未透過水半透膜透過水排出或再循環(huán)低壓純化水2023/6/818

反滲透膜元件

反滲透膜元件

地表水海水河水地下水廢水回收濃水回收產水超純水半導體、液晶產業(yè)用水純水鍋爐用水各種工業(yè)過程工藝用水水的精制軟化去除農藥等有機物飲用水海水淡化、苦咸淡化食品、飲料行業(yè)純凈水廢水回用循環(huán)冷卻用水工業(yè)及市政廢水回用濃縮分離各種有用物質的分離、回收、精制、濃縮等2023/6/819

膜元件技術參數

反滲透膜元件型號及比較：ESPA18040、ESPA28040、CPA28040海德能公司的8040系列膜種，ESPA18040、ESPA28040為第一代膜，CPA28040為第二代膜，第二代膜比第一代膜抗污能力增強、脫鹽率增強。膜元件的形式及組合

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42-50、外徑約84-90的芳香聚酰胺材料的膜組成U形的管束。

串聯(lián)安裝就依次累加，膜的支數主要由膜的回收率確定，海德能公司現有膜的回收率單支都為15%，一般一級回收率在50%左右，而通過一級反滲透過濾過的水質已經相當好，所以二級回收率可以達到75%。膜元件的材質芳香族聚酰胺有效膜面積脫鹽率重要的技術參數2023/6/820

離子交換離子交換系統(tǒng)使用帶電荷的樹脂，利用樹脂離子交換的性能，去除水中的金屬離子。離子交換系統(tǒng)須用酸和堿定期再生處理。一般，陽離子樹脂用鹽酸或硫酸再生，即用氫離子置換被捕獲的陽離子。陰離子樹脂用氫氧化鈉再生，即用氫氧根離子置換被捕獲的陰離子。由于這種再生劑都具有殺菌效果，因而同時也成為控制離子交換系統(tǒng)中微生物的措施。離子交換系統(tǒng)即可設計成陰床、陽床分開，也可以設計成混合床形式。離子交換的基本原理

交換就是離子交換樹脂上的離子和水中的離子進行等電荷反應的過程。離子交換反應過程與很多化學反應過程一樣，是可逆反應。2023/6/821

電法去離子（EDI）電法去離子（EDI）系統(tǒng)使用一個混合樹脂床、選擇性滲透膜以及電極，以保證水處理的連續(xù)進行，即不斷獲得產品水及濃縮廢液，并將樹脂連續(xù)再生。電法去離子的工作原理通過填充在電池模堆中的樹脂吸附源水中的金屬離子達到脫鹽的目的。通過給電池模堆的兩端電極加直流電，使模堆的內部產生電位差。這個電位差使源水中的陽離子向陰極方向的陽離子交換膜移動、陰離子向陽離子方向的陰離子交換膜移動，使陰、陽離子最終進入濃縮室。隨著脫鹽量的增多，脫鹽室的電阻率隨之升高，電離分解成H+和OH-，使之經常保持脫鹽室內的樹脂處于再生狀態(tài)，為高效連續(xù)脫鹽創(chuàng)造了條件。電法去離子技術與普通的離子交換技術比較無化學污染可連續(xù)再生

出水的純度高

水的回收率高

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純化水的貯存對于制藥用水的使用來說，理想的水系統(tǒng)應是恒定地產水和恒定量的用水，不加貯罐。系統(tǒng)制備多少水，工藝過程就即時地使用多少水。事實上，藥品生產的不同階段對工藝用水的種類、用水時間、水的溫度及數量各不相同，不可能恒定，生產的各種需要必然會造成用水高峰期，也會出現不消耗水的時間。因此，制藥用水的貯存方式成為工藝用水系統(tǒng)四大組成部分之一。貯罐空氣過濾2023/6/823

純水貯罐

首選立式容量放在制水間，而不是潔凈區(qū)安裝疏水性除菌空氣濾器玻璃管水位計存在污染風險，電信號水位控制裝置被廣泛應用CIP完全排空避免多罐設計采用符合要求的材料(無毒、不反應、不脫落、不溶出、不腐蝕)可靠的表面處理(電拋光)鈍化2023/6/824

空氣過濾疏水性濾芯PTFEPVDF蒸汽加熱或電伴熱濾殼（防凝水時需要）在線消毒完整性測試2023/6/825

純化水的分配管道輸送泵紫外滅菌裝置閥門換熱器儀表系統(tǒng)設計要完全排空2023/6/826

管道采用符合要求的材料（無毒、不反應、不脫落、不溶出、不腐蝕）可靠的表面處理（電拋光）坡度要求5/1000鈍化焊接要求2023/6/827

輸水泵

結構合理，易于清洗、維護最低點排放、開放式葉片采用符合要求的材料（316L）最好實行變頻控制，以實現回水流速的要求最好不安裝在線備用泵，如果在線備用建議備用泵低速運行，有一定流速流過備用泵，并兩泵定時切換回水流速

回水流速≥1.5m/s＜3m/s，在用水點U型管形成虹吸現象，閥門在開關時容易造成外界空氣進入系統(tǒng)中

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紫外燈UV波長254nm耐溫的要求或控制流程的要求有計時器或照度計或兩者兼?zhèn)洌ㄈQ于評估UV有效性的方式）光潔度、反射率2023/6/829

閥門采用符合要求的材料選用隔膜閥禁止使用球閥2023/6/830換熱器優(yōu)選雙管板結構管殼式換熱器、管管換熱器如不用此種結構，應保證潔凈側壓力高于非潔凈側，并建立定期驗證機制2023/6/831

儀表電導率TOC流量計紙式記錄儀

在線檢測儀表應在全量程保證精度和可靠性

如電導率儀的最小分辨率應達到0.1μS/cm，精度應達到±0.1μS/cm，溫度自動補償。儀表選擇和安裝應減小潛在的污染可能2023/6/832質量

權衡2023/6/833

微生物控制

微生物控制是儲存和分配的核心問題注重從設計到運行和監(jiān)測的整個過程水系統(tǒng)的污染分析系統(tǒng)警戒和糾偏消毒滅菌水質檢測（取樣、化驗）2023/6/834

源水

外部

設計選材儲存分配時間、強度

回水流速、低點排空紫外、閥門、換熱器CIP、水位計

空氣過濾、排空方式、方法、時間

水系統(tǒng)的污染分析外源性污染儲存內源性污染分配消毒滅菌2023/6/835

水系統(tǒng)的污染分析外源性污染外源性污染主要是指源水及系統(tǒng)外部因原所致的污染。源水的污染是制藥用水最主要的外源性污染源。內源性污染內源性污染是指制藥用水系統(tǒng)運行過程中所致的污染。它與制水系統(tǒng)的設計、選材、運行、維護、貯存、分配等因素息息相關，主要在儲存和分配系統(tǒng)。儲存系統(tǒng)

CIP、玻璃管水位計、空氣過濾、排空、消毒、滅菌分配系統(tǒng)

管道坡度、排空、快接或焊接、回水流速、最低點排放、紫外波長、計時和照度、隔膜閥、管殼換熱器清洗、消毒、滅菌2023/6/836

系統(tǒng)警戒和糾偏警戒水平警戒水平是指微生物污染的某一水平，監(jiān)控結果超過它時表明制藥用水系統(tǒng)有偏離正常運行條件的趨勢。警戒水平的含義是報警，通常屬企業(yè)的內控標準，尚不要求采取特別的糾偏措施。糾偏限度糾偏限度是指微生物污染的某一限度，監(jiān)控結果超過此限度時，表明制藥用水系統(tǒng)已經較為嚴重地偏離了正常的運行條件應當采取糾偏措施，使系統(tǒng)回到正常的運行狀態(tài)。運行控制標準警戒水平和糾偏限度可以理解為制藥用水系統(tǒng)的“運行控制標準”。與產品質量標準不同，僅用于系統(tǒng)的監(jiān)控，而不是用以判斷產品的合格或不合格，超出警戒水平和糾偏限度時，并不意味著產品已出現質量問題，因為標準設定已經考慮了產品的安全因素。2023/6/837

消毒定義及概念

以物理或化學方法殺滅物體上或介質中的病原微生物稱為消毒。巴斯德消毒

巴斯德消毒法國科學家巴斯德發(fā)明的滅菌法，因其對象主要是病源微生物及其他生長態(tài)菌，故又稱巴氏消毒。對制藥用水系統(tǒng)而言，巴氏消毒常指低溫消毒。純化水系統(tǒng)采用巴氏消毒，罐內溫度控制在85℃左右，回水溫度保持在65℃以上。臭氧消毒

卓越的氧化劑、破壞DNA、抑制細菌繁殖、沒有化學物質需要處理、與化學方法相比優(yōu)勢明顯臭氧發(fā)生器、射流器水處理系統(tǒng)中，水箱、交換