純化水的制備

三.純化水的制備1.純化水的制備工藝2.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介3.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介4.純化水的水質(zhì)監(jiān)控5.純化水制備階段的常見問題11.純化水的制備工藝離子交換法（陽離子樹脂+陰離子樹脂+混床）一級反滲透+混床二級反滲透二級反滲透+EDI

蒸餾法（塔式蒸餾水機(jī)、氣壓式蒸餾水機(jī)）

注①：在以上組合前可加裝電滲析器或軟化器，或在反滲透裝置前加裝熱交換器，或在陽床后加裝脫氣塔。注②：離子交換、反滲透、蒸餾、EDI及其它們的合理組合，可以認(rèn)為是制藥用水工藝的適當(dāng)選擇。EDI是目前最先進(jìn)的制藥用水工藝。注③：源水必須采用符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。注④：純化水制備和貯存的關(guān)鍵是控制離子總量和防止微生物污染。22.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介32.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介優(yōu)點(diǎn)：投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)水量大、回收率高。出水離子濃度低，電導(dǎo)率指標(biāo)優(yōu)異。缺點(diǎn)：微生物污染較難控制，特別是陰離子樹脂部分中毒老化后，骨架斷裂，季銨鹽分解給細(xì)菌提供了氮源，極易滋生細(xì)菌，對日常清洗消毒的要求高。由于陰離子樹脂吸附細(xì)菌內(nèi)毒素，如控制不當(dāng)會解吸附后進(jìn)入成品水中，特別是活化后會產(chǎn)生內(nèi)毒素的短暫急劇升高。樹脂需定期用酸堿進(jìn)行活化，有酸堿廢水和氯化氫氣體產(chǎn)生，對系統(tǒng)的耐腐蝕性能要求高。水質(zhì)易受原水質(zhì)量、流量和交換終點(diǎn)控制的影響，不十分穩(wěn)定。42.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介離子交換法制水的原理

陽離子交換樹脂大都含有磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)或苯酚基(-C6H5OH)等酸性基團(tuán)，可與金屬離子或其他陽離子進(jìn)行交換。2R-SO3H＋Ca2＋

＝

(R-SO3)2Ca＋2H+

陰離子交換樹脂含有季胺基[-N(CH3)3OH]、胺基[-NH(CH3)2OH]或亞胺基[-NH2(CH3)OH]等堿性基團(tuán)，可與其他陰離子起交換作用。R-N(CH3)3OH＋Cl-

＝R-N(CH3)3Cl＋OH-

52.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介

樹脂吸附的選擇性

陽離子樹脂：Fe3+＞Al3+

＞Ca2+

＞Mg2+

＞K+≈NH4+＞Na+

＞H+

注①：硬度較高的原水可引起陰離子樹脂的老化，造成不可逆的損傷，應(yīng)先用鈉型樹脂軟化。注②：出水用銨鹽檢測作為陽離子樹脂交換性能的指示指標(biāo)，仍有其局限性，應(yīng)以電導(dǎo)率在線監(jiān)測為宜。

陰離子樹脂：

SO42-＞NO3-

＞Cl-

＞OH-

＞HCO3-＞HSiO3-注①：陰離子樹脂幾乎對HCO3-不交換，對碳酸鹽含量較高的原水應(yīng)加裝脫氣裝置。62.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介

樹脂的再生和軟化由于離子交換作用是可逆的，因此用過的離子交換樹脂一般用適當(dāng)濃度的無機(jī)酸或堿進(jìn)行洗滌，可恢復(fù)到原狀態(tài)而重復(fù)使用，這一過程稱為再生。陽離子交換樹脂可用稀鹽酸溶液進(jìn)行再生后轉(zhuǎn)變?yōu)镠型樹脂，陰離子交換樹脂可用氫氧化鈉溶液進(jìn)行再生后轉(zhuǎn)變?yōu)镺H型樹脂。交換飽和后的離子交換樹脂也可用NaCl

進(jìn)行再生轉(zhuǎn)變?yōu)殁c型樹脂，這一過程稱為軟化。72.離子交換法(軟化器)制水工藝簡介

運(yùn)行控制離子交換法制備純化水時與原水水質(zhì)、進(jìn)水流量、流速、樹脂種類、型(牌)號、粒度、交換器結(jié)構(gòu)、樹脂層高度、交換終點(diǎn)的控制標(biāo)準(zhǔn)、再生方式等因素有關(guān)。以上因素宜固定，如改變時應(yīng)進(jìn)行再驗(yàn)證。為防止微生物和細(xì)菌內(nèi)毒素污染，經(jīng)常對樹脂柱進(jìn)行反沖是必需的。再生時的酸堿處理仍是離子交換樹脂有效可行的消毒方法之一，在沒有制定其他的消毒方法時，再生的周期應(yīng)根據(jù)微生物污染的控制要求制定。防止不合格水（包括反沖洗水）和微小樹脂顆粒進(jìn)入貯罐的措施。后者可在混床出水口安裝3μm的過濾器解決。83.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介優(yōu)點(diǎn)：占地面積少、產(chǎn)水量大、水質(zhì)穩(wěn)定。如前處理措施得當(dāng)，膜壽命可達(dá)3年以上。在正常情況下，細(xì)菌及內(nèi)毒素均不能透過膜元件進(jìn)入到產(chǎn)水中。可通過產(chǎn)水和濃水比例動態(tài)控制產(chǎn)水水質(zhì)。無需經(jīng)常用酸堿進(jìn)行再生，滿足環(huán)保要求。缺點(diǎn)：對前處理的要求較高。投資相對較大，回收率比離子交換制水法低，運(yùn)行費(fèi)用較高。如使用單級反滲透，出水的電導(dǎo)率往往達(dá)不到要求，常采用兩級反滲透，制備高純水時還需再增加EDI裝置。產(chǎn)水量易受溫度影響，溫度每下降1℃，產(chǎn)水量減少3﹪。93.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介反滲透制水的原理反滲透是最精密的膜法液體分離技術(shù)，它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100的有機(jī)物，但允許水分子透過。醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大于95%，反滲透復(fù)合膜脫鹽率一般大于98%。滲透壓的定義：溶液在自然滲透的過程中，濃溶液側(cè)液面不斷升高，稀溶液側(cè)液面相應(yīng)降低，直到兩側(cè)形成的水柱壓力抵銷了溶劑分子的遷移，溶液兩側(cè)的液面不再變化變化，滲透過程達(dá)到平衡點(diǎn)，此時的液柱高差稱為該濃溶液的滲透壓。反滲透原理：即在進(jìn)水（濃溶液）側(cè)施加操作壓力以克服自然滲透壓，當(dāng)高于自然滲透壓的操作壓力施加于濃溶液側(cè)時，水分子自然滲透的流動方向就會逆轉(zhuǎn)，進(jìn)水(濃溶液)中的水分子部分通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水。103.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介

幾個重要的定義回收率：指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分率。脫鹽率：通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中除去總可溶性的雜質(zhì)濃度的百分率。透鹽率：與脫鹽率相反，它是進(jìn)水中溶解性的雜質(zhì)成份透過膜的百分率。流量：流量是指進(jìn)入膜元件的進(jìn)水流量。濃水流量：指離開膜元件系統(tǒng)的未透過膜的那部分“進(jìn)水”流量。通量：單位膜面積透過液的流量。產(chǎn)水：凈化后的水溶液，為反滲透系統(tǒng)的成品水。濃水：未透過膜的那部分濃縮水。113.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介

影響反滲透和納濾膜性能的因素膜系統(tǒng)的水通量和脫除率則主要受壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量影響。壓力的影響：進(jìn)水壓力影響R/O膜的產(chǎn)水通量和脫鹽率，透過膜的水通量增加與進(jìn)水壓力的增加存在直線關(guān)系，增加進(jìn)水壓力也增加了脫鹽率，但是兩者間的變化關(guān)系沒有線性關(guān)系，而且達(dá)到一定程度后脫鹽率將不再增加。溫度的影響：水溫升高，水的粘度下降，擴(kuò)散能力增加，水通量呈線性增大。但水溫升高會導(dǎo)致膜系統(tǒng)脫鹽率降低或透鹽率增加，產(chǎn)水電導(dǎo)率對進(jìn)水溫度的變化非常敏感，這主要是因?yàn)辂}分透過膜的擴(kuò)散速率會因溫度的提高而加快所致。123.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介

影響反滲透和納濾膜性能的因素鹽濃度的影響：鹽濃度增加，滲透壓也增加，因此需要逆轉(zhuǎn)自然滲透流動方向的進(jìn)水壓力就越大。但輸送水泵的壓力是恒定的，所以含鹽量越高，通量就越低。回收率的影響：回收率加大，通量增加，但脫鹽率下降。設(shè)置在濃水管道上的濃水閥可以調(diào)節(jié)并設(shè)定回收率?；厥章食３ＯＭ畲蠡员惬@得最大的產(chǎn)水量，但是應(yīng)該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會因鹽類等雜質(zhì)的過飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。133.反滲透法(電滲析、EDI)制水工藝簡介運(yùn)行控制應(yīng)根據(jù)水溫、產(chǎn)水量、進(jìn)水和產(chǎn)水水質(zhì)等動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力、產(chǎn)水和濃水的比例等參數(shù)，并實(shí)時記錄各運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)備查。一般產(chǎn)水和濃水的比例為70-75：30-25。應(yīng)實(shí)時監(jiān)測膜前壓力(水進(jìn)入膜時的水壓)和濃水壓力(最后一支膜出口到濃水調(diào)節(jié)閥前的壓力)，判斷反滲透膜的壓差情況。一般△p＞0.4Mpa時，說明反滲透膜已堵塞，需進(jìn)行清洗或更換。應(yīng)實(shí)時監(jiān)測精濾器進(jìn)出水壓力，判斷濾芯的壓差情況。一般△p＞0.08-0.1Mpa時，說明濾芯已堵塞，需進(jìn)行清洗或更換。反滲透法制備純化水時與原水水質(zhì)、進(jìn)水壓力、膜的種類和型(牌)號、產(chǎn)水和濃水的比例等因素有關(guān)，前處理措施、水泵、膜的種類和型(牌)號、產(chǎn)水和濃水的比例的變化幅度宜固定，如改變時應(yīng)進(jìn)行再驗(yàn)證。應(yīng)關(guān)注停運(yùn)一段時間后防止微生物污染的措施。應(yīng)關(guān)注防止不合格水進(jìn)入貯罐的措施。144.純化水的水質(zhì)監(jiān)控電導(dǎo)率監(jiān)測(在線或離線)：反映純化水的離子總量，配合原水的電導(dǎo)率監(jiān)測，可反映即時脫鹽率。《中國藥典》2010年版規(guī)定的純化水電導(dǎo)率應(yīng)≤2.0μs/cm(電阻率≥0.5MΩ·cm)，現(xiàn)場實(shí)際控制時應(yīng)按制定的警戒限度和糾偏限度執(zhí)行?？傆袡C(jī)碳(TOC)監(jiān)測(在線或離線)：反映純化水的有機(jī)物、細(xì)菌和內(nèi)毒素污染水平,《中國藥典》2010年版規(guī)定的純化水總有機(jī)碳含量應(yīng)≤0.5mg/L，現(xiàn)場實(shí)際控制時應(yīng)按制定的警戒限度和糾偏限度執(zhí)行。現(xiàn)場質(zhì)量檢測：如無電導(dǎo)率、總有機(jī)碳監(jiān)測手段，一般應(yīng)至少檢查酸堿度、氯化物、氨、易氧化物等指標(biāo)。檢測頻次應(yīng)符合規(guī)程要求，一般應(yīng)至少每隔2小時檢測一次。應(yīng)特別關(guān)注檢查氨對照管所用的無氨水的制備或來源，現(xiàn)場無氨水的貯存條件是否密閉，是否規(guī)定有效期。155.純化水制備階段的常見問題用于制備注射用水的純化水采用離子交換工藝，細(xì)菌內(nèi)毒素污染的風(fēng)險增加又無相應(yīng)的控制對策?；齑渤鏊谌狈乐箻渲w粒沖入貯罐的過濾器。過濾器前后未安裝壓力表監(jiān)測壓差或采取其他有效管理措施。出水口缺電導(dǎo)率在線監(jiān)控設(shè)施。未制定水質(zhì)電導(dǎo)率的警戒水平和糾偏水平，或直接將藥典標(biāo)準(zhǔn)作為警戒限度或糾偏限度，或?qū)嶋H運(yùn)行時超出糾偏限度。防止不合格水進(jìn)入貯罐的措施不可靠，特別是反沖、再生或用消毒劑后處理后的排水時間不明確或未進(jìn)行驗(yàn)證。從反滲透機(jī)組或混床出水口接至貯罐的一段管道材質(zhì)選用或連接不當(dāng)，無法將管路（反滲透膜腔）中的積水排空或未納入循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行定期清洗、消毒。166.純化水