纯化水制备工艺在制药生产中运用

摘 要：药品对用药者来说非常重要，关系到生命安全，制药企业对药品的生产非常重视，而纯化水是制药生产过程中需要大量使用的工艺用水之一，因此对其工艺提出了更高要求。本文首先对纯化水制备方法进行阐述，然后对在制药生产中的方案组合进行分析，提出二级RO、一级RO+EDI以及二级RO+EDI工艺在制药企生产中应用的较多。

关键词：纯化水；制备工艺；制药企业

中图分类号：TQ460.8 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0348-02

1 纯化水制备方法

1.1 制备方法选定原则

纯化水制备工艺经过不断的发展和改进，从刚开始的单件、单台制造设备，逐渐发展为现代的一套完整的纯化水制备工艺流程。用在制药生产中，主要是为了进一步控制化学指标和微颗粒污染，以及微生物、细菌内毒素等可能造成的污染。原水质、纯化水设备的处理能力、存储分配系统、效果等对纯化水的质量有着直接影响。在实际的应用中，需要依据这些方面的因素，以及投入与运行成本等多方面指标对纯化水制备的配置进行综合分析和确定。

1.2 具体制备方法

制药企业用到的纯化水又叫脱盐水或者去离子水，是通过离子交换法、蒸馏冷凝法、反渗透法等方法制成的纯化水，是以地表水或者自来水为原水，通过纯化水处理设备制作出来，在整个工艺流程中不加入任何一种附加剂的工艺用水。具体主要有以下几种方法：

（1）离子交换法，这种方法主要依据树脂离子的交换性能，将水中的金属离子去除，应用到酸碱定期再生处理以及离子交换化学除盐理论，也是一种传统的纯化水制备工艺。用到的再生剂具有很强的杀菌功能，可以对离子交换过程产生的微生物起到一定的抑制作用。离子交换可以设置为阴、阳两床，也可以设置为混合床形式。采用这种工艺需要注意的是，树脂再生排出的废液先经过处理，使其pH值达到规定值时才能排出，以免对环境造成污染。该工艺投资较少，主要应用在科研行业或者用水量不大的制造车间。

（2）蒸馏冷凝法，这种方法是将原水蒸发，再通过冷凝收集，从而达到分离去除其他成分的目的，最后制备为纯化水。该方法是制药企业之前常采用的方法，但缺点是耗能大，成本高。

（3）电渗析法（ED），这种方法主要是通过静电以及选择性渗透膜进行分离和浓缩，将水中金属离子去除。这种方法由于不含有电流树脂，不能提高离子去除能力，而且还需要定期将阴阳两级进行更换，同时做好清洗工作，以提高或维持设备的处理能力，所以该工艺效率与下面讲到的电法去离子法相比，效率略低，操作较复杂。在实际的应用中，主要应用在纯化水制备的前期处理环节中，是一种常用的辅助措施。

（4）电法去离子法（EDI），这种方法是将上述讲到的离子交换法与电渗析法相结合的一种制备工艺，是一种新型的膜分离技术，在实际的应用中也越来越成熟。这种制备工艺可以将水中的微量离子去除，整个工艺过程不添加任何附加剂，使纯化水电阻率保持在15MΩcm以上，该方法的优点是不会对环境造成污染，使水的利用率进一步提高，整个工艺过程中不需要化学再生，持续制备的纯化水质量也较高。

（5）反渗透（RO）法，是借助于选择透过（半透过）性膜的功能，以压力差为推动力的膜分离技术。当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断的透过膜，经过产水流道流入中心管，在出水端流出。其中的復合膜组件能连续的去除水中绝大部分无机盐、溶解性有机物、细菌、病毒等，将其截留在膜的进水侧，并在浓水出水端流出，从而达到分离纯化的目的。主要以进水、产水电导率、脱盐率、回收率等指标进行监测。具有无相变、无污染、能耗低、技术先进、结构紧凑、处理后水质优、操作维修简便等优点，尤其在制药用水等领域中被广泛应用。

1.3 反渗透制水系统组成

反渗透制水系统主要由合格的预处理水经5μm保安过滤器、高压泵、反渗透膜组件、电导率仪、高低压力保护开关、流量计/表、压力表、冲洗设备、清洗装置等组成。

（1）膜组件装置，是能使RO膜技术付诸实施的最小基本单元，是处理中的核心部件，为将一个或多个RO膜组件装入耐压壳体组成，对于产能需求量大的主要设有一级、二级RO处理。膜组件适用的进水水质pH在2～11为宜，进水温度不超过35℃，以免影响膜组件的透水量和使用寿命。壳体的选择应确保主机除盐的长期稳定、可靠，可以使脱盐率达到95%以上，水的利用率达到71～76%之间。

（2）5μm保安过滤器，主要是防止大于5μm颗粒杂质进入反渗透膜组件，造成损坏。因为经高压加速后可能会击穿反渗透膜组件，造成漏盐。同时也会破坏高压泵的结构。过滤器中的滤芯可视过滤器进出口的压差情况进行更换。

（3）高压泵，是将进水增压至RO膜所需的压力，提供系统的推动力。

（4）电导率仪：监测进出水的电导率值。

（5）流量计表：监测纯水、浓水的流量，达到监测系统的持续产能情况。

（6）高低压保护开关：目的是防止无进水条件下反渗透高压泵的空转，防止压力过高等造成损坏。

（7）压力表：主要监测反渗透膜进水、浓水等压力，来判断反渗透（RO）膜组件的结垢情况。

（8）反渗透冲洗设备：当系统停止运行时，系统内的水容易造成膜组件的污染。因此在停机前后进行冲洗，防止污染物沉积在膜的表面。

（9）清洗装置：在系统长期运行后，微量的盐成分和有机物等积累会造成膜组件性能下降，因此必须用适当的方法进行清洗，以维持系统的正常运行能力。主要由清洗水箱、清洗水泵、清洗过滤器等组成。

此外还可在线配备紫外线灭菌或臭氧灭菌装置，在输送分配系统等环节进行杀菌处理并定期监测，以达到GMP要求的防止微生物污染的控制作用。具有速度快、效果好、对所有菌种都适宜等优点。

2 纯化水制备在制药生产中的方案组合

2.1 纯化水制备工艺

该项制备工艺具体的流程是：

（1）进行预处理，通过多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器等程序，使原水的水质达到相应的要求。

（2）进行主处理，首先进行初级除盐，再进行深度除盐，主要有高压泵、RO组件壳体、纯化水箱等装置。

（3）进行后处理，主要有纯水泵、臭氧发生器、紫外线灭菌装置以及配套清洗装置等。

（4）输送分配系统。在制药企业常用到的有二级RO制水工艺；RO+EDI或者混床制水工艺等。主要的大致程序为对原水进行预处理、二级RO；或一级RO、EDI装或混床、纯水泵、输送分配系统等，最后达到用水点。

2.2 在制药生产中的方案组合分析

从表1中可以看出，几种纯化水制备工艺的性能比较如下：

（1）纯化水设备经过多年的研究和发展，传统的离子交换、蒸馏冷凝法以及电渗析法由于自身的经济能耗等因素已经不能适应现代工业需求，基本上逐渐被取代。

（2）二级RO、一级RO+EDI以及二级RO+EDI工艺，制备过程中都不需要添加附加剂，不会对水质、环境造成污染，属于环保、节能型纯化水制备工艺。

（3）在纯化水电阻率差异不大的情况下，二级RO、一级RO+EDI以及二级RO+EDI工艺，有预处理环节的软化器将原水转变成软化水，大大降低水质硬度，减少反渗透膜表面结垢现象，提高設备的使用寿命，综合效果比较理想。

纯化水制备工艺有多种设计和选择，在实际的应用中需要结合生产企业的实际情况，对产品的工艺要求、原水水质等方面进行综合考虑和分析，选择原则在满足GMP要求的基础上，设计出最佳方案。

3 总 结

通过以上各个方面的介绍，从纯化水的质量、投资成本、环保以及耗能等方面综合考虑，二级RO、一级RO+EDI以及二级RO+EDI工艺更适合制药企业，而且发展前景也会非常好。

参考文献

[1]仲欧文.纯化水制备工艺在制药生产中的应用分析[J].化学工程与装备，2015（12）.

[2]张立法.纯化水制备工艺在生物制品生产中的应用与发展[J].化学与生物工程，2016（05）.

[3]王红琴.制药工业纯化水制备模块与流程组合应用[J].机电信息，2016（14）.

收稿日期：2018-9-10

作者简介：黄艳荣（1984-），女，壮族，广西南宁人，全日制本科，从事配方颗粒工艺技术研究工作。