两级反渗透在制药行业应用的技术探讨

两级反渗透在制药行业应用的技术探讨摘要：本文从纯化水水质指标对比、两级反渗透装置制取纯化水的工艺、影响RO系统出水水质的处理方法等方面对两级反渗透在制药行业应用的技术进行了较为深入的阐述与探讨。关键词：两级反渗透纯化水一、前言水以其异常出色的性质，成为制药工艺用途内的离子水、纯化水、注射用水和生物技术用水等工艺过程中重要的液态原材料，制药工艺用水水质的优劣程度会直接地影响药品生产的产品质量。因此，工艺用水技术在制药，尤其是制药过程中已成为继制药工艺技术、制药环境空气处理技术以后，又一重要的技术支撑。我国GMP规范已明确要求，水处理及其配套系统的设计、安装和维护应能确保供水过程设定的质量标准，为与国际上制药工艺用水系统技术发展的潮流相适应，中国2000版药典也在制药工艺用水方面的内容和要求上作出了相应的加强。随着GMP规范的大力推广，药品GMP认证工作的广泛开展，当今制药行业已十分重视水处理系统的先进、环保、安全等。反渗透（RO）装置、EDI装置等先进、节能、环保的设备已得到了各行业的采用，在制药行业利用两级反渗透膜技术可以稳定可靠地制取符合中国药典要求的药用纯化水。二、纯化水水质指标对比（见表一）纯化水欧、美、中现行药典规定对比表表一中国药典（2000版）欧洲药典（2000增补版）**USP24*来源本品为蒸馏法、由符合法定标准的饮由符合美国环离子交换法、反渗透或其它适宜方法制得用水经蒸馏、离子交换或其它适宜方法制得境保护协会或欧共体或日本法定要求的饮用水经适宜方法制得性状无色澄明液体，无臭，无味无色澄明液体，无臭，无味/酸碱度符合规定//氨0.3μg/mL//氯化物、硫酸盐与钙盐、亚硝酸盐、二氧化碳、不挥发物符合规定//硫酸盐0.06μg/mL0.2μg/mL/重金属0.5μg/mL0.1μg/mL/铝盐/用于生产透析液时方控制此项目/易氧化物符合规定符合规定/中国药典（2000版）欧洲药典（2000增补版）**USP24*总有机碳/0.5mg/L0.5mg/L电导率/4.3μg/Ml(20℃)符合规定细菌内毒素/0.25E.U./ml/无菌检查//符合规定（用于制备无菌制剂时控制）微生物纠偏限度(actionlimit)/100个/ml10个/ml注：*美国药典中规定：（1）企业自用的纯水监测TOC和电导率，供商用的纯水，应符合无菌纯水的试验要求。表中所列为企业自用纯水的监测项目。（2）纯水不得用于制备肠外制剂。*欧洲药典中TOC和易氧化物项目，可任选一项监控。我国药典的纯化水在标准中没有明确的电阻率（或电导率）要求，为了在实际生产过程中能得到在线连续的检测，GMP验证指南中明确规定“可用在线电阻率检测的方法来代替他其他化学指标的检测”。当电阻率≥1MΩ-CM时可代替其他化学指标的检测，抽样检测化学指标符合药典的规定。三、两级反渗透装置制取纯化水的工艺我国的城市自来水含盐量（TDS）一般为100-300ppm，利用一级RO装置可去除水中98%的盐份。通过PH的调整，使水中的游离状气体转化为离子状态，由第二级RO装置去除，达到进一步除盐的目的。二级RO装置出水的电阻率可控制在1MΩ-CM以上。然后，许多二级RO装置的出水水质都不很稳定，电阻率漂移不定，数值经常性的出现超标现象。这些现象大部分是工艺选择有误及设备配置、控制技术不到位的原因引起的，严重影响了药品生产的质量及成本，连续、稳定、合格的水对药品生产企业是至关重要。因此，合适合理的工艺选择及设备配置是制造合格水的关键，通常的工艺选择如图一原水→预处理设备→一级RO设备→脱气装置→PH调整装置→二级RO装置→不合格水回流装置→纯化水水箱→使用点（回流）图一1.原水：原水水质决定了工艺选择路径，分析原水中的各种杂质及离子成分，确定预处理方案及各种药剂的加药量。通过RO膜设计程序软件计算可预知系统设备出水质情况。2.预处理设备：城市管网供水与地下水供水的预处理应采用不一样的方案,由城市管网供的水中有余氯含量，它是强氧化性的物质，会降解RO膜使系统脱盐率下降，这类水的预处理通常设置活性炭设备去除水中余氯。采用地下水作为供水水源的系统，在无杀菌加药设备的情况下，多介质过滤设备后面可不用考虑加活性炭设备，活性炭在该工艺中没实际使用价值，倒是活性炭会大量繁殖细菌污染RO膜。3.一级RO装置：其作用是对符合RO膜进水条件的预处理水进行预除盐处理，一级RO装置能去除水中98%以上的含盐量，几乎100%的悬浮物、胶体及有机物。它是二级RO装置的预处理设备。4.脱气装置：RO膜去除水中气体的能力很小，譬如，RO膜截留CO2的能力为30%左右。采用脱气膜可有效去除RO出水中的气体成分，降低后续碱的加入量，稳定二级RO的出水水质。5.PH调整装置：将水中残留的气体成分通过PH值的调整，使气体最大限定地转化为离子，提高二级RO膜的脱盐能力。6.二级RO装置：对水进行深度处理，使系统出水水质符合使用要求，生产出合格的纯化水。二级RO装置不能以盐分的去除能力来考察设备的性能，因为一级RO已绝大部分地去除了水中的盐分，二级RO膜主要是去除水中由气体转化为离子及药剂加入所形成的盐分。四、影响RO系统出水水质的因素膜对水中杂质的去除能力主要受以下几个因素影响：1.原水含盐量：原水中的含盐量直接影响膜出水的水质，根据RO膜的特性，原水含盐量高，出水含盐量也升高。水中离子价位高，膜对其的去除率也高（见表二、三）。RO膜对阳离子的去除率表二RO膜对阴离子的去除率表三1.膜的工作压力：膜一定的工作压力范围内，脱盐率随压力的上升而提高。2.水中的气体成分：膜脱气能力较低，影响膜的使用性能（见表四）。RO膜对其他物质及气体的去除率表四1.温度：水温升高膜脱盐率下降2.PH值：调整水的PH值能改善膜对离子的去除能力。五、影响RO系统出水水质的处理方法1.含盐量对RO膜的影响。常规的RO膜在含盐量＞100ppm时其脱盐率极高，单支膜脱盐率可达99.6以上，原水含盐量越高其渗透水的含盐量也越高，一般情况下原水含盐量＞500ppm时，二级RO出水的电阻率较难达到1MΩ-CM以上。为此在RO膜之前需考虑预除盐设备或采用三级RO工艺。2.常规RO膜的测试压力为1.5Mpa。根据RO膜特性，当RO膜的工资压力＜1Mpa时RO膜的脱盐率会降低，这种情况下要提高RO装置的工资压力，为此一级RO膜的高压泵需变频控制，也采用调整膜支数的办法来解决。3.原水中HCO3-的含量及PH值直接影响二级RO膜的出水水质。水中HCO3-含量在一级RO装置阻垢剂的作用下部分转化为CO2,在一级RO装置出水中含有大量的游离状的CO2，这些CO2影响二级RO装置的出水水质，可通过脱气膜装置来去除大部分，但仍有约3-5ppm残留。通过调整PH值能使这些残留量转化为HCO3-通过二级RO膜装置去除。PH值与CO32-、HCO3-及CO2之间的关系见表五。PH值与CO3、HCO3-及CO2之间的关系表五表中可见当PH值为8.3-8.4时水中的HCO3-含量达到最高值，第二级RO装置进水的PH值控制应在此范围之内，为了保证控制精度，碱加入点需配置混合器，同时需采用PH值自动调控碱加入量的装置来配合，用以稳定、提高二级RO膜产水的水质。通过大量的实践证明，采用二级RO膜工艺能长期稳定地制取符合药典标准的纯化水，二级RO膜设备同时也可去除水中的细菌及细菌内毒素，从而进一步提高了纯化水的品质。