制藥工業(yè)純化水EDI2ppt課件

1、1 1 制藥工業(yè)純化水制備方法簡介與流程的比制藥工業(yè)純化水制備方法簡介與流程的比較制藥工業(yè)所用的純化水又稱去離子水較制藥工業(yè)所用的純化水又稱去離子水( (或或脫鹽水脫鹽水) )，通常指的是采用樹脂離子交換、，通常指的是采用樹脂離子交換、蒸餾冷凝、電滲析、反滲透等方法，且以城蒸餾冷凝、電滲析、反滲透等方法，且以城市自來水或地表水為原水制備出來市自來水或地表水為原水制備出來的，不含有任何添加物的一種工藝用水。的，不含有任何添加物的一種工藝用水。1 11 1 幾種純化水方法的簡介幾種純化水方法的簡介1 11 11 1 樹脂離子交換法樹脂離子交換法這是最早使用的至今依然被許多藥廠所采用的一種方法。這是

2、最早使用的至今依然被許多藥廠所采用的一種方法。采用陰、陽樹脂交換水中離子使水質(zhì)得到純化的方法，投采用陰、陽樹脂交換水中離子使水質(zhì)得到純化的方法，投資少、使用方便。但是，當樹脂交換飽和后需用大量酸堿資少、使用方便。但是，當樹脂交換飽和后需用大量酸堿去再生樹脂使其恢復活力，所排放出來的廢酸堿易污染環(huán)去再生樹脂使其恢復活力，所排放出來的廢酸堿易污染環(huán)境。境。1 11 12 2 蒸餾冷凝法蒸餾冷凝法這是藥廠過去常用的一種制備純化水的方法。這是藥廠過去常用的一種制備純化水的方法。其先把原水加熱蒸發(fā)，再冷凝除去水中離子，其先把原水加熱蒸發(fā)，再冷凝除去水中離子，以制備純化水，由于這種方法耗能大逐漸不被以制備

3、純化水，由于這種方法耗能大逐漸不被采用。采用。1 11 13 3 電滲析法電滲析法目前這種使用電滲析膜片制取純化水的方式仍有目前這種使用電滲析膜片制取純化水的方式仍有一些企業(yè)在使用，單純的電滲析法由于在制水過一些企業(yè)在使用，單純的電滲析法由于在制水過程中排放大量濃水，水源消耗多，從節(jié)能用水的程中排放大量濃水，水源消耗多，從節(jié)能用水的角度，這種方法也越來越不被優(yōu)先采用。角度，這種方法也越來越不被優(yōu)先采用。1 11 14 4 反滲透法反滲透法(R0)(R0)從從2020世紀世紀8080年代后半期開始逐漸在制藥工業(yè)中被推廣開年代后半期開始逐漸在制藥工業(yè)中被推廣開來。其利用半透膜來。其利用半透膜( (

4、反滲透膜反滲透膜) )，并借助于外界施加的壓，并借助于外界施加的壓力為動力，強制原水中的水分子透過對水分子有選擇性力為動力，強制原水中的水分子透過對水分子有選擇性透過的膜達到除鹽的目的，使水得到純化。這種方法操透過的膜達到除鹽的目的，使水得到純化。這種方法操作方便，出水量大，無污染，近年來已被廣泛地使用。作方便，出水量大，無污染，近年來已被廣泛地使用。12 純化水制備流程比較在表2中：在表3中：以以t值的差異來檢驗純化水水質(zhì)的優(yōu)劣：值的差異來檢驗純化水水質(zhì)的優(yōu)劣：t值的計算：值的計算：查t值表，取=05t計算 t臨界(29921980)，差異顯著。t臨界=1980t臨界：(n1+n2-2，0.

5、05)=(98，0.05)(n1+n2-2 )=(50+50-2)=98從上述分析可知：采用從上述分析可知：采用( (二級反滲透二級反滲透RO+RO+混床混床) )流程制備的純流程制備的純化水質(zhì)量優(yōu)良，完全可以作為藥廠工藝用水使用。反滲透化水質(zhì)量優(yōu)良，完全可以作為藥廠工藝用水使用。反滲透法制備純化水工藝流程可以推廣應用。法制備純化水工藝流程可以推廣應用。1 12 24 4 比較的結論比較的結論從上述純化水制備方法簡介和流程的比較可得到結論：從上述純化水制備方法簡介和流程的比較可得到結論：(1)(1)這幾種純化水制備流程經(jīng)過多年使用和總結改進，已經(jīng)基這幾種純化水制備流程經(jīng)過多年使用和總結改進，已

6、經(jīng)基本排除了用離子交換、單純電滲析與一次蒸餾冷凝法制備工藝本排除了用離子交換、單純電滲析與一次蒸餾冷凝法制備工藝用純化水。用純化水。(2)(2)一種既節(jié)水又節(jié)能，出水水質(zhì)優(yōu)良的制備純化水的工藝流一種既節(jié)水又節(jié)能，出水水質(zhì)優(yōu)良的制備純化水的工藝流程已被廣泛地應用在各個制藥企業(yè)中，這就是反滲透法制備純程已被廣泛地應用在各個制藥企業(yè)中，這就是反滲透法制備純化水化水( (二級二級RORO，二級，二級R0+R0+混床混床) )或者或者( (一級一級RO+EDI)RO+EDI)的制水流程。的制水流程。2 2 制藥工業(yè)純化水制備中的工序模塊化制藥工業(yè)純化水制備中的工序模塊化由由5 5個功能模塊組成：個功能模

7、塊組成：(1)(1)預處理預處理( (也稱前處理也稱前處理裝置裝置) )；(2)(2)初級除鹽裝置：初級除鹽裝置：(3)(3)深度除鹽裝置：深度除鹽裝置：(4)(4)后處理裝置；后處理裝置；(5)(5)純化水純化水( (潔凈流體潔凈流體) )輸送輸送分配系統(tǒng)。分配系統(tǒng)。2 21 1 預處理功能模塊裝置預處理功能模塊裝置作為原水的城市自來水雖然已經(jīng)達到飲用水標準，但作為原水的城市自來水雖然已經(jīng)達到飲用水標準，但仍殘留少量的懸浮顆粒、有機物和殘余氯、鈣、鎂離仍殘留少量的懸浮顆粒、有機物和殘余氯、鈣、鎂離子，為了把這些雜質(zhì)除去需要對原水進行預處理。在子，為了把這些雜質(zhì)除去需要對原水進行預處理。在這一

8、組功能模塊里常規(guī)的配置，由原水泵、精砂過濾這一組功能模塊里常規(guī)的配置，由原水泵、精砂過濾器、活性炭過濾器和軟化器組成。器、活性炭過濾器和軟化器組成。2 21 11 1 原水泵原水泵是預處理模塊流體移動的動力源，將原水輸送到預處是預處理模塊流體移動的動力源，將原水輸送到預處理系統(tǒng)中。理系統(tǒng)中。2 21 12 2 精砂過濾器精砂過濾器過濾介質(zhì)為顆粒直徑不等的石英砂，裝填一定厚度依過濾介質(zhì)為顆粒直徑不等的石英砂，裝填一定厚度依靠過濾方式除去水中的懸浮狀態(tài)的顆粒物質(zhì)，當濾材靠過濾方式除去水中的懸浮狀態(tài)的顆粒物質(zhì)，當濾材孔徑被堵塞后，可用反沖辦法進行清洗再生。孔徑被堵塞后，可用反沖辦法進行清洗再生。2

9、21 13 3 活性炭過濾器活性炭過濾器其是一組由多孔狀的顆粒活性炭為濾材裝填而成其是一組由多孔狀的顆?；钚蕴繛闉V材裝填而成的過濾器，起吸附作用。活性炭吸附容量大，比的過濾器，起吸附作用。活性炭吸附容量大，比表面積高，可達表面積高，可達5002 000 m25002 000 m2g g，可把水中的有，可把水中的有機物、游離的余氯、氣味、色澤都可以除去。機物、游離的余氯、氣味、色澤都可以除去。2 21 14 4 軟化裝置軟化裝置常用的為鈉離子軟化器，原水中的硬度主要是由常用的為鈉離子軟化器，原水中的硬度主要是由Ca Ca 、MgMg什組成。軟化器中的陽離子交換劑中的鈉離子與水中的什組成。軟化器中

10、的陽離子交換劑中的鈉離子與水中的caca十十、十十、MgMg什進行交換取代使水質(zhì)軟化。其交換原理如下：什進行交換取代使水質(zhì)軟化。其交換原理如下：2RNa+ + Ca+ R2Ca + 2Na+2RNa+ + Ca+ R2Ca + 2Na+2RNa+ + Mg+ R2Mg + 2Na+2RNa+ + Mg+ R2Mg + 2Na+當軟化器中陽樹脂的當軟化器中陽樹脂的Na+Na+完全被取代就會失去交換能力，完全被取代就會失去交換能力，在樹脂失效后應對其再生處理，以便恢復交換能力，再生在樹脂失效后應對其再生處理，以便恢復交換能力，再生劑可以選用劑可以選用NaC1(NaC1(氯化鈉氯化鈉) )，其來源廣

11、泛，方便使用，價格，其來源廣泛，方便使用，價格便宜，效果良好。再生原理如下：便宜，效果良好。再生原理如下：R2Ca + 2NaC1 2RNa + CaC12R2Ca + 2NaC1 2RNa + CaC12R2Mg + 2NaC1 2RNa + MgC12R2Mg + 2NaC1 2RNa + MgC12215 加入試劑加入試劑原水中的原水中的ca+、Mg什離子容易形成水垢，使反滲透膜什離子容易形成水垢，使反滲透膜元件堵塞，影響水的通量。除了使用交換劑外，還可以元件堵塞，影響水的通量。除了使用交換劑外，還可以用加入試劑把水中的用加入試劑把水中的Ca十十、十十、M 轉(zhuǎn)化為難容于水的化轉(zhuǎn)化為難容于

12、水的化合物沉淀析出或過濾除去。合物沉淀析出或過濾除去。2 21 16 6 組合組合將上述幾個操作單元所使用的設備組合起來，即形成一將上述幾個操作單元所使用的設備組合起來，即形成一個獨立體系成為制備純化水的第一步工序即預處理功能個獨立體系成為制備純化水的第一步工序即預處理功能模塊裝置。模塊裝置。22 初級除鹽功能模塊裝置初級除鹽功能模塊裝置初級除鹽功能就是用一級初級除鹽功能就是用一級RO方法除鹽，它是由精密過濾器方法除鹽，它是由精密過濾器(保安過濾器保安過濾器)、高壓泵、反滲透機殼、膜元件、操作控制箱、高壓泵、反滲透機殼、膜元件、操作控制箱組成。組成。221 精密過濾器精密過濾器為了防止石英砂過

13、濾器、活性炭過濾器中的微小粒子流入為了防止石英砂過濾器、活性炭過濾器中的微小粒子流入反滲透膜而采取的一種精密過濾裝置，過濾介質(zhì)的孔徑為反滲透膜而采取的一種精密過濾裝置，過濾介質(zhì)的孔徑為l5 m，可以有效地保證進水，可以有效地保證進水SDI值，從而保護膜元件不值，從而保護膜元件不受損害。受損害。222 高壓泵高壓泵為本功能模塊裝置提供動力，提高水壓常采用立式多級高壓為本功能模塊裝置提供動力，提高水壓常采用立式多級高壓泵。泵。22_3 反滲透系統(tǒng)裝置反滲透系統(tǒng)裝置(RO裝置裝置)據(jù)報道，反滲透裝置采用一級據(jù)報道，反滲透裝置采用一級RO處理原水能有效地除去水中處理原水能有效地除去水中的病原微生物，例

14、如：各類細菌和病毒；的病原微生物，例如：各類細菌和病毒；l00除去低分子有除去低分子有機化合物；機化合物；9599除去水中除去水中l(wèi)價離子，出水電導率可在價離子，出水電導率可在30 scm左右。左右。一級反滲透一級反滲透(RO)裝置進水技術質(zhì)量指標可以參照以下幾個項裝置進水技術質(zhì)量指標可以參照以下幾個項目，如表目，如表5所示。表所示。表5 一級一級(RO)裝置進水技術質(zhì)量指標裝置進水技術質(zhì)量指標 SDI 余氯余氯 pH 溫度溫度 5.0 0.1g/L 310 5 45初級除菌系統(tǒng)主要元件由殼體、膜元件、管接件、初級除菌系統(tǒng)主要元件由殼體、膜元件、管接件、閥、壓力表、流量計組成。閥、壓力表、流量

15、計組成。這種在一定壓力驅(qū)動下，借助于半透膜對水分子有這種在一定壓力驅(qū)動下，借助于半透膜對水分子有選擇性透過使水中的溶質(zhì)與溶劑分開，水得到純化。選擇性透過使水中的溶質(zhì)與溶劑分開，水得到純化。在在一級一級RO后面配置的二級后面配置的二級RO裝置的組成與一級裝置的組成與一級RO相相同，但經(jīng)二級同，但經(jīng)二級RO處理后，純化水的電導率可達處理后，純化水的電導率可達l30 scm。23 深度除鹽模塊裝置深度除鹽模塊裝置經(jīng)過初級除鹽處理后經(jīng)過初級除鹽處理后(在一級在一級RO之后之后)純化水的電導率在純化水的電導率在30 iscm，經(jīng)二級，經(jīng)二級RO處理后水質(zhì)可提高，電導率在處理后水質(zhì)可提高，電導率在l5sc

16、m。為了進一步除去水中殘余的微量離子，需進行深度。為了進一步除去水中殘余的微量離子，需進行深度除鹽處理。能獲得電導率在除鹽處理。能獲得電導率在01006 LLscm標準范標準范圍的純化水，目前采用的深度除鹽的方法有以下幾種：圍的純化水，目前采用的深度除鹽的方法有以下幾種：(1)在反滲透在反滲透(R0)處理后增加混床處理后增加混床(離子交換樹脂離子交換樹脂)的處理：的處理：(2)在反滲透在反滲透(R0)后面增加后面增加EDI裝置：裝置：(3)在反滲透在反滲透(R0)后面加拋后面加拋光混床裝置。光混床裝置。2 23 31 1 裝填普通陰、陽離子交換樹脂的混合床裝填普通陰、陽離子交換樹脂的混合床(

17、(混混床床) )混床是在制備純化水時經(jīng)常使用的一種安裝于制水混床是在制備純化水時經(jīng)常使用的一種安裝于制水系統(tǒng)終端用來提高水質(zhì)的方法?？梢栽谝患壪到y(tǒng)終端用來提高水質(zhì)的方法?？梢栽谝患塕ORO后面后面加一組混床，也可以在二級加一組混床，也可以在二級RORO后面加混床，純化水后面加混床，純化水的電導率可提高到的電導率可提高到1 txs1 txscm(cm(即即10 Mflcm)10 Mflcm)以上以上2 23 32 2 拋光混床拋光混床把兩種密度非常相近的陰、陽樹脂混合起來裝填于一個交換把兩種密度非常相近的陰、陽樹脂混合起來裝填于一個交換柱內(nèi)，放在反滲透柱內(nèi)，放在反滲透(R0)(R0)后面使用，可

18、使純化水的電導率提高后面使用，可使純化水的電導率提高到到0 006 txs06 txscm(cm(即即18 Mflcm)18 Mflcm)。這種方式是進行深度脫。這種方式是進行深度脫鹽，提高純化水品質(zhì)很好的一種辦法。由于兩種樹脂密度相鹽，提高純化水品質(zhì)很好的一種辦法。由于兩種樹脂密度相近，難以分離，不能再生使用，失效后即棄之，調(diào)換新樹脂，近，難以分離，不能再生使用，失效后即棄之，調(diào)換新樹脂，這種方式常用于小容量的制水系統(tǒng)。這種方式常用于小容量的制水系統(tǒng)。2 23 33 EDI3 EDI裝置裝置(1)EDI(1)EDI是一種電去離子技術，其基本原理是借助是一種電去離子技術，其基本原理是借助樹脂的

19、離子交換作用，以及陰、陽離子交換膜對樹脂的離子交換作用，以及陰、陽離子交換膜對水中陰、陽離子選擇性通過的功能來完成深度除水中陰、陽離子選擇性通過的功能來完成深度除鹽。整個分離過程是在直流電場的直接作用下完鹽。整個分離過程是在直流電場的直接作用下完成離子的定向遷移，從而除去水殘余的離子，提成離子的定向遷移，從而除去水殘余的離子，提高純化水的電導率。高純化水的電導率。(2)EDI技術把電滲析技術和離子交換技術有機的技術把電滲析技術和離子交換技術有機的結合在一起，是一種新型式的膜分離技術。可以結合在一起，是一種新型式的膜分離技術?？梢杂行У爻ニ形⒘康碾x子，使純化水的電阻率有效地除去水中微量的離子

20、，使純化水的電阻率達到達到15 Mflcm以上，在整個深度除鹽的過程中不以上，在整個深度除鹽的過程中不需添加任何化學藥品，不發(fā)生對環(huán)境的污染，水需添加任何化學藥品，不發(fā)生對環(huán)境的污染，水的利用率高，可以連續(xù)制備純化水。的利用率高，可以連續(xù)制備純化水。(3)在在EDI深度除鹽過程中，微量陰、陽離子在直流深度除鹽過程中，微量陰、陽離子在直流電場的作用下，透過交換膜被除去，同時水分子在電場的作用下，透過交換膜被除去，同時水分子在電場的作用下又被分解為電場的作用下又被分解為H+、OH一，這兩種離子一，這兩種離子又對交換樹脂進行就地再生，使離子交換樹脂始終又對交換樹脂進行就地再生，使離子交換樹脂始終保持

21、良好的交換狀態(tài)，從而達到深度除鹽的目的。保持良好的交換狀態(tài)，從而達到深度除鹽的目的。(4)EDI裝置用于純化水制備過程中的深度脫鹽，為了保證裝置用于純化水制備過程中的深度脫鹽，為了保證EDI裝裝置的正常工作，運行還應該在系統(tǒng)中為置的正常工作，運行還應該在系統(tǒng)中為EDI配備循環(huán)沖洗裝置，配備循環(huán)沖洗裝置，又稱又稱EDI再生裝置，以便保證再生裝置，以便保證EDI運行功能的順利進行。運行功能的順利進行。(5)進入進入EDI裝置裝置(單元單元)的水質(zhì)條件可參照的幾個項目，如表的水質(zhì)條件可參照的幾個項目，如表6所所示。表示。表6 進入進入EDI裝置裝置(單元單元)的水質(zhì)條件的水質(zhì)條件(6)EDI裝置的結

22、構緊湊、能耗低，濃水排放量少，節(jié)約用水，裝置的結構緊湊、能耗低，濃水排放量少，節(jié)約用水，不需任何化學藥品再生，不污染環(huán)境，可以深度除去水中各種不需任何化學藥品再生，不污染環(huán)境，可以深度除去水中各種微量離子，微量離子， 在近在近10年中被越來越多的制藥生產(chǎn)企業(yè)所采用。年中被越來越多的制藥生產(chǎn)企業(yè)所采用。(7)EDI裝置目前市場上有兩種型式：卷式和模片式裝置目前市場上有兩種型式：卷式和模片式(又稱模堆又稱模堆式式)，可以依據(jù)產(chǎn)水量的多少進行組合。，可以依據(jù)產(chǎn)水量的多少進行組合。24 后處理模塊裝置后處理模塊裝置在整個純化水制備流程中，后處理裝置也是不可缺少的在整個純化水制備流程中，后處理裝置也是不

23、可缺少的部分。常用的設備有純化水輸送泵、紫外滅菌裝置部分。常用的設備有純化水輸送泵、紫外滅菌裝置(UV)、臭氧發(fā)生器、微孔過濾器組合而成。純化水貯罐可依據(jù)臭氧發(fā)生器、微孔過濾器組合而成。純化水貯罐可依據(jù)產(chǎn)水量和用水系統(tǒng)使用量決定容積的大小，歸于后處理產(chǎn)水量和用水系統(tǒng)使用量決定容積的大小，歸于后處理模塊。模塊。251 純化水在使用輸送分配系統(tǒng)存在污染源的分純化水在使用輸送分配系統(tǒng)存在污染源的分析在貯存使用純化水過程中，產(chǎn)生污染源有二個部析在貯存使用純化水過程中，產(chǎn)生污染源有二個部分，即外界帶入的與內(nèi)部滋生的。分，即外界帶入的與內(nèi)部滋生的。2511 外界污染分析外界污染分析(1)原水中的雜質(zhì)對純化

24、水產(chǎn)生的污染，按我國生活用原水中的雜質(zhì)對純化水產(chǎn)生的污染，按我國生活用水標準原水中細菌總數(shù)水標準原水中細菌總數(shù)100個個L， 大腸桿菌總數(shù)大腸桿菌總數(shù)3個個L，若不除盡將會給整個系統(tǒng)帶來污染；，若不除盡將會給整個系統(tǒng)帶來污染；(2)貯存罐排氣口未安裝呼吸器，外界空氣進入貯罐引起的污染；貯存罐排氣口未安裝呼吸器，外界空氣進入貯罐引起的污染；(3)制水過程中使用的壓縮氣體制水過程中使用的壓縮氣體(空氣或空氣或N )未經(jīng)處理而帶入的污；未經(jīng)處理而帶入的污；(4)使用系統(tǒng)中的積液點，水的倒流，工作室內(nèi)不合格的地漏帶來使用系統(tǒng)中的積液點，水的倒流，工作室內(nèi)不合格的地漏帶來的污染；的污染；(5)設備尤其是

25、動態(tài)設備制水過程中，在運動時散發(fā)出來的微粒會設備尤其是動態(tài)設備制水過程中，在運動時散發(fā)出來的微粒會產(chǎn)生污染。產(chǎn)生污染。2512 內(nèi)部滋生分析內(nèi)部滋生分析貯罐、管道、管接件若使用的材料或焊接不規(guī)范產(chǎn)生局貯罐、管道、管接件若使用的材料或焊接不規(guī)范產(chǎn)生局部腐蝕后，該處也易滋長微生物。活性炭、樹脂、膜片、部腐蝕后，該處也易滋長微生物。活性炭、樹脂、膜片、管道、閥、墊片的表面長期不清洗、不消毒菌，內(nèi)壁表管道、閥、墊片的表面長期不清洗、不消毒菌，內(nèi)壁表面會形成低營養(yǎng)環(huán)境，逐漸形成生物膜，而這種生物膜面會形成低營養(yǎng)環(huán)境，逐漸形成生物膜，而這種生物膜會不斷地有微生物剝落下來，隨純化水的流動而污染整會不斷地有微

26、生物剝落下來，隨純化水的流動而污染整個系統(tǒng)。個系統(tǒng)。252 純化水制備輸送系統(tǒng)的消毒滅菌方法純化水制備輸送系統(tǒng)的消毒滅菌方法(1)熱力消毒法：純蒸汽滅菌法、巴氏消毒法、過熱水消熱力消毒法：純蒸汽滅菌法、巴氏消毒法、過熱水消毒法；毒法；(2)紫外線消毒法、用波長為紫外線消毒法、用波長為2537 LLm左右區(qū)段的紫外左右區(qū)段的紫外線對純化水消毒：線對純化水消毒：(3)氣體消毒法：氯和氧，目前常用為臭氧氣體消毒法：氯和氧，目前常用為臭氧(0 )消毒法。消毒法。25-3 藥典對純化水的要求藥典對純化水的要求藥典對純化水的要求如表藥典對純化水的要求如表7所示。所示。254 純化水輸送分配系統(tǒng)的要點純化水

27、輸送分配系統(tǒng)的要點(1)純化水作為一種衛(wèi)生潔凈的物料其貯存、分配、輸送系純化水作為一種衛(wèi)生潔凈的物料其貯存、分配、輸送系統(tǒng)的設計與施工均應按衛(wèi)生級產(chǎn)品的標準進行。統(tǒng)的設計與施工均應按衛(wèi)生級產(chǎn)品的標準進行。(2)在整個貯存、輸送系統(tǒng)中所使用的泵、閥、管道、管接在整個貯存、輸送系統(tǒng)中所使用的泵、閥、管道、管接件均應選擇衛(wèi)生型，連接方式也應為卡式快開型。件均應選擇衛(wèi)生型，連接方式也應為卡式快開型。系統(tǒng)中不應存在死角、積水區(qū)，與純化水接觸的部件的內(nèi)系統(tǒng)中不應存在死角、積水區(qū)，與純化水接觸的部件的內(nèi)表面平均粗糙度表面平均粗糙度Ra04 m。(3)純化水應循環(huán)使用，回路中不宜設置中間貯罐，防止微生純化水應循環(huán)使用，回路中不宜設置中間貯罐，防止微生物滋生。在使用過程中若需對純化水加熱或冷卻時，宜采用物滋生。在使用過程中若需對純化水加熱或冷卻時，宜采用雙管板換熱器，盡量安裝在靠