一、行業應用領域
製藥(yào)用水幾乎貫(guàn)穿於藥品及相(xiàng)關產品生產的各個環節,因此它被喻為藥品及相關產品生產的“生命線”。作為重要原輔材料的水,直(zhí)接(jiē)影響藥物產品的質量。因此它必須同(tóng)藥品生產的其他原輔材料一樣,達到藥典規定的質量標(biāo)準。
大輸液、針劑、口服液等製劑生產
原料藥的提取洗滌、針劑(jì)、膠囊生(shēng)產
眼藥水及護理液的生產
醫院血誘室、生化分析(xī)室、手術室無菌水
多(duō)效蒸(zhēng)餾水機原料水、洗瓶水
化妝品工藝用水、洗滌用品(pǐn)用水
生(shēng)化藥物製品、診斷試劑
二、製藥用水分類
1)飲用水(Potable-Water):通常為自來水公司(sī)供(gòng)應的自來水或(huò)深井水,又稱原水,其質(zhì)量必須符(fú)合國家標準GB5749-85《生活飲用水衛生標準》。按2000中國藥典規定,飲用水不能直接用作製(zhì)劑的製備或試驗用水。
2)純化水(Purified Water):為原水(shuǐ)經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法製得的(de)製藥用的水、不含任(rèn)何附加劑。純化水可作為配製普通(tōng)藥物製劑的溶劑或試驗用水,不得用於(yú)注射(shè)劑的配(pèi)製,采用(yòng)離子交(jiāo)換法、反滲透法、超濾法等非熱處理製備的純化水一般又稱去離子水。采用(yòng)特殊設(shè)計的蒸餾器用(yòng)蒸餾法製備的純化水一般又稱蒸餾水。
3)注射用水(Water for Injection):是以純化水作為原水,經特殊設計的蒸餾器蒸餾,冷凝(níng)冷卻後經膜(mó)過濾製備(bèi)而得(dé)的水。注射(shè)用水可作為配製注射劑用的(de)溶劑。
4)滅菌(jun1)注射用水(Sterile Water for Injection):為注射用水依照注射劑生產工藝製備所得的水。滅菌注射用水用於滅菌粉(fěn)末(mò)的溶劑或注射液的稀釋劑。
三、規範對純(chún)化水的基本定義
根(gēn)據FDA頒布的(de)GMP(1998修訂)定(dìng)義:“純化水為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法製得供藥用的水,不含任何附加劑。”
《中國藥典》(2010年版)附錄定義:“純化水為飲用水經(jīng)蒸餾法、離子交換法、反(fǎn)滲透(tòu)法或其它適宜的(de)方法製備的製藥用水。其質量應符合(hé)《中國藥典》二部純化水項下的規定。純化水不含任何附加劑。”並規定(dìng):“應嚴格監測各生產環(huán)節,防止微生物汙染。”
GMP(1998修(xiū)訂)第34條規定:“純化水,注射用水的製備、儲存和分(fèn)配應能防止微生物的滋生和汙染。儲罐和輸送管道所用的材料應(yīng)無(wú)毒、耐腐蝕。管道的(de)設計和安裝應(yīng)避(bì)免死角、盲管。儲罐和管(guǎn)道要規定清洗、滅菌周期。”
GMP(1998修訂)附錄總則中明確規定(dìng):“藥品生產過程的驗證內容必須包括工藝用水係統”。
1)純化水處理係統概述
純化水製備係統沒有一種固定的模式(shì)。常用的程序是:以飲用水為(wéi)原水,第一步,前處理(預處理)去除懸(xuán)浮物(wù)、有機物、膠體、細菌等雜質並脫去餘氯,使水的濁度降到(dào)1度以下;第二步是脫鹽,去除水中以離子形式(shì)存在的無(wú)機物和氧氣;第三步是後處理(精處(chù)理)進一步去除極微細顆粒、細菌(jun1)和被殺死的(de)細菌殘核。
2)係統設(shè)備組合的(de)選擇原則:
滿足純化水(shuǐ)質量要求;
滿足製水效率要求;
盡量減少能耗;
方便維修和管理。
四、製藥用水的水質標準
1)飲(yǐn)用水:應符合(hé)中華人民共和國國家標準《生活飲用水(shuǐ)衛生標準》(GB5749-2008) 2)純化水:應符合《2010中國藥典》所收載的純化水標準(zhǔn)。
在製水工藝中通常采用在線檢測純化水(shuǐ)的電阻率值的大小,來(lái)反映水中各種離子的濃度。製藥行業的純化水的電阻率通常應≥0.5MΩ.CM/25℃,對於注(zhù)射劑、滴眼(yǎn)液容器衝洗用的純化水的電阻率應≥1MΩ.CM/25℃。
3)注射用水:應符合(hé)2010中國藥典所收載的注射(shè)用水標準(zhǔn)。
五、常見典型工藝
1)係(xì)統工藝
2)主要工藝原理
⑴反滲透基本(běn)原理
反滲透是1960年美(měi)國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與素裏拉金(Sourirtajan)發明的一項高新膜分離技術,其孔徑很小,大都≤10×10-10(10A),它能去(qù)除濾液中的離子範圍和分子(zǐ)量很小的有機物,如細菌、病毒(dú)、熱(rè)源等。它已廣(guǎng)泛用(yòng)於海水或苦鹹水淡化、電子、醫藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn),還應(yīng)用於生物、醫學工程。
反滲透亦稱逆滲透(RO)。是用一(yī)定的(de)壓力使溶液中的溶劑(jì)通過反滲透膜(或稱半(bàn)透膜)分離出來。因為它(tā)和自然滲透的方向相反,故稱反滲(shèn)透。根據各(gè)種物(wù)料的不同滲透壓,就可以使大於滲透壓(yā)的(de)反(fǎn)滲(shèn)透法達到分離、提取、純化和濃(nóng)縮(suō)的目的。
滲透是一種物理現象,當兩種含有(yǒu)不(bú)同(tóng)根類濃度的溶液用一張(zhāng)半透膜隔開時會發現(xiàn),含根量少的一側的溶劑會自發地向含根量高的一(yī)側流(liú)動,這個過程叫做滲透。滲透直到兩(liǎng)側的液位差(即(jí)壓力差)達到平衡時,滲透停止(zhǐ),此時的(de)壓(yā)力差叫滲透壓。滲透壓隻與溶液的種(zhǒng)類、根濃度(dù)和溫度有關,而與半透膜無關。一般說來,根濃度越高,滲(shèn)透壓越高。反之,如果在濃溶液側施加一個壓力超過滲透壓時,那(nà)麽濃側的溶劑會(huì)在(zài)壓力(lì)作用下向(xiàng)淡水一側滲透,這個滲透由於(yú)與自然滲透相反,故(gù)叫(jiào)做反滲透(tòu)(Reverse Osmosis) 。反滲透膜分離技術就是利用反滲透原理分離(lí)溶質(zhì)和溶劑的(de)方法。
反滲透設施生產純水(shuǐ)的關鍵有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透膜,二是一定的壓力。簡單地說,反滲透半透膜上有眾多的孔,這些孔(kǒng)的大(dà)小(xiǎo)與水(shuǐ)分子的大小相當,由於(yú)細(xì)菌、病毒(dú)、大部分有機汙染物和水合(hé)離子均比水分子(zǐ)大得多,因此不能(néng)透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除(chú)的.因此,經常根據除鹽率的高低來確定反(fǎn)滲透的淨(jìng)水效果.反滲透除鹽率的高低主要(yào)決定於反滲透半透膜的選擇性(xìng)。目前,較(jiào)高選擇性的(de)反滲透(tòu)膜元件除鹽率可以高達(dá)99.5%
1. 聚酯材料增強無紡布,約120μm厚;
2. 聚碸(fēng)材(cái)料多孔中間支撐層(céng),約40μm厚;
3. 聚酰胺材料超(chāo)薄分離(lí)層,約0.2μm厚。
4. 複合膜的(de)主要(yào)結構強度(dù)是由無紡布提供的,它具有堅硬、無鬆散纖維的光滑(huá)表麵。
5. 設計多孔(kǒng)中間支(zhī)撐結構的原因是如超薄分離層直接複合在無紡布上時,表麵(miàn)太不規則(zé),且孔(kǒng)隙(xì)太大,因此需要在無紡布上預先塗布一層高透水性(xìng)微孔聚碸作為支撐層,其孔徑約為150埃左右。
6. 每一層均根據其功能要(yào)求分別(bié)優化設計與製造,超薄分離層是反滲透過程中真正具有分離作用的功能層。
反滲透裝置(zhì)是整套超純水設備的核心部分。反滲透(Reverse Osmosis)簡稱(chēng)RO,源於美國航天技術,是六十年代發(fā)展起來的一種膜分離技術,其原理是原水在高壓力的作用下通過(guò)反滲透膜(mó),水中的溶劑由高濃度向低濃度擴散從而達到分離(lí)、提純、濃縮(suō)的目的,由於它與自然界(jiè)的滲透方向相反,因而稱它為反滲透。反滲透可以去(qù)除水中的細菌、病毒、膠體、有(yǒu)機(jī)物和(hé)98.6%以(yǐ)上的溶解性根類。該方法具有運行成本低、操作簡單、自動化程度高、出水(shuǐ)水(shuǐ)質穩定等特點,與其他傳統的水處理方法相比具有明(míng)顯的優越性,廣泛(fàn)運用於水處理相關行業。
⑵EDI基本原(yuán)理(lǐ)
EDI即連續除鹽(yán)技術(shù)(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混和離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同(tóng)時這些被吸附的離子又在直流電壓的作(zuò)用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。這一過程中離子交換樹脂是被電連續再生的(de),因此不需要使用酸和堿對之再生。這一新(xīn)技術可以代替傳統(tǒng)的離子交換裝置,生產出電阻率高達17 MΩ·cm的超純水。
一般城市水源中(zhōng)存在鈉、鈣、鎂、氯(lǜ)化物、硝酸根、碳酸氫根等溶解物。這些化合(hé)物由帶負電荷的陰(yīn)離子和帶(dài)正電(diàn)荷的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可以被(bèi)去除。RO純(chún)水(EDI給水)電阻(zǔ)率的一般範圍是0.05-1.0MΩ·CM,即電導率的範圍為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水電阻率的範圍一(yī)般為1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括(kuò)其它微量元素、溶解的氣體(例如(rú)CO2)和(hé)一些弱(ruò)電解質(例如硼,二氧化矽),這(zhè)些雜質在工業除根水中必須被除掉。但(dàn)是反滲透過(guò)程對於(yú)這些雜質的清除效果較差(chà)。
離子交換膜和(hé)離子交換樹脂的工作原(yuán)理相近,可以使特定的離子遷(qiān)移。陰離子交(jiāo)換膜隻允許(xǔ)陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子交換膜隻允許陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽(yáng)離子交換膜之間充填混合離(lí)子交換(huàn)樹脂就形成了一個EDI單(dān)元。陰(yīn)陽離子(zǐ)交換膜(mó)之(zhī)間由混合離子交換樹脂(zhī)占據的空(kōng)間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列,並使用網狀(zhuàng)物將每個EDI單元隔開(kāi),形(xíng)成濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹(shù)脂中的陰(yīn)陽離子分別在電(diàn)場作用下向正負(fù)極遷移,並透(tòu)過陰陽離子交換(huàn)膜進入濃水室(shì),同時給水中的離子(zǐ)被離子交換樹脂吸附而占據由於離(lí)子電遷移而留下的空(kōng)位。事實上離子(zǐ)的遷移和吸附是(shì)同時並連續發生的(de)。通過這樣(yàng)的過程(chéng),給水中(zhōng)的(de)離子穿過離子交換(huàn)膜(mó)進入到濃水室被去除而成(chéng)為除(chú)根(gēn)水。帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正(zhèng)極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃水室(shì)中。此後這些離子在繼續向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換(huàn)膜(mó),而(ér)陽離子交(jiāo)換不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡(dàn)水流中的陽(yáng)離子(例如Na+ 、H+)以類(lèi)式的方式被阻隔在濃水(shuǐ)中(zhōng)。在(zài)濃水中,透過陰陽膜的離子(zǐ)維持電中性。
EDI組件電流量和離子遷移量(liàng)成(chéng)正比。電流量(liàng)由兩部分組成,一部分源於被除(chú)去離子的遷移,另一部分源於水本身電離(lí)產生的H+和OH-離子(zǐ)的遷移。在EDI組件中存在較高的(de)電壓梯度,在其作用下,水會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對離子交換樹脂(zhī)進行連續再生。
EDI組件中的離(lí)子交換樹脂可以分為兩部分,一部分(fèn)稱作工作樹脂,另一部(bù)分稱作拋光樹脂,二者的界限稱為工(gōng)作前沿。工作樹(shù)脂主要起導電作用,而拋光樹脂在不(bú)斷交換(huàn)和被連續再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去(qù)除象弱電解質等較難清除的離子(zǐ)的任務。
EDI給水的預處理是EDI實現其最優性能和減少設備故障的首要的條件。給水裏的汙染物會對除根(gēn)組件有負麵影響,增加維護量並降低膜組件的壽命(mìng)。
超純水經常(cháng)用於(yú)微(wēi)電子工業、半(bàn)導體(tǐ)工業、發電工業、製藥行業等(děng)。EDI純水也可以作為製藥蒸(zhēng)餾水、發電廠的鍋爐補給水(shuǐ),以及其它應用超純水。