纯化水制备工艺与验证

纯化水制备工艺的研究与验证

摘要：对纯化水制备与管理从硬件和软件两个方面进行了设计、实施和认证。合理设计了纯化水系统的标准操作规程、验证等管理软件，并开展了设备的安装确认和运行验证。

关键词：纯化水；制备；工艺；

一、纯化水制备工艺

纯化水制备是以原水（包括饮用水、自来水、地表水和地下水）为原料，经逐级提纯水质，使之符合要求的过程。因此，水的纯化是一个多级的过程，每一级都除掉一定量的污物，为下一级作准备。对某一独特的水源，应根据其水质特性及供水对象来设计系统。现代制药用纯化水制备工艺见图1。

图1：现代制药纯化水制备工艺

二、预处理

预处理的主要目的是清除水中的悬浮物、细菌和部分有机污染物，不能清除水中溶解的无机污染物和细菌内毒素。常规预处理工艺如混凝、沉淀、过滤属于该类方法；另外如活性炭吸附、软化处理、阻垢剂填加、精滤、超滤和紫外消毒均可以归结为预处理方法。gmp指出预处理设备可根据原水水质情况配备。常见的预处理设备及其功能如下。

（1）混凝

向原水中添加絮凝剂使水中胶体物质和细小悬浮物结成较大的

固体物质。

（2）沉淀

在采用混凝剂时应提供一个用于提供反应时间和沉淀的沉淀池。

（3）多介质过滤

多介质过滤精度50～200μm，用于过滤水中较大颗粒的悬浮物。也可以使用氧化还原催化剂对少量低价铁锰进行氧化处理。对于铁锰过高的原水，可以部分或全部使用锰砂为过滤介质。gmp要求多介质过滤有自动反冲功能。

（4）活性炭吸附罐

活性炭吸附罐可以吸附水中游离氯和部分有机污染物。gmp要求活性炭吸附罐有自动反冲和蒸汽消毒功能。

（5）软化

软化可以用溶解度很高钠盐替代水中溶解度较低钙、镁盐类，以减低水在深度净化过程中结垢的可能性。软化还可以用于清除少量的铁盐。gmp要求软化有再生功能。

（6）添加阻垢剂

在没有软化设施时，添加阻垢剂可以用于减缓无机垢的形成。无机垢包括钙、镁盐类沉淀，硅酸盐类沉淀和铁盐类沉淀。

（7）添加酸

加酸可以减低无机结垢的形成。

（8）添加碱

加碱可以增加后续设施的除盐效率。

（9）精滤

精滤1～20μm，主要功能是除去水中较细小的悬浮物，使水澄清，以保护后续设备，如反渗透设备。

（10）热交换器

热交换器可保证产品水的温度稳定，同时可以保证深度净化设施产量的稳定。

（11）超滤

超滤0.02～0.1μm，不仅可以使水澄清，还可以截留水中的细菌和部分有机物，可以进一步保护后续设备。

（12）紫外设备

用于预处理的是波长为254 nm的紫外光，主要作用是杀菌。gmp 要求紫外设备有记录时间的仪表。

三、一级和二级除盐过程

一级和二级除盐处理的主要目的是清除水中溶解的污染物，特别是有机污染物、盐类包括重金属类和细菌内毒素等等。在处理之前一般必须配备必要的预处理以对后期处理设施实行保护。

中国药典2000版规定纯化水使用蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得。gmp也同样提出深度净化方法可以是去离子器-离子交换器、反渗透装置和蒸馏水机三种设备。其实，深度净化还可以通过电渗析、连续电除盐等装置实现。一级除盐设施一般除盐率在95%～99%，即使制药企业拟制备要求较低的工艺用

水，一级除盐设施也是非常必要的。一级除盐方法有复床离子交换法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法。

我国gmp认证目前对有机物分解设施没有要求，但是，美国药典已有明确规定。在未来几年内我国gmp认证也可能会包括总有机碳(total organic carbon,toc)指标。原水经过一系列净化过程后，其有机物含量经常是难以预见的。如果自来水质量较好，有机分解设施一般是不必要的。另外，有机分解设施容易在完成成套设备安装后添加。可以在完成设备安装调试后对纯水的toc检测，如果不能达到标准，可以后增加有机物分解器。常用有机物分解器是紫外有机物分解器（uv-185），也可以使用臭氧氧化法，但紫外法较常见。为了达到中国药典或美国药典（pw、wfi）标准，或gmp认证提出的电阻率大于1 mω·cm要求，需要使用二级除盐设施，二级除盐设施应有一级除盐设施为前级设备。二级除盐设备可以是混床离子交换器、反渗透设备、连续电除盐设备。

当二级除盐设施使用离子交换树脂时应使用小于2μm终端过滤器，也可以用超滤设施代替终端过滤器。

蒸馏法也是一种除盐方法，由于中国药典规定必须用蒸馏法制得注射用水，本文将蒸馏法区别于其他除盐设备讨论，多效蒸馏法一般需要二级除盐设施为前级设备，在原水水质较好时，可以用一级除盐设施为多效蒸馏设备的前级设备。

四、结论

纯化水制备工艺是一门发展很快的现代技术，它的发展拓展了

制药企业的生产空间。纯化水制备中使用的反渗透设备，是膜技术在医药领域的一项应用。国际上现在流行的一句话是：谁掌握了膜技术，谁就掌握了现代化工的未来。可见，发展这一技术的重要性。作为膜技术的应用，制药企业应不断地关注该技术的发展动态，并将有利于生产的技术与知识，转化并应用于生产中，提高纯化水制备的技术。

参考文献

[1]国家药品监督管理局，药品生产质量管理规范,1998年修订

[2]中国化学制药工业协会中国医药工业公司，药品生产质量管理规范实施指南，北京：化学工业出版社，2001,1～5 注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。