药厂工艺用水处理流程

2.2.3工艺用水

制药工厂生产相关的主要公用系统有空调系统及水系统等，水系统包括一次水(饮用水)、纯水及注射用水。其中纯水系统在制药企业广泛应用，并对药品质量有直接的影响。因此水系统的建造从设计阶段开始即纳入质量管理的范畴。本论文在综合分析当前纯水制备技术的基础上，结合一套新纯水系统的建造工程，从纯水系统的概念设计、工艺流程确定、详细设计、设备选型、工艺计算、施工过程及验证要求，归纳和总结了纯水系统设计应注意的问题及解决该类问题的技术手段。结合该新水系统的设计建造，解决了分配系统高温运行与节能的矛盾，实现了系统中不存在死点的问题，落实了制备系统有效热消毒的问题及自循环的问题，实现纯水中化学物质、微生物的脱除及微生物的有效控制，水量的稳定供给及精确计量，解决了工厂现存系统的质量问题，并实践了纯水系统符合国际、国内GMP法规要求的验证体系。

制药厂在制备纯水时，即便采用城市饮用水为源水，也需经过预处理。主要因为以下原因：季节的变化、储存及运输方式、系统老化情况及精细处理工艺要求。由于季节的变化，制备城市饮用水的的源水质量发生较大波动，其悬浮物、含盐情况、微生物情况及外界污染都导致源水质量变化；由于储存及运输方式的不同，如混凝土储罐与搪瓷化储罐、铸铁管道与PVC管道、距离较近与距离较远、暴露与非暴露等均可影响水质；由于系统老化情况不同，新建水厂与老水厂等情况，使其对源水的粗放度有不同的要求。配水管网的二次污染。城市饮用水中含有无机物、有机物及微生物。水在管网中流动时，有些水中化合物会发生复杂的分解或化和作用，水和管内壁的材质亦会发生化学作用，水中的细菌会在繁殖，从而在管道内形成生物膜及沉淀物。生物膜为细菌的繁殖提供避风港，余氯只能杀伤生物膜外侧细菌，生物膜一旦脱落这对水质形成污染。对于不同的精细处理工序，对源水水质有特殊的要求。如反渗透处理工序，由于反渗透膜对源水中钙镁离子含量有要求(可影响反渗透膜的寿命，由于浓差极化现象，使钙镁盐过饱和，在膜表面结晶而降低膜的效率)，因此以反渗透膜为纯水处理工序的纯水制备设施，要求前处理工序有相应的软化装置。针对不同的纯水制备流程在论文的后续部分将作描述。前处理工艺设置多种多样。常见的工艺步骤如机械过滤，如砂过滤器、精细过滤，主要用于除去水中不容固体颗粒；活性炭吸附，主要用于有机物污染的去除，一种吸附为范德华吸附(物理吸附)，一种为吸附质与活性炭之间由电子交换或共享而发生化学反应(化学吸附)；活性炭对无机物的吸附通过静电作用实现：软化装置，除去或降低钙镁离子等。

自来水处理流程：

2.2.4 净化工艺简介

离子交换技术 离子交换技术是在百余年前，梅(Way)发现土壤中的离子交换过程开始的。对土壤中离子交换过程的研究，使人们了解了离子交换本身的各方面特性。在阿累尼乌斯(S ．Arrhenius)的电离理论出现后，使人们以～种新的观念来理解化学过程和物理化学过程的特点，尤其是明确了均相溶液的化学平衡。如果认为只要从反应域内除去处去反应物的一种才能取保反应的进行，那么中和、强酸从弱酸中置换出弱酸等反应

之所以可以进行，从电离理论来看，

这是由于从反应域内除去相应离子

的缘故。同样可以理解这样一类反应

是不可能实现的，即反应的最初产物

和最终产物都是强电解质(如硝酸钠

与氯化钾之间的反应)。但是在非均

相的离子交换过程，强电解质的离子

交换过程还是可能进行到底的。在一

定程度上，这因与反应产物之一生成

沉淀析出而引起的平衡移动类似。这

种离子交换过程的工作室充水的软

化开始的。要改善时处理效率，首先

从改善离子交换剂的质量入手。目前应用较广泛的是各种离子交换树脂。合成的离子交换树脂有较高的容量。离子交树脂的选择要根据其性能来确定，其中包括交换容量、离子化基团的特性及相互位置、溶胀度、化学稳定性和机械强度等。其次，人们也在改进离子交换树脂的应用方法，如用动态法(使原溶液以一种方

向通过树脂层)来代替静态法，这样可彻底清除溶液流中的反应物加速离子向固相(离子交换树脂)转移。在Na 型阳离子交换树脂中进行的过程可用如下反应式表示：

R Na 2 + +2Ca

= CaR + +22Na R Na 2 + +2Mg = MgR + +Na 2

水滤经阳离子交换剂时，水的软化就在滤器的上层开始。随着软化过程的进行，工作层愈来愈向下移动。当滤器下层完全被产生硬度的阳离子饱和时，离子交换树脂需进行再生。再生通常由NaCl 溶液来完成。

微滤膜是指孔径约0．2um ，高度均匀，具有筛分过滤作用的连续介质。所分离的组分(悬浮固体颗粒、细菌及其它杂质)直径0.1—1.5um ；超滤就其分离范围(即要被分离的微粒或分子的大小)，它填补了反渗透、纳滤与普通过滤间的空隙。纳滤可截留的成分的分子量介于200mg-2000mg ／mol 以上，所分离的组分(盐类、蛋白质及其它杂质)直径0．005-0．1um 。其表面可能拥有0．0025—0.1um 埘的微孔结构；纳滤可用于分离及细小的颗粒，分离范围0．000I-0．005um 埘，主要是病毒、杀虫剂及除草剂等；理想的反渗透膜(RO)具有最细的孔径，可从溶液中分离非常非常细小的颗粒及悬浮物质，只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过。如从水溶液中去除金属离子及可溶性盐类。在发现离子交换剂(离子交换树脂)之前，水的完全脱盐采用纯粹的物理方法：蒸馏法、冻结法或电渗析法。采用H 型强酸型离子交换树脂处理的目的是要使H+离子与水中的阳离子交换。其工作容量随着被吸附离子的带电荷数的增加而增大，随着其半径的增加而减小。

在H 型强酸型离子交换树脂中进行的过程可用如下反应式表示： HO-R + -24SO = -24SO -R + -HO 。H 型强酸型离子交换树脂的再生通常由HCl 溶液

来完成。采用H0型强碱型离子交换树脂处理的目的是要使-HO 离子水中的阴离子交换。碱性阴离子交换树脂的除去贵酸离子的能力是其性能的重要指标。因此树脂的硅容量是重要参数。在H0型强碱型离子交换树脂中进行的过程可用如下反应式表示：

H-R + +Na = NaR + +H

HO 型强碱性离子交换树脂的再生通常由Na0H 溶液来完成。为保证水的彻底除盐，原除流经由强酸型阳离子交换树脂构成的阳床和由强碱性阴离子交换树脂构成的阴床外,还流经由强碱性阴离子交换树脂与强酸型阳离子交换树脂构成混合床。混合床的再生是利用树脂的密度的不同分层后分别由酸碱再生。

半透膜简介 膜广泛的存在于自然界，特别是生物体内。但人类对他的认识和研究较晚。自1784年法国学者阿贝·诺伦特(abbe N011et)发现，水能自然的扩散到装有酒精溶液的猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象，发现并证实了该现象后，杜布福斯(Dubrunfaut)才于1963年制成第一个膜渗透器。二十世纪后半叶，各种有使用价值的合成膜不断出现，各种膜分离过程陆续确立，并在海水淡化、废水处理、纯水处理及特殊化工过程得到推广和应用。新兴的膜法水处理技术在各行各业，包括制药厂纯水制备中，得到广泛应用。

膜分离的概念 可以将分离膜看作是把两相分开的一薄层物质，称其为“膜”。