醫(yī)藥行業(yè)用水領(lǐng)域

　　一、行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

　　制藥用水幾乎貫穿于藥品及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，因此它被喻為藥品及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)的“生命線”。作為重要原輔材料的水，直接影響藥物產(chǎn)品的質(zhì)量。因此它必須同藥品生產(chǎn)的其他原輔材料一樣，達到藥典規(guī)定的質(zhì)量標準。

　　大輸液、針劑、口服液等制劑生產(chǎn)

　　原料藥的提取洗滌、針劑、膠囊生產(chǎn)

　　眼藥水及護理液的生產(chǎn)

　　醫(yī)院血誘室、生化分析室、手術(shù)室無菌水

　　多效蒸餾水機原料水、洗瓶水

　　化妝品工藝用水、洗滌用品用水

　　生化藥物制品、診斷試劑

　　二、制藥用水分類

　　1）飲用水（Potable-Water）：通常為自來水公司供應(yīng)的自來水或深井水，又稱原水，其質(zhì)量必須符合國家標準GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生標準》。按2000中國藥典規(guī)定，飲用水不能直接用作制劑的制備或試驗用水。

　　2）純化水（Purified Water）：為原水經(jīng)蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法制得的制藥用的水、不含任何附加劑。純化水可作為配制普通藥物制劑的溶劑或試驗用水，不得用于注射劑的配制，采用離子交換法、反滲透法、超濾法等非熱處理制備的純化水一般又稱去離子水。采用特殊設(shè)計的蒸餾器用蒸餾法制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(jīng)特殊設(shè)計的蒸餾器蒸餾，冷凝冷卻后經(jīng)膜過濾制備而得的水。注射用水可作為配制注射劑用的溶劑。

　　4）滅菌注射用水（Sterile Water for Injection）：為注射用水依照注射劑生產(chǎn)工藝制備所得的水。滅菌注射用水用于滅菌粉末的溶劑或注射液的稀釋劑。

　　三、規(guī)范對純化水的基本定義

　　根據(jù)FDA頒布的GMP（1998修訂）定義：“純化水為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法制得供藥用的水，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、反滲透法或其它適宜的方法制備的制藥用水。其質(zhì)量應(yīng)符合《中國藥典》二部純化水項下的規(guī)定。純化水不含任何附加劑�！辈⒁�(guī)定：“應(yīng)嚴格監(jiān)測各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，防止微生物污染�！�

　　GMP（1998修訂）第34條規(guī)定：“純化水，注射用水的制備、儲存和分配應(yīng)能防止微生物的滋生和污染。儲罐和輸送管道所用的材料應(yīng)無毒、耐腐蝕。管道的設(shè)計和安裝應(yīng)避免死角、盲管。儲罐和管道要規(guī)定清洗、滅菌周期�！�

　　GMP（1998修訂）附錄總則中明確規(guī)定：“藥品生產(chǎn)過程的驗證內(nèi)容必須包括工藝用水系統(tǒng)”。

　　1）純化水處理系統(tǒng)概述

　　純化水制備系統(tǒng)沒有一種固定的模式。常用的程序是：以飲用水為原水，步，前處理（預(yù)處理）去除懸浮物、有機物、膠體、細菌等雜質(zhì)并脫去余氯，使水的濁度降到1度以下；第二步是脫鹽，去除水中以離子形式存在的無機物和氧氣；第三步是后處理（精處理）進一步去除極微細顆粒、細菌和被殺死的細菌殘核。

　　2）系統(tǒng)設(shè)備組合的選擇原則：

　　滿足純化水質(zhì)量要求；

　　滿足制水效率要求；

　　盡量減少能耗；

　　方便維修和管理。

　　四、制藥用水的水質(zhì)標準

　　1）飲用水：應(yīng)符合中華人民共和國國家標準《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2008）

　　2）純化水：應(yīng)符合《2010中國藥典》所收載的純化水標準。在制水工藝中通常采用在線檢測純化水的電阻率值的大小，來反映水中各種離子的濃度。制藥行業(yè)的純化水的電阻率通常應(yīng)≥0.5MΩ.CM/25℃,對于注射劑、滴眼液容器沖洗用的純化水的電阻率應(yīng)≥1MΩ.CM/25℃。

　　3）注射用水：應(yīng)符合2010中國藥典所收載的注射用水標準。

　　五、常見典型工藝

　　1）系統(tǒng)工藝

　　2）主要工藝原理

　�、欧礉B透基本原理

　　反滲透是1960年美國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與素里拉金(Sourirtajan)發(fā)明的一項高新膜分離技術(shù)，其孔徑很小，大都≤10×10-10（10A），它能去除濾液中的離子范圍和分子量很小的有機物，如細菌、病毒、熱源等。它已廣泛用于海水或苦咸水淡化、電子、醫(yī)藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產(chǎn)，還應(yīng)用于生物、醫(yī)學工程。

　　反滲透亦稱逆滲透（RO）。是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。

　　滲透是一種物理現(xiàn)象，當兩種含有不同根類濃度的溶液用一張半透膜隔開時會發(fā)現(xiàn)，含根量少的一側(cè)的溶劑會自發(fā)地向含根量高的一側(cè)流動，這個過程叫做滲透。滲透直到兩側(cè)的液位差（即壓力差）達到平衡時，滲透停止，此時的壓力差叫滲透壓。滲透壓只與溶液的種類、根濃度和溫度有關(guān)，而與半透膜無關(guān)。一般說來，根濃度越高，滲透壓越高。反之，如果在濃溶液側(cè)施加一個壓力超過滲透壓時，那么濃側(cè)的溶劑會在壓力作用下向淡水一側(cè)滲透，這個滲透由于與自然滲透相反，故叫做反滲透（Reverse Osmosis)。反滲透膜分離技術(shù)就是利用反滲透原理分離溶質(zhì)和溶劑的方法。

　　反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)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，這些孔的大小與水分子的大小相當，由于細菌、病毒、大部分有機污染物和水合離子均比水分子大得多，因此不能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(zhì)中,溶解性鹽類是比較難清除的.因此,經(jīng)常根據(jù)除鹽率的高低來確定反滲透的凈水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定于反滲透半透膜的選擇性。目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.5%

　　1.聚酯材料增強無紡布，約120μm厚；

　　2.聚砜材料多孔中間支撐層，約40μm厚；

　　3.聚酰胺材料超薄分離層，約0.2μm厚。

　　4.復(fù)合膜的主要結(jié)構(gòu)強度是由無紡布提供的，它具有堅硬、無松散纖維的光滑表面。

　　5.設(shè)計多孔中間支撐結(jié)構(gòu)的原因是如超薄分離層直接復(fù)合在無紡布上時，表面太不規(guī)則，且孔隙太大，因此需要在無紡布上預(yù)先涂布一層高透水性微孔聚砜作為支撐層，其孔徑約為150埃左右。

　　6.每一層均根據(jù)其功能要求分別優(yōu)化設(shè)計與制造，超薄分離層是反滲透過程中真正具有分離作用的功能層。

　　反滲透裝置是整套超純水設(shè)備的核心部分。反滲透（Reverse Osmosis）簡稱RO，源于美國航天技術(shù)，是六十年代發(fā)展起來的一種膜分離技術(shù)，其原理是原水在高壓力的作用下通過反滲透膜，水中的溶劑由高濃度向低濃度擴散從而達到分離、提純、濃縮的目的，由于它與自然界的滲透方向相反，因而稱它為反滲透。反滲透可以去除水中的細菌、病毒、膠體、有機物和98.6%以上的溶解性根類。該方法具有運行成本低、操作簡單、自動化程度高、出水水質(zhì)穩(wěn)定等特點，與其他傳統(tǒng)的水處理方法相比具有明顯的優(yōu)越性，廣泛運用于水處理相關(guān)行業(yè)。

　　⑵EDI基本原理

　　EDI即連續(xù)除鹽技術(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，同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，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(xù)再生的，因此不需要使用酸和堿對之再生。這一新技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的離子交換裝置，生產(chǎn)出電阻率高達17 MΩ·cm的超純水。

　　一般城市水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸根、碳酸氫根等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透（RO）的處理，98%以上的離子可以被去除。RO純水（EDI給水）電阻率的一般范圍是0.05-1.0MΩ·CM，即電導(dǎo)率的范圍為20-1μS/CM。根據(jù)應(yīng)用的情況，去離子水電阻率的范圍一般為1-18.2 MΩ·CM。另外，原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體（例如CO2）和一些弱電解質(zhì)（例如硼，二氧化硅），這些雜質(zhì)在工業(yè)除根水中必須被除掉。但是反滲透過程對于這些雜質(zhì)的清除效果較差。

　　離子交換膜和離子交換樹脂的工作原理相近,可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜只允許陰離子透過，不允許陽離子透過；而陽離子交換膜只允許陽離子透過，不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交換樹脂占據(jù)的空間被稱為淡水室。將一定數(shù)量的EDI單元羅列在一起，使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列，并使用網(wǎng)狀物將每個EDI單元隔開，形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下，在淡水室中，離子交換樹脂中的陰陽離子分別在電場作用下向正負極遷移，并透過陰陽離子交換膜進入濃水室，同時給水中的離子被離子交換樹脂吸附而占據(jù)由于離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和吸附是同時并連續(xù)發(fā)生的。通過這樣的過程，給水中的離子穿過離子交換膜進入到濃水室被去除而成為除根水。帶負電荷的陰離子（例如OH-、Cl-）被正極（+）吸引而通過陰離子交換膜，進入到鄰近的濃水室中。此后這些離子在繼續(xù)向正極遷移中遇到鄰近的陽離子交換膜，而陽離子交換不允許其通過，這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子（例如Na+、H+）以類式的方式被阻隔在濃水中。在濃水中，透過陰陽膜的離子維持電中性。

　　EDI組件電流量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成，一部分源于被除去離子的遷移，另一部分源于水本身電離產(chǎn)生的H+和OH-離子的遷移。在EDI組件中存在較高的電壓梯度，在其作用下，水會電解產(chǎn)生大量的H+和OH-。這些就地產(chǎn)生的H+和OH-對離子交換樹脂進行連續(xù)再生。

　　EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分，一部分稱作工作樹脂，另一部分稱作拋光樹脂，二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導(dǎo)電作用，而拋光樹脂在不斷交換和被連續(xù)再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務(wù)，而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質(zhì)等較難清除的離子的任務(wù)。

　　EDI給水的預(yù)處理是EDI實現(xiàn)其比較優(yōu)性能和減少設(shè)備故障的首要的條件。給水里的污染物會對除根組件有負面影響，增加維護量并降低膜組件的壽命。

　　超純水經(jīng)常用于微電子工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、發(fā)電工業(yè)、制藥行業(yè)等。EDI純水也可以作為制藥蒸餾水、發(fā)電廠的鍋爐補給水，以及其它應(yīng)用超純水。