1.純化水的生產(chǎn)工藝
以下介紹三種純化水的生產(chǎn)工藝與配套設(shè)備。
1.1離子交換法與一級反滲透組合工藝
離子交換法與一級反滲透組合制備純化水是現(xiàn)代制水工藝的基礎(chǔ)組合，其核心技術(shù)可以包括3部分：水的前處理技術(shù)、一級反滲透技術(shù)和自動再生離子交換技術(shù)。水的前處理技術(shù)主要包括自動再生活性碳過濾器和自動再生樹脂軟化裝置。
原水箱-增壓泵-保安過濾器-自動再生活性炭過濾器-自動再生樹脂軟化裝置-保安過濾器-一級反滲透單元-中間水箱-中間水泵- 自動再生離子交換裝置-保安過濾器-紫外線殺菌-純化水儲罐
圖1各組成部分說明。
(1)源水：醫(yī)院制劑水處理系統(tǒng)多以自來水為源水。
(2)增壓泵：為一級反滲透單元中的高壓泵，提供>0．15mpa的進(jìn)水壓力。
(3)保安過濾器1：能截留源水中大于10t~m以上的懸浮顆粒和雜質(zhì)。它是以折紙材料做濾芯(10m)或是以聚乙烯為材料做成的噴溶濾芯(規(guī)格有4m、10m、20m等)。
(4)自動再生活性炭過濾器：主要作用是吸附水中余氯、膠體、有機(jī)物等成分及caco。、caso等沉淀物?；钚蕴窟^濾器中一般填充凈化水用炭。
(5)自動再生樹脂軟化器：樹脂軟化器的作用是降低源水中鈣、鎂等離子的含量，使水軟化，因?yàn)檫@類陽離子會影響水處理系統(tǒng)下游的設(shè)備(如反滲透膜、離子交換柱以及蒸餾器)。本裝置通常填充陽離子交換樹脂，并且可以通過飽和氯化鈉鹽水再生處理，重復(fù)使用。
(6)保安過濾器2：主要作用是截留來自活性炭過濾器和樹脂軟化裝置中可能隨水流溢出的活性炭末和樹脂顆粒，而這些顆粒會在高壓水流的作用下對反滲透膜造成機(jī)械性損傷。因此，保安過濾器2可保護(hù)反滲透膜不受機(jī)枕l生損傷，有效地保證反滲透膜的使用壽命和產(chǎn)水水質(zhì)。保安過濾器2選用的材質(zhì)與保安過濾器1相同，其規(guī)格一般選用4m的折紙濾芯。
(7)一級反滲透：反滲透膜的孔徑大多≤10×10一om，其分離對象是水中處于離子狀態(tài)和相對分子質(zhì)量為幾百左右的有機(jī)物。因此，反滲透膜不僅可以去除水中的鹽分，它還可以去除水中的細(xì)菌、病毒等微生物。其原理即在含有鹽分的水中加以比自然滲透壓更大的壓力，使?jié)B透向反方向進(jìn)行，把鹽水中的水分子壓到膜的另一邊，變成純凈的水，從而達(dá)到去除水中鹽分的目的。常用的膜材料有醋酸纖維素膜和芳香族聚酰胺膜，并以后者使用較多。
(8)中間水箱：是在一級反滲透和離子交換裝置之間的儲水箱，其作用是預(yù)防因一級反滲透的出水速度與離子交換裝置的進(jìn)水速度的不平衡對生產(chǎn)過程的影響。
(9)中間水泵：為自動再生離子交換裝置提供水流動力。
(10)離子交換裝置：離子交換法制備去離子水的原理就是利用陽、陰離子交換樹脂分別與水中的陽離子或陰離子進(jìn)行等電荷交換，從而去除水中的離子，使源水終達(dá)到純化水的標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)由陽床、陰床、混床3部分組成聯(lián)合床系統(tǒng)，可以更有效地去除水中的陰陽離子。離子交換裝置使用一段時間后需要再生，通常用酸、堿反復(fù)沖洗，達(dá)到離子交換樹脂再生目的。離子交換再生裝置可實(shí)現(xiàn)離子交換樹脂的自動再生。
(11)保安過濾器3：材質(zhì)與保安過濾器1相同，其規(guī)格一般選用4,urn的折紙濾芯，截留來自離子交換裝置聯(lián)合床系統(tǒng)可能隨水流溢出的樹脂顆粒。
(12)紫外殺菌：波長在200nm～300nm的紫外線有滅菌作用，其滅菌效果因波長而異。其中，以254nm-257nm波段滅菌效果好。這是因?yàn)榧?xì)菌中的脫氧核糖核酸(dna)核蛋白的紫外吸收峰值正好在此波長范圍內(nèi)。如將該波段紫外線的滅菌能力定為100％，再與其它波長紫外線的滅菌能力比較，超過或低于254nm-257nm的紫外線，隨波長的增加而減少，滅菌效果急劇下降。
1.2二級反滲透法
二級反滲透法是目前國內(nèi)、外制備純化水的主流工藝，保留了“1．1”中的前處理技術(shù)和一級反滲透技術(shù)，與“1．1”項(xiàng)的主要區(qū)別是用二級反滲透裝置代替其中離子交換裝置。
原水箱-增壓泵-保安過濾器-自動再生活性炭過濾器-自動再生樹脂軟化裝置-保安過濾器-一級反滲透單元-中間水箱-(定量加入naoh)-中間水泵-二級反滲透單元-純化水箱
二級反滲透的原理及所采用的膜材料與一級反滲透相同。其工藝流程中，在一級和二級反滲透之問定量加入naoh，以除去水中的coz。由于我國自來水中co含量普遍較高，而反滲透膜對coz沒有截留作用，定量加入naoh可以將co轉(zhuǎn)換成hco。一和co。。反滲透膜對hco。一和co。一有很高的脫除率。
1.3二級反滲透與電法去離子系統(tǒng)組合
二級反滲透與電法去離子(edi)系統(tǒng)組合是目前產(chǎn)生水質(zhì)較好同時也是水質(zhì)穩(wěn)定的純化水生產(chǎn)工藝。其與“1.1”項(xiàng)和“1.2”項(xiàng)系統(tǒng)相比，增加了砂濾裝置，同時用超濾裝置替換樹脂軟化裝置，并在二級反滲透后增加了edi系統(tǒng)，。
原水箱-增壓泵-砂濾器-自動再生活性炭過濾器-超濾器-一級反滲透單元-定量加入naoh-二級反滲透單元-中間水箱-高巖崩-edi-紫外線消毒-純化水箱，下面是各部分說明。
(1)砂濾：源水過濾的主要設(shè)備是砂濾器。砂濾采用的濾料多為石英砂、無煙煤和錳砂等j，能有效地去除水中泥沙和懸浮物。當(dāng)源水中的固體物質(zhì)進(jìn)入砂濾器的上層濾料形成的微小空隙時，因受到機(jī)械阻撓和吸附作用被濾料截留在過濾器的表面層。同時，這些被截留的固體物質(zhì)相互之間又發(fā)生重疊和架橋作用，猶如在濾層的表面形成過濾薄膜，繼續(xù)過濾水中的固體雜質(zhì)。
(2)超濾：是一種膜分離技術(shù)，超濾膜由纖維素或非纖維素的聚合物注塑于多孔的支承材料構(gòu)成，孔徑約為0．00m～0．02m。超濾可用來分離去除水中的有機(jī)體、各種細(xì)菌、熱原、多數(shù)病毒、膠體及大分子有機(jī)物質(zhì)。
(3)edi系統(tǒng)組成和工作原理：edi將膜分離技術(shù)、電滲析法和離子交換法有機(jī)結(jié)合為一體，其工作原理為
①通過填充在電池模堆中的樹脂吸附水中的金屬離子而達(dá)到脫鹽的目的。
②通過對電池模堆的兩端輸入直流電使模堆的內(nèi)部產(chǎn)生電位差，進(jìn)而促使水中的陽離子向陰極方向的陽離子交換膜移動、陰離子向陽極方向的陰離子交換膜移動，使陰、陽離子終進(jìn)入濃縮室。
③隨著脫鹽量的增加，脫鹽室的電阻率隨之升高，不斷電離分解生成h和oh，使之經(jīng)常保持脫鹽室內(nèi)的樹脂處于再生狀態(tài)，為高效連續(xù)脫鹽創(chuàng)造了條件。
1.43種工藝制備的純化水水質(zhì)評價
水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)采用兩套系統(tǒng)。第1套評價標(biāo)準(zhǔn)為《中國藥典}2000年版“純化水”項(xiàng)下的各項(xiàng)規(guī)定。第2套評價標(biāo)準(zhǔn)以電導(dǎo)率為指標(biāo)。3種工藝制備的純化水，《中國藥典》2000年版“純化水”項(xiàng)下規(guī)定檢驗(yàn)均符合規(guī)定，但用電導(dǎo)率指標(biāo)評價3種工藝的水質(zhì)則有差異。
被測樣品的工藝 電導(dǎo)率(μs/cm)(25℃) rsd
一級反滲透+離子交換 0.0725±0.025 0.35
二級反滲透 1.55±0.162 0.105
二級反滲透+edi 0.20正副0.558 0.109
由于電導(dǎo)率越小，水的純度越高，水質(zhì)越好。因此，一級反滲透與離子交換組合系統(tǒng)制備的純化水水質(zhì)高，其次是二級反滲透與edi組合系統(tǒng)，再次是二級反滲透系統(tǒng)。
2.注射用水的生產(chǎn)工藝
注射用水是純化水經(jīng)蒸餾所得的水。注射用水是用電導(dǎo)率≤2的純化水作為料水，經(jīng)多效蒸餾水機(jī)蒸餾得到的、符合《中國藥典》2000年版標(biāo)準(zhǔn)的注射用水。故上述3種工藝制備的純化水都可以作為料水供給多效蒸餾水機(jī)制備注射用水。
二級反滲透單元–純化水箱–多效蒸餾機(jī)，下面是各部分說明
多效蒸餾水機(jī)：多效蒸餾水機(jī)有4效、5效等規(guī)格。目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的多效蒸餾水機(jī)低為4效蒸餾水機(jī)，它可以生產(chǎn)出符合《中國藥典》標(biāo)準(zhǔn)的注射用水。以4效蒸餾水機(jī)為例說明其原理及特點(diǎn)：4效蒸餾水機(jī)采用的是4柱*循環(huán)列管式蒸餾方式，其特點(diǎn)是節(jié)能*，能耗僅為塔式蒸餾水機(jī)的1／4，利用能源充分，熱效率高。
此外，其還具有設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、占地面積小、新工藝、出水快、安裝操作簡便、電導(dǎo)儀連續(xù)監(jiān)測水質(zhì)等特點(diǎn)。一旦設(shè)定出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，多效蒸餾水機(jī)可自動將前面不合格的水棄去，收集附合標(biāo)準(zhǔn)的蒸餾水，此過程稱為自動切換。該機(jī)工作的動力為蒸汽壓力，其使用范圍寬，在0．2mpa蒸汽壓力下就可正常工作，0．35mpa為佳工作狀態(tài)。該機(jī)還可產(chǎn)出高質(zhì)量純蒸汽供消毒使用。
3.討論
離子交換與一級反滲透組合工藝的特點(diǎn)：該工藝造價低、生產(chǎn)的水水質(zhì)純度高，但水質(zhì)不穩(wěn)定，隨離子交換樹脂交換能力的降低而降低。此外，離子交換樹脂需要定期進(jìn)行再生，以保證離子交換樹脂的有效性。離子交換樹脂再生通常采用酸、堿再生，產(chǎn)生的酸、堿廢液對環(huán)境有污染。另外，本工藝源水的利用率決定于一級反滲透裝置，約為50％(25℃)。
二級反滲透法的特點(diǎn)：該工藝除菌、去熱原效果非常好，其制備的純化水水質(zhì)雖相對較低，但水質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)過程中對環(huán)境的污染小，為了保證二級反滲透水的電導(dǎo)率低于2~s／cm，水的前處理部分必須保證一級反滲透水的電導(dǎo)率低于12~s／cm。二級反滲透法是目前國內(nèi)、外制備純化水的主流工藝。該工藝源水的利用率較低，約為40％(25℃)。
二級反滲透與edi系統(tǒng)組合的特點(diǎn)：edi系統(tǒng)的特點(diǎn)是脫鹽率高，樹脂無需使用酸、堿再生，利用電能而不是酸、堿化學(xué)能對樹脂進(jìn)行再生處理。同時，該系統(tǒng)還具有占地面積小、出水質(zhì)量穩(wěn)定、運(yùn)行操作費(fèi)用低、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。edi對料水的利用率可達(dá)95％，該工藝源水的利用率與二級反滲透工藝相似。
注射用水的生產(chǎn)工藝：多效蒸餾水機(jī)制備注射用水的方法以其能耗低、水質(zhì)高及穩(wěn)定的優(yōu)勢替代了傳統(tǒng)使用的塔式蒸餾水機(jī)。
源水的利用率：一級反滲透裝置棄掉的廢水對于制藥用水系統(tǒng)來說，一般沒有再利用價值；二級反滲透裝置棄掉的廢水可以作為制藥用水系統(tǒng)的源水再利用。這樣可以使二級反滲透工藝源水的利用率提高到45％(25℃)。