制 水 工 艺

1. 制 水 工 艺

2. 内 容 简 介 • 洁净厂房给水排水设施 • 制药用水分类 • 制药用水用途及水质要求 • GMP对制药用水制备装置的要求 • 纯 化 水 • 注 射 用 水 • 日 常 监 测

3. 一、 洁净厂房给水排水系统 • 1。洁净厂房用水分类1）生活用水：标准《生活饮用水水质卫生标准》（GB5749-85）2）生产用水：工艺用水,锅炉用水,冷却水等.3）消防用水：A室内外消火栓供水系统 B自动喷水灭水系统。2。给水系统：1）生活，生产及消防给水系统：联合给水或分制给水。2）生产冷却水系统：一般采用循环冷却给水。工艺生产设备（水温 10-20 ℃）动力设备（水温≤32 ℃）

4. 洁净厂房给水排水系统 • 3）软化水和纯水：软化水主要防止结垢，制水主要钠离子交换法或反渗透法。低压锅炉水质标准（GB1576-96）。纯水直接用于生产。3。排水及废水处理1）排水：排水口以下部位应设水封装置，应有完善的透气装置，防内外空气对流。2）废水处理：废水中含有病毒，有害微生物，致敏性物质，须采用可靠或特殊处理方法达到排放标准才能排放。

5. 二、 制药用水分类 1）饮用水（Potable-Water） 2）纯化水（Purified Water） 3）注射用水（Water for Injection） 4）灭菌注射用水（Sterile Water for Injection）

6. 制药用水分类 1）饮用水：自来水公司供应的自来水 或深井水，又称原水，国家标准GB5749-85《生活饮用水卫生标准》。不能直接用作制剂的制备或 试验用水。 2）纯化水：原水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得的制药用的水、不含任何附加剂。A 用离子交换法、反渗透法、超滤法等非热处理制备的纯化水又称去离子水。B 用特殊设计的蒸馏器用蒸馏法制备的纯化水又称蒸馏水。可作普通药物制剂的溶剂或试验用水，不得用于注射剂配制

7. 制药用水分类 3）注射用水：是以纯化水作为原水，经特殊设计的蒸馏器蒸馏，冷凝冷却后经膜过滤制备而得的水。 可作为配制注射剂用的溶剂。 4）灭菌注射用水：为注射用水依照注射剂生产工艺制备所得的水。 用于灭菌粉末的溶剂或注射液的稀释剂。

8. 三 制药用水用途及水质要求 • 1 饮用水：符合《生活饮用水水质卫生标准》（GB5749-85） • 1）纯化水、医用水的原料 2）设备、容器、口服剂瓶子初洗 3）化学合成初始阶段用水 4）中药材、饮片清洗、浸润和提取 • 2 纯水：符合《中华人民共和国药典》纯化水质量标准 • 1）.制备注射用水（纯蒸汽）的水源2）.非无菌药品直接接触药品设备、器具和包装材料最后洗涤水3）.注射剂、无菌药品瓶子的初洗4）.非无菌药品的配料，口服剂配料，洗瓶 5）.非无菌药品原料精制

9. 制药用水用途及水质要求 • 3、注射用水:符合《中华人民共和国药典》注射用水质量标准 • 1）注射剂，无菌冲洗剂配料和溶剂 2）注射剂，无菌冲洗剂配料和溶剂最后洗瓶水 3）非无菌原料药精制 4）无菌产品及原料药直接接触药品包装材料最后精洗用水 • 4、灭菌注射用水：《中华人民共和国药典》注射用水质量标准 • 注射用灭菌粉末的溶剂或注射液的溶剂 • 5 、纯蒸汽：纯蒸汽冷凝水应符合中国药典注射用水标准 • 1）需进入无菌作业区物料、容器、设备、无菌衣或其他物品 • 2）培养基的湿热灭菌

10. 四 GMP对制药用水制备装置的要求 • 1、结构简单、可靠、拆装简便。采用标准化、通用化零部件。 • 2、设备内外表面光滑平整、无死角，易清洗、灭菌。零件表面应做表面处理以耐腐蚀，防止生锈。 • 3、采用低碳不锈钢或其他经验证不污染水质的材料。设备应定期清洗，并对清洗效果验证。 • 5、注射用水材料须是优质低碳不锈钢（如316L）或其他不产生污染的材料。设备应定期清洗，并对清洗效果验证。 • 6、纯化水储存≤24小时，储罐采用不锈钢或无毒，耐腐蚀，不渗出污染离子材料制作。通气口安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。内壁光滑，接管和焊缝无死角和沙眼。采用无滞水污染的传感器。储罐定期清洗、消毒灭菌，并对清洗、灭菌效果验证。

11. GMP对制药用水制备装置的要求 • 7、制药用水的输送 • 1）采用易拆卸清洗、消毒的不锈钢泵输送。压送纯化水和注射用水的压缩空气和氮气须净化处理。 • 2）采用循环管路输送。管路设计简洁，避免盲管和死角。采用不锈钢管或经验证无毒、耐腐蚀、不渗出污染离子其他管材。阀门采用无死角的卫生级阀门，输送纯化水应标明流向。 • 3）输送管道、泵应定期清洗、消毒灭菌，验证合格后方可投入使用。 • 8、压力容器须符合《钢制压力容器》（GB150-80）及“压力容器安全技术监察规程”的有关规定。

12. 五 纯 化 水 • 1 任务：去除水中的溶解离子，有机物，微粒，细菌，溶解氧（溶解气体）和二氧化硅等六类杂质。 • 特点：1)系统中越来越多采用消毒 / 灭菌设施； • 2)传统的送水管路演变为循环管路。 • 3 制备：去离子器、反渗透装置、蒸馏水机。 • 4 纯化水工艺 • 1)原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→电渗析→中间水箱→二级泵→混床→纯水箱→纯水泵→各使用点。

13. 纯化水工艺 • 2)原水箱→原水泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→循环泵→板式换热器 • 阻垢剂 絮凝剂 氢氧化钠 • →保安过滤器→一级高压泵→一级反渗透膜→中间水箱→二级高压泵→二级反渗透膜→纯水箱→纯水泵→各使用点。

14. 预 处 理 制 备 • 1) 原水符合饮用水标准。2) 多介质过滤器及软水器能反冲、再生、排放。3) 活性碳过滤器为有机物集中地，为防污染除要求能反冲外，还可用蒸汽消毒。 4) 紫外线用 316L 不锈钢材料，石英灯罩可拆卸。 5) 混合床能去除阴、阳离子，对去除热源无用。6) 预处理:混凝,沉淀和沉清,过滤,消毒和氧化,吸附等.

15. 机械过滤器(压力式过滤器) • 纯水制备的前期预处理、水净化系统重要部分. • 分类(过滤介质):多介质过滤器、活性炭过滤器、锰砂过滤器. • 多介质过滤器:介质是石英砂、无烟煤，滤除悬浮物、机械杂质、有机物等。 • 活性炭过滤器:介质是活性碳、是吸附、去除水中的色素、有机物、余氯、胶体、色素、微生物等。 • 锰砂过滤器:的介质是锰砂，主要去除水中的二价铁离子。

16. 多介质过滤器 • （1）原理：以成层状的无烟煤、砂、细碎石榴石或其他材料为床层，顶(轻,粗品材料)，低(重,细材料)。较大的颗粒在顶层去除，较小的颗粒在较深处去除。 • （2）特点：去除大颗粒悬浮物，满足深层净化的水质要求。滤料经过反洗可多次使用，使用寿命长等。 • （3）范围：水处理除浊、软化水、电渗析、反渗透的预处理，也可用于地表水、地下水的除泥沙等。（4）类型：可分为手动型和全自动型。按罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐，罐内壁可做内涂环氧涂层或衬胶防腐。　

17. 活性碳过滤器 • 1)活性炭:以煤，木炭或果核为原料以焦油为粘合剂制成颗粒状吸附过滤材料。（一炭化，原料170 至600干燥，将其有机组织炭化。二活化，置反应炉中与活化剂和水蒸气反应。产生CO及H2组合气体将炭化料加热800至1000度，除去其所有可分解物，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积。）利用吸咐性能去除杂质使液体得到净化，吸附是一个物理过程 ：1、有机物、胶体微粒、微生物。2、氯、氨、溴等非金属物质。3、金属离子，如银、锡等离子。4、有效去除色度和气味及热源. • 2)再生：(1)高温焙烧法（800~950 • ℃隔氧焙烧(2)药剂再生（反洗 • 后蒸汽吹洗用碱性氯化钠再生。

18. 多功能铁锰过滤器 • （1）原理：利用锰砂的催化作用，使水中的三价铁离子在其表面形成含有结晶水的活性氧化膜，以达到降低水中铁离子含量。 • （2）特点：可去除铁、锰及多种有害金属，去除率高达90%，可直接将高含铁地下水处理成饮用水，也可用于脱色、除臭、除味等。 • （3）范围：广泛应用于食品、饮料、医药、电子和火力发电等行业给水的净化中。 • （4）类型：控制类型可分为手动型和全自动型。按罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐，罐内壁可做内涂环氧涂层或衬胶防腐。

19. 膜分离技术在水处理中的应用 • 1)水是生命中最重要的物质之一，每一张口都渴望洁净水。膜是饮用水净化和纯化的最佳手段，反渗透是海水淡化和苦咸水淡化最经济方法。 • 2)污水是重要潜在水资源，膜技术既回收了资源，也保护了环境。3)21世纪初，我国膜工业在饮用水、工业用水和废水处理方面产值达10亿。在低渗透油田回注水处理市场亦在10亿以上。 • 4)膜可除水中病菌、病毒、热源、胶体等有害物质，又可透析有益的无机盐，广泛用于牛奶脱脂、果汁浓缩、黄酒纯化、白酒陈化、啤酒除菌、味精提纯 、蔗糠脱色、氨基酸浓缩、酱油除菌等生产中，以及医疗针剂水、输液水、洗瓶水、外科手术洗洁水制备。它克服了蒸馏水中含有细菌尸体的缺点。 • 5)膜技术正改善着工作和居住环境，把我们的生活带入一个更新时代。

20. 精密过滤器 • 1）采用新型聚丙烯为滤材，根据不同精度过滤孔径，截留不同粒径的微粒，从而达到过滤的目的。2）滤材可分为线绕滤芯、熔喷滤芯、烧结滤管等，滤材不同，过滤孔径也各不相同，是介于砂滤与超滤之间的一种过滤，孔径一般在0.01-120μm范围，精密过滤器可去除水中的悬浮物、胶体物质等。　　 • 3）广泛应用于食品、医药、电子、化学、石油等工业预处理工艺中。具过滤精度高、过滤阻力小，水通量大、耐酸碱等特点。

21. 超滤、微滤 • 1）超滤和微滤属于压力推动的膜工艺，填补了反渗透、纳滤与普通过滤间的空隙。实现大小分子间的分离，浓缩或净化目的。2）超滤微孔直径处于0.005-1μm范围,可单独使用也可结合使用，适用于分离、浓缩、净化为目的的各种工艺中。可用于电子、医药、食品等工业用纯水、超纯水制备的预处理；饮料、矿泉水、饮用水的净化除菌；酒类、醋、酱油等调料的澄清过滤。3）微滤膜微孔直径处于0.1-10μm范围。操作压力一般小于0.3MPa.有板式过滤器,管式过滤器,摺叠式过滤器. • 4）微滤一般在纯水、高纯水工艺的终端处理，截留水中的细小微粒、细菌，也可用于呼吸器的滤材。

22. 离子交换

23. 离子交换 • 1)软化及除盐 • 1. 钠型阳离子软化:2RNa+MgCl2 R2Mg+2NaCl • 2.氢型阳离子: RH+NaCl RNa+HCl • 3.氢氧型阴离子: ROH+HCl RCl+H2O • 4. 混合床除盐: RH+ROH+NaCl RNa+RCl+H2O • 2)再生 • 1.钠型阳离子: R2Mg+2NaCl 2RNa+MgCl2 • 2.氢型阳离子: RNa+HCl RH+NaCl • 3.氢氧型阴离子: RCl+NaOH ROH+NaCl

24. 电渗析 • 1）电渗析是一种利用电能来进行的膜分离技术，这种设备是以直流电为推动力，在外加电场作用下，利用阴阳离子交换膜对溶液中电解质离子的选择透过性，使溶液中的阴阳离子发生分离的一种理化过程。 • 2）这种设备由于其能耗低、产水量大、脱盐率高、稳定性强等特点。 • 3）广泛应用于医药、电子、化工、食品、硬水软化、海水淡化等方面。我国始于50年代。

25. 反渗透（RO） • 1）亦称逆渗透。用足够压力使溶液中溶剂通过反渗透膜分离出来。和自然渗透方向相反，故称反渗透。作用原理是扩散和筛分. • 2）根据各物料不同渗透压，就可使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩目的。 • 3）反渗透始于 60 年代,孔径很小，大都≤ 10 × 10 –10 （ 10埃 ），能去除滤液中的离子范围和分子量很小的有机物，如细菌、病毒、热源等。 • 4）广泛用于海水或苦咸水淡化；电子、医药用纯水、蒸馏水、锅炉补给水、太空水的生产，及生物、医学工程；化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备；酒类制造及降度用水；造纸、电镀、印染等行业用水及废水处理 。

26. 反渗透工作原理

27. 反渗透 • 1）型号组成及意义 • HT – RO – J - 2Mm3/h - Ⅱ • 2）反渗透膜材料主要有：醋酸纤维素； • 芳香聚酰胺； • 复合膜。 • 3）反渗透器：板框式；管式；螺旋卷式；中空纤维式； • 螺旋卷式：进水—进水隔网—膜—产水导网—中心管 • 4）反渗透装置组合型式（常用）：一级多段式（提高水回收率） • 两级反渗透（提高水的脱盐率）

28. 板式换热器 • 1）反冲洗法：当阻力较轻或阻力突然升高时,停车,从流道的反方向,用高于操作压力1.5倍的工艺介质反向冲洗。 • 2）手工清洗法：阻力用反冲洗法无法消除,且结垢层很薄时,可用软纤维刷子洗刷,再用0.2MPa的水冲刷干净为止。 • 3）化学清洗法：当结垢层较厚,强度较高,一般采用10%的硝酸、2%的聚偏磷酸、5%的乙二胺四乙酸的混合溶液清洗,最后用清水冲洗干净。

29. 反渗透阻垢剂与絮凝剂 • 1）阻垢剂：反渗透在运行过程中，浓水中的Ca2+、Mg2+等结垢性离子严重超标，为避免保安过滤器及反渗透膜表面结垢，投加阻垢剂。主要是分散作用，阻止晶体形成。（PC-191配药浓度10%，加药浓度3ppm.） • 2）絮凝剂：凝聚水中悬浮物有机物及胶体成交大絮状物使其在后续工序去除。（PAC又称碱式氯化铝，配药浓度1.5%,加药浓度1-20%） • 絮凝剂是各种废水的优选材料，能高效地去除废水中的氨、氮、苯、酚、重金属离子，且有破乳、脱色、除臭等功能，去除率60%-95%左右。 • 广泛用于造纸、印染、制革、化纤、电镀、化工、农药、颜（染）料、淀粉、酿造、医药、油漆、粉尘水、酒精等各种工业废水及垃圾废水的处理。

30. 消毒技术 • 1）饮用水处理历史两项成果：过滤技术与加氯消毒（漂白粉即次氯酸钙） • 2）化学消毒：如氯，次氯酸钠，大蒜等。 • 3）物理消毒： • 紫外线消毒：紫外线光谱的能量为细菌重要组成部分—核酸吸收，使核酸结构受到破坏。波长254nm紫外线杀伤力最强。波长185nm紫外线将水中微量有机物氧化分解。 • 臭氧消毒：臭氧分解时释放出新生态氧[O]，具有极强氧化能力，对微生物如病毒，芽孢有很强杀伤力；臭氧渗入细胞壁破坏细菌有链状结构致细胞死亡。

31. 反渗透装置运行工作条件 • 1）给水PH值：醋酸纤维素膜PH=5~6，芳香聚酰胺膜PH=3~11，复合膜PH=2~11。否则会加速膜 水解和老化，除盐能力降低直至损坏。 • 2）给水温度：温度升高，水粘度降低。11升至25 ℃产水量提高50%，5~8 ℃时渗透速率最低，30℃以上膜不稳定。卷式复合膜推荐温度10-35℃(25℃) • 3）运转压力：渗透压力与源水含盐率和水温成正比，与膜无关。复合膜工作压力1.47MPa左右。压力过高，会使膜衰老，压实变形，透水能力衰退；压力过低，产水量降低，盐透过率升高。

32. 反渗透装置运行工作条件 • 4）膜组件清洗： • A 膜组件性能下降因素： • 化学变化：膜水解，游离氯的作用，强酸强碱使膜溶解等。 • 物理变化：膜的压密化，使透水率下降，除盐率上升。膜污染如结垢，微生物或固体颗粒在膜表面或膜内污染堵塞。 • B膜清洗 • 给水低压清洗：用经精密过滤器过滤的二次过滤水做洗净水。 • 化学清洗：根据污染物成分采用不同化学药品清洗。

33. 反渗透系统化学清洗的一般方法 • 清洗原则(当下列情形之一发生时应进行清洗) : • 1 在正常压力下如产品水流量降至正常值的 10 ～ 15% 。 • 2 为了维持正常的产品水流量，经温度校正后的给水压力增加了 10 ～ 15% 。 • 3 产品水质降低 10 ～ 15% 。盐透过率增加 10 ～ 15% 。 • 4 使用压力增加 10 ～ 15% • 5 RO 各段间的压差增加明显 ( 也许没有仪表来监测这一迹象 ) 。

34. 反渗透膜污染特征及处是方法 污染物 一般特征 处理方法 钙类沉积物 (碳酸钙及磷酸钙类，一般发生于系统第二段) 脱盐率明显下降 系统压降增加 系统产水量稍降 溶液1清洗系统 氧化物 (铁、镍、铜等) 脱盐率明显下降 系统压降明显升高 系统产水量明显降低 溶液1清洗系统 各种胶体 (铁、有机物及硅胶体) 脱盐率稍有降低 系统压降逐渐上升 系统产水量逐渐减少 溶液2清洗系统 硫酸钙 (一般发生于系统第二段) 脱盐率明显下降 系统压降稍有或适度增加 系统产水量稍有降低 溶液2清洗系统 污染严重时溶液3清洗 有机物沉积 脱盐率可能降低 系统压降逐渐升高 系统产水量逐渐降低 溶液2清洗系统 污染严重时用溶液3清洗 细菌污染 脱盐率可能降低 系统压降明显增加 系统产水量明显降低 依据可能的污染种类 选择三种溶液中 的一种清洗系统

35. 建议使用的常见清洗液 清洗液 成份 配制100加仑(379升)溶液时的加入量 pH调节 1 柠檬酸 反渗透产品水(无游离氯) 17.0 磅 ( 7.7 kg ) 100 加仑 ( 379 L ) 用氨水调节pH至3.0 2 三聚磷酸钠 EDTA四钠盐 反渗透产品水(无游离氯) 17.0 磅 ( 7.7 kg ) 7 磅 ( 3.18 kg ) 100 加仑 ( 379 L ) 用硫酸调节pH至10.0 3 三聚磷酸钠 十二烷基苯磺酸钠 反渗透产品水(无游离氯) 17.0 磅 ( 7.7 kg ) 2.13 磅 ( 0.97 kg ) 100 加仑 ( 379 L ) 用硫酸调节pH至10.0

36. 管道的清洗、钝化、消毒 • 1)纯水预冲洗→碱液清洗→纯化水冲洗→钝化→纯化水冲洗→排放→纯蒸汽消毒2)清洗对象:水垢,腐蚀产物,微生物粘泥.3)纯化:金属表面经化学清洗后通常没保护而处于活化状态,钝化剂在中和后金属表面形成薄薄钝化膜.①循环预冲洗：贮罐中注入常温纯化水，循环15 min后边循环边排放。 ②碱洗：配制2 ％的NaOH （温度 ≥70 ℃）溶液，循环不少于30min 后排放。 ③冲洗：将纯化水加入贮液罐，启动水泵，打开排水阀排放，直到各出口点水的电阻率与贮罐中一致，排放至少 30mm 。 ④纯化：用纯化水及纯的硝酸配制 8 ％的酸液，在 49 － 52 ℃温度下循环 60min 后排放。 ⑤初始清洗：用常温纯化水冲洗，时间不少于 5min 。 ⑥最后冲洗：再次冲洗，直到进、出口纯化水的电阻率一致。 ⑦纯蒸汽消毒：将纯蒸汽通入管道系统，每个使用点至少冲洗 15min 。

37. 六 注 射 用 水 • 1）注射用水为纯化水经蒸馏所得的水。蒸馏法对不发挥性的悬浮物、胶体、细菌、病毒、热原等杂质有很好的去除作用。 • 2）为保证注射用水的质量，定期清洗与消毒注射用水制造与输送设备，严防内毒素产生。一般应在80℃以上保温、65℃保温循环或4℃以下的无菌状态下存放，并在制备12小时内使用。 • 3）注射用水可通过蒸馏法、反渗透法、超过滤器法等获得。按照我国2000版药典和《药品生产质量管理规范》要求，注射用蒸馏水是由多效蒸馏水机生产的。 • 4）1982年上海淮海制药厂在联合国援建避孕药项目中，引进了一台芬兰蒸馏水机，在此基点上，上海制药机械二厂造出了第一台多效蒸馏水机。开始了我国多效蒸馏水机的研究发展历史。

38. 多效蒸馏水机的制水工艺流程

39. 多效蒸馏水机的主要结构组成 • 蒸馏水机的主要部件有：蒸馏塔，冷凝器、高压水泵、电气控制元器件及计量显示仪器仪表加上机架等 • 1、加热室、蒸发室、分离器都安装在一个蒸馏塔内。加热、蒸发、除沫分离热原几个工艺过程在一个腔体内完成。 • 2、蒸发原理：降膜蒸发与沸腾蒸发之分 • 3、热原分离结构（即汽液分离结构）：热原存在于水以及蒸汽和水混合的液(雾)滴中。采用蒸馏法和汽水分离装置除去热原。 • 1）重力分离：利用液滴本身的重力 • 2）导流板撞击式分离器：当分离要求更高时 • 3）旋风离心分离器：也是一种重要的汽液分离结构 • 4）丝网除沫器：惯性碰撞、气体吸附、截留作用以及静电吸附

40. 谢谢！