全膜法水处理工艺在制药行业中的应用

摘要：在制药工业中引进和利用全膜法水处理工艺来代替传统的旧工艺进行纯水的制作和提炼，不仅可以获得符合制药要求的纯水，还可在制作过程中减少对自然环境的污染以及手工劳动力，获得纯水制备的高效率和低成本效益。本篇文章以某水站对纯水的制备为例，从水站的工艺设计以及运行优势两大方面作相关论述，得出全膜法处理水工艺在制取和制备高纯水工业中发挥着巨大的作用，适合在制药行业中广泛的推广。

关键词：全膜法水处理；纯水制取；制药行业；应用

全膜法水处理工艺是一种新研究出的水处理组合工艺，它将超滤、反渗透以及EDI三种相互分离独立的膜处理技术进行组合，并按照制药要求进行纯水的制取，达到了对水中所含污染物的高效去除以及深度脱盐的目的。全膜法水处理工艺在纯水的提取和制获中发挥着极为重要的作用，其因为在制取过程中有效减少了酸碱的排放量，降低了对环境的污染指数，所以被各大水站广泛采用。在本篇文章中，笔者将采用对比论证方式，对某水站改进制水方法前，以及改进制水方法后的不同情况进行对比分析，研究并论证全膜法水处理工艺在制药行业中的具体应用。

一、某水站制水工艺设计

纯水，是制药行业进行药物制作时所必需的原料之一。为了保证并提高制药原料中纯水的质量，我们就需要对纯水的制取工艺加以分析和探究。某水站与某制药企业达成合作方式，为制药企业提供纯水资源，促进制药产业和水站管理组织的共同发展。初始期，水站采用离子交换工艺来进行纯水的制取，但是这种制取方式存在着一定不足，不仅在制取效果上差强人意，在制取过程中还会产生大量污染物，对环境造成严重污染。鉴于此，相关研究人员改进了制水工艺，在原有基础上引进了一种新的水源处理工艺，即全膜法水处理工艺，并取得了较好成绩。下面对全膜法水处理工艺和原有的离子交换制水工艺进行比较。

1、工艺设计对比

1.1预处理系统之间的比较。传统制水工艺中，主要采用砂、炭来进行过滤，而现有的全膜法水处理工艺则选择砂、UF进行过滤，两者相比较，炭和UF两者的主要作用都是能够对水中的有机物加以去除，但在实际效果上，前者活性炭去除有机物的主要途径是吸附，而在对有机物进行吸附之后很容易在水中滋生其他细菌，细菌在水中生长以及排泄，又再次对水质造成污染。鉴于此，我们在制药行业中进行高纯水的制取工作时，通常会选择后者，即UF膜来完成。制药行业中采用UF膜进行纯水制取的最大优点是不会像活性炭那样，对有机物吸附之后还会产生一系列的后续弊端，再次对已作处理的水质进行二次污染。

1.2除盐系统之间的比较。在传统制水工艺中，其所配备和采用的水质除盐系统多属于软化一级RO系统，而全膜法水处理中所采用的除盐系统则为二级RO系统。其中，前者一级RO系统对盐分的去除率是一给常数，不会根据水质的不同而改变其盐分去除率，如果原水质的硬度较高，那么其采用软化一级RO系统处理之后的水质硬度也同样会居高不下。而这样的水质往往不适用也不符合制药工业对纯水的要求。新处理工艺所采用的二级RO处理系统则可以有效的去除水中含量过高的盐分，其最高除盐率可达到99%以上，除了不能对硬水进行良好的处理以外，其他水质经其处理过后，几乎都能满足制药工业的要求。

1.3深度除盐系统之间的比较。传统混床除盐与EDI比对。混床除盐效果很好，问题是操作麻烦，需要消耗大量的药剂再生，同时带来环保问题，混床用强酸性阳树脂再生剂HCl的比耗（按100%计）50—150g/L，浓度5%—8%。强碱性阴树脂再生剂NaOH的比耗60—150g/L，浓度2%—4%。制取高纯水的离子交换树脂往往都采用高比耗的再生剂，所以酸碱的用量非常大。由此造成的运输、储存、使用、废液等问题。而EDI结构紧密，占地小，操作简单，完全自动化，水质稳定，运行可靠。根据华瑞制药厂另一套10m3/hEDI工程，上海复旦张江生物医药股份有限公司2m3/hRO-EDI工程，卡乐康包衣技术有限公司1m3/hRO-EDI工程等等累积的经验，EDI系统运行只要严格控制好RO纯水水质符合EDI进水要求，就可确保EDI长期稳定运行，产水水质稳定。华瑞制药厂的10m3/hEDI系统2005年10月投入运行至今，EDI产水水质仍保持在17MΩ·cm以上。

2、全膜法水处理工艺的介绍

全膜法水处理工艺是在超滤、反渗透以及EDI三种相互分离独立的膜处理技术进行有机组合的基础之上发展而来的，其实现了高效率去除水中有机物以及深度除盐的功能，使得所制作和获取的纯水的纯净度更高、质量更可靠，也更能符合制药工业对纯水原料的要求。全膜法水处理工艺弥补和改善了传统制水工艺存在的不足，满足了制水难度日益增加、复杂水质处理更为不易的市场需求，从实质上促进和推动了水站整个水处理系统运行的稳定性，并在节约成本，制水效果高效的基础上，减少了对环境的污染。

2.1超滤设计

超滤运行设计通过增加气冲，在线自动化学清洗，降低回收率，浓水循环等手段，减小设备的污染速度，以期尽可能地延长药洗周期，降低停工频率。特别是超滤有每半小时一次的反洗程序，包括有气水双洗、水反洗、正洗，及时阻止污染物在膜表面的堆积，使超滤膜化学清洗的周期大大延长。

超滤比原有的活性炭工艺，在制药行业的GMP验证中有明显的优势。由于活性炭容易孳生细菌，故还需配备活性炭杀菌消毒系统，但实际应用下来，活性炭的杀菌工艺总不能达到理想效果。而超滤可避免这一问题，通过反洗、加药等工艺降低微生物污染的可能性，且实际运行效果理想。

2.2反渗透设计

设计中考虑采用抗污染性较好的苦咸水元件，并采用一壳五芯设计，提高设备的处理性能。一级反渗透用BW30-365共40支，一壳五芯、5-3排列；二级反渗透用BW30-400共25支，一壳五芯、3-2排列；一级进水加药有阻垢剂、亚硫酸氢钠，分别用以防止结垢和去除余氯。

二级浓水用部分回流至高压泵前，因为二级的回收率高，浓水侧流速偏低，这样的设计可以加快进水侧的流速，在湍流的情况下，破坏了滞留层，膜表面不易结垢，增加除盐效果。

2.3EDI设计

多台模块并联的情况，必须注意每台模块的进水量和出水量的一致恒定，所以本次设计安装时为每个模块都配有独立的调节流量装置，做到每个模块浓水、产水、极水的流量基本一致，运行稳定，延长模块运行使用寿命。

二、结束语

综上所述，全膜法应用于制取高纯水是一条既经济、又环保，技术可靠的制取高纯水工艺路线，特别是在当前中国制药行业面临GMP验证要求越来越高的情况下，全膜法制水工艺应加以推广应用。

参考文献

[1]张利翀，刘彩霞.全膜法工艺及应用[J].科技情报开发与经济.2008（14）

[2]卞卫华.膜技术在电厂水处理中的应用[J].能源工程.2005（03）

[3]李秋妹，计萍，李宏伟.膜过滤技术在制药行业中的应用[J].煤炭技术.2002（05）

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