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摘要：纯化水在制药生产过程中被广泛使用，对药品生产和用药安全至关重要。本文对纯化水制备工艺进行分析，从出水质量、投入成本、耗能等方面评价，提出了符合制药企业实际的制备纯化水的工艺流程组合方案和预处理控制技术。
关键词：纯化水 制备工艺 控制技术 预处理
纯化水作为一种工艺用水在制药工业生产中被广泛地应用，从洗瓶、洗塞到配液工序，从清洗工器具到整台设备的清洗，处处少不了使用纯化水。纯化水是制药生产中使用最广与用量最大的媒介，其水质的好坏将直接影响到药品的内在质量。纯蒸汽发生器、蒸馏水机也都把纯化水作为原水使用。纯化水的制备方法也从单纯的离子交换法或蒸馏冷凝法发展到使用电渗析膜片制备纯化水，纯化水制备的流程正日趋完善，设备逐渐标准化，目前用反渗透技术制备的纯化水也被广泛地采用在各行业中。
1 制药纯化水的制备
1.1 制药纯化水制备方法选定原则
制药用水系统除控制化学指标及微粒污染外，必须有效地处理和控制微生物及细菌内毒素的污染。
1.2 反渗透法
反渗透法在制取纯水过程中，是以压力作为动力，使纯水透过反渗透膜，后将其收集而制得，因而在整个制水过程中，不发生相变，且无酸碱废液处理。所以，反渗透膜法以其节能、环保等特点，成为目前制取医药纯化水的主要方法。反渗透工艺的操作筒单，除盐效率高，使用在制药用水系统中还具有较高的除热原能力，而且也比较经济。
（1）反渗透膜 的分离处理过程
反渗透膜的孔径大多≤1nm，其分离对象是溶液中的处于离子状态和相对分子质量为几百左右的有机物。反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质透过的半通透膜。
（2）反渗透装置及组合形式
螺旋卷式反渗透组件；螺旋卷式反渗透装置膜的组合方式，是在两层反渗透膜的中间夹一层出水导网，再密封。即将成对的膜环绕着一个中心管收集渗透液体。中空纤维式反渗透组件；中空纤维通常用内径42～50、外径约84～90的芳香聚酰胺材料的膜组成U形的管束。
（3）反渗透在制水系统中的应用
反渗透系统在制药用水系统中应用越来越多，越来越广泛。目前，在一些新建或扩建的制药工程项目中，采用反渗透方法作为纯化水制备中除盐的首选方案。
2 几种常用纯化水制备方式的比较
几种常用纯化水制备方式的比较见表1。
3 制药工业纯化水制备流程的组合方案
3.1 常用的纯化水制备方案
常有四种流程方案在制药工业中被广泛地采用，分别是二级RO、（一级RO+EDI）、（二级RO+EDI）与（二级RO+混床）流程方案，它们之间的比较如表2所示。
3.2纯化水制备的合理模块化组合流程
随着膜技术的广泛应用和近十年来EDI技术在纯化水制备工艺上的应用，一种不用化学试剂再生，不污染环境，运行成本低的纯化水制备流程逐渐被越来越多的制药生产企业所采用。
（1）流程Ⅰ是目前众多药厂所采用的一种制备纯化水的工艺流程。采用膜分离技术，降低日常运行费用，延长了混床树脂的使用周期，减少了再生时酸碱的用量，又保证了纯化水出水的品质。
（2）流程Ⅱ在有些企业里已经采用。使用EDI電去离子技术和装备后，日常制水运行费用更低，产水量更多，无需使用化学试剂（酸、碱）对环境不产生污染，是既节能又环保的一种纯化水制备流程。这种模块化流程值得推广应用。
（3）推荐的一种纯化水制备的优化模块化组合流程，如表4所示。
4 纯化水常用的预处理方法
4.1 预处理的对象：水中的悬浮物、微生物、胶体、有机物、重金属和游离态的余氯等。
4.2 预处理的方法有：凝聚过滤、离子交换、活性炭吸附等方法，下面主要介绍一下以下三种方法：
（1）凝聚过滤：凝聚过滤是水处理中对原水进行预处理的一个重要措施，处理的主要对象是悬浮物、微生物和胶体等。凝聚过滤的处理过程中，向原水中投入化学药剂，将化学药剂与水混合，使水中的悬浮物、微生物、胶体等物质产生凝聚或絮凝作用。通常，在水中加入化学试剂后，水中产生电离或水解作用，进而形成胶体，胶体与水中其他类型的胶体颗粒产生吸附作用，使其絮凝成为大的胶体颗粒，在水中沉降。与此同时水中的微小的胶体可能会脱稳，产生吸附架桥作用，以絮状方式迅速下沉。下沉沉降物通过机械过滤器过滤除去。
（2）离子交换：原水的预处理中一般使用阳性的离子交换树脂。水中的钙、镁离子浓度较高时会影响离子交换柱、电渗析膜、反渗透膜的运行性能，可采取软化剂处理，用以除去钙、镁等阳离子。去除原水中的钙、镁离子的软化剂为钠型阳离子交换树脂，软化过程中的离子反应方程式：
Ca2+ + 2RNa R2Ca+2Na+
Mg2+ + 2RNa R2Mg+2Na+
离子交换树脂的再生：
逆洗：将水从交换柱底部通入，废水从顶部排出，将被压紧的树脂松动，洗去树脂碎粒及其他杂质，排除树脂层内的气泡，洗至水清澈。
加酸：将4～5%HCl水溶液从柱的顶部加入，控制流速，约30～45分钟加完。
正洗：将水从柱顶部通入，废水从柱下端流出，控制流速为约2倍于加酸的流速，开始的15分钟可慢些。洗至PH3～4，此时用铬黑T检验应无阳离子。
再生过程中的Ca2+和Mg2+被Na+交换出来，重新生产RNa型，再生过程的反应方程式为：
R2Ca+2NaCl CaCl2 + 2RNa
R2Mg+2NaCl MgCl2 + 2RNa
（3）活性炭吸附：活性炭主要吸附原水中颗粒度在1×10-3～2×10-3um的无机胶体、有机胶体、微生物和溶解性有机高分子杂质及余氯，通过普通过滤器难以除去，需要用活性炭吸附。
5 结论
从上纯化水制备方式的比较和纯化水制备的合理模块化组合流程可得到结论：
（1）这几种制纯化水流程经过多年使用和总结改进已经基本排除了用离子交换、单纯电渗析与一次蒸馏冷凝法制备工艺用纯化水。
（2）一种既节水又节能，出水水质优良的制备纯化水的工艺流程已被广泛地在各个制药企业中得到应用，这就是用反渗透法制备纯化水（二级RO，二级RO+混床）或者（一级RO+EDI）的制水流程。■
参考文献
[1]苏红琴，王宁.纯化水制备工艺在生物制品生产中的应用和发展[J].洁净与空调技术，2009；（1）：59
[2]周立法.制药工业纯化水制备的模块化与流程组合应用[J].机电信息，2008；（17）：5-11
[3] 钱德林，刘礼斌，孙路路.3 种制药用水处理工艺评价[J].中国药房，2005；（24）：74-76
关键词：纯化水 制备工艺 控制技术 预处理
纯化水作为一种工艺用水在制药工业生产中被广泛地应用，从洗瓶、洗塞到配液工序，从清洗工器具到整台设备的清洗，处处少不了使用纯化水。纯化水是制药生产中使用最广与用量最大的媒介，其水质的好坏将直接影响到药品的内在质量。纯蒸汽发生器、蒸馏水机也都把纯化水作为原水使用。纯化水的制备方法也从单纯的离子交换法或蒸馏冷凝法发展到使用电渗析膜片制备纯化水，纯化水制备的流程正日趋完善，设备逐渐标准化，目前用反渗透技术制备的纯化水也被广泛地采用在各行业中。
1 制药纯化水的制备
1.1 制药纯化水制备方法选定原则
制药用水系统除控制化学指标及微粒污染外，必须有效地处理和控制微生物及细菌内毒素的污染。
1.2 反渗透法
反渗透法在制取纯水过程中，是以压力作为动力，使纯水透过反渗透膜，后将其收集而制得，因而在整个制水过程中，不发生相变，且无酸碱废液处理。所以，反渗透膜法以其节能、环保等特点，成为目前制取医药纯化水的主要方法。反渗透工艺的操作筒单，除盐效率高，使用在制药用水系统中还具有较高的除热原能力，而且也比较经济。
（1）反渗透膜 的分离处理过程
反渗透膜的孔径大多≤1nm，其分离对象是溶液中的处于离子状态和相对分子质量为几百左右的有机物。反渗透膜是一种只允许水通过而不允许溶质透过的半通透膜。
（2）反渗透装置及组合形式
螺旋卷式反渗透组件；螺旋卷式反渗透装置膜的组合方式，是在两层反渗透膜的中间夹一层出水导网，再密封。即将成对的膜环绕着一个中心管收集渗透液体。中空纤维式反渗透组件；中空纤维通常用内径42～50、外径约84～90的芳香聚酰胺材料的膜组成U形的管束。
（3）反渗透在制水系统中的应用
反渗透系统在制药用水系统中应用越来越多，越来越广泛。目前，在一些新建或扩建的制药工程项目中，采用反渗透方法作为纯化水制备中除盐的首选方案。
2 几种常用纯化水制备方式的比较
几种常用纯化水制备方式的比较见表1。
3 制药工业纯化水制备流程的组合方案
3.1 常用的纯化水制备方案
常有四种流程方案在制药工业中被广泛地采用，分别是二级RO、（一级RO+EDI）、（二级RO+EDI）与（二级RO+混床）流程方案，它们之间的比较如表2所示。
3.2纯化水制备的合理模块化组合流程
随着膜技术的广泛应用和近十年来EDI技术在纯化水制备工艺上的应用，一种不用化学试剂再生，不污染环境，运行成本低的纯化水制备流程逐渐被越来越多的制药生产企业所采用。
（1）流程Ⅰ是目前众多药厂所采用的一种制备纯化水的工艺流程。采用膜分离技术，降低日常运行费用，延长了混床树脂的使用周期，减少了再生时酸碱的用量，又保证了纯化水出水的品质。
（2）流程Ⅱ在有些企业里已经采用。使用EDI電去离子技术和装备后，日常制水运行费用更低，产水量更多，无需使用化学试剂（酸、碱）对环境不产生污染，是既节能又环保的一种纯化水制备流程。这种模块化流程值得推广应用。
（3）推荐的一种纯化水制备的优化模块化组合流程，如表4所示。
4 纯化水常用的预处理方法
4.1 预处理的对象：水中的悬浮物、微生物、胶体、有机物、重金属和游离态的余氯等。
4.2 预处理的方法有：凝聚过滤、离子交换、活性炭吸附等方法，下面主要介绍一下以下三种方法：
（1）凝聚过滤：凝聚过滤是水处理中对原水进行预处理的一个重要措施，处理的主要对象是悬浮物、微生物和胶体等。凝聚过滤的处理过程中，向原水中投入化学药剂，将化学药剂与水混合，使水中的悬浮物、微生物、胶体等物质产生凝聚或絮凝作用。通常，在水中加入化学试剂后，水中产生电离或水解作用，进而形成胶体，胶体与水中其他类型的胶体颗粒产生吸附作用，使其絮凝成为大的胶体颗粒，在水中沉降。与此同时水中的微小的胶体可能会脱稳，产生吸附架桥作用，以絮状方式迅速下沉。下沉沉降物通过机械过滤器过滤除去。
（2）离子交换：原水的预处理中一般使用阳性的离子交换树脂。水中的钙、镁离子浓度较高时会影响离子交换柱、电渗析膜、反渗透膜的运行性能，可采取软化剂处理，用以除去钙、镁等阳离子。去除原水中的钙、镁离子的软化剂为钠型阳离子交换树脂，软化过程中的离子反应方程式：
Ca2+ + 2RNa R2Ca+2Na+
Mg2+ + 2RNa R2Mg+2Na+
离子交换树脂的再生：
逆洗：将水从交换柱底部通入，废水从顶部排出，将被压紧的树脂松动，洗去树脂碎粒及其他杂质，排除树脂层内的气泡，洗至水清澈。
加酸：将4～5%HCl水溶液从柱的顶部加入，控制流速，约30～45分钟加完。
正洗：将水从柱顶部通入，废水从柱下端流出，控制流速为约2倍于加酸的流速，开始的15分钟可慢些。洗至PH3～4，此时用铬黑T检验应无阳离子。
再生过程中的Ca2+和Mg2+被Na+交换出来，重新生产RNa型，再生过程的反应方程式为：
R2Ca+2NaCl CaCl2 + 2RNa
R2Mg+2NaCl MgCl2 + 2RNa
（3）活性炭吸附：活性炭主要吸附原水中颗粒度在1×10-3～2×10-3um的无机胶体、有机胶体、微生物和溶解性有机高分子杂质及余氯，通过普通过滤器难以除去，需要用活性炭吸附。
5 结论
从上纯化水制备方式的比较和纯化水制备的合理模块化组合流程可得到结论：
（1）这几种制纯化水流程经过多年使用和总结改进已经基本排除了用离子交换、单纯电渗析与一次蒸馏冷凝法制备工艺用纯化水。
（2）一种既节水又节能，出水水质优良的制备纯化水的工艺流程已被广泛地在各个制药企业中得到应用，这就是用反渗透法制备纯化水（二级RO，二级RO+混床）或者（一级RO+EDI）的制水流程。■
参考文献
[1]苏红琴，王宁.纯化水制备工艺在生物制品生产中的应用和发展[J].洁净与空调技术，2009；（1）：59
[2]周立法.制药工业纯化水制备的模块化与流程组合应用[J].机电信息，2008；（17）：5-11
[3] 钱德林，刘礼斌，孙路路.3 种制药用水处理工艺评价[J].中国药房，2005；（24）：74-76