制水与灭菌.doc

第七章 制水与灭菌 第一节 去离子水生产工艺及设备 教学目标： 了解制药用水纯度等级划分， 理解电渗析法和离子交换法制去离子水的基本原理，掌握电渗析器和离子交换柱的基本机构和操作方法。 掌握去离子水的生产工艺流程。 教学重点： 电渗析法和离子交换法制去离子水的原理及操作方法，去离子水的生产工艺流程。 教学难点： 电渗析法和离子交换法制去离子水的原理。 教学内容 一、原水预处理 进入制药厂的自来水称为原水。原水中一般含有悬浮物、微生物、胶体、溶解气体、多种有机化合物、无机化合物及其他杂质。 进行预处理的方法通常有两种，即凝聚沉降法和机械过滤法。 1.凝聚沉降法 原水中的悬浮物和胶体物质表面常带有负电荷，经中和后可凝聚。通常加入高电荷的阳离子或高分子聚合物中和负电荷达到凝聚沉降的目的。在工业上被广泛应用的凝聚剂有聚合氯化铝（商品名PAC）和ST高效絮凝剂。 （1）聚合氯化铝 聚合氯化铝是一种介与三氯化铝和氢氧化铝之间的水解物,常为白色固体粉末或无色至淡黄色透明液体。适用于医药电子行业超纯水的预处理,其净水效果超过硫酸铝和三氯化铁,能快速形成大块絮凝体,沉降速度快,同时具有除臭、脱色、灭菌的作用。其缺点是使用量大。 （2）ST高效絮凝剂 ST絮凝剂是一种季铵盐类水溶性高分子电解质。它具有离子度高、易溶于水（在整个PH值范围内完全溶于水，且不受低水温的影响）、不成凝胶、水解稳定性好等特点，由于ST絮凝剂的大分子链上所带的正电荷密度高，产物的水溶性好，分子量适中，因此具有絮凝和消毒的双重性能。它不仅可有效地降低水中悬浮物固体含量，从而降低水的浊度，而且还可使病毒沉降和降低水中三卤甲烷前体的作用，因而使水中的总含碳量（TOC）降低。ST絮凝剂可作为主絮凝剂和助凝剂使用（其用量0.5-0.7PPM相当于明矾50~60PPM），对水的澄清有明显的效果，特别是对低浊度水的处理，更是其它类型的高分子絮凝剂所不及。ST絮凝剂与传统使用的无机絮凝剂（如硫酸铝、碱式氯化铝等）相比，具有产生的淤泥量少，沉降速度快水质好，成本低等特点，而且还可采用直接过滤的新工艺。 目前推荐采用计量泵投加，然后经过管道式混合器混合的方法加入凝聚剂。采用计量泵的木的是能精确地加入ST絮凝剂。在混合过程中，要求用较低的转速进行搅拌，否则会因剪断高聚物分子而降低ST的絮凝作用。 2.机械过滤法 机械过滤通常由多介质过滤器、活性碳过滤器、除铁过滤器等部件组成。 （1）机械过滤器 机械过滤器也称为压力式过滤器，是纯水制备的预处理设备。根据过滤介质的不同可分为多介质过滤器、活性炭过滤器、锰砂过滤器。机械过滤器通常由钢制衬胶或不锈钢材质做外壳，内部分两层，上层填料为无烟煤或锰砂，下层填料为精制石英砂。设备底部采用为多孔板新型水帽排水结构，设备效率高、出水量大。根据实际情况可联合使用也可以单独使用。 （2）除铁锰过滤器 铁锰过滤器是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的目的。 铁锰过滤器可去除铁、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可饮用水，也可用于水的脱色、除臭、除味等。 （3）活性碳吸附器 活性碳是一种非极性强力吸附剂,在水中能将绝大多数有机化合物和重金属离子吸附，对水中氯离子的吸附可达99%以上。在水处理过程中，常采用活性碳柱，其内装填有大小为的活性碳颗粒。其操作过程有预处理、正常运行、反洗、更换活性碳的步骤。在预处理阶段常采取清水浸泡、盐酸和氢氧化钠交替处理，最后用水冲洗至中性等操作措施。当活性碳工作一段时间后，由于截留了大量的悬浮物，使其进出水压差增大，当压差达到时，必须用水反冲洗，如过是大型吸附柱还需用压缩空气反吹，以提高反冲洗效果。反冲洗时须密切注意排出水中不得有大量颗粒活性碳出现,否则应立即关小输气阀门。 经过反洗后的活性碳柱即可投入生产运行，操作方法是先关闭发洗阀，再打开进水阀、下排阀然后关闭上排阀，待出水水质合格后，打开出水阀、关闭下排阀，即进入正式运行产水。 活性碳在水中主要吸附的是余氯和有机化合物，也可吸附部分重金属离子，当运行一段时间后（一般设计为6个月），活性碳吸附容量已达到饱和，此时应立即更换活性碳，操作方法是打开上部人孔和下部手孔，放出原来的活性碳，装入新的活性碳。 二、去离子水的制备 在制药用水的生产工艺流程中，去离子水的制备是在原水处理工序之后进行的。制备去离子水的常规流程是先进行电渗析处理再进行离子交换法处理即可得到去离子水。 1.电渗析法 电渗析法是根据带电荷的阴、阳离子在直流电场中做定向运动的原理而进行的。电渗析器有正负直流电极、离子膜和隔板等部件组成。 在电渗析器中的离子交换膜具有选择性透过的功能。阳离子交换膜只能透过阳离子，阴离子交换膜只能透过阴离子。