制药工艺用水系统 (1).

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1、工艺用水系统 WaterWater Date1 v纯化水、注射用水系统工作原理概述 v纯化水、注射用水系统验证依据 v纯化水、注射用水系统验证 (纯蒸汽的制备过程与用蒸馏制备注射用水的过程 相同，可使用同一台多效蒸馏水机或单独的纯蒸 汽发生器，故将纯蒸汽放在注射用水一起讨论。 ) Date2 源水纯化的意义 为为什么要纯纯化源水 n 虽然看起来很纯净，它依然存在着很多可 变因素 l 季节的变化会对水产生影响 l 一些地区的水质非常差 l 必须除去水中的杂质以防止产品污染 l 控制微生物以避免污污染产产品 Date3 悬浮物(TSS) 死的物质活的东西 无机物泥土砂字铁锈有机物植物动物 病毒细菌

2、Funghi真菌 溶解物(TDS) 无机物(Salts盐) 有机物(DOC) 硬度Ca+ Mg 中性盐腐败植物 动物热源重金属 CWK矿物油 水中需除去的物质 水中杂质的组成：(悬浮物TSS/溶解物 TDS) Date4 LOGO 膜分离技术选用 0.0010.010.1110100 um 离子高聚物微粒细粒粗粒 颗粒大小 分离方法 微 滤 常规过滤 超 滤 反渗透 电渗析 糖 病毒 胶体物质 溶解盐 热源 细菌 光学纤维观察 肉眼可见 各种去除颗粒直径及对应分离工艺 *5 工艺用水的种类与法规规定 工艺用水的种类按药典分为三类，其微生物要 求： 饮用水 符合环境卫生要求，无大肠杆菌 ， 菌落

3、数500CFU/ml； 纯化水 既符合饮用水的要求，又符合药 典指标要求; 菌落数 100CFU/ml）； 注射用水 符合药典的要求，菌落数 10CFU/100ml）； v 纯蒸汽：纯蒸汽冷凝水应符合药典注射用水标 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 Date6 生产用水关键参数的设置 Design condition 设计条件 Normal operating range 正常运行范围 Allowable operating range 允许运行范围 电导率0.5s/cm 电导率1.3s/cm 电导率1.1s/cm Alert limit警戒限

4、度 Action limit纠正偏差限度 Date7 工艺用水系统的关键参数 v关键参数的关系（三个标准的比较），应注意到： 警戒和纠正偏差限度与工艺参数和产品标准的区 别，警戒和纠正偏差限度只适用于工艺用水系统的运行 监控； 警戒标准和纠正偏差限度只能建立在工艺和产品 质量标准内范围之内； 超出警戒和纠正偏差限度不等于系统已危及产品 质量。 验证标准 （设计条件URS） 运行标准 (正常操作参数) 法定标准 (最大可允许参数) 纠正偏差限度(Action Limit) 报警条件(Alert Limit) Date8 v 设计范围和常规操作范围 设计参数(验证标准)： 设计者选定的参数的精度范

5、围。如纯化 水电导0.5s/cm，以水源水质特性及用水要求为 依据 ，应考虑源水一年甚至数年的水质数据 。 正常操作参数(运行标准)： 选用适当的，经济的技术手段，选 择生产者/操作者的实际正常运行参数。如纯 化水电导1.1s/cm。 最大可允许参数(法定标准)： 生产者/操作者最大可允许的参数。 如纯化水电导1.3s/cm。 同时需要建立警戒标准(Action Limit)和纠偏限 度标准(Alert Limit)，通常要注意： 警戒和纠正偏差限度应来源于验证的性 能确认PQ 工艺用水系统的关键参数 Date9 工艺用水系统处理流程 v前处理系统：物理方法、化学方法和电化学等 方法； v脱盐

6、系统：电渗析、反渗透、离子交换等 ； v后处理系统：一般包括用终端离子交换去除离 子痕菌、臭氧杀菌、超过滤、微孔过滤等； v循环系统(分配系统) Date10 纯化水制备流程图 饮 用 水 原 水 泵 石 英 砂 过 滤 器 活 性 碳 过 滤 器 5um 保 安 过 滤 一 级 RO 二 级 RO 高 压 泵 中 间 水 箱 纯 化 水 箱 紫 外 杀 菌 除 菌 过 滤 使用点1使用点2使用点3 絮 凝 剂 阻 诟 剂 Date11 原料水原料水( (饮用水饮用水) ) 预处理预处理 原料水必须符合国家的饮用水标准。 目的： 去除原水中的悬浮物、胶体、微生物 ； 去除原水中过高的浊度和硬度

7、。 工艺用水的制备(源水预处理) 物理方 法： 澄清、 沙滤、活性碳 (除氯离子) 化学方 法： 加药杀 菌、混凝、络 合、离子交换 等 电化学 方法： 电凝聚 Date12 u电解质 各类可溶性无机物、有机物，离子状态在水中； 因具有导电性，可通过测量水的电导率反映这类电解 质在水中的含量； 理想的纯化水（不含杂质）在25下的电阻率为18.2 兆欧.厘米（0.055 S/cm )； 水的电导率随温度变化，温度越高，电导率越大。 u溶解气体 水中的溶解气体包括CO2、CO、H2S、Cl2、O2、CH4、 N2等，通常用气相/液相色谱测定其含量； 工艺用水的制备(源水预处理) Date13 u有

8、机物 有机酸、有机金属化合物等在水中常以阴性或中性状态 存在，分子量大，通常用总有机炭（TOC)和化学耗氧量(COD) 反映这类物质在水中相对含量； u悬浮颗粒 泥沙、尘埃、微生物、胶化颗粒、有机物等，用颗粒计 数器反映这类杂质在水中的含量； u微生物 包括细菌、浮游生物、藻类、病毒、热原等。水中的微 生物具有个体非常微小、种类繁杂、分布广、繁殖快、容易 发生变异等特点，并且条件适当时它们就会在离子交换树脂 、活性炭、贮水罐以及各种阀门与管道中高速繁殖。 工艺用水的制备(源水预处理) Date14 n 原水中悬浮物含量较高的需设砂滤（多介质）； n 原水中硬度较高时，需增加软化工序； n 原水

9、中有机物含量较高，需增加凝聚、活性炭； n 原水中氯离子较高，为防止对后工序如离子交换、 反渗透的影响，需加氧化还原（NaHSO3) n 原水中CO2含量高时，需采用脱气装置 。 n对含细菌多的原水需采用加氯或紫外灯或臭氧杀菌。 预处理系统 Date15 进源水 水封至下水道 水维持循环 到水软化器 和去离子器 预处理简明流程图 筒式过滤器 孔径：5 微米 活性碳过滤器 喷淋器 缓冲罐 空气隔断至地漏 离心泵 空气过滤器 浮动控制阀 沙滤器 去离子器的过剩水再循环 预处理系统 Date16 盐水罐 盐水 进“硬”水 沸石水软化器 -交换 -用钠交换Ca和Mg 地漏 “软” 水至渗析器 旁路阀

10、水软化器 简明工作流程 预处理系统 Date17 预处理系统 v砂滤工艺 源水中的固体物质进入过滤器的上 层滤料形成的微小空隙时，因受到机械 阻挠和吸附作用，被滤料截留在过滤层 的表面。 v悬浮颗粒 泥砂、管道残渣和凝胶有机物 或无机物 结果：堵塞RO，干扰控制阀和仪 表操作 测试：可用浊度法 Date18 预处理系统 v活性炭处理 含有大量的微 孔：2x103 2x105um 巨大的比表面 积5002000m2/g 极大的物理吸 附作用:与孔径大 小有关 Date19 预处理系统 v活性炭过滤的作用： n 去掉水中的自由氯和有机物，保 护离子交换树脂和反渗透装置 v特点：是微生物生长的“温床

11、” v控制措施： 保持合适的压力和流速 经常反洗 巴氏消毒 定期更换 Date20 预处理系统 v离子交换法 用离子交换树脂上的离子和水中的离子进 行交换而除去水中有害离子的方法。根据离子交 换的深度可以制取脱盐水、纯水和高纯化水。 Date21 阳离子柱 阴离子柱 卫生泵 出口或储存. 臭氧发生器 紫外装置 HClNaOH 洗出液进行中和处理 “漏斗”装置至下水道 排水管 来自水软化器 水必须保 持循环状 态 典型的去离子（交换）装置示意图 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 回到去离子装置 5 m过滤装置 1 m过滤装置 预处理系统 Date22 预处理系统 v脱盐设备的配备：

12、 v 去离子装置应在线再生，酸、碱的装卸、 贮存、输送所需罐、泵、管材、阀、计量仪 表需防腐； v 若采用反渗透装置，其进口处需安装 35m过滤器； v 通过混床的水直接进入纯化水罐前，应设 35m滤器，以防止细小树脂残片进入， 过滤器应设置压差表； v 通过混床的纯化水可保持循环流动，使水 质稳定，循环管线上应设电导仪。 Date23 脱盐设备 预处理系统 Date24 纯化系统 v 工艺 二级反渗透 一级反渗透树脂 树脂 超滤 蒸馏 Date25 纯化水系统流程 vEDI技术：电导率 99% removal n对于硅和其它带电物的去除率95% n膜容易被污染 可有效地去除大部分杂质和污染物

13、 Date29 反渗透阻垢剂与絮凝剂 1）絮凝剂：凝聚水中悬浮物有机物及胶体成 较大絮状物使其在多介质过滤器中被过滤掉 。（PAC又称碱式氯化铝，配药浓度1.5%, 加药浓度1-20%；PAM 即聚丙烯酰胺， 作为助凝剂，增加凝聚效果。加入适当的 PAC 和 PAM 混合絮凝后能进行有效的接 触过滤。） 2）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 避免反渗透膜上结垢而影响使用寿命 ，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 ） Date30 卷式膜元件结构示意图 Date31 v1）给水PH值：醋酸纤

14、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 速膜的水解和老化，除盐能力降低直至损坏 。 v2）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) v3）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。 反渗透装置运行工作条件装置运行工作条件 Date32 v 4）膜组件清洗： A 膜组件性能下降因素： v 化学变化：膜水解，游离氯的

15、作用，强酸强碱使膜 溶解等。 v 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 v 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。 v 化学清洗：根据污染物成分采用不同化学药品清洗 。 反渗透装置运行工作条件装置运行工作条件 Date33 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

16、 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 ) 。 Date34 反渗透膜污染特征及处理方法 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