一種製藥用水的生產工藝及設備的製作方法

2023-05-30 02:03:06

專利名稱：一種製藥用水的生產工藝及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種純水的生產工藝、方法及設備，尤其是一種製藥用水的生產工藝及設備。
製藥用水，主要是指蒸餾水(純化水)、注射用水。
飲用水經過一次蒸餾可製得蒸餾水，用作溶劑或稀釋劑，經二次蒸餾，可製得注射用水，用作注射劑的溶劑或稀釋劑。
目前，國內外普遍採用去離子技術與蒸餾法相結合的方法來製取注射用水，即首先將飲用水經反滲透、離子交換或電滲析製得純化水，純化水再經蒸餾，可製得注射用水。
顯然，反滲透、離子交換、電滲析等去離子技術製取純化水代替蒸餾水，要比那種需要鍋爐提供熱源的蒸餾法具有節能、無汙染等優點，而且便於設計成移動式裝備，用於野外、野戰條件下的純水需要，特別是滿足野戰機動醫院等製藥用水的需求。
在去離子技術中，最有效的是離子交換，通過陰、陽離子交換樹脂與原水中的陰、陽離子交換作用去除水中的陰、陽離子來提高水質。然而離子交換樹脂達到飽和後需要化學再生，即用酸液處理陽樹脂，鹼液處理陰樹脂，再生過程會排放大量的廢酸液和廢鹼液，造成環境汙染。
80年代中後期，美國推出了一種實用型電去離子(Electrodeionization簡稱EDI)技術。電去離子技術的特徵在於將電滲析和離子交換有機結合，即在電滲析裝置中，填充按一定比例混合的陰、陽離子交換樹脂，構成電去離子組件，該組件接入水處理系統中，在一定的直流電壓、電流及水流量等條件下，可以製取純化水。電去離子組件中的陰、陽離子交換樹脂可以通過極化條件下水的解離作用而自行再生，離子交換和樹脂再生同時發生，所以又稱連續去離子技術，不需要對離子交換樹脂進行酸鹼再生，而能連續有效地去除水中的可溶性鹽類等陰、陽離子，避免了環境汙染等許多問題。
由於上述水處理過程是在常溫狀態下進行的，在離子交換床及其它部位容易滋生細菌，釋放細菌內毒素，所以對製藥用水來講，必須還要考慮去除細菌內毒素等問題。
因此，在整個水處理過程中，需要通過系統設計，採用科學合理的綜合工藝來滿足製藥用水的質量要求。現在各種純水的生產工藝及裝置仍存在如需要酸鹼再生、或未完全除去水中的各種雜質，不能達到滿意的純度要求等缺陷。
本發明的目的是提供一種有效去除水中陰、陽離子以及所有其它雜質，實現深度脫鹽、高度淨化，連續生產高純度製藥用水的工藝和設備。
本發明的目的是這樣實現的採用超濾作預處理，反滲透和電去離子為核心，荷電微孔濾膜作終端處理，原水經過這四個主要步驟，生產高純度製藥用水。
1、超濾預處理採用切割分子量為5萬～7萬的超濾，可截留原水中的微粒、膠體、細菌等雜質，使原水的汙染指數降至3以下。
如果原水濁度較高，可在超濾前設置砂濾器或其它相應的粗濾器，降低原水濁度，減輕超濾的負擔。
如果原水硬度較高，可在超濾後設置離子交換樹脂軟水器，降低原水硬度，防止在其後連接的反滲透膜膜面結垢。
2、反滲透初級脫鹽採用高性能的超薄複合反滲透膜對超濾預處理的水進行初級脫鹽，系統脫鹽率可達96％～99％，水利用率達50％～75％。反滲透可以去除水中的細菌、病毒、細菌內毒素、大部分可溶性鹽類及分子量在200以上的有機物。一般情況採用一級反滲透，如果原水含鹽量較高，可採用二級反滲透。
由於反滲透膜對水中的氯敏感，在反滲透前，增加活性炭吸附濾器或一種高純度銅鋅合金濾料KDF(kinetic degradationfluxion)等，將水中的氯含量降至0.1mg/L以下。
3、電去離子深度脫鹽該組件採用電去離子(EDI)技術，使水中殘留的陰、陽離子通過離子交換以及直流電場作用下的離子定向遷移等過程排出系統，而使水的純度得以進一步提高，根據需要可使製得的純水電導率達到0.5μs/cm至0.06μs/cm，實現深度脫鹽的目的。
陰離子交換樹脂表面帶有正電荷，容易吸附帶負電荷的細菌，樹脂—水界面發生的水解離反應，生成OH-、H+，局部pH值變化，幹擾和抑制微生物代謝過程，不利於細菌的生長，有利於降低細菌內毒素汙染。
4、荷電微孔濾膜終端處理荷電微孔濾膜表面帶有較強的正電荷，細菌和細菌內毒素帶有負電荷，當含微量細菌和細菌內毒素的水通過荷電微孔濾膜過濾時，這些雜質就會被吸附到荷電膜表面。荷電微孔膜濾孔徑可控制在1.6mm以下。由於荷電微孔濾膜對負電性雜質的吸附能力很強，因此，已經吸附到膜面的細菌和細菌內毒素不會脫落。用荷電微孔濾膜作本發明的終端處理，能有效除去系統中存在的微量細菌和細菌內毒素，對保證產水的質量起到十分重要的作用。經過以上的處理，水中的細菌內毒素等被更有效地濾除。
本發明可以產生如下效果超濾預處理和活性炭吸附濾器，可以保證後續反滲透膜的使用壽命，電去離子可製取高純水，保持長時間連續工作，而不需要停下來進行酸鹼再生，解決了以往離子交換樹脂用化學再生帶來的麻煩和汙染，電去離子技術適合於初級純水的深度脫鹽，將電去離子組件設置於反滲透膜組件之後，可以更有效地發揮它的功能。荷電微孔濾膜組件作終端處理，使產品水中的細菌內毒素含量降至一個很低的水平，滿足不同的水質要求。
下面結合附圖及實施例對本發明做進一步描述。


圖1為本發明的工藝流程圖；圖2為本發明的結構示意圖3為本發明的正視圖；圖4為本發明的俯視圖；圖5為本發明的後視圖。圖中1-超濾膜組件、2-活性炭吸附濾器、3-反滲透膜組件4-電去離子組件、5-荷電微孔濾膜組件、6-精密濾芯7-電壓顯示儀表、8-電流顯示儀表、9-調節開關10、11-時間繼電器、12、13-強制衝洗開關、14-電導儀15-進水壓力表、16-電源總開關、17-直流電源18、19-電磁閥、20-欠壓保護開關、21-高壓保護開關22-動力泵、23-電源插孔本發明的工藝流程見圖1，主要由超濾膜組件(1)、活性炭吸附濾器(2)、反滲透膜組件(3)、電去離子組件(4)、荷電微孔濾膜組件(5)、機殼及輔助器件組成。原水首先經過超濾膜組件(1)做預處理，然後是活性炭吸附濾器(2)吸附原水中的餘氯，再經過反滲透膜組件(3)初級脫鹽和電去離子組件(4)深度脫鹽，最後經荷電微孔濾膜組件(5)做終端處理，製取製藥用水及高純水。
本發明小型設備可採用上下結構，大型設備可採用左右結構。圖2為小型設備的一個實施例，分為上下兩層，上層為封閉式結構，安裝有反滲透膜組件(3)，荷電微孔濾膜組件(5)和控制組件、顯示儀表，還有反滲透系統的動力泵(22)，電去離子的直流電源(17)等。下層為敞開結構，安裝有超濾膜組件(1)、活性炭吸附濾器(2)、電去離子組件(4)，見圖5。
為了防止活性炭被水流衝到反滲透膜組件(3)中，在它們之間設置一個精密濾芯(6)，活性炭吸附濾器(2)和精密濾芯(6)要經常更換，以保證設備正常運行。超濾膜組件(1)可根據水量大小進行選用，其出水量與反滲透膜組件進水量匹配。反滲透在本實施例中採用一級反滲透。電去離子組件的膜對數可根據水量而定，水量大，膜對數可以增多。電去離子組件(4)的段數可根據水質的要求而定，水質要求高，可適當增加段數。荷電微孔膜可以用平板式濾器，也可以使用卷式濾器。
本裝置的面板設置有電壓顯示儀表(7)、電流顯示儀表(8)、直流電源(17)的調節開關(9)、控制超濾及反滲透自動衝洗的時間繼電器(10、11)，以及它們的強制衝洗開關(12、13)、檢測產品水純度的電導儀(14)、原水進水壓力表(15)、總電源開關(16)，見圖3。
本裝置還安裝有電去離子直流電源(17)、欠壓保護開關(20)、高壓保護開關(21)，電源插孔(23)安裝在後部。控制超濾和反滲透自動衝洗的電磁閥(18、19)可以對超濾膜組件與反滲透膜組件設置定時衝洗，衝洗時間視水質情況而定。欠壓保護開關(20)和高壓保護開關(21)的作用是當自來水壓力過低或停水時，系統會自動停止工作；當水壓過高，超過預定值時，系統也會自動停止工作，見圖4。
本裝置可以長時間穩定運行，整個工作過程為自動控制，可實現無人值守。小型設備產水量10L/h～50L/h，工業設備可達1噸/h。產品水中的細菌內毒素含量低於0.1Eu/me，總有機率(TOC)小於100ng/L，高純水電導率可控制在0.5μs/cm至0.06μs/cm。
本裝置製取的製藥用水等高純水滿足醫藥及電子領域的工業用純水要求，可廣泛用於家庭、醫院等單位的製藥用水以及電子、能源、化工等領域高純水的要求，尤其適用於野戰機動醫院。
權利要求
1.一種製藥用水的生產工藝，其特徵在於，原水依次經過以下四個主要步驟得到製藥用水或高純水1)採用超濾膜組件作為預處理；2)採用反滲透膜組件對預處理的水進行初級脫鹽；3)採用電去離子組件實現深度脫鹽；4)採用荷電微孔濾膜組件作為終端處理。
2.一種製藥用水的製取設備，其特徵在於，它主要包括超濾膜組件1、活性炭吸附濾器2、反滲透膜組件3、電去離子組件4、荷電微孔濾膜組件5、輔助器件及機殼，原水經過超濾膜組件1做預處理，通過活性炭吸附濾器2吸附原水中的餘氯，再經過反滲透膜組件3初級脫鹽和電去離子組件4深度脫鹽，最後到荷電微孔濾膜組件5做終端處理，製取製藥用水及高純水。
3.根據權利要求1所述的製藥用水的生產工藝，其特徵在於，所述的超濾，其切割分子量為5萬～7萬。
4.根據權利要求1或2所述的製藥用水的生產工藝及設備，其特徵在於，在超濾前，設置砂濾器或其它相應的粗濾器。
5.根據權利要求1或2所述的製藥用水的生產工藝及設備，其特徵在於，在超濾後，設置離子交換樹脂軟水器。
6.根據權利要求1或2所述的製藥用水的生產工藝及設備，其特徵在於，在反滲透前，增加活性炭吸附濾器或一種高純度銅鋅合金濾料。
7.根據權利要求2所述的製藥用水的生產設備，其特徵在於，活性炭吸附濾器2和反滲透膜組件3之間設置濾芯6。
全文摘要
一種製藥用水的生產工藝及設備,集超濾、反滲透、電去離子、荷電微孔膜濾等技術為一體,使水處理過程更科學、有效。原水經超濾預處理、反滲透初級脫鹽、電去離子深度脫鹽及荷電微孔濾膜終端處理,可有效去除水中各種雜質,生產製藥用水或高純水。整個過程自動控制,可長時間連續穩定地運行。小型裝置出水量10L/h～50L/h,工業用裝置出水量1t/h以上,尤其適於醫藥領域的製藥用水及電子等領域高純水的需要。
文檔編號C02F9/00GK1253912SQ99111578
公開日2000年5月24日 申請日期1999年8月18日 優先權日1999年8月18日
發明者龔承元, 劉紅斌, 朱孟府, 蘇建勇 申請人:中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所