純化水是制藥工業(yè)中一項重要的物料,純化水的制備也是有相關(guān)要求的,下面華盛興邦就談下藥廠(chǎng)設計中純化水制備系統設計。
典型的純化水制備系統流程見(jiàn)圖1。
純化水的制備應以飲用水作為原水,并采用合適的單元操作或組合方法。常用的純化水制備方法包括膜過(guò)濾、離子交換、電極法去離子(EDI)、蒸餾等,其中膜過(guò)濾法又可細分為微濾、超濾、納濾和反滲透(RO)等。
反滲透裝置(Reverse Osmosis, RO)采用反滲透這種最精密的膜法液體分離技術(shù),是一種只
允許水分子通過(guò)而不允許溶質(zhì)透過(guò)的半透膜。純化水制備工藝中使用的膜材料主要為醋酸纖維素和芳香聚酰胺類(lèi)。當預處理水進(jìn)入反滲透系統后,可以除去大部分離子與細菌,同時(shí)有效去除微生物與 TOC 等,達到持續、穩定的低電導率、低細菌含量的高標準水質(zhì)要求。
對于藥廠(chǎng)設計來(lái)說(shuō),典型的反滲透系統包括反滲透給水泵、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置、保安過(guò)濾器、換熱器、高壓泵、反滲透裝置、CO2脫氣裝置或 NaOH 加藥裝置以及反滲透清洗裝置等。
①給水泵
高壓泵的作用是增加 RO 的進(jìn)水壓力使之高于水的滲透壓。
②阻垢劑、還原劑加藥裝置
純化水制備系統中是否需要安裝阻垢劑和還原劑加藥裝置,取決于原水水質(zhì)、預處理的工藝選擇與使用者要求等實(shí)際情況。
③保安過(guò)濾器
防止大于 5μm 的顆粒物通過(guò),保護 RO 膜免受傷害。
④換熱器
反滲透膜產(chǎn)水性能最高的工作溫度是 25°C,通常需要換熱器對水溫進(jìn)行調節。
⑤CO2脫氣裝置
CO2氣體幾乎能完全透過(guò) RO 膜,過(guò)多的CO2會(huì )導致產(chǎn)水電導率增高。
電極法去離子(Electrodeionizatimi,EDI)裝置是一種電滲析工藝和離子交換工藝結合的系統。EDI工作原理是利用混合離子交換樹(shù)脂吸附水中的陰、陽(yáng)離子,同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電場(chǎng)的作用下,分別透過(guò)陰、陽(yáng)離子交換膜而被除。
在藥廠(chǎng)設計中,純化水制備工藝流程的選擇需要考慮以下因素:原水(一般為市政供水)的水質(zhì)、業(yè)主對水質(zhì)的要求、預防微生物污染措施和消毒措施、設備運行及操作人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)、不同季節原水水質(zhì)變化的適應能力和可靠性、設備曰常維護的方便性、設備的產(chǎn)水回收率及廢液排放的處理、日常的運行維護成本、系統的監控能力。
預處理單元一般包括多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、軟化器等多個(gè)單元。預處理單元主要目的是去除原水中的不溶性雜質(zhì)、可溶性雜質(zhì)、有機物與微生物,使其主要水質(zhì)參數達到后續純化系統的進(jìn)水要求,從而有效減輕后續純化系統的工作負荷,防止對純化系統造成污染或不可修復性損害。
多介質(zhì)過(guò)濾器大多填充石英砂,石英砂應當根據粒徑由大至小由下至上依次填充。石英砂層上面填充無(wú)煙煤或者綠砂。其主要作用是去除水中的大顆粒雜質(zhì)、懸浮物?;钚蕴窟^(guò)濾器主要是利用填充的活性炭和活性自由基除去水中的游離氯、色度、有機物以及部分重金屬等有害物質(zhì)。
軟化器主要功能是通過(guò)鈉型的軟化樹(shù)脂去除水中的硬度,如鈣離子、鎂離子,以防止鈣、鎂等離子在 RO 膜表面結垢。軟化樹(shù)脂需要通過(guò)再生才能恢復其交換能力,因此在設計上通常采用雙級串聯(lián)軟化系統以保證純化水機連續運行。
純化系統一般有 RO—RO—EDI,RO—RO,RO—EDI 等多種工藝。純化系統是經(jīng)過(guò)關(guān)鍵的去離子、降低有機物、微生物與內毒素的過(guò)程,將預處理水“凈化”為符合藥典及藥廠(chǎng)內控要求的純化水。對余氯的去除能力是考察活性炭的主要指標。