一、行業應用領域
製藥(yào)用水幾乎貫穿於藥品及(jí)相關產(chǎn)品生產的各個環節,因此它被喻為藥品及相關(guān)產品生產的“生命線(xiàn)”。作為重要原輔材料的水,直接影響藥物產品的質量。因(yīn)此它必(bì)須同藥品生(shēng)產的其他原輔(fǔ)材料一(yī)樣,達到藥典規定的質量標準。
大輸液、針劑、口(kǒu)服液等(děng)製劑(jì)生(shēng)產
原料藥的提取洗(xǐ)滌、針劑(jì)、膠囊生產
眼藥(yào)水及護理液的(de)生產
醫院(yuàn)血誘室、生化分析室、手術室無菌水
多(duō)效蒸餾(liú)水機原料水、洗(xǐ)瓶水
化妝品工藝用水、洗滌用品用水
生化藥物製品、診斷試劑
二、製藥用水分類
1)飲(yǐn)用水(Potable-Water):通常為自來水(shuǐ)公司供應的自來水或深井水,又稱原水(shuǐ),其質量必須符(fú)合國家標準GB5749-85《生活飲用水衛生標準》。按(àn)2000中國藥典規定,飲用水不能直接用作(zuò)製劑的製備或試驗用水。
2)純化水(Purified Water):為原水經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法製得的製藥用的水、不含任(rèn)何附加劑。純化(huà)水可作為配(pèi)製普通藥物製劑的溶劑或試驗用水,不得(dé)用於注射劑的配製,采用離子交換法、反滲透法、超濾法等非熱處理製備的純化水一(yī)般又稱去離(lí)子水。采用特殊設(shè)計的蒸餾器用(yòng)蒸餾法製備的純化水一般又稱蒸餾水。
3)注射用水(Water for Injection):是以純化水作為原水,經特(tè)殊(shū)設(shè)計的蒸餾器蒸餾,冷凝(níng)冷卻後(hòu)經膜過濾製備而得的水。注射用水可作為配製注射劑用的溶劑。
4)滅菌注射用水(Sterile Water for Injection):為注射用水依(yī)照注射劑生產工藝製備所得(dé)的水。滅菌注射用水用於(yú)滅菌(jun1)粉末的(de)溶劑或注射液的稀釋(shì)劑。
三、規範對純化水的基本定義
根據FDA頒布的GMP(1998修訂)定義:“純化(huà)水為蒸餾(liú)法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法製得供藥用的水,不含任何附加劑。”
《中國藥典》(2010年版)附錄定義:“純化水為飲用水(shuǐ)經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它(tā)適宜的方法製備的製藥用水。其質量應符合(hé)《中國藥典》二部純化(huà)水項下的規定。純化(huà)水不含任何附加劑。”並規定:“應嚴格(gé)監測各生(shēng)產環節(jiē),防止微生(shēng)物汙染。”
GMP(1998修訂)第34條規定:“純(chún)化水,注射用水的(de)製備、儲存和分配應能防止微生物的滋生和汙(wū)染。儲罐和輸送管道所用的材料應無毒、耐腐蝕。管道的設計和安裝應避免死(sǐ)角、盲(máng)管(guǎn)。儲罐和管道要規定清洗、滅(miè)菌周期(qī)。”
GMP(1998修訂(dìng))附(fù)錄總(zǒng)則中明確規定:“藥品生產過程的驗證內容必須包括工藝用水係統”。
1)純化(huà)水處(chù)理係統(tǒng)概述
純化水製備係統沒有一種固(gù)定(dìng)的模式。常用的程序是:以飲(yǐn)用水為原水,第一步(bù),前處理(預處(chù)理)去除懸浮物、有機物、膠體、細菌等雜質並脫去餘氯,使水的(de)濁度降到1度以下;第二步是脫(tuō)鹽,去除水中以離子形式存在的無機物和氧氣;第三步是後處理(精處理)進一步(bù)去除極微細顆(kē)粒、細菌和被殺死的細菌殘核。
2)係統設備組合的選擇原則:
滿足純化水質(zhì)量要求;
滿足製水效率要求;
盡量減少能耗;
方便維修和管理。
四、製藥用水的水(shuǐ)質(zhì)標(biāo)準
1)飲用水:應符合中華人民共和國國家標準《生(shēng)活飲用水衛生標準》(GB5749-2008) 2)純化水:應符合《2010中國藥典(diǎn)》所收載的純化水標準。
在製水工藝中通常采用在線檢測純化水的電阻率值的大小(xiǎo),來反映水中各種離子的濃度。製藥行業的純化(huà)水的電阻率通常應≥0.5MΩ.CM/25℃,對於注射劑、滴眼液容器衝洗用的純化水的電阻率應≥1MΩ.CM/25℃。
3)注射用水(shuǐ):應符合2010中國藥典所收載的注射用水標(biāo)準。
五、常見典型工藝
1)係(xì)統工藝
2)主要工藝(yì)原理
⑴反滲透基本原理(lǐ)
反滲透是1960年美國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與(yǔ)素裏拉金(Sourirtajan)發明的(de)一項高新膜分離技術,其(qí)孔徑很小,大都≤10×10-10(10A),它能去除濾液中的離子(zǐ)範圍和(hé)分子量很(hěn)小的有機物,如細菌、病毒、熱源等(děng)。它已廣泛用於海水或苦鹹水淡化、電子、醫藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產,還應用於生物、醫學(xué)工程。
反滲透亦稱逆滲透(RO)。是用一定的(de)壓力使溶(róng)液中的溶劑通(tōng)過反滲透膜(或稱半透膜)分離出來。因為它(tā)和(hé)自然滲透的方向相反,故稱反滲(shèn)透。根據各種物料(liào)的不同滲透壓,就可以使大於(yú)滲(shèn)透壓的反滲透法達到(dào)分離、提取、純化和濃縮(suō)的目的。
滲透是一種物理現象,當兩種含有(yǒu)不同根類濃度的溶液用一(yī)張半透膜隔開時會發現,含根量少的一側的溶劑會自發地向含根(gēn)量高的(de)一側流動,這個過程叫做滲透。滲透直(zhí)到兩側的液位差(即壓力差)達到(dào)平衡時,滲透(tòu)停止,此時的壓力差叫滲透(tòu)壓。滲透壓隻(zhī)與溶液的(de)種(zhǒng)類、根濃度和溫度有關,而與半透膜無(wú)關。一般說來,根濃度越高,滲透壓越高。反之,如果在濃(nóng)溶(róng)液側施加一(yī)個壓力超過滲透壓時,那麽(me)濃側的溶劑會在壓力作用下向淡水一側滲透,這個滲透由於與自然滲透相反,故叫做反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透膜分離技術(shù)就是(shì)利用反(fǎn)滲透原理分離溶質和溶劑的方法(fǎ)。
反滲透設施生產純水的關鍵有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透(tòu)膜,二是一(yī)定的壓力。簡(jiǎn)單地說,反滲透半透膜上有眾多的孔,這些孔的大小與水分子的(de)大小相當,由(yóu)於(yú)細菌、病(bìng)毒、大部分有機汙染物和水合離子均比水分(fèn)子大得多,因此(cǐ)不能透過反滲透半透膜而與透過(guò)反滲透膜的(de)水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的.因此,經常根據除鹽率(lǜ)的高低來確定反滲透的淨水效果.反滲透除鹽率的高低(dī)主要(yào)決定於反滲透(tòu)半透(tòu)膜的選擇性。目前(qián),較高選擇性的反滲透膜元件除鹽(yán)率可以高達99.5%
1. 聚酯材料增強無紡(fǎng)布,約120μm厚(hòu);
2. 聚碸材料多孔(kǒng)中(zhōng)間支撐層(céng),約40μm厚;
3. 聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。
4. 複合(hé)膜的主要結構強(qiáng)度是由(yóu)無紡布提供的,它具有堅硬(yìng)、無鬆散纖維的(de)光滑表麵。
5. 設計多孔中間支撐結構的原因是如超(chāo)薄分離層直接複合在無紡布上時,表麵(miàn)太不規則,且(qiě)孔隙太大(dà),因此需要在無紡布上預先塗布一(yī)層(céng)高透水性微孔聚碸作為支撐層,其孔徑約為150埃左(zuǒ)右。
6. 每一層均根據其功能要求分別優化(huà)設計與製造,超薄分離層是反滲透過程中真正具有分(fèn)離作用的功能層。
反滲透裝置是整套超純水設備的核心部分。反(fǎn)滲透(Reverse Osmosis)簡稱RO,源於美國航天技術,是六十年代發展起來的一種膜分離(lí)技術,其(qí)原理是原水(shuǐ)在高壓力的作用下通過反滲透膜,水中(zhōng)的溶劑由高濃度向(xiàng)低濃度(dù)擴散從而(ér)達到(dào)分離(lí)、提純(chún)、濃縮的目的,由於它與自然界的滲(shèn)透方(fāng)向相反,因而稱(chēng)它為反滲透。反滲透可以(yǐ)去除水中的細菌、病毒、膠體、有機物(wù)和98.6%以上的溶解性根類。該(gāi)方法具有運(yùn)行成本低、操作簡單、自(zì)動(dòng)化程度高、出水水質穩定等特點(diǎn),與其(qí)他傳統的水處理方法相比具有明顯的優越性(xìng),廣(guǎng)泛(fàn)運用於水(shuǐ)處理相關行業。
⑵EDI基本(běn)原理
EDI即連續(xù)除鹽技(jì)術(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利(lì)用混和離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同時這些被(bèi)吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別(bié)透過陰陽離子交換膜而被去除的過程。這一過程中離(lí)子交換(huàn)樹脂是被電連續再生的,因此不需要使用酸和堿對之再生。這一新技術可以代(dài)替傳統的離子交換(huàn)裝置(zhì),生產(chǎn)出電阻(zǔ)率高(gāo)達17 MΩ·cm的超純水(shuǐ)。
一般城市水源中存在鈉(nà)、鈣、鎂、氯化物(wù)、硝酸根(gēn)、碳酸(suān)氫根(gēn)等溶解物。這些化合物由帶(dài)負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通(tōng)過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子(zǐ)可以被去(qù)除。RO純水(EDI給水)電阻率的一般範圍是0.05-1.0MΩ·CM,即電導率的範圍(wéi)為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水電阻率的範圍一般為1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括其它微量(liàng)元素、溶解的氣體(例如CO2)和一(yī)些弱電解質(例如硼,二氧化矽),這些雜質在工(gōng)業除根水中必須被除掉。但是反滲透過程對於這些雜質的清除效果較差(chà)。
離子交換膜和(hé)離子交換樹脂(zhī)的工作原理相近,可(kě)以使特定的離子遷移。陰離子交換膜隻允許陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子(zǐ)交換膜隻允(yǔn)許陽離子透過,不允許陰離子透過(guò)。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合離(lí)子(zǐ)交換樹(shù)脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子(zǐ)交換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列,並(bìng)使(shǐ)用網狀物將每個EDI單元隔開,形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹脂中的陰陽離子分別(bié)在電場作用下向正負極遷移(yí),並透過陰陽離子交換膜進入(rù)濃水室,同時給水中(zhōng)的離子被離子交換樹脂吸附而占據由於(yú)離(lí)子電遷移而留下的空(kōng)位。事實上離(lí)子的遷移和吸附(fù)是同時並連續發生的。通過這樣的過程,給水中(zhōng)的離子穿過離子交換膜進入到濃水(shuǐ)室被去除而成為除根水。帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被(bèi)正極(+)吸(xī)引(yǐn)而通(tōng)過陰離(lí)子交換膜,進入(rù)到鄰近的濃水室中。此後這些離子(zǐ)在繼續向正極遷移中遇到鄰近(jìn)的陽離子交換膜,而陽離子交換不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡(dàn)水流中的陽離子(例(lì)如Na+ 、H+)以類式的方式被阻隔在(zài)濃水(shuǐ)中。在濃水中,透過陰陽膜的離子(zǐ)維持電中性。
EDI組件電流量和離子遷移量成正比(bǐ)。電(diàn)流量由兩部分組成,一部分源於被除去離子的遷移,另一部分源於水本身電離產生(shēng)的H+和OH-離子的遷移。在EDI組件(jiàn)中存在(zài)較高的電壓梯度,在(zài)其作用下,水會電解產生大量的H+和OH-。這(zhè)些就地產生的H+和OH-對離子交換樹(shù)脂進行(háng)連續再(zài)生。
EDI組件中的(de)離子交換樹脂可以分(fèn)為兩部分,一部分稱作(zuò)工作樹脂,另一部分(fèn)稱作(zuò)拋光樹脂,二者的界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電(diàn)作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續(xù)再生。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務(wù),而拋光樹脂(zhī)則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任務。
EDI給水的預處理是EDI實現其最(zuì)優性能和減少設備故障的首要的條件。給水裏的(de)汙染物會對除根組件有負麵影響(xiǎng),增加維護量並降低膜組(zǔ)件的(de)壽命。
超純水經(jīng)常用於(yú)微電子工業、半導體工(gōng)業、發電工業、製藥(yào)行業等。EDI純水也(yě)可以作為製藥蒸餾水、發電廠的(de)鍋爐補給(gěi)水,以及其它應用超純水。