淺析反滲透系統(tǒng)制備純化水在生產(chǎn)中的應(yīng)用

暢翱 曹帥 鄧智俊

摘 要 制藥用水的制備從系統(tǒng)設(shè)計、材質(zhì)選擇、制備過程、貯存、分配和使用均應(yīng)符合藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范的要求。水的質(zhì)量控制是藥品生產(chǎn)質(zhì)量控制的關(guān)鍵一環(huán)。反滲透系統(tǒng)制備純化水的方法越來越廣泛地應(yīng)用于制藥用水的處理，反滲透膜對水具有良好的透過性，工藝簡單且除鹽率高。本文詳細(xì)介紹我公司反滲透系統(tǒng)的制水工藝以及對運行中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行分析討論。

關(guān)鍵詞 反滲透系統(tǒng);純化水;制水工藝

1反滲透系統(tǒng)制備純化水工藝介紹

1.1 反滲透系統(tǒng)的組成

我公司某車間反滲透系統(tǒng)是由預(yù)處理與二級RO水處理系統(tǒng)兩部分組成。

預(yù)處理：原水罐—活性炭罐—多介質(zhì)罐—軟化器—精密過濾器—中間水罐。

二級RO水處理系統(tǒng)：一級RO反滲透—二級RO反滲透。

1.2 預(yù)處理段組成及作用

純化水系統(tǒng)預(yù)處理段組成為：原水罐—活性炭罐—多介質(zhì)罐—軟化器—精密過濾器

活性炭罐：吸附雜質(zhì)、微生物。

多介質(zhì)罐：去除雜質(zhì)、較大顆粒懸浮物[1]。

軟化器：對水中的離子進(jìn)行交換，對難溶鹽如：CaCO?，CaSO?，BaSO?，MgSO?中Ca+、Mg+離子進(jìn)行交換。

精密過濾器：去除水中懸浮物、固體顆粒。

1.3 預(yù)處理作用

合適的預(yù)處理對反滲透裝置長期安全運行十分重要，能夠保證：①產(chǎn)水流量的穩(wěn)定;②脫鹽率維持在某一值上的時間較長;③降低運行費用;④確保膜免受機械和化學(xué)損傷，以使膜有良好的性能和足夠長的使用壽命。

2二級反滲透生產(chǎn)純化水（如下圖所示）

2.1 一級RO處理

預(yù)處理水經(jīng)保安濾器通過一級RO水泵進(jìn)入一級RO膜，通過膜的低濃度水（也被稱作一級RO產(chǎn)水）進(jìn)入緩沖罐中，高濃度水通過排水管道進(jìn)行排放。

2.2 二級RO處理

緩沖罐中經(jīng)過處理的水通過二級RO水泵進(jìn)入二級RO膜，通過膜的低濃度水（二級RO產(chǎn)水）為最終生產(chǎn)用純化水進(jìn)入純化水儲罐。

2.3 二級RO處理水相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)2015版藥典中規(guī)定純化水電導(dǎo)率（在25℃時）≤5.1?s/cm，總有機炭≤0.5mg/L，微生物限度<100cfu/ml[2]。

3二級反滲透在生產(chǎn)中遇到的問題

3.1 原水泵的選型

（1）因為預(yù)處理系統(tǒng)的供水是由原水泵負(fù)責(zé)提供，水泵的選型非常關(guān)鍵如果泵不匹配導(dǎo)致預(yù)處理段產(chǎn)水不足，就不能滿足RO段對軟化水的需求。就拿一個設(shè)計產(chǎn)能為4噸/小時的純化水制備系統(tǒng)來講，

3.2 預(yù)處理段炭濾、砂率以及離子交換樹脂的更換

（2）根據(jù)實際使用情況，當(dāng)使用時間超過1年后，預(yù)處理段的產(chǎn)水電導(dǎo)率、硬度會升高，增加后端二級反滲透的處理壓力。由于預(yù)處理段各處理濾器中的濾料在經(jīng)過長期的正反洗沖刷后，濾料會由顆粒狀變?yōu)榉勰?，降低對雜質(zhì)、懸浮物以及難溶鹽的吸附和置換能力。根據(jù)實際生產(chǎn)情況建議在初始安裝調(diào)試完成制水系統(tǒng)后應(yīng)對預(yù)處理段取樣點水樣進(jìn)行檢測，檢測項目可以涉及電導(dǎo)率、微生物以及硬度等并做好相應(yīng)記錄存檔，當(dāng)制水系統(tǒng)運行1-2年時可以再次對預(yù)處理段進(jìn)行取樣檢測，如果上述檢測指標(biāo)出現(xiàn)大幅增長，建議對相應(yīng)濾器濾料進(jìn)行更換。

3.3 預(yù)處理段管路倒吸現(xiàn)象

（1）預(yù)處理系統(tǒng)中往往會留有原水取樣口以及活性炭過濾后軟化水的取樣口，在長時間使用后，上述所說的取樣口會出現(xiàn)倒吸的現(xiàn)象，分析其原因，有以下幾個方面：①預(yù)處理段后的中間罐（預(yù)處理與1級RO之間起到緩沖作用）容量過小，且預(yù)處理段產(chǎn)水能力不能滿足RO反滲透系統(tǒng)需水水量，導(dǎo)致預(yù)處理管道被抽空出現(xiàn)真空現(xiàn)象;②管路設(shè)計存在缺陷，預(yù)處理段的管路與RO反滲透段的管路無變化導(dǎo)致后端水量不足;③預(yù)處理段過濾器中填料及樹脂臟堵導(dǎo)致預(yù)處理系統(tǒng)存在憋壓情況產(chǎn)水量不足。

3.4 溫度對反滲透膜產(chǎn)水的影響

我公司用到的RO膜為陶氏反滲透膜，因進(jìn)水溫度對陶氏反滲透膜性能的影響，主要體現(xiàn)在它對膜的脫鹽率的影響，以及它對膜的運行壓力和壓降的影響。當(dāng)溫度上升時，陶氏反滲透膜的滲透性能會隨之增高，當(dāng)水通量保持在一個固定不變的數(shù)值的情況下，所需的凈推動力會隨之減少，從而使得實際運行壓力降低。同時，溫度的升高會使得溶質(zhì)的透過率隨之增加，即鹽的透過量增加，這將使得產(chǎn)出水的電導(dǎo)率會升高。溫度對膜的壓降的影響反應(yīng)過程是當(dāng)溫度升高時，水中分子會變得相對比較活躍，從而使得水的黏度變低，壓降隨之減少。當(dāng)進(jìn)水溫度升高時，水通量會隨之直線上升，溫度每升高一度，產(chǎn)水通量就會增加百分之二點五到百分之三左右，這主要是因為透過膜的水分子黏度下降，同時其擴散性增加。溫度升高會使得透鹽率升高、脫鹽率降低，其主要原因在于溫度的升高使得鹽分透過膜的速度升高，從而使得透過膜的鹽量增加。通常我們將進(jìn)RO膜前的進(jìn)水溫度控制在20-25度之間，保證RO膜的在較高效率下的工作狀態(tài)。

3.5 化學(xué)清洗/熱消毒對反滲透膜的作用

純水系統(tǒng)使用一段時間后，其產(chǎn)水量將降低、電導(dǎo)率逐步升高，屬系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，當(dāng)產(chǎn)水量、電導(dǎo)率低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的60%時，應(yīng)對純水系統(tǒng)進(jìn)行清洗處理，當(dāng)處理后產(chǎn)水量、電導(dǎo)率不能達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的80%時，應(yīng)及時對水系統(tǒng)進(jìn)行糾偏處理并將處理結(jié)果備案。糾偏措施為對系統(tǒng)主要部件（預(yù)處理系統(tǒng)、軟化水系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)、電去離子系統(tǒng)等）進(jìn)行清洗或更換，上述系統(tǒng)清洗或更換后，應(yīng)做風(fēng)險評估，決定是否對系統(tǒng)進(jìn)行驗證[3]。

4結(jié)束語

綜上所述反滲透系統(tǒng)制備純化水技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，但是保障連續(xù)、穩(wěn)定的純化水供應(yīng)需要對整個制水系統(tǒng)進(jìn)行日常運行數(shù)據(jù)監(jiān)控、運行數(shù)據(jù)記錄以及取樣檢測等，同時做好設(shè)備預(yù)防性維護(hù)已滿足用戶端用水質(zhì)量符合法規(guī)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 藥典2015版二部正文品種第一部分[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/17beaea00b1c59eef9c7b453.html，2016-04-25.

[2] 倪國強，解田，胡宏，等.反滲透技術(shù)在水處理中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2012，41（10）：23-26.

[3] 王振堃，張懷明，張立成.電滲析和反滲透——水處理[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980：189.

作者簡介

暢翱（1986-），男，甘肅省蘭州市人;學(xué)歷：大學(xué)本科，中級工程師，現(xiàn)就職單位：蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，研究方向：制水系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)等的運行管理。