一、行業(yè)應用(yòng)領域
製藥用水幾乎貫穿於藥品及相關產品生產的各個環節,因此它被喻為(wéi)藥品及相關產品生產的“生命線(xiàn)”。作為重要原輔(fǔ)材料的水,直接影響(xiǎng)藥物(wù)產品的質量。因此它必須同(tóng)藥品(pǐn)生產的其他原輔材料一樣,達到藥典規定的質量(liàng)標(biāo)準。
大輸液、針劑(jì)、口服液等製劑生產
原料藥的提取洗滌、針劑、膠囊生產
眼藥水及護理液(yè)的生產(chǎn)
醫院血誘室、生化分析室、手術室無菌水
多效蒸餾水機原料(liào)水、洗瓶水
化(huà)妝品工藝用水、洗滌用品用水
生化藥物製(zhì)品、診斷(duàn)試劑
二(èr)、製藥用水分類(lèi)
1)飲用水(Potable-Water):通常為自來水公司供(gòng)應的自來水或深井水,又稱原水,其質(zhì)量必須符合(hé)國家(jiā)標準GB5749-85《生活飲用水衛(wèi)生(shēng)標(biāo)準》。按2000中國藥(yào)典規定,飲用水不能直接用作製劑的製(zhì)備或試驗用水。
2)純化水(Purified Water):為原水經蒸餾(liú)法、離子交(jiāo)換法、反滲透法或其他適宜的方法(fǎ)製得的製藥用的水、不含任何附加劑。純化水可作為配製普通藥物製劑的溶劑或試驗用水,不得用於注射劑的(de)配製,采用離子交(jiāo)換法、反滲透法、超濾法等非熱處理製備的純化水一般又稱去離子水。采用特殊設計的蒸餾器用蒸餾法製備的純化水(shuǐ)一般又稱蒸餾水。
3)注射(shè)用水(shuǐ)(Water for Injection):是以純化水作為原(yuán)水,經特殊設計的蒸餾器蒸餾,冷凝冷卻後(hòu)經膜過(guò)濾製備而得的水。注射用水可作為(wéi)配製注射劑用的溶劑。
4)滅(miè)菌注射用水(Sterile Water for Injection):為注射用水依照注射劑生(shēng)產(chǎn)工藝製備所得的水(shuǐ)。滅菌注射用水用於滅菌(jun1)粉末的溶劑或注射液(yè)的稀釋劑。
三、規範對純化水的基本定義
根據FDA頒布(bù)的GMP(1998修訂)定義:“純化水為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法製得供藥(yào)用的水,不含任何附加劑。”
《中(zhōng)國藥典(diǎn)》(2010年版)附錄定義:“純化水為飲用水經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法製備的製藥用水。其質量應符合《中國藥典》二部純化水項下的規定。純(chún)化水(shuǐ)不含任何(hé)附加劑。”並(bìng)規定:“應嚴格監測各生產環節,防止微生物汙染。”
GMP(1998修訂(dìng))第34條規定:“純化(huà)水,注射用水的製備、儲存和(hé)分配應能防止微生物的滋生和汙染。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(zhuāng)應避免死角(jiǎo)、盲管。儲罐和管(guǎn)道要規定清洗(xǐ)、滅菌(jun1)周期。”
GMP(1998修訂)附錄總則中明確規定:“藥品生產過程(chéng)的驗證內容必須包括工藝用水(shuǐ)係統”。
1)純化水處理係統概(gài)述
純化水製備係統沒有一種(zhǒng)固定的模式。常用的程序是:以飲用水為原水,第一步,前處理(預(yù)處理)去除懸浮(fú)物、有機物、膠體、細菌等雜質並脫去餘(yú)氯,使水的濁度降到1度(dù)以下;第二步是脫鹽,去除(chú)水中以離(lí)子(zǐ)形(xíng)式存在的無機物和氧氣;第三步是後處(chù)理(精處理)進(jìn)一步去除極微細(xì)顆粒、細菌和被殺死的細菌(jun1)殘核。
2)係統設備組合的選擇原則(zé):
滿足純化水質量要求;
滿足製水效率要求;
盡量減少能耗;
方便維修和管理。
四、製藥用水的水質標準
1)飲用水:應符合(hé)中華人(rén)民共和國(guó)國家標準《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2008) 2)純化水:應符合《2010中國藥典》所收載的純化水標準。
在製(zhì)水工藝中通常采用在(zài)線檢(jiǎn)測(cè)純化水的電阻率值的大小,來反映水中各種離子的(de)濃度。製藥行業的(de)純(chún)化水的電阻率通常應≥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:應符合2010中國藥典(diǎn)所收載的注射用水標準。
五、常見典型工藝
1)係統工藝
2)主(zhǔ)要工藝原理(lǐ)
⑴反滲(shèn)透基本原理
反滲透是1960年(nián)美國加利(lì)福(fú)尼亞大學的洛布(Loeb)與素裏拉金(Sourirtajan)發明的一項高新膜分離技術,其孔(kǒng)徑很(hěn)小,大都≤10×10-10(10A),它能去除濾液中的離子範圍和分子量很小的有機物,如細菌、病毒、熱源等。它已廣(guǎng)泛用於海水或苦鹹水淡化、電子(zǐ)、醫藥用純水、飲用蒸餾水、太空水的生產,還應用於生物、醫學工程。
反滲透亦稱逆滲透(RO)。是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜(或稱半透膜)分離出來。因為它和自(zì)然(rán)滲透的方(fāng)向(xiàng)相反,故稱反滲透。根據各種物料的(de)不同滲透壓,就可以使大於滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。
滲透(tòu)是一種物理現象,當兩種含有不(bú)同根(gēn)類濃(nóng)度的溶液用一張半透膜隔開時(shí)會發現,含根量少的一側的溶劑會(huì)自發地向含根(gēn)量高的一側流動,這個過程叫做滲透。滲透直到兩側的液位差(即壓力差(chà))達到平(píng)衡時,滲透停(tíng)止,此時的壓力差叫滲透壓。滲透壓(yā)隻(zhī)與溶液的(de)種類、根濃度和溫度有關,而與半透膜無關。一般說來,根濃度越高(gāo),滲透壓越高。反之,如果在濃(nóng)溶液側施(shī)加一個壓力超過滲透壓時,那麽濃側的溶劑(jì)會在壓力作用(yòng)下向(xiàng)淡水一側滲透,這個滲透由於與自然滲透相反,故叫做(zuò)反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透膜(mó)分離技術就是利用反滲透原理分離溶質和溶劑的方法。
反滲透(tòu)設施生產純水的(de)關鍵有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透膜(mó),二是一定的壓力。簡單地(dì)說,反(fǎn)滲透半(bàn)透膜上有眾多的孔,這些孔(kǒng)的大小與水分子的(de)大小相當,由於細菌、病毒、大部分(fèn)有機(jī)汙染物和水(shuǐ)合離子均比(bǐ)水分子大得多,因此不能透過反滲透半透膜而與透過反滲透膜(mó)的水相分離。在水中眾多種雜質中(zhōng),溶解性鹽類是最難清除的.因此,經常根據除鹽率的高低來確定(dìng)反滲透的淨水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透(tòu)半透膜的選擇性。目前,較(jiào)高選擇性的反滲透膜元件除鹽率(lǜ)可以高(gāo)達99.5%
1. 聚酯材料(liào)增強無紡布(bù),約120μm厚;
2. 聚碸材料多孔中間支撐層,約40μm厚;
3. 聚酰胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。
4. 複(fù)合膜(mó)的主要結構強度是由無紡布提供的,它具有堅硬、無鬆散纖維的光滑表麵。
5. 設計多孔中(zhōng)間支撐結構的(de)原因是如超薄分離層直接複合在無紡(fǎng)布上(shàng)時,表麵太不規則,且(qiě)孔隙太大,因(yīn)此需要(yào)在無紡布上預(yù)先塗布一層高透水性微孔聚碸作為支撐層,其孔徑約(yuē)為150埃(āi)左右。
6. 每一層均根據其功能要求分別(bié)優化(huà)設計與製造,超薄分離層是反滲透(tòu)過程中(zhōng)真正具(jù)有分離作用的功能層。
反滲透裝(zhuāng)置是(shì)整套(tào)超純水(shuǐ)設備的核(hé)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技術,其原理是原水在高壓力的作用下通過反滲透膜,水中的溶劑由高濃度向低濃度擴散從(cóng)而達(dá)到分離、提純、濃縮的目的,由於它與自然界的滲透(tòu)方向相反,因而稱(chēng)它為反滲透。反滲透可以去除水中的細菌、病毒、膠體、有機物和98.6%以上的(de)溶解性根類。該方法具有運行成本低、操作簡單、自(zì)動化程度高、出水水質穩定等特(tè)點,與其他傳統的水處理方法相比具有(yǒu)明顯的優越性,廣泛運用於水處理相關(guān)行業。
⑵EDI基本原理(lǐ)
EDI即連續除鹽技術(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混和離(lí)子交換樹脂吸附給(gěi)水中的陰(yīn)陽離子,同時這些被吸附的離子(zǐ)又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去除的過程(chéng)。這一過(guò)程中離子交換樹脂是被電連續再生的,因此不需(xū)要使用酸和堿對之再生。這一新技術(shù)可以(yǐ)代替傳(chuán)統的離子(zǐ)交換裝置,生產出電阻率高達17 MΩ·cm的超純水(shuǐ)。
一般城市水源中存在鈉、鈣、鎂、氯化物、硝酸根、碳酸氫根等溶解物。這些(xiē)化合物由帶負電(diàn)荷的陰(yīn)離子和帶正(zhèng)電荷的陽(yáng)離(lí)子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可以被去除。RO純水(EDI給水)電阻率的一般範圍是0.05-1.0MΩ·CM,即(jí)電(diàn)導率的範圍為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水電阻率的範圍一(yī)般為1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括(kuò)其它微量元素、溶解的氣(qì)體(例如CO2)和一些弱電解質(例如硼,二(èr)氧化矽),這些雜質在工(gōng)業除根水中必(bì)須被除掉。但是反滲透過程對於(yú)這些雜質的清除效果較差。
離子(zǐ)交換膜和(hé)離子交換樹脂的(de)工作原理相近,可以使特定的離子遷(qiān)移。陰離(lí)子交(jiāo)換膜隻允許陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子(zǐ)交(jiāo)換膜隻允許陽離(lí)子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離(lí)子交換膜之間充填混(hún)合離子交換(huàn)樹脂就形成了一個(gè)EDI單元(yuán)。陰陽離子交換膜之間(jiān)由混合離子交換樹脂(zhī)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,並使用網狀(zhuàng)物將每個EDI單元(yuán)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在電場作用下向正負極遷移,並透過陰陽離(lí)子交換膜進入(rù)濃水室,同(tóng)時給(gěi)水中的離子(zǐ)被離子交換(huàn)樹脂吸附而占據由於離子電遷移而留下的(de)空位。事實上離子的遷移和吸附是(shì)同時並連續發生的。通(tōng)過這樣的過程,給水中的離子穿過離子交(jiāo)換膜進入到濃水室被去除而成為除根水。帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰(yīn)離子交換(huàn)膜,進入到鄰近的濃水室中。此後這(zhè)些離子在繼續(xù)向正(zhèng)極遷(qiān)移中遇到鄰近的陽離子交換膜,而陽離子交換(huàn)不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中。淡水流中的陽離子(例如Na+ 、H+)以類式的方式被阻隔在濃水中。在濃水中,透過陰陽膜的離子維持電中性(xìng)。
EDI組件電流(liú)量和離子遷(qiān)移量成正比。電(diàn)流量由兩部分組成,一(yī)部分源於被除去離子的遷(qiān)移(yí),另一(yī)部(bù)分源於水本身電離產生的H+和OH-離子的遷移。在EDI組件中存在較高的電壓(yā)梯度,在其作用下,水會電解產生大量的H+和(hé)OH-。這些就地產生的H+和OH-對離子交換(huàn)樹脂(zhī)進行(háng)連續再生。
EDI組件中的離子交換樹脂可以分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂,二者的(de)界限稱為工作前沿。工作樹脂主要起導電作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生(shēng)。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂(zhī)則承擔著去除象弱電解質等較難(nán)清除的離子的任(rèn)務。
EDI給水的(de)預處理是EDI實現其最優性能和減少設備故障的首要的條件。給水裏的汙染物會對除根組件有負麵影響,增加維護量並降低膜組件的壽命。
超純水經常用於微電子工業、半導體工業、發電工業、製藥行業等。EDI純(chún)水也可以作為製藥蒸餾水、發電廠的鍋爐補給水,以及(jí)其(qí)它應(yīng)用超(chāo)純水。