纯化水的制备工艺与分配系统2

沧州职业技术学院毕业论文

纯化水的制备工艺与分配系统

2012 届 化学工程系 专 业 化学制药 学 号 23号

学生姓名 王青青 指导教师 罗润芝

完成日期 2012年5月7日

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毕业论文评语及成绩

学生姓名 王青青 专业 化学制药 班级 制药0902 学号 23 毕业 纯化水的制备工艺和分配系统 论文题目 指导教师 罗润芝 姓名 指导教师评语： 职称 指导教师 讲师 答辩小组意见： 答辩小组组长签字： 年 月 日 成绩： 系主任签字： 年 月 日 沧州职业技术学院毕业论文

毕业论文任务书

题目 专业 化学制药 所在系 班级 纯化水的制备工艺和分配系统 制药0902 导师 姓名 学生姓名 罗润芝 王青青 导师职称 讲师 化学工程系 一、论文内容 以学生所在实习单位为基本依据，要求学生熟练掌握本企业现行工艺状况及国内外最新发展动态，发现企业在工艺发展方面所存在的问题，提出问题的症结所在，设计并给出改进方案。可以是针对某一问题或某几个问题，提出自己的建议、措施和设计，并要求对企业在节能、自动化控制和可持续发展等方面提出自己的大胆设想。 二、基本要求 1、学生的论文应完全符合沧州职业技术学院《毕业论文手册》的要求。 2、论文应有一定的篇幅和深度，不能随便应付。正文字数不少于3000字。 3、论文的进度应严格按照任务书中的规定，不得无故拖延。 4、学生可通过各种方式（如QQ聊天，电话，邮件，会面等）多与指导教师联系，以使老师能及时掌握学生论文写作的进度和发现问题。 5、学生不得以任何理由不参加毕业论文的各个环节，否则成绩一律按不及格处理。 三、研究方法 1、从清洁生产的角度，对企业中所存在的能源消耗、污染等问题进行析。 2、根据我们所学习工艺学知识，对企业中所存在的缺陷问题进行设计，给出切实可行的方案。 3、从自动化控制角度，提出企业存在的自控水平现状及发展空间。 4、上网或通过查阅一些资料，了解对企业的“三废”治理的一些整治措施。 四、应收集的资料及参考文献 1、应收集企业现有产品的工艺流程，从而掌握企业的整体生产情况。 2、应收集企业现有节能与污染治理的现状及其治理的成效。 3、查阅各种生产工艺、节能及自动化控制等方面的书籍、文献。 五、进度要求 1、 3月初下达任务书，布置任务。 2、 3月份为收集各种资料、查阅资料的阶段，为编写论文做准备。 3、 4月份是具体的研究时间。 4、 5月2日初为成文时间。 5、 5月6号返校，完成论文的最后定稿，装订，答辩等环节。 教研室主任签字 时间 年 月 日 沧州职业技术学院毕业论文

毕业论文开题报告

题目 专业 化学制药 纯化水的制备工艺和分配系统 班级 制药0902 学生姓名 王青青 一、文献综述（立论依据） 水是药品生产不可缺少的重要的原辅材料。制药工业中所用的水，特别是用来制造药品生产的水的质量，直接影响药品产品的质量。因此它必须达到药典规定的标准。同时为了避免在分配系统上造成水质污染或浪费，应建立合理的纯化水分配系统。 二、研究内容及预期目标 研究内容：主要研究了纯化水的生产工艺并研究了它的分配系统 预期目标： 1.能够熟练的掌握纯化水的生产工艺，并能熟知各个工段的工艺流程 2.使自己的论文写作水平有一定的提高 三、研究方案（研究方法） 1.查找文献，搜集资料。 2.对纯化水工艺流程的熟悉，结合实习单位的实际生产状况 四、进度计划 1. 3月1日---3月31日 查找文献，搜集资料 2. 4月1日---4月30日 写毕业论文开题报告 3. 4月8日---4月10日 撰写毕业论文完成初稿 4. 5月7日 在老师指导下完善毕业论文，准备答辩 指导教师签字 时间 沧州职业技术学院毕业论文

摘要

本文首先在前言引用药典中对制药用水的论述阐明其重要性，然后在正文中对纯化水制备的工艺流程进行了说明，并对分配系统的组成也予以阐述。 关键词：纯化水；制备工艺；分配系统；

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目录

摘要................................................................... 1 目录................................................................... 2 第1章 前言............................................................ 3 1.1纯化水...........................................................3 1.1.1纯化水的概念...................................................3 1.1.2纯化水的用途...................................................3 1.1.3纯化水制备方法的选定原则.......................................3 1.2纯化水的分配系统........................................................3 第2章 纯化水制备工艺..........................................................4 2.1纯化水工艺流程................................................... 4 2.2预处理........................................................... 4 2.3一级和二级除盐过程............................................... 5 2.2.1除盐的目的.................................................... .5 2.2.2一级除盐....................................................... 6

2.2.3二级除盐.......................................................6

第3章 纯化水的分配系统.................................................8

3.1纯化水贮罐.......................................................8 3.2纯化水输送泵.....................................................8 3.3线杀菌器.........................................................8 3.4巴斯德灭菌.......................................................9 第4章 结论............................................................10 参考文献...............................................................10 致谢...................................................................12

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第1章 前言

1.1纯化水

1．1．1纯化水的概念

水是药物生产过程中用量最大，使用广的一种辅料，用于药物生产过程及药物制剂的制备。饮用水为天然水经净化处理所得的水，其质量必须符合现行中华人民共和国国家标准《生活饮用水卫生标准》[1]，饮用水可作为药材净制时的漂洗、制药用具的粗用水。除令有规定外，也可作为药材的提取溶剂。

1．1．2纯化水的用途

纯化水为饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制备的制药用水。不含任何附加剂，其质量应符合二部纯化水项下的规定。纯化水可作为普通药物制剂用的溶剂或实验用水；可作为中药注射剂、滴眼剂等灭菌制剂所用药材的提取溶剂；口服、外用制剂配制用溶剂或稀释剂；非灭菌制剂用器具的精洗用水。也用作非灭菌制剂所用药材的提取溶剂。纯化水不得用于注射剂的配制与稀释。

1．1．3纯化水制备方法的选定原则

纯化水系统除控制化学指标及微粒污染外，必须有效的处理和控制微生物及细菌内毒素的污染。制水系统还从系统设备、材质选择、制备过程、贮存、分配和使用均应符合药品生产质量管理规范的要求。制药用水系统应定期进行清洁与消毒，应严格检测各生产环节，防止微生物污染，确保使用点的水质。

1.2纯化水的分配

由于纯化水生产后需要分配至各个使用点，确保纯化水的充足供应，生产的纯化水量会大于所使用的量。为了避免分配过程中纯化水水质超标等造成的资源浪费，所需要建有纯化水分配系统。纯化水分配系统包括纯化水贮罐，纯化水输送泵及紫外杀菌器

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第2章 纯化水制备工艺

2.1纯化水工艺流程

纯化水制备是以原水（包括饮用水、自来水、地表水和地下水）为原料，经逐级提纯水质，使之符合要求的过程。因此，水的纯化是一个多级的过程，每一级都除掉一定量的污物，为下一级作准备。对某一独特的水源，应根据其水质特性及供水对象来设计系统。

图1：现代制药纯化水制备工艺

2.2预处理

预处理[2]的主要目的是清除水中的悬浮物、细菌和部分有机污染物，不能清除水中溶解的无机污染物和细菌内毒素。常规预处理工艺如混凝、沉淀、过滤属于该类方法；另外如活性炭吸附、软化处理、阻垢剂填加、精滤、超滤和紫外消毒均可以归结为预处理方法。GMP指出预处理设备可根据原水水质情况配备。常见的预处理设备及其功能如下。 （1）混凝

向原水中添加絮凝剂使水中胶体物质和细小悬浮物结成较大的固体物质。 （2）沉淀

在采用混凝剂时应提供一个用于提供反应时间和沉淀的沉淀池。 （3）多介质过滤

多介质过滤精度50～200μm，用于过滤水中较大颗粒的悬浮物。也可以使用氧化还原催化剂对少量低价铁锰进行氧化处理。对于铁锰过高的原水，可以部分或全部使用锰砂为过滤介质。GMP要求多介质过滤有自动反冲功能。

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（4）活性炭吸附罐

活性炭吸附罐可以吸附水中游离氯和部分有机污染物。GMP要求活性炭吸附罐有自动反冲和蒸汽消毒功能。 （5）软化

软化可以用溶解度很高钠盐替代水中溶解度较低钙、镁盐类，以减低水在深度净化过程中结垢的可能性。软化还可以用于清除少量的铁盐。GMP要求软化有再生功能 （6）添加阻垢剂

在没有软化设施时，添加阻垢剂可以用于减缓无机垢的形成。无机垢包括钙、镁盐类沉淀，硅酸盐类沉淀和铁盐类沉淀。 （7）添加酸

加酸可以减低无机结垢的形成。 （8）添加碱

加碱可以增加后续设施的除盐效率。 （9）精滤

精滤1～20μm，主要功能是除去水中较细小的悬浮物，使水澄清，以保护后续设备，如反渗透设备。 （10）热交换器

热交换器可保证产品水的温度稳定，同时可以保证深度净化设施产量的稳定。 （11）超滤

超滤0.02～0.1μm，不仅可以使水澄清，还可以截留水中的细菌和部分有机物，可以进一步保护后续设备。 （12）紫外设备

用于预处理的是波长为2 nm的紫外光，主要作用是杀菌。GMP要求紫外设备有记录时间的仪表。

2.3一级除盐和二级除盐过程

2.3.1除盐目的

一级和二级除盐处理的主要目的是清除水中溶解的污染物，特别是有机污染物、盐

类包括重金属类和细菌内毒素等等。在处理之前一般必须配备必要的预处理以对后期处理设施实行保护。

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2.3.2一级除盐

中国药典2000版规定纯化水使用蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得。GMP也同样提出深度净化方法可以是去离子器-离子交换器、反渗透装置和蒸馏水机三种设备。其实，深度净化还可以通过电渗析、连续电除盐等装置实现。一级除盐设施一般除盐率在95%～99%，即使制药企业拟制备要求较低的工艺用水，一级除盐设施也是非常必要的。一级除盐方法有复床离子交换法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法。

常用的制水工艺有离子交换、电渗析与反渗透[3]这三种。当含盐浓度为几百mg/L的原水制取纯水，传统的方法为离子交换法，原水中盐浓度越低越适合用于离子交换法，而原水浓度高时，离子交换法再生频繁，这样不但要消耗的酸、碱 ，还会造成大量酸碱再生废液，污染环境。若采用电渗析或反渗透作离子交换的前处理，可脱去原水中大部分的盐分，可大大减轻后面离子交换的负荷，延长使用周期。

如根据不同的原水水质和出水的水质要求，将几种方法组合起来，可以充分发挥各项工艺的特长，产生良好的效果和经济效益。常见的方式有[4]：

a. 原水——预处理——电渗析——离子交换 b. 原水——预处理——反渗析——离子交换

两种方法的优点是：离子交换设备再生用的酸碱用量可以降低90%-95%；由于反渗析和电渗析可以将原水中的含盐量降低到原来的1/10-1/20，因此离子交换运行周期长，除盐系统可以大大简化，且原水中通常一般方法不易除去的物质，如胶体、有机物、铁离子和二氧化硅等都可除去；提高对原水水质变化的适应性和出水水质的可靠性；制水总价格比单独用离子交换系统时便宜，更有利于环境保护。

因此，在使用一级除盐设备的基础上，应当考虑一级除盐和二级除盐相结合的方式来达到纯化的指标。

2.3.3二级除盐

a.混床离子交换法[5]

混床离子交换法与复床离子交换法原理相似，只是，阴阳离子交换树脂被混合与同一个交换床中以提高出水电阻率。混床离子交换法无法出去细菌和细菌内毒素，离

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子交换树脂可能渗出有机污染物。对混床再生比复床更为复杂，需消耗酸、碱和人力，并产生污水。

b.连续电除盐设备

连续电除盐技术（EDI）是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相组合的纯水制造技术。相对于混床离子交换器，EDI设备具有连续运行，水质稳定、无需使用酸碱再生，无污水排放和运行成本低的优点。但EDI投资运行费用高，并不能保证无细菌、病毒、细菌内毒素。

c.简单二级反渗透法

可以利用反渗透技术在一级除盐基础上进一步除盐，用两级反渗透设备分别作为一级和二级除盐设施 的技术成为双极反渗透技术。使用双极反渗透投资较低，占地我国GMP认证目前对有机物分解设施没有要求，但是，美国药典已有明确规定。在未来几年内我国GMP认证也可能会包括总有机碳(total organic carbon,TOC)指标。原水经过一系列净化过程后，其有机物含量经常是难以预见的。如果自来水质量较好，有机分解设施一般是不必要的。另外，有机分解设施容易在完成成套设备安装后添加。可以在完成设备安装调试后对纯水的TOC检测，如果不能达到标准，可以后增加有机物分解器。常用有机物分解器是紫外有机物分解器（UV-185），也可以使用臭氧氧化法，但紫外法较常见。为了达到中国药典或美国药典（PW、WFI）标准，或GMP认证提出的电阻率大于1 MΩ·cm要求，需要使用二级除盐设施，二级除盐设施应有一级除盐设施为前级设备。二级除盐设备可以是混床离子交换器、反渗透设备、连续电除盐设备。

面积小，又避免使用酸碱处理，并且不再采用离子交换的工艺，但其电导率较低。

当二级除盐设施使用离子交换树脂时应使用小于2μm终端过滤器，也可以用超滤设施代替终端过滤器。

蒸馏法也是一种除盐方法，由于中国药典规定必须用蒸馏法制得注射用水，本文将蒸馏法区别于其他除盐设备讨论，多效蒸馏法一般需要二级除盐设施为前级设备，在原水水质较好时，可以用一级除盐设施为多效蒸馏设备的前级设备。

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第3章 纯化水的分配系统

3.1纯化水贮罐

制药用水贮罐容量的大小：首先应满足分配管路的灌注用水；再满足各种工艺用水条件下的存水量；再保证贮罐内水位始终不低于泵所需的吸入高度；同时也应储备足够的水量，以保证制水系统设备进行维修和出现紧急情况时，仍能维持一定时间的正常生产。

纯化水贮罐应采用不锈钢材料或经验证无毒，耐腐蚀，不渗出污染离子的其他材料制作。贮罐通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器。贮罐内壁应光滑，按管口和焊缝不形成死角或沙眼，不宜采用可能滞水污染的液位计和温度计。对储罐要定期清洗，消毒灭菌，并对清洗、灭菌效果验证。

3.2纯化水输送泵

纯化水输送泵为不锈钢制造，电抛光并钝化处理。为了便于清洗纯化水输送泵具有易拆卸大的结构形式，并用清洁的开式叶轮；泵及进出水管具有卫生级结构，并能耐受较高的工作压力；能在含蒸汽的湍流热水下稳定的工作；泵的最大流量能满足高峰用水量假回水流量要求；为了节约成本采用变频技术，通过改变泵的转速，使回水流速恒定适宜范围内。在泵体的底部将泵壳的余水排尽的排水阀。

3.3线杀菌器

为了避免循环时产生的微生物影响水质，所以在纯化水输送泵后添加紫外线杀菌器。

紫外线杀菌技术是一种有效的杀菌技术，可以应用于水处理系统中。当然紫外线杀菌效果与紫外线强度有直接的关系。紫外线强度受紫外灯管的功率、性能所决定。当辐照强度一定时，被照消毒物停留时间愈久，离杀菌灯管愈近，其杀菌效果愈好，反之愈差。

特点：紫外线杀菌器具有水流均匀、无死角、光射条件好、杀菌彻底、能耗低、

安装灵活方便等特点，主体材质采用不锈钢，无金属离子浸染问题，产品结构为密封容器石英套管式，内设电气控制装置。其中关键的紫外线灯管理论寿命长达10000小时。

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3.4巴斯德灭菌

在整个水系统中，有两处需要对微生物进行特殊控制。一处使活性炭过滤器这是因为活性炭过滤器的主要作用都是去除有机物，其上流侧必定会随时间的推移积累大量的有机物。为使该处理单元具有确定的处理微生物的能力，又不会因微生物积累过多而对下流侧造成污染，有必要对其进行定期的消毒。另一处是成品纯化水循环系统的定期消毒

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第4章 结论

纯化水制备工艺是一门发展很快的现代技术，它的发展拓展了制药企业的生产

空间。纯化水制备中使用的反渗透设备，是膜技术在医药领域的一项应用。国际上现在流行的一句话是：谁掌握了膜技术，谁就掌握了现代化工的未来。可见，发展这一技术的重要性。作为膜技术的应用，制药企业应不断地关注该技术的发展动态，并将有利于生产的技术与知识，转化并应用于生产中，提高纯化水制备的技术。

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参考文献

[1] 国家药品监督管理局，药品生产质量管理规范,1998年修订  [2] 叶婴奇，工业用水处理技术。上海：上海科学普及出版社，1995  [3] 邵刚，膜分离技术及应用，重庆环境科学，1984，6（3）

[4] 井山哲夫，水处理工程理论与应用，张自杰等译。北京：科学出版社，1986 [5] 西村正人，膜分离技术、水处理技术，19

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致谢

在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师罗老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中罗老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了罗老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时在工作过程中还得到许多同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意。感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心地感谢！

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