醫(yī)用純化水是將原水經(jīng)蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法制得的制藥用的水、不含任何附加劑，可作為配制普通藥物制劑的溶劑或試驗用水。在片劑、膠囊、口服液、外用藥劑的生產(chǎn)中，凡與藥品接觸的設(shè)備、容器、內(nèi)包裝和工具，均需用純化水清洗。電導(dǎo)率是純化水的重要指標(biāo)，《中國藥典》（2005版）中對純化水的電導(dǎo)率有明確的要求，即小于等于2μs/cm。
1.純化水的水質(zhì)指標(biāo)
項 目
中國藥典（2005年版）
來源
本品為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜方法制得
性狀
無色澄明液體，無臭、無味
酸堿度PH
符合規(guī)定
氨
0.3μg/ml
氨化物、硫酸鹽與鈣鹽、亞硝酸鹽、二氧化碳、不揮發(fā)物
符合規(guī)定
硝酸鹽
0.06μg/ml
重金屬
0.5μg/ml
鋁鹽
―――
易氧化物
符合規(guī)定
總有機(jī)碳
―――
電導(dǎo)率
2μs/cm
細(xì)菌內(nèi)毒素
―――
無菌檢查
―――
微生物超標(biāo)糾正標(biāo)準(zhǔn) = 3 * GB3 ③
―――
2.純化水的制備方法
蒸餾法，按蒸餾器皿可分為玻璃、石英蒸餾器，金屬材質(zhì)的有銅、不銹鋼和白金蒸餾器等。按蒸餾次數(shù)可分為一次、二次和多次蒸餾法。
蒸餾水可以滿足普通分析實(shí)驗室的用水要求。由于很難排除二氧化碳的溶入。所以水的電導(dǎo)率是很高的，達(dá)不到2μs/cm。不能滿足許多新技術(shù)的需要。
離子交換法，主要有兩種制備方式：
復(fù)床式，即按陽床—陰床—陽床—陰床—混合床的方式連接并生產(chǎn)去離子水；早期多采用這種方式，便于樹脂再生。
混床式（2-5級串聯(lián)不等），混床去離子的效果好。但再生不方便。
離子交換法可以獲得十幾MΩ的去離子水，但離子交換樹脂失效后必須加堿或加酸進(jìn)行還原，要產(chǎn)生大量的酸堿廢水，直接外排不但污染環(huán)境，而且費(fèi)用高昂。
電滲析法，由于其能耗低，常作為離子交換法的前處理步驟。它在外加直流電場作用下，利用陰陽離子交換膜分別選擇性的允許陰陽離子透過，使一部分離子透過離子交換膜遷移到另一部分水中去，從而使一部分水純化，另一部分水濃縮。 電滲析是常用的脫鹽技術(shù)之一，產(chǎn)出水的純度能滿足制藥用水要求，但它對水中的有機(jī)物不能去除與反滲透相比它的脫鹽率較低，裝置龐大且組裝要求高。
二級反滲透法注，是利用膜處理技術(shù)生產(chǎn)純化水。采用此工藝不僅可以確保處理后的水完全達(dá)到藥典規(guī)定的純化水標(biāo)準(zhǔn)，對原水水質(zhì)變化的適應(yīng)能力強(qiáng)，而且完全避免了采用傳統(tǒng)工藝可能造成的環(huán)境污染，并能有效地降低水處理成本。
3.二級反滲透法制備純化水的工藝
經(jīng)過對以上工藝的分析與比較，我們在某藥廠15t/h的純化水工藝設(shè)計中采用了二級反滲透法，通過設(shè)備調(diào)試出水水質(zhì)達(dá)到1μs/cm，完全符合《中國藥典》（2005）版的要求，并一次性通過了GMP認(rèn)證。
3.2 工藝說明
原水箱儲存的水是市政自來水，在藥典中規(guī)定通常為自來水公司供應(yīng)的自來水或深井水，其質(zhì)量必須符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5749—85生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。原水經(jīng)市政管網(wǎng)直接送入原水箱，并經(jīng)原水泵送入石英砂過濾器。
石英砂過濾、活性炭過濾、軟水器軟化統(tǒng)稱為預(yù)處理工藝，這些措施工藝比較簡單，成本較低，但對整體工藝產(chǎn)生良好作用。它會大大減輕反滲透膜的負(fù)擔(dān)，保證系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。石英砂過濾器主要去除水中的懸浮顆粒和膠體微粒，降低水的濁度。處理后的水進(jìn)入全自動碳濾器，繼續(xù)去除水中的余氯、有機(jī)物、顏色及異味。活性碳濾器處理后的水進(jìn)入全自動軟化器，主要去除水中的硬度（如：鈣、鎂離子），使水質(zhì)得以徹底軟化。軟化的目的是防止反滲透膜表面結(jié)垢，造成產(chǎn)水量的下降。
軟化器出水直接進(jìn)入精密過濾器。精密過濾器可截流水中的細(xì)微懸浮物（如銹、碎樹脂等），進(jìn)一步降低水的濁度，提高反滲透的進(jìn)水水質(zhì)，精密過濾器出水的SDI值一般可降低至5以下。精密過濾器出水進(jìn)入反滲透膜。
反滲透膜是反滲透法制備醫(yī)用純化水的核心部分。它在高壓下使水分子通過，而水中溶解性的無機(jī)離子及其他懸浮離子則被反滲透膜表面截流，從而實(shí)現(xiàn)了水分子與無機(jī)離子的分離。出水純度一般是由反滲透膜本身的脫鹽率決定的，僅為進(jìn)水電導(dǎo)值得1%~2%。進(jìn)水電導(dǎo)值越高，造成濃度極化加劇，污堵就會越容易產(chǎn)生。反映在設(shè)備上一般表現(xiàn)為：操作壓力明顯上升，產(chǎn)水量明顯下降。膜的使用壽命為2-3年。
本工程設(shè)計產(chǎn)水水量為15t/h，反滲透膜采用美國海德能公司生產(chǎn)的芳香族聚酰胺復(fù)合膜，材質(zhì)為芳香族聚酰胺復(fù)合材料，型號為CPA3型，總共數(shù)量32支，其中一級反滲透20支，二級反滲透12支。CPA3型每支膜在25℃用1500ppm氯化鈉溶液測試；操作壓力1.55MPa，透過水量為41.6m3/d。溫度每下降1℃，水通量減少3%，單支膜元件水回收率為15%，脫鹽率為95%。
一級反滲透使用精密過濾器的出水經(jīng)一級反滲透高壓泵壓入一級反滲透膜組件，每個模組件裝四支膜元件，第1~3支模組件并聯(lián)后與第4~5支模組件串聯(lián)排列；每個膜組件內(nèi)4支反滲透膜串聯(lián)連接，一級產(chǎn)水由每個模組件中心管并聯(lián)引出，進(jìn)入中間水箱，含無機(jī)離子的一級反滲透濃縮液全部自動排放掉。為防止反滲透膜過快結(jié)垢，一級反滲透系統(tǒng)每運(yùn)行1小時，自動沖洗120秒。
中間水箱的純水經(jīng)二級反滲透高壓泵壓入二級反滲透膜組件，二級膜組件共3支，第1~2支并聯(lián)后與第3支串聯(lián)排列；每個膜組件內(nèi)4支反滲透膜串聯(lián)連接，二級產(chǎn)水由每個膜組件中心管并聯(lián)引出，引入成品水箱，二級反滲透濃縮液全部返回原水箱以提高水的利用率。為防止反滲透膜過快結(jié)垢，二級反滲透系統(tǒng)每運(yùn)行1小時，自動沖洗120秒。
雙級反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行是通過原水箱、中間水箱和成品水箱內(nèi)高、低液位開關(guān)指揮可編程控制器進(jìn)行產(chǎn)水和關(guān)停動作，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化運(yùn)行，設(shè)備配備了自動在線電導(dǎo)儀，酸度計等，實(shí)時在線自動監(jiān)控產(chǎn)水質(zhì)量，指標(biāo)不合格時則自動報警。
紫外線消毒是目前純化水最可靠、最先進(jìn)的消毒措施。成品水箱后設(shè)置了過流式紫外線滅菌器。紫外線殺菌原理是利用波長在254—257nm紫外光波段具有滅菌作用來完成的，對純化水不會帶入附加物所引入的污染、殺菌速度快，效率高，效果好，體積小，輕便，耗電低，壽命長。 處理效果。該工程于2006年4月正式投入使用，下表1為該項目調(diào)試完畢后天津藥品檢驗所出具的檢驗報告參數(shù)。到目前為止，該系統(tǒng)運(yùn)行一直保持穩(wěn)定，產(chǎn)水量和產(chǎn)水水質(zhì)都能達(dá)到2005版純化水標(biāo)準(zhǔn)。
表1 天津市藥品檢驗所檢驗報告
檢驗項目
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
檢測結(jié)果
性狀
應(yīng)為無色的澄清液體
為無色的澄清液體
酸堿度
應(yīng)符合規(guī)定
檢查
氯化物、硫酸
應(yīng)符合規(guī)定
符合規(guī)定
硝酸鹽
不得過0.000006%
符合規(guī)定
鹽與鈣鹽
應(yīng)符合規(guī)定
符合規(guī)定
亞硝酸鹽
不得過0.000002%
符合規(guī)定
氨
不得過0.00003%
符合規(guī)定
二氧化碳
應(yīng)符合規(guī)定
符合規(guī)定
易氧化物
應(yīng)符合規(guī)定
符合規(guī)定
不揮發(fā)物
遺留殘渣不得過1mg
0.8mg
重金屬
不得過0.00003%
符合規(guī)定
微生物限度
應(yīng)符合規(guī)定
符合規(guī)定
結(jié)論
與傳統(tǒng)的水處理工藝相比，二級反滲透工藝由于不采用離子交換工藝，也就不需要離子交換再生所需的酸和堿，不需要配備酸堿貯槽以及中和池，這樣就有效地避免了使用傳統(tǒng)工藝所造成的環(huán)境污染，并使設(shè)備成本降低。此外，二級反滲透工藝還可以徹底清除傳統(tǒng)工藝難以清除的膠體物質(zhì)、有機(jī)物、鐵離子和二氧化硅；提高了水處理設(shè)備對原水水質(zhì)變化的適應(yīng)性和出水水質(zhì)的可靠性；提高水處理系統(tǒng)的自動化程度和技術(shù)含量；減輕操作人員的勞動強(qiáng)度，等等。
水處理工藝和水處理設(shè)備是否先進(jìn)，直接關(guān)系到藥品生產(chǎn)的質(zhì)量和成本。綜合考慮以及結(jié)合工程實(shí)例，實(shí)踐證明二級反滲透裝置較為適用于醫(yī)藥行業(yè)尤其是純化水的制備。
注：在反滲透中所謂一級是指進(jìn)料液經(jīng)過一次加壓，二級則是經(jīng)過兩次加壓。在同一級中排列方式相同的組件組成一個段。