

一、行業應(yīng)用(yòng)領域
製藥用水幾乎貫穿於藥品及相(xiàng)關(guān)產品生(shēng)產的各個環節,因此它被喻(yù)為藥品及相關(guān)產品(pǐn)生產的“生(shēng)命線”。作為(wéi)重要原(yuán)輔材料的水,直接影響藥物產品的質(zhì)量。因此它必須同藥品生產的其他原輔材料一樣,達到藥典規定的質量標準。
大輸液(yè)、針劑、口服液等製劑生產
原料藥的提取洗滌、針劑、膠囊生產
眼藥水及護理液的生產(chǎn)
醫院血誘室、生(shēng)化分析室、手術(shù)室無菌水
多效蒸餾水機原料水、洗瓶水
化妝品工(gōng)藝用水、洗滌用品用水
生化藥物製品、診斷試劑
二、製(zhì)藥用(yòng)水(shuǐ)分類
1)飲用水(Potable-Water):通常為自來水公司供應的自來(lái)水或深井水,又稱原水,其質量必須符合國家(jiā)標準GB5749-85《生活飲用水衛生標準》。按(àn)2000中國藥典(diǎn)規定,飲用水不能直接用作製劑的製備或(huò)試驗用水(shuǐ)。
2)純化水(Purified Water):為原水經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或(huò)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(wéi)配(pèi)製普通藥物製劑的溶劑(jì)或試(shì)驗用水,不得用於注(zhù)射劑的配製,采用離子交換法、反滲透法、超濾法(fǎ)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(liú)水。
3)注射用水(Water for Injection):是以純(chún)化水作為原水,經特殊設計(jì)的蒸餾器蒸餾,冷凝冷卻後經(jīng)膜過濾製備而得的水。注射用水可(kě)作為配(pèi)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(yī)照注射劑生產工藝製備所得的水。滅菌注射(shè)用水用(yòng)於滅菌(jun1)粉(fěn)末的溶劑或注射液的稀(xī)釋劑。
三、規範對純化水的基本定義
根據FDA頒布的GMP(1998修訂)定義:“純化水為(wéi)蒸餾(liú)法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法(fǎ)製得供(gòng)藥用的水,不(bú)含任何附加劑。”
《中國藥典》(2010年版)附錄定義:“純化水為飲用水經蒸(zhēng)餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法製(zhì)備的製藥用水。其質量應符合《中國藥典(diǎn)》二部純化水項下的規定。純化水不含任何附加劑。”並規定:“應嚴格監測各生產環節,防止微生物汙染。”
GMP(1998修訂)第34條規定:“純化水,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染(rǎn)。儲罐和輸送管道所用的材料(liào)應無(wú)毒、耐腐蝕(shí)。管道(dào)的設計和安裝應避免死角、盲管。儲罐(guàn)和管(guǎn)道要規定清洗、滅菌周期(qī)。”
GMP(1998修訂)附錄總則中明確規定:“藥品生產過程的驗(yàn)證內容必須包括工藝用水係統”。
1)純化水處理係統概述
純化水製備(bèi)係統沒有一種固定的模式。常用的程序是:以飲用水為原水,第一步,前處理(預處理)去(qù)除懸浮物、有機物、膠體、細(xì)菌等雜質並脫去餘氯,使(shǐ)水的(de)濁度降到1度(dù)以下;第二(èr)步是脫鹽,去除(chú)水中以(yǐ)離子形式存在的無(wú)機(jī)物和氧氣;第三步是後處(chù)理(精處(chù)理)進一步去除極微細顆粒、細菌(jun1)和(hé)被殺死的細菌殘核。
2)係統設備(bèi)組合的選擇原則:
滿足純化水質量要求;
滿(mǎn)足製水效(xiào)率要求;
盡量(liàng)減(jiǎn)少能耗;
方便維修和(hé)管(guǎn)理。
四、製藥用(yòng)水(shuǐ)的(de)水質標(biāo)準
1)飲用水:應(yīng)符合中華人民共和國國家標準《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2008) 2)純化水:應符合(hé)《2010中國藥典》所(suǒ)收載的純化水標準。
在製水工藝中通(tōng)常采用在線(xiàn)檢測純化水的電阻率值的大小,來反(fǎn)映水中各種離子的濃度。製藥行業的純化水的電阻率通常應≥0.5MΩ.CM/25℃,對於注(zhù)射劑、滴眼液容器衝洗(xǐ)用的純化水的電阻率應≥1MΩ.CM/25℃。
3)注射用水:應符合2010中國藥典所收(shōu)載(zǎi)的注(zhù)射用水標準。
五、常見(jiàn)典型工藝
1)係統(tǒng)工藝
2)主要工藝原理
⑴反滲透基本原(yuán)理
反(fǎn)滲(shèn)透是1960年美國加利福尼亞大學的洛布(Loeb)與素裏拉金(Sourirtajan)發明的一項高新膜分離(lí)技術,其(qí)孔徑很小,大都≤10×10-10(10A),它(tā)能去除(chú)濾液中的離子範圍和分子量很小的有機物,如細菌、病毒(dú)、熱源等。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(shuǐ)的生產,還應用於生物、醫學工程。
反滲透亦(yì)稱逆滲透(tòu)(RO)。是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜(或稱(chēng)半透膜)分離出來。因為它和自然滲透的方向(xiàng)相(xiàng)反,故稱反滲透(tòu)。根據各(gè)種物料的(de)不同滲透壓,就可以使大於滲透壓的反(fǎn)滲透法達到分離、提取(qǔ)、純化和濃縮的目的。
滲透是一種物理現象,當兩種含有不同(tóng)根類濃度的溶液用一張半透(tòu)膜隔開(kāi)時會發現(xiàn),含根量少的一側的溶(róng)劑會自發地向(xiàng)含根量高的一側流(liú)動,這個過程叫做滲(shèn)透。滲透直到(dào)兩(liǎng)側的液位差(即壓力差)達(dá)到平衡時,滲透停止,此時的(de)壓力差叫滲透壓。滲透壓隻與溶液的種類、根濃度和溫(wēn)度有關,而與半透膜無(wú)關。一(yī)般(bān)說來(lái),根濃度越高,滲透壓越高。反之,如果在濃溶液(yè)側施加一個壓力超(chāo)過滲透壓時(shí),那麽濃側的溶劑會在壓力作用下向淡水(shuǐ)一側滲透,這個滲透由於與(yǔ)自然滲透相反,故叫做反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透(tòu)膜分離技術就是(shì)利用(yòng)反(fǎn)滲透原理分離溶質和溶劑的方法。
反(fǎn)滲透(tòu)設施(shī)生產純水的關鍵(jiàn)有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之(zhī)為半透膜,二是一定的壓力。簡單地說,反滲透半透(tòu)膜上有眾多的孔,這些孔的大小與水分子的大小相當,由於細菌、病毒、大(dà)部分有機汙染物(wù)和水合離子均比水分子大得多,因(yīn)此不能透過反滲(shèn)透(tòu)半透(tòu)膜而與透(tòu)過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種雜質中,溶解性鹽類是最難清除的.因(yīn)此,經常根據(jù)除鹽率的高(gāo)低來確定反滲透(tòu)的淨水(shuǐ)效果.反滲透(tòu)除鹽率的高低主要決定於(yú)反滲透(tòu)半透膜的選擇性。目前,較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.5%
1. 聚酯材料(liào)增強無紡(fǎng)布,約120μm厚(hòu);
2. 聚碸材料多孔中間支撐層(céng),約40μm厚;
3. 聚酰胺材料(liào)超薄分離層,約0.2μm厚。
4. 複合膜(mó)的主要結構強度是由無(wú)紡布提供的,它具有堅硬(yìng)、無鬆(sōng)散纖維的光滑表麵。
5. 設計多(duō)孔中間支撐結構的(de)原因是如超薄分離層直接複合在無紡布上時,表麵太不規則,且孔隙太大(dà),因此需要在無紡布上預先塗(tú)布一層高透水性微孔聚碸(fēng)作為支撐層,其孔徑(jìng)約為(wéi)150埃左右。
6. 每一層(céng)均(jun1)根據其功能要求分別優化設計與製造,超薄分離層是反滲透過程中真正具有(yǒu)分離作用的(de)功能層。
反滲透裝置是整套(tào)超純水設備的核心部分。反滲透(Reverse Osmosis)簡稱RO,源於(yú)美國航天技術,是(shì)六十(shí)年代發展起來的一種膜分離技術,其原理是原(yuán)水在高壓力的(de)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而達到分離、提純、濃縮(suō)的目的,由於它與自然界(jiè)的滲(shèn)透方(fāng)向相反,因而稱它為反滲透。反滲透(tòu)可以去除水中的細(xì)菌、病毒、膠體、有機物和98.6%以上的溶解性根類。該(gāi)方法具有運行成本低、操作簡單、自動化程度高(gāo)、出水水質穩定(dìng)等特點,與其他傳統的水處理方法相比具有明(míng)顯的優越性,廣泛運用於水處(chù)理相關行業。
⑵EDI基本原理(lǐ)
EDI即連續除鹽技術(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是(shì)利用混和離子交換樹脂吸附給水中(zhōng)的(de)陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下,分別透過陰陽離子交換膜而被去(qù)除的過程(chéng)。這一過程中離子交換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(kě)以(yǐ)代替傳(chuán)統的離子交(jiāo)換裝置,生產出電阻率高達17 MΩ·cm的超(chāo)純水。
一般(bān)城市(shì)水源(yuán)中存在鈉、鈣(gài)、鎂、氯化物、硝酸根、碳酸氫根等溶解物。這些(xiē)化(huà)合物由帶負電荷的(de)陰(yīn)離子和帶正電荷(hé)的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可以被去除。RO純水(shuǐ)(EDI給水)電阻率的一般範圍是(shì)0.05-1.0MΩ·CM,即電導(dǎo)率的範圍為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水(shuǐ)電阻率(lǜ)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元素(sù)、溶解的氣體(例如CO2)和一(yī)些弱電解質(例如(rú)硼,二氧化矽),這些雜質在工業除根水中(zhōng)必須被除(chú)掉。但是反(fǎn)滲透過程對於這些雜質的清除效(xiào)果較差(chà)。
離子交換(huàn)膜和離(lí)子交換樹脂的工作原理相近(jìn),可以使特定的離子遷移。陰離子交換膜隻允許陰離子透(tòu)過(guò),不允許陽離子透過;而陽離子交換(huàn)膜隻允許陽(yáng)離(lí)子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交(jiāo)換膜之間充填混合離子交換樹脂就(jiù)形(xíng)成了一個EDI單元。陰陽離子(zǐ)交換(huàn)膜(mó)之間(jiān)由混合離(lí)子交換樹脂占據的空間被(bèi)稱為淡水室(shì)。將一定數量的EDI單元羅列在一起,使陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替排列,並使用網狀物將每個EDI單元隔開,形(xíng)成濃水室。在給(gěi)定的直流電壓的推動下,在淡(dàn)水室中,離子交換樹脂中的陰陽(yáng)離子分別在電場作用下(xià)向正負極遷(qiān)移,並透(tòu)過陰陽(yáng)離子交換膜進入濃水室,同時給水(shuǐ)中的離子被離子交換樹脂吸附而占據由於離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移和(hé)吸附是同時並連(lián)續發生的。通(tōng)過這樣的過程,給水中(zhōng)的離子穿過離子交換膜(mó)進入到濃(nóng)水室(shì)被去除而成為除根水。帶負電(diàn)荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換(huàn)膜,進入到鄰近的濃水室中。此後這些離子在繼(jì)續向正極遷移中遇(yù)到鄰近的陽離子交換(huàn)膜,而陽(yáng)離子交換不(bú)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(rú)Na+ 、H+)以類式的方式被阻隔在濃水(shuǐ)中。在濃水(shuǐ)中,透過陰陽膜的離子維持(chí)電中(zhōng)性。
EDI組件電(diàn)流(liú)量和離子遷移量成正比。電流量由兩部分組成,一部分源於被除去離子的遷移,另一部分源於水本身電離(lí)產生的H+和OH-離子的遷移。在EDI組件中存在較高的電壓梯度,在其作用下,水(shuǐ)會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產生的H+和OH-對離子交(jiāo)換樹脂進行連續再生。
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(èr)者的界限稱為工作前沿。工(gōng)作樹脂主要起(qǐ)導(dǎo)電作用,而拋光樹脂在不斷(duàn)交換和被連續再生。工作(zuò)樹脂承擔(dān)著除去大部分離子的任務,而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質(zhì)等較難清除的離子(zǐ)的任務。
EDI給水的預處理是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(gēn)組件有負麵影響,增加維(wéi)護量並(bìng)降低膜組件的壽命。
超純水經常用於微電(diàn)子工業(yè)、半導體工業、發電工業、製藥行業等。EDI純水也可以作為製藥蒸餾水、發電(diàn)廠的鍋爐補給水,以及其它應用超純水。