环境管理_制药用水原理介绍

制药用水 药学系 知识目标 熟悉纯化水 注射用水的定义和质量要求 了解电渗析法 掌握反渗透法制备纯化水的原理 学习目标 能力目标 能掌握制药用水工艺流程以及相应制备 一 概述 1 制药工艺用水的定义2 纯化水与注射用水的区别3 GMP对工艺用水系统的要求 1 制药工艺用水的定义 2010年版中国药典 符合生活饮用水标准国家GB5749 85 为纯化水经蒸馏所得的水 为注射用水照注射剂生产工艺制备所得 为蒸馏法 离子交换法 反渗透法或其他适宜的方法制得的供药用的水 不含任何附加剂 饮用水 电渗析 反渗透 离子交换 离子交换 反渗透 注射用水 纯化水 蒸馏 EDI 灭菌注射用水 灭菌 制药用水的制备工艺流程 2 注射用水与纯化水的主要区别 3 GMP对工艺用水系统的要求 1 GMP第三十四条纯化水 注射用水的制备 储存和分配应能防止微生物的滋生和污染 储罐和输送管道所用材料应无毒 耐腐蚀 管道的设计和安装应避免死角 盲管 储罐和管道要规定清洗 灭菌周期 注射用水储罐的通气口应安装不脱落纤维的疏水性除菌滤器 注射用水的储存可采用80oC以上保温 65oC以上保温循环或4oC以下存放 3 GMP对工艺用水系统的要求 2 GMP第七十一条根据产品工艺规程选用工艺用水工艺用水应符合质量标准 并定期检验 检验有记录应根据验证结果 规定检验周期接下页 3 GMP对工艺用水系统的要求 3 GMP附录一 第5条水处理及其配套系统的设计 安装和维护应能确保供水达到设定的质量标准 GMP附录一 第4条药品生产过程的验证必须包括工艺用水系统 二 原水预处理 水源 饮用水 已净化 可直接制备纯化水和注射用水 天然水 井水 河水等天然水 称为原水 根据水质采用适宜的方法进行净化处理 原水中的杂质包括 1 电解质2 溶解气体水中的溶解气体包括CO2 CO H2s Cl2 O2 CH4 N2等3 有机物如有机酸 有机金属化合物 在水中常以阴性或中性状态存在 分子量大 通常用总有机碳 TOC 和化学耗氧量度 COD 来反映这类物质在水中的相对含量 4 悬浮颗粒物如泥沙 尘埃 微生物 胶化颗粒 有机物5 微生物包括细菌 浮游生物 藻类 病毒 热原 一 凝聚法加入絮凝剂如明矾 硫酸铝 碱式氯化铝 使水中的胶体微粒凝聚成絮状沉淀 除去部分铁 锰 氟和有机物 原水预处理的工序 原水 絮凝 机械过滤 精密过滤 饮用水 1 明矾 KAl SO4 2 12H2O在水中水解或与碳酸盐作用 生成氢氧化铝胶体 该胶体有较强吸附作用 促使水中悬浮物及微生物聚集成沉淀而除去 明矾的用量一般为0 01 0 2g L 2 Al2 SO4 3 18H2O硫酸铝加入水中 水溶液呈弱酸性 不利于硫酸铝水解 用碱 NaOH或石灰石 调节pH至中性 促使水解反应进行 硫酸铝的用量一般为0 075 0 15g L 3 碱式氯化铝无机离子凝聚剂 在水中以络合离子形式存在 带大量正电荷 能吸附带负电荷的胶粒形成稳定絮状沉淀 除去水中悬浮物和微生物 适用pH6 5 7 5 用量一般为0 05 0 1g L 二 吸附过滤法采用有吸附性能的物质作滤材 通过过滤除去原水中悬浮性杂质及少量微生物的方法 石英砂滤器 可滤除悬浮物 机械杂质等较大固体物质 降低水浊度 活性炭滤器 可吸附有机物 余氯 胶体等杂质 降低色度和浊度 细过滤器 除去5 m以上的细小微粒 砂滤棒 原水中所含的有机物 微生物杂质较少 可采用该法 垂熔玻璃滤器 砂滤棒 微孔滤膜滤器 板框压滤机 钛滤器 三 其他水处理方法软化工序 适用于原水硬度高初级脱盐 适用于原水含盐量高时 可用电渗析法和反渗析法脱气 适用于CO2含量较高的原水原水中灭菌处理 适用于菌群含量超标的原水 可用紫外杀菌 四 预处理设计要求 1 预处理设备可据水质情况配备水源中悬浮物含量较高需设置砂滤 多介质 水源中硬度高 需增加软化工序水源中有机物含量较高 需增加凝聚 活性炭吸附水源中氯离子较高 为防止对后工序离子交换 反渗透的影响 需加氧化 还原处理 通常加NaHSO3 水源中CO2含量高时 需采用脱气装置水源中细菌较多 需采用加氯或臭氧 或紫外灭菌 选用多介质过滤器和软化器 则要求有反洗或再生功能 食盐的装卸方便 盐水配制 贮存 输送须防腐 选用活性碳过滤器 要求有反洗 消毒功能 四 预处理设计要求 2 三 制水方法 返回 一 离子交换法 离子交换树脂 常用交换树脂阳离子树脂床 阴离子树脂床 混合树脂床串联 阳离子交换树脂 氢型 RSO3 H 钠型 稳定 Na 阴离子交换树脂 氢氧型 RN CH3 3OH 氯型 稳定 Cl 处理原水的流程 阳床 脱气塔 CO2 阴床 混合床新树脂 处理 转型旧树脂 老化 再生 强酸 碱 离子交换树脂 返回 离子交换树脂装置离子交换树脂柱有阳床 阴床 混合床三种 离子交换树脂装置一般由阳床 脱气塔 阴床 混合床所构成 此法的主要优点是所得水的化学纯度高 设备简单 节约能量 成本低 但在去除热原方面 不如重蒸馏法可靠 故一般供洗涤用或用作制备注射用水的水源 二 电渗析法成本更低化学纯度不如离子交换法 电阻率10万 cm原理 负极 阳离子膜 淡水 阴离子膜 正极 盐水 盐水 三 反渗透法半透膜 膜材为醋酸纤维素膜和聚酰胺膜浓度差 两侧分别为盐溶液和纯水外压力 大于渗透压 达到盐 水分离 1 醋酸纤维素膜2 聚酰胺膜 纯水 盐溶液 施加的外压力 渗透现象 反渗透现象 盐水 半渗透膜 纯水 反渗透装置反渗透装置主要有框板式 管式 管束式 螺旋卷式及中空纤维式四种类型 此法的主要特点除了可以从水中除去有毒有机和无机污染外 还能保证完全消毒 完全能达到注射用水的质量要求 而且又比较经济 故美国药典 版 1975版 开始收载此法为制备注射用水的法定方法之一 螺旋卷式反渗透膜 中空纤维式反渗透 中空纤维式反渗透组件是由数万至数十万根中空纤维 其端部由树脂固接的封头组成 用于纯化水制备时 高压盐水流过纤维外壁 而纯化水由纤维中心流出 l 中空纤维 2 外壳 3 原水分布管 4 密封隔圈 5 端板 6 多孔支撑板 7 环氧树脂管板 8 中空纤维端部示意 9 隔网 前处理 脱盐 后处理 四 纯化水的制备 纯化水的制备以原水 饮用水 为原料 经逐级提纯水质 经适当的贮存和分配使用水点出水 符合药典纯化水的要求 纯化水制备系统 贮存分配系统 贮罐 分配 灭菌 1 水的净化技术 脱盐技术 视含盐量用电渗析 离子交换 反渗透技术除盐 或三者的不同组合 反渗透除脱盐外 还能去除大部分微生物 胶体 2 水的净化技术 后处理技术 紫外杀菌 臭氧杀菌 微孔过滤 3 制备工艺 饮用水 原水泵 石英砂过滤器 活性碳过滤器 5um保安过滤 一级RO 二级RO 高压泵 中间水箱 纯化水箱 紫外杀菌 除菌过滤 使用点1 使用点2 使用点3 絮凝剂 阻诟剂 4 纯化水质量检查 无色的澄清液体 无臭 无味 纯化水要求 酸碱度 硫酸盐与钙盐 亚硝酸盐等 检查项目 5 纯化水贮存与输送 贮存周期不应大于24h 纯化水的贮存 采用循环管路输送 纯化水的输送 五 注射用水的净化技术 注射用水内螺旋多效蒸馏水机 纯化水蒸馏 注射用水的贮存 分配灭菌系统 注射用水生产流程 注射用水贮存与输送 应在80 C以上密封保存或65 C以上循环或4 C以下保存贮存周期不宜超过12h 注射用水的贮存 采用循环管路输送 管路应保温 注射用水的输送 饮用水 纯化水 注射用水 电渗析或反渗透装置 细过滤器 阳离子树脂床 阴离子树脂床 脱气塔 多效蒸馏水机或气压式蒸馏水机 混合树脂床 热贮水器 80 或65 以上保温循环或4 以下无菌状态贮存 注射用水的制备工艺流程 注射用水质量检查 1 纯化水项检查2 氨3 细菌内毒素4 微生物限度 注射用水质量要求 无菌无热原澄明度安全性 渗透压pH稳定性降压物质 安全 六 注意事项 1 脱盐过程及其后处理设计要求 去离子器 应在线再生 酸 碱的装卸 贮存 输送所需罐 泵 管材 阀门 计量仪表须防腐 若采用反渗透装置 其进口处须装保安过滤器材 或是3 通过混床的直接入纯水罐前 应设微孔过滤器 以防细小树脂流入 过滤器应配有压差表 循环管线应设电导仪 手动 自动记录 脱盐过程及其后处理设计要求 紫外灯灭菌的光强随时间衰减 应有光强度检测或时间记录仪 以便定期清洗或更换紫外灯管 阴 阳混床及反渗透装置 应设有定期反洗装置前处理阶段管材选用 B 工程塑料等耐压 应耐腐蚀材料 在反渗透高压泵后 应选用不锈钢材 2 蒸馏水机的设计要求 A 材质 316L不锈钢材料 抛光并钝化处理B 焊接C 控制D 冷凝器E 排气 3 纯水 注射用水贮存及分配系统设计的重要原则 尽量使用新鲜制备的水 贮罐与用水量相匹配流水不腐 保持循环储管和运输管道无死角和盲管 无