一、行業應(yīng)用領域
製藥用水幾乎貫穿於藥品及相關產品(pǐn)生產的各(gè)個環節,因此它被喻(yù)為(wéi)藥品(pǐn)及相關產品(pǐn)生產的“生命線”。作為重要原輔材料的水,直接影響藥物產品的質量。因此(cǐ)它必須同藥品生產的其他原輔材料一樣,達到藥(yào)典規(guī)定的(de)質量標準。
大輸液、針(zhēn)劑、口服液等製劑生產
原料藥的提取洗滌、針(zhēn)劑、膠囊生產
眼藥水及護理液的生產
醫院血誘室、生化分析室、手術(shù)室無菌水
多效蒸餾(liú)水機原料水、洗瓶水
化妝品工藝用水、洗滌(dí)用品(pǐn)用(yòng)水
生化藥物製品、診斷(duàn)試劑
二、製藥用水分類
1)飲用水(Potable-Water):通常為自來水公(gōng)司供應的自來水(shuǐ)或深井水,又稱原水,其質量(liàng)必須符合國家(jiā)標準GB5749-85《生(shēng)活飲(yǐn)用水衛生標準(zhǔn)》。按2000中國藥典規定,飲(yǐn)用水不能直接用作製(zhì)劑的製備或試驗用水。
2)純化水(Purified Water):為原水經蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜的方法製得的(de)製藥用的水、不含任何附加劑。純(chún)化水可作為配製普通藥物製劑的溶劑或試驗用水,不得用(yòng)於注(zhù)射(shè)劑的配製,采用離子交換法、反滲透法、超濾法等非熱處理(lǐ)製備的純化水一般(bān)又稱去離子(zǐ)水。采用特(tè)殊設計的蒸餾器用蒸餾法製(zhì)備的純化(huà)水一般又(yòu)稱蒸餾水。
3)注射用水(Water for Injection):是以純化水(shuǐ)作(zuò)為原(yuán)水,經特殊設計的(de)蒸餾器蒸(zhēng)餾,冷(lěng)凝冷卻後經膜過濾製備而得的水。注射用水可作為配製注射劑用的溶劑(jì)。
4)滅菌(jun1)注射用水(Sterile Water for Injection):為注射用水依照注(zhù)射劑生產工藝製備所(suǒ)得的水。滅菌注射用水用於滅菌(jun1)粉末的溶劑或注射液的稀釋劑。
三、規(guī)範對純化水(shuǐ)的基本(běn)定義
根據FDA頒布的GMP(1998修訂(dìng))定義:“純化水(shuǐ)為蒸餾法(fǎ)、離子交換法、反滲透法或(huò)其(qí)它適宜的(de)方(fāng)法製得供(gòng)藥用的(de)水,不含任(rèn)何附加劑。”
《中國藥(yào)典(diǎn)》(2010年版)附錄(lù)定義(yì):“純化水為飲用(yòng)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。純化水(shuǐ)不含任何(hé)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(yòng)水的製備、儲存和分(fèn)配應能防止微(wēi)生物(wù)的滋(zī)生和(hé)汙染。儲罐和輸送管道所用的材(cái)料應無毒、耐腐蝕。管道的設計和安裝應避免死角、盲管。儲(chǔ)罐和管道要規定清洗、滅菌周期。”
GMP(1998修訂)附錄(lù)總則(zé)中明確規定:“藥品生產過程的驗證內容必須包括工藝用水係統”。
1)純化水處理(lǐ)係統概述
純化水製備係統沒有一種固(gù)定的(de)模式(shì)。常用的程序(xù)是:以飲用(yòng)水為原水,第一步,前處理(預(yù)處理)去除懸浮物、有機物、膠體、細菌等雜質(zhì)並脫去餘氯,使水的濁度降到1度以下;第二步是脫鹽,去除水中(zhōng)以離子(zǐ)形式存在的無機物和氧氣;第三步(bù)是後處理(精處理)進一步去(qù)除極微細顆粒、細菌和被殺死的細菌殘(cán)核。
2)係統設備組合的選(xuǎn)擇原則:
滿足純化(huà)水質量要求;
滿足製(zhì)水效率要求(qiú);
盡量減少能耗;
方便維修和(hé)管理。
四、製藥用水的(de)水質標準
1)飲用水:應符合中華人民共和國國家標準《生(shēng)活飲用水衛生標準》(GB5749-2008) 2)純化(huà)水:應符合《2010中(zhōng)國藥典》所收載的純化水標準。
在製水工藝中通常采用在線檢測純化水的電阻率值的大小,來(lái)反映水中各種離子的濃度。製藥行業的純化水的電阻率通(tōng)常應≥0.5MΩ.CM/25℃,對(duì)於注射劑、滴眼液(yè)容器衝洗(xǐ)用的純化水的電阻率應≥1MΩ.CM/25℃。
3)注射用水(shuǐ):應符合2010中國藥典所收載的注射用水(shuǐ)標準。
五、常見典型工藝
1)係統工藝
2)主要工藝原理
⑴反滲透基本原理
反滲透是1960年美國加利福尼亞(yà)大學的(de)洛布(Loeb)與素裏拉金(Sourirtajan)發明的一項高新膜分離技術,其孔徑很小,大都≤10×10-10(10A),它(tā)能去除(chú)濾液中的(de)離子範圍和分子量很小的(de)有(yǒu)機物(wù),如細菌、病毒、熱源等(děng)。它已(yǐ)廣泛用於海水(shuǐ)或苦鹹水淡化、電子、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(tòu)膜)分離出來。因為它和自然滲透的方向相反,故稱反(fǎn)滲(shèn)透。根據各種物料的不同滲透壓,就可以使大於滲透壓的反滲透(tòu)法達(dá)到分離、提取、純化和濃(nóng)縮的目的。
滲透是一種物理現象,當兩種含有不同根類濃度的溶液用(yòng)一張半(bàn)透膜隔開時會發現,含根量少(shǎo)的一側的溶劑會自發地向含(hán)根量高的一側流動,這個過程叫做滲透(tòu)。滲(shèn)透直到兩側的液位差(即壓力差(chà))達到平衡時,滲透停止,此時的壓力差叫滲透(tòu)壓。滲透壓隻(zhī)與溶(róng)液的種類、根濃度和溫度有關,而與半透膜無關。一般(bān)說來,根濃度越(yuè)高(gāo),滲透(tòu)壓(yā)越高。反之,如果(guǒ)在濃溶液側施加一個壓力超過滲透壓時,那(nà)麽濃側的溶(róng)劑會在壓力作用下向淡水一側滲透,這個滲透由於與自然滲(shèn)透(tòu)相反,故叫(jiào)做反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透膜分離技(jì)術(shù)就是利用反滲透原理(lǐ)分離溶質和溶劑的(de)方法。
反滲透設施生產(chǎn)純水的關鍵有(yǒu)兩個(gè),一是一個有選擇性的膜,我(wǒ)們稱之為半透膜,二是一定的壓力。簡單地說,反滲透半透膜上有眾多的孔,這些孔的大小與水分(fèn)子的大小相當,由(yóu)於細菌、病毒、大部分有機(jī)汙染物和(hé)水合離子均比水分子大得多,因此不能透過反(fǎn)滲透半透膜(mó)而與透過反滲透膜的水相分離。在水中眾多種(zhǒng)雜質中,溶解性鹽類(lèi)是最難清除的.因此(cǐ),經常根據除鹽率的高低來確(què)定反滲透的淨水效果.反滲透除鹽率的高低主要決定於反滲透半透膜的選擇性。目前,較高(gāo)選擇性的反(fǎn)滲透膜(mó)元(yuán)件除鹽率可以高達99.5%
1. 聚(jù)酯材(cái)料增強無紡布,約120μm厚;
2. 聚碸材料多孔(kǒng)中(zhōng)間支(zhī)撐(chēng)層,約40μm厚(hòu);
3. 聚酰(xiān)胺材料超薄分離層,約0.2μm厚。
4. 複合膜的主(zhǔ)要(yào)結構強度是由無紡布提(tí)供的,它具有堅硬、無鬆散纖維的光滑表麵。
5. 設(shè)計多孔中間支撐(chēng)結構的原因是如超薄分離層直接複合(hé)在無紡布上時,表麵太不規則,且(qiě)孔隙太大,因此(cǐ)需(xū)要在無紡布上預先塗布一(yī)層高透水性微孔聚碸作為(wéi)支撐層,其孔徑約(yuē)為150埃左右。
6. 每一層均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(zhèng)具有(yǒu)分離作用(yòng)的(de)功能層。
反滲透裝(zhuāng)置是整套(tào)超純水設備的核心部分。反滲透(Reverse Osmosis)簡稱RO,源於美國航天技術,是六十年代發展(zhǎn)起來的一種膜分離技術(shù),其原理是原水在(zài)高壓力的作用下通過反滲透膜,水中(zhōng)的溶劑由高濃度向低濃度擴散從而達到分離、提純、濃縮的目的,由於它與自然界的滲透方向相反,因(yīn)而稱(chēng)它為反滲透。反滲透可(kě)以(yǐ)去除水(shuǐ)中的細菌、病毒、膠體、有機物和98.6%以上(shàng)的(de)溶解性根類。該方法具有運行成本低、操(cāo)作簡單、自動化程度高、出(chū)水水質穩(wěn)定等特(tè)點,與其他傳(chuán)統(tǒng)的水處理方(fāng)法相(xiàng)比具(jù)有明顯的優越性(xìng),廣泛運用於水處理相關行業。
⑵EDI基本原理
EDI即連續除鹽技(jì)術(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利用混和離子交換樹脂(zhī)吸附給水中的陰陽離子,同時這些被(bèi)吸附的離子又在直流電壓的作用(yòng)下,分別透過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而被去除的(de)過程。這一過程(chéng)中離子交換樹脂是被電連續再生的,因此不需要(yào)使用酸和堿對之再生。這一新技術可以代替傳統的離子交換裝置,生產出電阻率高達17 MΩ·cm的超純水。
一般城市水源中存在鈉(nà)、鈣、鎂、氯化物(wù)、硝酸(suān)根、碳酸(suān)氫根等溶解物。這些(xiē)化合物由帶負電荷的陰離子和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可(kě)以被去除。RO純(chún)水(EDI給水)電阻率的一般範圍是0.05-1.0MΩ·CM,即電導(dǎo)率(lǜ)的(de)範(fàn)圍(wéi)為(wéi)20-1μS/CM。根據應(yīng)用(yòng)的情況,去離子水電阻率的範圍一般為1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解的氣體(例如CO2)和一些弱電解質(例如硼(péng),二(èr)氧化矽),這些雜質在工業除(chú)根水中必須被除(chú)掉。但是反滲透(tòu)過程對於這些雜質的清除效果較差。
離子交換膜和離子交換樹脂的(de)工作原理相近,可以使特定的(de)離子遷移。陰離子交換(huàn)膜隻允許(xǔ)陰離子透過,不允許陽離子透過;而陽離子交換膜隻允許(xǔ)陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對陰陽離子交換膜之間充填混合(hé)離子交換樹脂就形成了一個EDI單元。陰陽離子交換膜之間由混合離子交(jiāo)換樹脂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(yīn)離子(zǐ)交換(huàn)膜和陽離子交換膜交替排列,並使用網狀物將(jiāng)每個EDI單元隔開,形成濃水室。在給定的直流(liú)電壓的推動下,在淡水室中(zhōng),離子(zǐ)交換樹脂中的陰陽離子分(fèn)別在(zài)電場作用下向正負極遷移,並透過陰(yīn)陽離子交換膜進入濃水室,同時給水中的離子被離子交換樹(shù)脂(zhī)吸附(fù)而占據由於離子電遷移而留下的空位。事實上離子的遷移(yí)和吸附是同時並連續發生的。通(tōng)過這(zhè)樣的(de)過程,給水中的離子(zǐ)穿過離子(zǐ)交換膜進入到濃(nóng)水室被去除而(ér)成(chéng)為除根水。帶負電荷的陰離子(例如(rú)OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃(nóng)水室中。此後(hòu)這些離子在繼續向(xiàng)正極遷移中遇到鄰近的陽離子交(jiāo)換膜,而陽離子交換不允許其通過,這些離子即被阻隔在濃水中(zhōng)。淡水流中的陽離子(例如Na+ 、H+)以類式的方式被阻(zǔ)隔在濃(nóng)水中。在濃水(shuǐ)中,透過陰陽膜的離子維持電中性。
EDI組(zǔ)件電流(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產生的H+和OH-離子的(de)遷移。在EDI組件中存在(zài)較高的電壓梯度,在其作用下,水會電解產生大量的H+和OH-。這些就地產生的(de)H+和OH-對離子交換樹脂進行連續再生。
EDI組件中的離子交換樹脂可(kě)以分為兩部(bù)分,一部(bù)分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹脂(zhī),二(èr)者的界(jiè)限稱為工作(zuò)前沿。工(gōng)作樹脂主要起導(dǎo)電作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生。工(gōng)作樹脂承擔著除去大部分離(lí)子(zǐ)的任務,而拋光樹脂(zhī)則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任務(wù)。
EDI給水的預處理是EDI實現其最優性(xìng)能和(hé)減少設備故障的首(shǒu)要的條件。給水裏的汙染物會對除(chú)根組件(jiàn)有負麵影響(xiǎng),增加維護(hù)量並降低膜組件的壽命。
超(chāo)純水(shuǐ)經常用於微電子(zǐ)工業、半導體工業、發電工業、製藥行業等(děng)。EDI純水也可(kě)以作為製藥(yào)蒸餾水、發電廠的鍋爐(lú)補(bǔ)給水,以及(jí)其它(tā)應用超純(chún)水。