药厂生产工艺用水是生产过程的基本条件之一，其水质直接影响产品的质量。按《药品生产管理规范(GMP)实施指南》的要求(见表1)，对各级纯水有明确规定。但实际过程中却往往达不到理想的要求，为此一些先进的药厂采用的内部控制质量标准，均高于GMP和药典要求。如出水水质要达到的电导率￡ 0.2-0.3m s.cm，浓缩30倍检查热源应为阴性等高要求。
表1. 制药工艺用水要求
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水质类别 |
用 途 |
水质要求 |
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饮用水 |
1、口服剂瓶子初洗 2、制备纯水的水源 | 应符合卫生部生活饮用 水标准GB5749-85 |
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去离子水 |
1、口服剂配料、洗瓶 2、注射剂、无菌冲洗剂瓶子的初洗 3、非无菌原料药精制 4、制备注射用水的水源 | 参照中国药典蒸馏水质 量标准。电阻率 ³ 0.5MW .cm (电导率 £ 2m W .cm) |
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蒸馏水 |
1、溶媒 2、口服剂、外用药配料 3、非无菌原料药精制4、制备注射用水的水源 | 应符合中国药典标准 |
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注射用水 |
1、注射剂、无菌冲洗剂配料 2、注射剂、无菌冲洗剂最后洗瓶水 (经孔径为0.45m m的滤膜过滤后使用) 3、无菌原料药精制 | 应符合中国药典标准 |
多种膜分离技术集成使用不仅使这一高要求得以实现，在经济上也显示出较大优越性。反渗透(RO)代替离子交换做为初脱盐，可避免频繁的酸碱再生，并可连续运行，提高了产水效率；超滤(UF)代替多效蒸馏进行除热源，不仅减少了一次性设备投资，还大量节约蒸汽，降低了能耗。以华北制药股份公司109车间5T/h原料用水的制备系统进行详细说明如下:
1. 原水水质、产水水质和处理能力
原水水质对于整个系统的设计至关重要。本系统的进水为石家庄的地下水，水中硬度较高，全年平均温度较低，同时由于管道等设备老化，二次污染严重。使得对设计中前处理要求较高。出水水质分三段要求。第一段软化水，硬度要求低于18℃dH，处理能力10T/h；第二段无盐水，出水水质电阻>2.0MW .cm，实际出水可达到3.0 M.W .cm～5.0 MW .cm，处理能力5T/h；第三段除热源水，出水水质按药典各项规定进行检查，采用鲎试剂检测，检测浓度0.5EU/ml。
2. 工艺流程图(图1)
考虑原水水质较硬和管道的二次污染，再加药厂有软化水用水要求，本系统采用多介质过滤器、阳树脂软化床和前级全自动超滤系统(采用大连化物所生产的切割分子量为30,000Daltan的中空纤维膜)作为前处理系统，保证反渗透系统进水的SDI指数小于1,0，同时保证反渗透系统在高回收率的条件下，无结污倾向。大大延长RO膜使用寿命，保证出水水质稳定如一。并设有预热系统，保证冬季条件下的产水能力。
反渗透系统采用美国DOW公司的复合膜，丹麦格兰富高压泵，并配以保安过滤器、高低压保护和出水电导率在线检测，可保证系统的脱盐率达到98%以上，回收率70%以上。采用混床做精脱盐，可使无盐水的比导阻达到3.0-5.0 MW .cm，远远高于GMP规定的0.5 MW .cm的要求。由于使用RO系统，使混床再生周期可达一个月，降低酸碱污染，减轻工作强度。
终端采用大连化物所除热源(切割分子量为10.000Dalton) 中空纤维膜，再配以全自动的正洗、反洗、药洗等流程，出水水质达到药典规定注射用水标准。由于采用全自动控制和进水水质在线检测, UF系统出水能力和出水水质得到充分的保证。
最后，按照GMP要求，除热源水采用60-80℃高温贮和大循环式输送系统，保证使用点水质不受二次污染。
3. 和传统工艺的经济比较
传统工艺中，采用离子交换(IE)和电渗析+离子交换(ED+IE)工艺制备无盐水。根据不同的进水水质(如TDS含量)，我们把反渗透+离子交换系统(RO+IE)和传统工艺进行有关耗水量和操作费用的比较(见图2,3)。由图可知，虽然IE系统的耗水量较低，但RO+IE系统的操作费用最低，特别是随着TDS含量增加，其优势更加明显。同时进行超滤除热源和多效蒸馏水相的比较(见表2)
表2. 蒸馏法与超滤制水单耗比较
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制水方法 |
蒸馏法(一次蒸馏) |
UF法 |
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耗用量 |
单效蒸馏水机 |
多效蒸馏水机(ZDS-500/4A型) |
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离子交换水(T/T)自来水(冷却水) (T/T) |
1.2 12.0 |
1.15 2.0 |
1.2 - |
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蒸气耗能(T/T)点耗(kwh/t) |
1.2 |
0.345 8 |
- <1.5 |
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折合标准煤(kg/t) |
144 |
44.6 |
1~1.5 |
总结:
采用反渗透 + 离子交换 + 除热源超滤系统不仅出水水质可以达到GMP要求的各项水质指标，而且设备投资和操作费用与传统工艺相比也具有明显的竟争力。同时在降低能耗，减少环境污染和降低工作强度放面也具有一定优势。
