反渗透在制药纯水工艺中的应用
摘要：反渗透技术是一种新兴的液体分离技术，具有分离效率高，操作简单，环境友好等优点。文章介绍了反渗透的原理和常见流程，论述了反渗透在制药纯水工艺中的应用。
关键词：反渗透；RO；应用
自从20世纪50年代末至60年代初期，反渗透技术产品开始商品化并投放市场。由于反渗透分离无相变，除盐效率高，在制药工艺用水中使用还具有较高的除热原能力，反渗透设备可模块化，自动化程度高，能耗低，环境友好，因此成为制药用水工艺中首选的水处理单元。
一、    反渗透常用的工艺流程
反渗透是利用RO膜的选择性，以膜两侧静压差为动力，克服溶剂的渗透压，允许溶剂通过而截留离子物质，对液体混合物进行分离的膜过程。RO膜表面微孔孔径一般小于 1nm，对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。常见的流程有：
原水→原水箱→原水泵→机械过滤器→活性炭过滤器→软化器→保安过滤器→双级RO装置→EID装置→产品水箱→分配管网
1、    单组件系统
在单组件系统中，常常需要浓水回流以满足设计导则对元件回收率的要求，为了达到系统回收率高于50%，离开组件的浓水部分排放而其余部分则回流到高压泵入口，这样就增加了组件内的流速，高比例的浓水回流能帮助降低元件回收率，降低膜受污染的风险，但另一方面，它也存在以下缺点：需较大的高压泵；浓水回流比例越高，产品水质越低；
2、    多段式排列系统
当要求系统回收率更高时采用一段以上的排列系统，就不会超过单支元件回收率极限，通常两段式排列系统就可实现75%的系统回收率，回收率的确定是按照每一段采用6支膜元件的组件推算出来的。一般而言，要求的回收率越高，必须串联在一起的膜元件就要越多；一个典型的排列比例为2：1，排列比例定义为两个相邻段内压力容器数量之比；
往往由于常规产水水质不符合需要，不允许采用离子交换作为后处理，脱除细菌、微生物、热源和有机物特别重要，或系统需要极高的稳定性，需要设计多级RO系统。
二、反渗透在制药用水工艺的应用
我国在纯水、超纯水制备系统中，采用以RO和离子交换为主导工艺，比单一离子交换工艺，其制水成本约下降30% ，节省酸、碱耗量约90% ，提高树脂再生周期产水量约20倍。纯水、超纯水制备系统RO工艺的市场占有率高达95%以上。随着GMP《药品生产质量管理规范》技术标准的深入贯彻与实施，RO水处理技术及设备已被制药行业广泛采用。
以下举例说明药厂制药用水RO工艺。某厂需一套出水能力为10T/H反渗透系统，其水源为市政管网水。以下为其主要工艺流程：
原水→原水箱→原水泵→机械过滤器→活性炭过滤器→软化器→保安过滤器→双级RO装置→EID装置→产品水箱→分配管网
主要设计及参数
（1）一级RO系统
原水为市政自来水，溶解性总固体含量（TDS）为500mg/L；由于医药纯水系统采用巴氏消毒，故RO系统选用美国陶氏（DOW）RO卫生级反渗透膜元件；陶氏FILMTECTMRO型卫生级反渗透膜元件产水量高、产水水质好，能接受热水的消毒。元件采用无外壳的full-fit设计，
消除了标准膜元件与压力容器内壁间的死水区，适用于有特殊卫生要求的应用场合，且所有的部件均符合FDA的标准。
设计思路总结
本套系统设计用于医药纯水，其关键思路有如下几点：
1）    考虑医药系统卫生等级要求，采用巴氏消毒（定期80℃热水消毒），选用可接受热水消毒的卫生级HSRO-390-FF膜元件（HSRO热消毒反渗透膜元件首次使用前应用热水进行热稳定性处理）；
2）    考虑医药系统卫生等级要求，降低外界对系统的影响，一级和二级RO之间避免使用中间水箱；
3）    为提高系统回收率和一级RO膜元件流速，一级部分浓水和二级全部浓水回流至一级进水口；
4）    由于RO膜元件对CO2去除率很低，导致二级RO产水电导率不理想；在一级RO至二级
RO进水管路设置NaOH加药装置，使一级产水中CO2转化为HCO3-，利用反渗透对HCO3-高去除率，使产水电导率进一步降低；
5模块化设计的产品举例）    本系统设计系统通量（见上表）均满足陶氏膜设计导则；单支膜元件回收率（见上表）满足膜元件回收率要求；
6）    本设计二级RO浓水未满足5.7m?/h（Fuil-Fit膜元件最低浓水流量）；本人认为要求RO浓水侧有足够的流量/流速是为了保证浓水侧错流，避免进水中微生物、有机物等在膜表面沉积，但本设计二级反渗透进水为一级RO产水，并且封闭式管道（无中间水箱），从设计上避免了有机物等杂质在膜表面沉积的可能；因此二级RO浓水流量低于膜供应商要求的最低流量是可以接受的。
参考文献
[1]陶氏化学公司.陶氏膜产品与技术手册

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。