醫(yī)用制藥水處理
醫(yī)藥行業(yè)用超純水概述
水是藥物生產(chǎn)中用量最大、使用最廣的一種基本原料，用于生產(chǎn)過程及藥物制劑的制備，制藥用水是制藥業(yè)的生命線。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，有關(guān)制藥用水的制備技術(shù)也發(fā)生了革命性的改變。在世界許多發(fā)達(dá)國家如美國，注射用水(Water for Injection WFI)必須由蒸餾工藝制備這一局限早已被突破，技術(shù)更先進(jìn)、更節(jié)能、品質(zhì)更穩(wěn)定可靠的高純水(Highly Purified Water HPW)及其制備工藝早在1975年已經(jīng)得到正式確認(rèn)(美國藥典第19版:USP19)?，F(xiàn)在，美國藥典已經(jīng)在其連續(xù)7個(gè)版本中明確確認(rèn)了反滲透(RO)為基礎(chǔ)的HPW工藝可以作為制取注射用水的法定工藝，并且，歷經(jīng)數(shù)十年的醫(yī)藥實(shí)踐，HPW注射用水生產(chǎn)技術(shù)被證明是最先進(jìn)、可靠的方法之一，以至于在美國的藥物專利25條中，反滲透方法是最常用的注射用水生產(chǎn)工藝。由于HPW符合甚至超過WFI的各項(xiàng)理化參數(shù)指標(biāo)，自2002年6月起正式被歐洲認(rèn)可為第三水質(zhì)級(jí)別。今天，以RO為基礎(chǔ)的HPW已經(jīng)為代表醫(yī)藥先進(jìn)技術(shù)的世界主要發(fā)達(dá)國家所確認(rèn)，成為醫(yī)用純化水的標(biāo)準(zhǔn)制備方法之一。
在與國際接軌過程中我國藥典亦對(duì)醫(yī)藥用水的法定制備方法進(jìn)行了重新定義。中國藥典（2000年版）中所收載的制藥用水，較以往有很大進(jìn)步，因其使用的范圍不同而分為純化水、注射用水及滅菌注射用水，首次將過去的蒸餾水改為純化水，并且對(duì)純化水具體定義為“純化水為采用蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方法制得供藥用的水”，實(shí)際上放棄了對(duì)生產(chǎn)工藝“必須為蒸餾法”的限定，為相關(guān)企業(yè)采用國際上廣為流行的反滲透HPW方法制備純化水奠定了法理基礎(chǔ)。更為重要的是，新的國家藥典將注射用水定義為“純化水經(jīng)蒸餾所得的水”，從而使RO技術(shù)進(jìn)入注射用水制備過程成為可能。2000年版國家藥典在制約用水技術(shù)上朝國際先進(jìn)領(lǐng)域邁進(jìn)了一大步。
與傳統(tǒng)的蒸餾法相比較，以反滲透法為基礎(chǔ)的聯(lián)合了最新電去離子(EDI)技術(shù)的新工藝具有明顯的優(yōu)越性和先進(jìn)性。
1.高效節(jié)能。蒸餾法系歷史最為悠久的醫(yī)藥用水制備工藝，主要有多級(jí)蒸餾、高壓分級(jí)蒸餾和離心凈化蒸餾幾種工藝。所有蒸餾方法均在120°C高溫狀態(tài)下進(jìn)行，所以可以得到完全無菌的水。因此，運(yùn)行當(dāng)中能源的消耗相當(dāng)大；同時(shí)，因?yàn)闇囟容^高，所有設(shè)備組成部分必須耐受高溫沖擊，設(shè)備的造價(jià)及維護(hù)費(fèi)用高昂。HPW工藝采用非常成熟的反滲透技術(shù)，結(jié)合高效臭氧消毒方法，整個(gè)系統(tǒng)工作于常溫、低壓狀態(tài)，設(shè)備投資省，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，可靠節(jié)能：膜處理法的運(yùn)行成本僅為蒸餾方法的12-15%，非常經(jīng)濟(jì)，極具競(jìng)爭(zhēng)力。
2.穩(wěn)定可靠。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，大量而成份復(fù)雜的廢物排放使世界范圍的污染變得日益嚴(yán)重，其中水資源的污染較之以往更加嚴(yán)峻。易揮發(fā)有機(jī)污染物因其沸點(diǎn)大都低于水的汽化溫度，如不加處理，蒸餾過程中極易進(jìn)入產(chǎn)成水中，單純蒸餾方法無法將其有效去除，必須倚重活性碳吸附等過濾辦法，增加了系統(tǒng)和水質(zhì)的不穩(wěn)定性。膜法工藝采用多介質(zhì)過濾器進(jìn)行預(yù)處理；反滲透膜的微孔透過式工作原理保證了去除水體中所有較大的離子、分子，可以輕松去除分子直徑更大的易揮發(fā)有機(jī)污染物質(zhì)，從根本上保證有機(jī)物指標(biāo)達(dá)到藥典規(guī)定指標(biāo)。
3.先進(jìn)環(huán)保。膜法聯(lián)合工藝替代傳統(tǒng)純蒸餾方法已經(jīng)成為當(dāng)今世界醫(yī)藥用水生產(chǎn)技術(shù)的主流。近年來代表制藥用水制備工藝最高技術(shù)水平的連續(xù)電去離子技術(shù)(Continuous Electrodeionization CEDI)的出現(xiàn)，促使醫(yī)藥用水制備工藝摒棄伴生廢酸、廢堿污染的傳統(tǒng)離子交換技術(shù)，令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)計(jì)算機(jī)控制，連續(xù)生產(chǎn)，安全無污染。CEDI技術(shù)的根本是傳統(tǒng)離子交換和電滲析技術(shù)的巧妙結(jié)合：在電場(chǎng)作用下，陰、陽離子交換樹脂中的離子產(chǎn)生定向遷移，遷移后的離子空穴由水中的陰、陽離子填充，從而在陰陽離子移向離子滲透膜的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了樹脂的拋光再生；穿越選擇性滲透膜后的離子將被截留在稱為“濃水室”的通道內(nèi)并隨“濃水”一起被排放。CEDI系統(tǒng)的樹脂使用量僅為傳統(tǒng)混床的5%，經(jīng)濟(jì)高效。同時(shí)，由于大部分溶解于水中的氣體如二氧化碳等都呈弱電性，CEDI可以對(duì)其進(jìn)行有效去除；特別是對(duì)醫(yī)藥用水影響較大的革蘭陰性菌帶有負(fù)電荷，將被吸附于陽離子交換樹脂表面，從而處于水解作用最活躍區(qū)域，被徹底殺滅。
制藥工藝用水分類和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
鸞江水處理的制藥水制備系統(tǒng)遵循模塊化設(shè)計(jì)理念，以預(yù)處理、氧化消毒、多介質(zhì)過濾、RO反滲透、UV消毒、EDI連續(xù)去離子和儲(chǔ)存外輸?shù)裙δ軉卧獮榛A(chǔ)，在設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試過程中將鸞江水處理先進(jìn)的技術(shù)、精湛的工藝和嚴(yán)格的質(zhì)量控制貫徹到每個(gè)功能單元；最終產(chǎn)水裝置根據(jù)其用水標(biāo)準(zhǔn)的不同，經(jīng)由各功能模塊優(yōu)化組合而成，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)的高性能與高質(zhì)量，使產(chǎn)成水完全達(dá)到或超過純化水和注射用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
醫(yī)療過程用水的主體為純化水和注射用水，其用途和水質(zhì)要求在國家藥典中有嚴(yán)格規(guī)定，參見表1、2、3。
表1：工藝用水分類
| 水質(zhì)類別 | 用 途 | 水質(zhì)要求 |
| 飲用水 | 1.制備純化水的水源 | 應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749－85） |
| 2.口服劑瓶子初洗 | ||
| 3.設(shè)備、容器的初洗 | ||
| 4.中藥材、中藥飲片的清洗、浸潤和提取 | ||
| 純化水 | 1.制備注射用水（純蒸汽）的水源 | 應(yīng)符合中國藥典標(biāo)準(zhǔn) |
| 2.非無菌藥品直接接觸藥品的設(shè)備、器具和包裝材料最后一次洗滌用水 | ||
| 3.注射劑、無菌藥品瓶子的初洗 | ||
| 4.非無菌藥品的配料 | ||
| 5.非無菌藥品原料精制 | ||
| 注射用水 | 1.無菌產(chǎn)品直接接觸藥品的包裝材料最后一次精洗用水 | 應(yīng)符合中國藥典標(biāo)準(zhǔn) |
| 2.注射劑、無菌沖洗劑配料 | ||
| 3.無菌原料藥精制 | ||
| 4.無菌原料藥直接接觸無菌原料的包裝材料的最后洗滌用水 |
表2：純化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：
| 項(xiàng) 目 | 中國藥典（2000年版） | 歐洲藥典（2000年增補(bǔ)版） | 美國藥典（第24版） |
| 來源 | 本品為蒸餾法、離子交換法、反滲透法或其他適宜方法制得 | 由符合法定標(biāo)準(zhǔn)的飲用水經(jīng)蒸餾、離子交換或其他適宜方法制得 | 由符合美國環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)或歐共體或日本法定要求的飲用水經(jīng)適宜方法制得 |
| 性狀 | 無色澄明液體，無臭、無味 無色澄明液體，無臭、無味 | 無色澄明液體，無臭、無味 無色澄明液體，無臭、無味 | － |
| 酸堿度pH | 符合規(guī)定 | － | － |
| 氨 | 0.3μg/ml | － | － |
| 氨化物、硫酸鹽與鈣鹽、亞硝酸鹽、二氧化碳、不揮發(fā)物 | 符合規(guī)定 | － | － |
| 硝酸鹽 | 0.06μg/ml | 0.2μg/ml | － |
| 重金屬 | 0.5μg/ml | 0.1μg/ml | － |
| 鋁鹽 | － | 生產(chǎn)滲析液時(shí)需控制此項(xiàng)目 | － |
| 易氧化物 | 符合規(guī)定 | 符合規(guī)定 | － |
| 總有機(jī)碳 | － | 0.5mg/L | 0.5mg/ L |
| 電導(dǎo)率 | － | 4.3μS/cm(20℃) | 符合規(guī)定 |
| 細(xì)菌內(nèi)毒素 | － | 0.25E.U./ml | － |
| 無菌檢查 | － | － | 符合規(guī)定（用于制備無菌制劑時(shí)控制） |
| 微生物超標(biāo)糾正標(biāo)準(zhǔn) | － | 100個(gè)/ml | 100個(gè)/ml |
表3：注射用水標(biāo)準(zhǔn)
| 項(xiàng) 目 | 中國藥典（2000年版） | 歐洲藥典（2000年增補(bǔ)版） | 美國藥典（第24版 |
| 來源 | 本品為純化水經(jīng)蒸餾所得的水 | 為符合法定標(biāo)準(zhǔn)的飲用水或純化水經(jīng)適當(dāng)方法蒸餾而得 | 由符合美國環(huán)境保護(hù)協(xié)會(huì)或歐共體或日本法定要求的飲用水經(jīng)蒸餾或反滲透純化而得 |
| 性狀 | 無色澄明，無臭、無味 | 無色澄明，無臭、無味 | － |
| pH | 5.0-7.0 | － | － |
| 氨 | 0.2μg/ml | － | － |
| 氨化物、硫酸鹽與鈣鹽、亞硝酸鹽、二氧化碳、不揮發(fā)物 | 符合規(guī)定 | － | － |
| 硝酸鹽 | 0.06μg/ml | 0.2μg/ml | － |
| 重金屬 | 0.5μg/ml | 0.1μg/ml | － |
| 鋁鹽 | － | 用于生產(chǎn)滲透液時(shí)需控制此項(xiàng)目 | － |
| 易氧化物 | 符合規(guī)定 | 符合規(guī)定 | － |
| 總有機(jī)碳 | － | 0.5mg/L | 0.5mg/L |
| 電導(dǎo)率 | － | 1.1μS/cm(20℃) | 符合規(guī)定 |
| 細(xì)菌內(nèi)毒素 | 0.25E.U./ml | 0.25E.U./ml | 0.25E.U./ml |
| 無菌檢查 | － | － | 符合規(guī)定（用于制備無菌制劑時(shí)控制） |
| 微生物超標(biāo)糾正標(biāo)準(zhǔn) | － | 10個(gè)/ml | 10個(gè)/ml |
注釋：
① 歐洲藥典中TOC和易氧化物項(xiàng)目，可任選一項(xiàng)監(jiān)控。
② 美國藥典中規(guī)定：企業(yè)自用的注射用水（原料）監(jiān)測(cè)TOC和電導(dǎo)率，商業(yè)用的注射用水應(yīng)符合無菌注射用水的試驗(yàn)要求。表中所列為企業(yè)自用注射用水的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
③ 微生物超標(biāo)糾正標(biāo)準(zhǔn)是指微生物污染達(dá)到某一數(shù)值，表明注射用水系統(tǒng)已經(jīng)偏離了正常運(yùn)行的條件，應(yīng)采取糾偏措施，使系統(tǒng)回到正常的運(yùn)行狀態(tài)。
藥行業(yè)制備超水的工藝大致分成以下幾種：
1、原水→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性碳過濾器→軟水器→精密過濾器→一級(jí)反滲透設(shè)備→中間水箱→中間水泵→離子交換器→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點(diǎn)
2、原水→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性碳過濾器→軟水器→精密過濾器→第一級(jí)反滲透 →中間水箱→PH調(diào)節(jié)→第二級(jí)反滲透（反滲透膜表面帶正電荷）→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→ 微孔過濾器→用水點(diǎn)
3、原水→原水加壓泵→多介質(zhì)過濾器→活性碳過濾器→軟水器→精密過濾器→一級(jí)反滲透機(jī)→中間水箱→中間水泵→EDI系統(tǒng)→純化水箱→純水泵→紫外線殺菌器→微孔過濾器→用水點(diǎn)
三種制備醫(yī)藥行業(yè)用超純水的工藝比較
目前制備電子工業(yè)用超純水的工藝基本上是以上三種，其余的工藝流程大都是在以上
三種基本工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同組合搭配衍生而來?，F(xiàn)將他們的優(yōu)缺點(diǎn)分別列于下面：
1、第一種采用離子交換樹脂其優(yōu)點(diǎn)在于初投資少，占用的地方少，但缺點(diǎn)就是需要經(jīng)常進(jìn)行離子再生，耗費(fèi)大量酸堿，而且對(duì)環(huán)境有一定的破壞。
2、第二種采用反滲透作為預(yù)處理再配上離子交換設(shè)備，其特點(diǎn)為初投次比采用離子交換樹脂方式要高，但離子設(shè)備再生周期相對(duì)要長，耗費(fèi)的酸堿比單純采用離子樹脂的方式要少很多。但對(duì)環(huán)境還是有一定的破壞性。
3、第三種采用反滲透作預(yù)處理再配上電去離子（EDI）裝置，這是目前制取超純水最經(jīng)濟(jì)，最環(huán)保用來制取超純水的工藝，不需要用酸堿進(jìn)行再生便可連續(xù)制取超純水，對(duì)環(huán)境沒什么破壞性。其缺點(diǎn)在于初投資相對(duì)以上兩種方式過于昂貴。
