血液透析用水處理設備的應用

周 嬙 樊照鑫

血液透析是維持腎衰患者生命的有效手段。作為血液透析用水，其純度要求非常高，如果水中含有害物質，很容易通過透析膜進入患者的血液中，即使較低濃度的有害元素，長期蓄積也會導致慢性中毒。因此，做好水處理設備的日常維護與保養工作，對于保障透析質量和患者的安全至關重要[1]。

1 血透水處理設備的重要性

長期以來水處理設備只是被認作血透機的附屬產品，技術含量抵，只要出水量大就可以。然而從1993年葡萄牙水處理產水中的鋁污染、1996年西班牙的氯胺污染，以及美國俄亥俄州的甲醛污染等一系列水中不合格化學劑超標帶來的嚴重人員傷亡事故中，不難發現水處理安全的重要性。透析治療過程中99.3%的透析液是水[2]。透析患者與用水直接相連，很小的失誤都能傷害到患者。由于血液透析中透析用水與患者血液接觸的機會是飲水總量的20倍以上，也就是說，每天攝入1000 ml水，按其安全上限所含的雜質成分總量與血液透析時進入患者體內的雜質總量相比，后者可能是前者的10～25倍[3]。另外，飲用水是通過胃腸道吸收而抵達血液中的。飲用水從胃腸道吸收時，細胞膜可選擇性吸收，從而改變了水中化學成分的含量比例。在血液透析過程中，水是通過非生物膜(人工膜)擴散到血液中去的，透析膜不能選擇性吸收或排斥某種離子。這樣，透析液中所含的物質，只要分子大小適合穿過透析膜，都可以進入血液。結果，用作飲用的水可能是無害的，但是用作透析液可能是有毒的[4]。透析液中細菌和熱原物質等微生物污染物嚴重威脅著透析患者的健康，世界各國對其都有著嚴格的規定[5]。為確保血透患者的安全，對血透用水有特殊的要求，必須清除所有對人體有害的、影響透析液濃度的、對透析設備造成損害的物質[6]。

2 水處理設備的結構及原理

2.1 水處理系統組成

一般的水處理系統由前處理系統、反滲機、反滲水輸送管路系統組成。其中前處理系統又包括精密濾過器、樹脂軟水器和鹽水罐[7](如圖1所示)。

圖1 水處理系統

2.2 工作原理

2.2.1 前處理系統

(1)精密過濾器。功能：水源中＞10 μm的懸浮粒子如淤泥、膠質可引起混濁，水源中的污垢也可以包括活性炭、軟水樹脂和反滲膜使其性能下降甚至失效，利用過濾纖維孔徑大小過濾懸浮粒子。濾過器前后必需裝有水壓表、開關閥、旁路和采樣口。種類：①不同孔徑濾芯0.2～10 μm；②纖維式或膜式濾芯；③不同材質。

(2)活性碳過濾器。功能：利用活性炭吸附填料以吸附方式清除水中氯和氯胺，有機化合物如除草劑、殺蟲劑和工業溶劑也可被吸附清除(AAMI 2006，Luehmann 1989)。

活性碳除氯不是單純的物理吸附，而是在其表面發生催化作用：

氧原子與碳原子由吸附狀態迅速的轉變：

氯與活性碳的反應可如下式：

(3)樹脂軟水器和鹽水罐。功能：利用負電荷離子交換樹脂清除水中的硬水離子，如鈣鎂離子(交換釋出鈉離子)，保護反滲膜。軟水器前后需裝有水壓表、開關閥、旁路和采樣口。長期與氯和氯胺接觸，離子交換樹脂的使用壽命會縮短，如果進水的氯和氯胺非常高，可以把軟水器安裝在碳濾器后。為了減小細菌對反滲膜造成的壓力，如果水源的氯和氯胺不高，可以把軟水器安裝在碳濾器前面，高鈉濃度可一定程度減慢細菌在碳濾器和反滲膜中的生長，減少前處理系統的生物污染。軟水器的離子交換能力是有限的，故在使用一定時間后，離子交換樹脂需要用飽和鹽水再生。

軟化過程：

樹脂再生過程：

2.2.2 反滲透工作原理

利用高壓將含有雜質的原水或初步處理過的水經半透膜將水中的雜質分開產生純水，利用反滲膜可清除細菌、病毒、致熱原等[8](如圖2所示)。如果用一個只有水分子才能透過的薄膜將一個水池隔斷成兩部分,在隔膜兩邊分別注入純水和鹽水到同一高度。隨后發現純水液面降低，而鹽水的液面升高。將水分子透過隔膜遷移到鹽水中的現象叫做滲透現象。鹽水液面升高不是無止境的，到了一定高度就會達到一個平衡點，這時隔膜兩端液面差所代表的壓力被稱為滲透壓。滲透壓的大小與鹽水的濃度直接相關。

圖2 反滲透狀態

在以上裝置達到平衡后,如果在鹽水端液面上施加一定壓力，此時水分子就會由鹽水端向純水端遷移。液劑分子在壓力作用下由稀溶液向濃溶液遷移的過程被稱為反滲透現象。如果將鹽水加入到以上設施的一端，并在該端施加超過該鹽水滲透壓的壓力，就可以在另一端得到純水，這就是反滲透凈水的原理。

2.2.3 實際應用

結合我院實際應用情況介紹一般常用的水處理系統。目前，為了保證血透室正常運轉，我院采用雙套水處理系統，分別為金寶CWP106H醫用單級熱消毒反滲透水處理和圖南TNRO-E4醫用雙級反滲透水處理設備。機器采用反滲透工藝原理，多級純水過濾，原水經過4級前級預處理，以達到RO膜的進料水要求。第一級：砂濾裝置或10 μm 水濾芯，去除水中＞25 μm的懸浮顆粒及泥砂等物質；第二級：除氯裝置，去除水中的臭味及氯的副產品；第三級：去離子裝置，經過離子交換去除水中的鈣、鎂等離子，使水質軟化；第四級：5 μm水濾芯，再次濾除水中雜質。經過以上處理的水基本達到RO膜的進料水標準，再次經雙級RO膜處理后即可達到或超過透析用水要求。

3 透析用水的水質監控

根據血液透析用水處理的要求，嚴格監控透析用水的水質[9]。

(1)電導率正常值約10 μs/cm。

(2)純水的pH值應維持在5～7的正常范圍。

(3)細菌培養應每月1次，要求細菌數＜200 cfu/ ml；采樣部位為反滲水23輸水管路的末端。每臺透析機每年至少檢測1次。

(4)內毒素檢測至少每3個月1次，要求細菌數＜200 cfu/ml，內毒素＜2 EU/ml；采樣部位同上。每臺透析機每年至少檢測1次。

(5)化學污染物情況至少每年測定1次，軟水硬度及游離氯檢測至少每周進行1次，參考2008年美國AAMI標準(見表1)。

表1 血液透析用水允許的化學污染物的最大質量濃度

4 水處理設備的維護與保養

水處理系統的日常維護得當能夠避免不必要的故障，確保工作正常，并延長水處理設備的使用壽命，及時發現問題，保證透析治療的安全。水處理系統的日常維護與保養是確保生產出合格的純水并將其安全地輸送到透析機中的必要條件[10]。

4.1 預處理部分的維護與監測

(1)定期正沖、反沖，清洗濾料，防止濾料結塊。每周一次。

(2)活性炭罐定期監測殘余氯(殘余氯測試紙或試劑)，殘余氯有較強的氧化性，如果和血液接觸將導致溶血、血細胞下降等嚴重后果。

(3)定期檢查更換前后級濾芯。

(4)監測樹脂罐的出水硬度，建議每天檢測硬度試紙或試劑。

(5)定期進行樹脂再生(3天一次或視情況)，保障樹脂再生充分性、飽和食鹽水吸入量。

(6)保障控制器工作正常，供電、時間調整。

4.2 反滲透水處理機的監測與維護

(1)監測出水電導率，在入水壓力不變時監測出水量。

(2)按質控要求進行細菌培養每月一次、內毒素監測三個月一次，化學污染物檢測每年一次[11]。

4.3 水處理的化學消毒

(1)一般選用酸性清洗劑清洗。通常用4%過氧乙酸進行消毒，清除反滲透膜表面微生物細菌(每周一次)，過氧乙酸在反滲機內形成循環→浸泡→循環→沖洗，約為140 min。

(2)檸檬酸消毒。當發現反滲機供水量有所下降時，可能為反滲透膜表面鈣鎂覆蓋過多，應用20%檸檬水浸泡2 h以上并沖洗。

(3)殘余內毒素清除。內毒素引發致熱源反應，患者出現發熱、寒顫、惡心、嘔吐，低血壓、肌肉痙攣、頭痛等不良反應。若水處理設備有儲水箱，要定期排放儲水箱中存水，清除殘余內毒素[12]。

(4)福爾馬林消毒。當發現內毒素檢測超標時，要對反滲機及供水管路進行福爾馬林消毒。選用4‰濃度福爾馬林溶液浸泡管路24 h，充分沖洗并檢測反滲水福爾馬林殘余量。

5 結論

水處理設備對于血液透析來說至關重要。水質的優劣直接關系到患者透析的安全，臨床上許多難以解釋的癥狀往往是由水處理的不合格造成的, 嚴重時后果難以設想[13]。由于水處理系統的設備在長時間運轉工作狀態下，部件易出現老化、生銹、彈簧疲勞等現象。為了保證水處理系統的正常運轉，工程技術人員應熟悉水處理系統工作狀態，并細心地做好日常維護保養工作[14]。如果不能認真地加以對待，輕則將影響水處理設備的正常運行，設備過早損壞；重者將造成大批患者的透析反應，甚至出現醫療事故[15]。因此，只有加強對水處理設備的維護與保養，嚴格地控制透析用水，使之符合標準，才能真正保證血液透析的質量。

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