制藥工程中反滲透技術(shù)的應(yīng)用

●黃飛

制藥工程中反滲透技術(shù)的應(yīng)用

●黃飛

反滲透技術(shù)是依靠反滲透膜在壓力下使溶液中的溶劑與溶質(zhì)進(jìn)行分離的過程。在各種膜分離技術(shù)中反滲透技術(shù)發(fā)展最快、普及最廣的一種。幾年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展,反滲透技術(shù)在制藥行業(yè)的純化水處理中方法得到了廣泛應(yīng)用。本文簡述了反滲透技術(shù)，分析了影響反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的因素，闡述了反滲透技術(shù)在制藥工程中的應(yīng)用。

制藥工程；反滲透技術(shù)應(yīng)用

反滲透技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是將不同的物質(zhì)分離開來。反滲透系統(tǒng)是以反滲透膜的過濾選擇為原理來實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的分離。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的不段提高，反滲透技術(shù)在制藥行業(yè)的純化水系統(tǒng)中，制藥工程中反滲透技術(shù)就是通過水溶劑實(shí)現(xiàn)不同物質(zhì)的分離。1748年,法國科學(xué)家揭示了膜能夠?qū)⑺c其他物質(zhì)進(jìn)行分離的現(xiàn)象。而后科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，反滲透水處理方法在制藥行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)最早是美國太空人將尿液回收為純水使用的一種技術(shù)，技術(shù)原理都是以物理學(xué)為主，是一個(gè)不會發(fā)生化學(xué)變相并且反滲透膜并不分離溶解氧。反滲透技術(shù)被廣泛的稱之為反滲透技術(shù)，其滲透膜也被稱之為半滲透膜。 反滲透整個(gè)工作原理均采用物理法，當(dāng)把相同體積的稀溶液(分別置于一容器的兩側(cè)并用半透膜阻隔。稀溶液中的溶劑向濃溶液側(cè)流動(dòng)，濃溶液和稀溶液的液面形成—個(gè)壓力差，從而達(dá)到滲透平衡狀態(tài)，此種壓力差即為滲透壓。滲透壓的大小與濃度和溫度與半透膜的性質(zhì)有關(guān)。若在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動(dòng)，此種溶劑的流動(dòng)方向與原來滲透的方向相反，這一過程稱為反滲透。因?yàn)樗园l(fā)的流向使得濃溶液也逐漸被稀釋。在流動(dòng)的過程中形成了一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)用肉眼觀察的就是一個(gè)相對靜止的狀態(tài)。當(dāng)壓力大于滲透壓時(shí)兩邊的水才會有一次的流動(dòng)，一直到有新的平衡產(chǎn)生。

2 反滲透系統(tǒng)運(yùn)行的控制因素

2.1 壓力

壓力升高使得凈壓力升高，產(chǎn)水量加大，同時(shí)增加的產(chǎn)水量稀釋了透過膜的鹽分，從而提高脫鹽率。

2.2 溫度

反滲透膜產(chǎn)水電導(dǎo)對水溫的變化十分敏感。 水溫每升高1℃，產(chǎn)水量就增加2. 0%. 3. 5 %; 原因在于透過膜的水分子擴(kuò)散性能增強(qiáng)。

2.3 滲透膜污染

滲透膜的好壞直接影響到整個(gè)滲透過程的質(zhì)量。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中滲透膜污染的主要形式有膜表面上的污垢堆積、金屬氧化物污染、污物堵塞、膠體污染、以及微生物的污染。這些污染將進(jìn)一步引起壓降和鹽率提高。

2.4 鹽濃度

力的升高不會對鹽度造成影響，產(chǎn)水量加大而鹽透度過量會使鹽透率進(jìn)一步減少，從而達(dá)到有效控制脫鹽率的目的。通常情況下，用滲透壓來表示水中鹽分的含量，在溶液中鹽分含量高且進(jìn)水壓不變的情況下凈壓的減小就會導(dǎo)致產(chǎn)水量降低。

2.5 PH值

進(jìn)水的pH值對脫鹽率有較大影響。pH值低時(shí)水中溶解的CO2容易透過反滲透膜，使脫鹽率較低;隨進(jìn)水的pH升高，氣態(tài)的CO2促使脫鹽率逐漸上升。在pH7.5-8.5間，脫鹽率達(dá)到最高[。

3 反滲透系統(tǒng)在制藥工程中的運(yùn)用

3.1 在純化水處理工藝中的應(yīng)用

反滲透系統(tǒng)在制藥工程行業(yè)中做出了卓越的貢獻(xiàn)。從制藥規(guī)范角度來看，要選擇滿足工藝要求的設(shè)備， 化學(xué)膜材料的研發(fā)技術(shù)在制藥行業(yè)得以大量的使用。在壓力作用下使料水的生物指標(biāo)得以改善。制藥用水的質(zhì)量取決于純化水系統(tǒng)的組成和處理能力，要求確定后期水質(zhì)的質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)性。

地下水和工業(yè)用水都是不符合制藥直接利用要求的，它們必須有一套上游系列設(shè)備將其純化，預(yù)處理設(shè)備是水質(zhì)量提高必不可少的重要部分。反滲透裝置的進(jìn)水水質(zhì)不滿足要求的不允許向反滲透裝供水，避免造成不可逆轉(zhuǎn)的后果十分嚴(yán)重。如∶綜合制劑車間的純水設(shè)計(jì)，在純化水處理的系統(tǒng)中安裝了多種過濾器，包括活性炭過濾興器、多介質(zhì)過濾器以及保安過濾器。這些過慮器的裝置都是反滲透的預(yù)處理系統(tǒng)，它能夠有效除去水中的泥砂、微粒、懸浮物、有機(jī)硅膠體、異味、有機(jī)物等雜質(zhì)，利用一級反滲透裝置可使水中的游離狀氣體轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)，使經(jīng)過預(yù)處理后的水質(zhì)進(jìn)入程控二級反滲透裝置。由第二級RO裝置去除以達(dá)到進(jìn)一步除鹽的目的。常用的預(yù)處理結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上常用蒸汽的尾氣雙套管加熱進(jìn)水來控制溫度。可有效的攔截疏漏的其他微粒，從而對膜起到安全保護(hù)作用。當(dāng)兩種不同濃度的液體在常壓狀態(tài)下淡的液體會穿過膜自動(dòng)向濃的液體滲透。如果增加的壓力大于膜滲透壓時(shí)，濃水中的水會向淡水方向滲透將鹽分留下。使處理后的微生物不可能對已經(jīng)形成的生物膜有很強(qiáng)的穿透能力，最后使系統(tǒng)連續(xù)不斷產(chǎn)出合格工藝用水。

3.2 反滲透分離技術(shù)

應(yīng)用于血液制備的菌素和干擾素的純化、蛋白質(zhì)的純化、中草藥劑的除菌和澄清等 發(fā)酵是從發(fā)酵液中提取藥物，傳統(tǒng)工藝是反復(fù)使用有機(jī)溶劑和酸堿溶液,因?yàn)樵S多藥物熱敏性強(qiáng)使傳統(tǒng)工藝的實(shí)用性多受限制。然而目前的反滲透膜均用進(jìn)口或國內(nèi)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，技術(shù)先進(jìn)，采用高效率、低噪音的進(jìn)口高壓泵，可以大量采用反滲透膜分離設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離、濃縮和純化工藝,從而大大提高了整體質(zhì)量。

總之，反滲透技術(shù)方法是一項(xiàng)成熟而又高新的水處理方法。隨著自動(dòng)化技術(shù)的日益提高，反滲透水處理方法在制藥中的應(yīng)用優(yōu)勢也愈來愈明顯，其不僅排除了酸堿排放多對環(huán)境的污染，有效地改善了醫(yī)藥工程中一些棘手問題，而且采用二級反滲透水處理系統(tǒng)也推進(jìn)了后續(xù)消毒系統(tǒng)的完善，為我國制藥工程做出了巨大貢獻(xiàn)。

（作者單位：陜西國際商貿(mào)學(xué)院）

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黃飛，制藥工程B1301。