淺析反滲透系統制備純化水在生產中的應用

暢翱 曹帥 鄧智俊

摘 要 制藥用水的制備從系統設計、材質選擇、制備過程、貯存、分配和使用均應符合藥品生產質量管理規范的要求。水的質量控制是藥品生產質量控制的關鍵一環。反滲透系統制備純化水的方法越來越廣泛地應用于制藥用水的處理，反滲透膜對水具有良好的透過性，工藝簡單且除鹽率高。本文詳細介紹我公司反滲透系統的制水工藝以及對運行中出現的一些問題進行分析討論。

關鍵詞 反滲透系統;純化水;制水工藝

1反滲透系統制備純化水工藝介紹

1.1 反滲透系統的組成

我公司某車間反滲透系統是由預處理與二級RO水處理系統兩部分組成。

預處理：原水罐—活性炭罐—多介質罐—軟化器—精密過濾器—中間水罐。

二級RO水處理系統：一級RO反滲透—二級RO反滲透。

1.2 預處理段組成及作用

純化水系統預處理段組成為：原水罐—活性炭罐—多介質罐—軟化器—精密過濾器

活性炭罐：吸附雜質、微生物。

多介質罐：去除雜質、較大顆粒懸浮物[1]。

軟化器：對水中的離子進行交換，對難溶鹽如：CaCO?，CaSO?，BaSO?，MgSO?中Ca+、Mg+離子進行交換。

精密過濾器：去除水中懸浮物、固體顆粒。

1.3 預處理作用

合適的預處理對反滲透裝置長期安全運行十分重要，能夠保證：①產水流量的穩定;②脫鹽率維持在某一值上的時間較長;③降低運行費用;④確保膜免受機械和化學損傷，以使膜有良好的性能和足夠長的使用壽命。

2二級反滲透生產純化水（如下圖所示）

2.1 一級RO處理

預處理水經保安濾器通過一級RO水泵進入一級RO膜，通過膜的低濃度水（也被稱作一級RO產水）進入緩沖罐中，高濃度水通過排水管道進行排放。

2.2 二級RO處理

緩沖罐中經過處理的水通過二級RO水泵進入二級RO膜，通過膜的低濃度水（二級RO產水）為最終生產用純化水進入純化水儲罐。

2.3 二級RO處理水相關標準

根據2015版藥典中規定純化水電導率（在25℃時）≤5.1?s/cm，總有機炭≤0.5mg/L，微生物限度<100cfu/ml[2]。

3二級反滲透在生產中遇到的問題

3.1 原水泵的選型

（1）因為預處理系統的供水是由原水泵負責提供，水泵的選型非常關鍵如果泵不匹配導致預處理段產水不足，就不能滿足RO段對軟化水的需求。就拿一個設計產能為4噸/小時的純化水制備系統來講，

3.2 預處理段炭濾、砂率以及離子交換樹脂的更換

（2）根據實際使用情況，當使用時間超過1年后，預處理段的產水電導率、硬度會升高，增加后端二級反滲透的處理壓力。由于預處理段各處理濾器中的濾料在經過長期的正反洗沖刷后，濾料會由顆粒狀變為粉末狀，降低對雜質、懸浮物以及難溶鹽的吸附和置換能力。根據實際生產情況建議在初始安裝調試完成制水系統后應對預處理段取樣點水樣進行檢測，檢測項目可以涉及電導率、微生物以及硬度等并做好相應記錄存檔，當制水系統運行1-2年時可以再次對預處理段進行取樣檢測，如果上述檢測指標出現大幅增長，建議對相應濾器濾料進行更換。

3.3 預處理段管路倒吸現象

（1）預處理系統中往往會留有原水取樣口以及活性炭過濾后軟化水的取樣口，在長時間使用后，上述所說的取樣口會出現倒吸的現象，分析其原因，有以下幾個方面：①預處理段后的中間罐（預處理與1級RO之間起到緩沖作用）容量過小，且預處理段產水能力不能滿足RO反滲透系統需水水量，導致預處理管道被抽空出現真空現象;②管路設計存在缺陷，預處理段的管路與RO反滲透段的管路無變化導致后端水量不足;③預處理段過濾器中填料及樹脂臟堵導致預處理系統存在憋壓情況產水量不足。

3.4 溫度對反滲透膜產水的影響

我公司用到的RO膜為陶氏反滲透膜，因進水溫度對陶氏反滲透膜性能的影響，主要體現在它對膜的脫鹽率的影響，以及它對膜的運行壓力和壓降的影響。當溫度上升時，陶氏反滲透膜的滲透性能會隨之增高，當水通量保持在一個固定不變的數值的情況下，所需的凈推動力會隨之減少，從而使得實際運行壓力降低。同時，溫度的升高會使得溶質的透過率隨之增加，即鹽的透過量增加，這將使得產出水的電導率會升高。溫度對膜的壓降的影響反應過程是當溫度升高時，水中分子會變得相對比較活躍，從而使得水的黏度變低，壓降隨之減少。當進水溫度升高時，水通量會隨之直線上升，溫度每升高一度，產水通量就會增加百分之二點五到百分之三左右，這主要是因為透過膜的水分子黏度下降，同時其擴散性增加。溫度升高會使得透鹽率升高、脫鹽率降低，其主要原因在于溫度的升高使得鹽分透過膜的速度升高，從而使得透過膜的鹽量增加。通常我們將進RO膜前的進水溫度控制在20-25度之間，保證RO膜的在較高效率下的工作狀態。

3.5 化學清洗/熱消毒對反滲透膜的作用

純水系統使用一段時間后，其產水量將降低、電導率逐步升高，屬系統正常運行狀態，當產水量、電導率低于設計標準的60%時，應對純水系統進行清洗處理，當處理后產水量、電導率不能達到設計標準的80%時，應及時對水系統進行糾偏處理并將處理結果備案。糾偏措施為對系統主要部件（預處理系統、軟化水系統、反滲透系統、電去離子系統等）進行清洗或更換，上述系統清洗或更換后，應做風險評估，決定是否對系統進行驗證[3]。

4結束語

綜上所述反滲透系統制備純化水技術已經廣泛應用于各行各業，但是保障連續、穩定的純化水供應需要對整個制水系統進行日常運行數據監控、運行數據記錄以及取樣檢測等，同時做好設備預防性維護已滿足用戶端用水質量符合法規要求。

參考文獻

[1] 藥典2015版二部正文品種第一部分[ED/OL].https：//wenku.baidu.com/view/17beaea00b1c59eef9c7b453.html，2016-04-25.

[2] 倪國強，解田，胡宏，等.反滲透技術在水處理中的應用進展[J].化工技術與開發，2012，41（10）：23-26.

[3] 王振堃，張懷明，張立成.電滲析和反滲透——水處理[M].上海：上海科學技術出版社，1980：189.

作者簡介

暢翱（1986-），男，甘肅省蘭州市人;學歷：大學本科，中級工程師，現就職單位：蘭州生物制品研究所有限責任公司，研究方向：制水系統、空氣凈化系統等的運行管理。