一(yī)、行業應(yīng)用(yòng)領域
製藥用水幾乎貫穿(chuān)於藥品及相關產品生產的(de)各個環節,因此它被喻(yù)為(wéi)藥品及相關產(chǎn)品生產的(de)“生命線”。作為重要原輔材料的水,直接(jiē)影響藥物產品的質量。因此它必須同(tóng)藥品生產的其他原(yuán)輔材料一(yī)樣,達到藥典規定的質量標準。
大輸液、針劑、口服液等製劑生產
原料(liào)藥的提取洗滌、針劑、膠囊(náng)生產
眼藥水及護理液的生產
醫院血誘室、生化分析室(shì)、手術室無菌水
多效(xiào)蒸餾水機原料水、洗瓶水
化妝品工藝用水、洗滌用品用(yòng)水
生化藥物製品(pǐn)、診斷試劑
二、製(zhì)藥用水分類
1)飲(yǐn)用(yòng)水(Potable-Water):通常為(wéi)自來水公司供應的自來(lái)水或深井水,又稱原水,其質量必須符合國家標準GB5749-85《生活飲用水衛生標準》。按2000中國(guó)藥(yào)典規定,飲用(yòng)水不能直接用作製劑(jì)的製備或試驗(yàn)用水。
2)純化(huà)水(Purified Water):為原水經蒸餾法、離子交換法、反滲(shèn)透法或其他適宜的方法製得的製藥用的水、不含(hán)任何附加劑。純化水可作為配製普通藥物製(zhì)劑的溶劑或試驗用水,不得用於注射劑的配製,采用(yòng)離子(zǐ)交換法(fǎ)、反滲透(tòu)法、超濾法等非熱處理製備的純化水(shuǐ)一般又稱去離子水。采用特殊設計的蒸餾器(qì)用蒸餾法製備的純化水一般又稱蒸餾水(shuǐ)。
3)注射用水(shuǐ)(Water for Injection):是以純化水作為原水,經特殊設計(jì)的蒸餾器蒸(zhēng)餾,冷凝冷卻後經膜過濾製備而得的水。注射用水可作(zuò)為配製注射(shè)劑用的溶劑。
4)滅菌注射用水(Sterile Water for Injection):為注射用水依照注射(shè)劑生產工(gōng)藝製備所得的水。滅菌注射用水用於滅菌粉末(mò)的溶劑或注射液的稀釋劑。
三、規範(fàn)對純化水的(de)基本定義(yì)
根據FDA頒布的GMP(1998修訂)定義:“純化水(shuǐ)為蒸餾法、離子交換法(fǎ)、反滲透法或(huò)其它適(shì)宜(yí)的方法製(zhì)得供藥用的水,不含任(rèn)何附加劑。”
《中國藥(yào)典》(2010年版)附錄定義:“純(chún)化水為飲用水經蒸(zhēng)餾法、離子交換法、反滲透法或其它適宜的方(fāng)法製備的製藥(yào)用水。其質量應符合《中國藥典》二部純化水項下的規定。純化水不含任何附加劑。”並規定:“應嚴(yán)格監測各生產環節,防止微生物汙染。”
GMP(1998修訂)第34條規定:“純化水,注射用水的製備、儲存和分配應能防止(zhǐ)微生物的滋生和汙染。儲罐和輸送管道(dào)所用的(de)材料應無毒、耐腐蝕。管道的設計和安裝應避免死角、盲管。儲罐和管道要(yào)規定清洗、滅菌周期。”
GMP(1998修訂)附錄總則中明確規定:“藥品生(shēng)產過(guò)程的驗證(zhèng)內容必須包括工藝用水係統”。
1)純化水處理係統概述
純化水製備係(xì)統沒有一種固定的模式。常用的(de)程(chéng)序是(shì):以飲用水為原水,第(dì)一步,前處理(預處理)去除(chú)懸浮物、有機物、膠體、細(xì)菌等雜質(zhì)並脫去餘氯,使水的濁度降到1度以下;第二步是脫鹽,去除水中以離子形式存在(zài)的無機物和(hé)氧氣;第三步是後處(chù)理(精處理)進一步去除極微細(xì)顆粒、細菌和被殺死的細菌殘核。
2)係統(tǒng)設備(bèi)組合的選擇原則:
滿足純化水質量要(yào)求;
滿足製水(shuǐ)效(xiào)率要求;
盡量減少能耗;
方便維修和管理。
四、製藥用水的水質標準(zhǔn)
1)飲用水:應(yīng)符合中華人民共和國國家標準《生活飲用水(shuǐ)衛生標準》(GB5749-2008) 2)純化(huà)水:應符合《2010中國藥典》所(suǒ)收載的純化水標準。
在(zài)製水工藝中通常采用在線檢(jiǎn)測純(chún)化水的電阻率值的大小,來反映(yìng)水中各種離(lí)子的(de)濃(nóng)度。製藥行業的純(chún)化水的電阻率通常應≥0.5MΩ.CM/25℃,對於注射劑、滴眼(yǎn)液容器衝洗用的純化水的(de)電阻率應≥1MΩ.CM/25℃。
3)注射用水:應符合2010中國藥典所收載的注射用水標準。
五、常見典型工藝
1)係統工(gōng)藝
2)主(zhǔ)要(yào)工藝原理
⑴反滲透基(jī)本原理
反滲透是1960年(nián)美國加利(lì)福尼亞大學(xué)的洛布(Loeb)與素裏拉金(Sourirtajan)發明的一項高新膜分離技術,其(qí)孔徑很小,大都≤10×10-10(10A),它能去除(chú)濾(lǜ)液中的離子範圍和分子量很小的有(yǒu)機物,如細菌、病毒、熱源(yuán)等。它已廣泛用於海(hǎi)水或苦鹹水(shuǐ)淡化、電(diàn)子、醫藥用純水、飲用蒸(zhēng)餾水、太空水的生產,還應用於生物(wù)、醫學工程。
反滲透亦稱逆滲(shèn)透(RO)。是用一定的(de)壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜(或稱半透膜)分離出來。因為它和自然滲(shèn)透的方(fāng)向相反,故(gù)稱反滲透。根(gēn)據各種物料的不同滲透壓,就可以使大於滲(shèn)透壓的(de)反滲透法達到分(fèn)離、提取、純化和濃縮的目的。
滲透是一種物理現象,當兩種含有(yǒu)不(bú)同根(gēn)類(lèi)濃度的溶液用一張半(bàn)透膜隔開時會發現,含(hán)根量少的一側的溶劑會自發地向含根量高的一側流動,這個過程叫做滲透。滲透直到兩側的液位(wèi)差(即壓力(lì)差)達到平衡時,滲透停止,此(cǐ)時的壓力差叫滲透壓。滲透壓隻與溶液的(de)種類、根濃度和溫度有關,而與半透膜無關。一般(bān)說(shuō)來,根濃度越高,滲透壓越(yuè)高。反之,如果在濃溶(róng)液側施加一個壓力超過滲透壓時,那麽濃側的溶劑會在壓力作用下向淡水一側滲透,這個滲透(tòu)由於與自然滲透相反,故叫做反滲透(Reverse Osmosis) 。反滲透膜分離技術就是利(lì)用(yòng)反滲透原理分離溶質和溶劑的方法(fǎ)。
反滲透設(shè)施生產純水的關鍵有兩個,一是一個有選擇性的膜,我們稱之為半透膜,二是一定的壓力。簡(jiǎn)單地說,反(fǎn)滲透半透膜上有眾多(duō)的孔,這些孔的大小與水分子的大小相當,由於細(xì)菌、病(bìng)毒、大部分有(yǒu)機汙染物和水合(hé)離子均比(bǐ)水分子大得多,因此不能透過反(fǎn)滲(shèn)透半透膜(mó)而與透(tòu)過反滲(shèn)透膜的水相分離。在水中眾多種雜質(zhì)中,溶解性鹽類是(shì)最難(nán)清除的(de).因(yīn)此,經常根據除鹽率的高低來確定反(fǎn)滲透的淨水效(xiào)果.反滲透除鹽(yán)率的高低(dī)主要決定於反滲透半透膜的選擇(zé)性。目前,較高選擇性的反滲透(tòu)膜(mó)元(yuán)件除(chú)鹽率可以高達99.5%
1. 聚酯材料增強(qiáng)無紡布,約120μm厚;
2. 聚碸(fēng)材料(liào)多孔中間支撐層,約40μm厚;
3. 聚酰(xiān)胺(àn)材料超(chāo)薄分離層(céng),約0.2μm厚。
4. 複(fù)合膜(mó)的主要結構強度是由無紡布提供的,它具有堅硬、無鬆散纖維的光滑(huá)表麵。
5. 設計多孔(kǒng)中間支撐結構的原因是如超薄分(fèn)離層直接複合在無紡布上時,表麵太(tài)不規(guī)則,且孔隙太大,因此需要在無紡布上預先塗布一層高透水性微孔聚碸作為支撐層(céng),其孔徑(jìng)約為150埃左右。
6. 每一層均根據其功能要求分別優化設計與製造,超薄分離層是反(fǎn)滲(shèn)透過程(chéng)中真(zhēn)正具有分離作用的功(gōng)能層。
反滲透裝置是整套(tào)超純(chún)水設備的(de)核心部分。反滲透(Reverse Osmosis)簡稱(chēng)RO,源於美國航天技(jì)術,是六十年代發展起來的一(yī)種膜分(fèn)離技術,其原理(lǐ)是原水在高壓力(lì)的作用下通過反滲透膜,水中(zhōng)的溶劑(jì)由高濃度向低濃度擴散從而(ér)達到分離、提純、濃縮的目的,由於它與(yǔ)自然界的滲(shèn)透方向相反,因而稱它為反滲透。反滲透可以去除(chú)水中(zhōng)的細菌、病毒(dú)、膠體、有(yǒu)機物和98.6%以上的溶解性根類。該方法具有運行成本低、操作簡單、自動化程度高、出水水質穩定等特點,與其(qí)他傳統的水處理方法相比具(jù)有明顯的優越性,廣泛運用於水處(chù)理相關行業。
⑵EDI基本原(yuán)理
EDI即連續除鹽技術(EDI,Electro deionization或CDI,Continuous Electrode ionization),是利(lì)用混和離子交換樹脂吸附給水中的陰陽離子,同時這些被吸附的離子又在(zài)直流(liú)電壓的作用下,分(fèn)別透過陰陽離子交(jiāo)換膜而被去除的過程。這一過程中離子交換樹脂是(shì)被電連續再(zài)生的,因此不需要使(shǐ)用酸和堿對之再生。這一(yī)新技術可以代替傳統的離子交換裝置,生(shēng)產出電(diàn)阻率高達17 MΩ·cm的(de)超純水。
一般城市水源(yuán)中(zhōng)存在鈉(nà)、鈣、鎂、氯化物、硝酸根、碳(tàn)酸氫根等溶解物。這些化合物由帶負電荷的陰離子(zǐ)和帶正電荷的陽離子組成。通過反滲透(RO)的處理,98%以上的離子可以被去除。RO純水(EDI給水)電阻(zǔ)率的一般範圍是(shì)0.05-1.0MΩ·CM,即電導率的範圍為20-1μS/CM。根據應用的情況,去離子水(shuǐ)電阻(zǔ)率的範圍一般(bān)為(wéi)1-18.2 MΩ·CM。另外,原水中也可能包括其它微量元素、溶解(jiě)的(de)氣體(例如CO2)和一些弱電解質(例如硼,二氧化矽(guī)),這(zhè)些雜質在工業除根水中必須被除掉。但是反滲透(tòu)過程對於這些雜質的清除效果較差。
離子交換膜和離子交(jiāo)換樹(shù)脂的工作原理(lǐ)相(xiàng)近,可以使特定的離子遷移。陰離子(zǐ)交換膜隻允(yǔn)許陰(yīn)離子透過,不允許陽(yáng)離子透過;而陽離子交換膜隻允許(xǔ)陽離子透過,不允許陰離子透過。在一對(duì)陰陽離子交換膜之間充填混合離子(zǐ)交換樹脂就形成了一(yī)個EDI單元。陰陽(yáng)離子交(jiāo)換膜之間由混合離子交換樹脂占據的空間被稱為淡水室。將一(yī)定數(shù)量的EDI單(dān)元羅列在一起,使(shǐ)陰離子交換膜和陽離(lí)子交換膜交替(tì)排列,並使用網狀物將每個EDI單元隔開,形成濃水室。在給定的直流電壓的推動下,在淡水室中,離子交換樹(shù)脂中的陰陽離子分別在電場作用(yòng)下向正(zhèng)負極遷移,並透過陰陽(yáng)離子交換膜進入(rù)濃水室,同(tóng)時給水中的離子被離子(zǐ)交(jiāo)換樹脂吸附而(ér)占據由於離子電遷移而留下的空(kōng)位。事實(shí)上離子(zǐ)的遷(qiān)移和吸附是同時並連續發生的。通(tōng)過(guò)這樣的過程(chéng),給水中的離(lí)子(zǐ)穿過離子交換膜進入到濃(nóng)水室被去除而(ér)成為除根水。帶負電荷的陰離子(例如OH-、Cl-)被正極(+)吸引而通過陰離子交換膜,進入到鄰近的濃水室中。此後這些離(lí)子在繼續向正極遷移中遇到(dào)鄰近的陽離子交換膜,而陽離子交換不允許其通過,這些離子即被(bèi)阻隔在(zài)濃水中(zhōng)。淡水流中的陽離子(例如Na+ 、H+)以類式(shì)的方式(shì)被阻隔在濃水(shuǐ)中。在濃水中(zhōng),透過陰陽膜的離(lí)子維持電中性。
EDI組件(jiàn)電流量和離子遷移量成正比。電流(liú)量由兩部分組成,一部分源於被除去離子的遷移,另一部分源於水本身電離產生的H+和OH-離子的(de)遷移。在EDI組件中存(cún)在較高的電(diàn)壓梯度,在其作用下,水會電解(jiě)產生大量的H+和OH-。這些就地產生的H+和OH-對離子交換樹(shù)脂進行連續再生。
EDI組件中(zhōng)的離子交換(huàn)樹脂可以(yǐ)分為兩部分,一部分稱作工作樹脂,另一部分稱作拋光樹(shù)脂,二者的界限稱為工作(zuò)前沿。工作樹脂主要起導電作用,而拋光樹脂在不斷交換和被連續再生(shēng)。工作樹脂承擔著除去大部分離子的任務(wù),而拋光樹脂則承擔著去除象弱電解質等較難清除的離子的任(rèn)務。
EDI給水(shuǐ)的預處理(lǐ)是EDI實現其最優性能和減少設備故障的首要的條件。給水裏的汙染物會(huì)對除根組件(jiàn)有負麵影響,增加維護量並降(jiàng)低膜組件的壽命。
超純(chún)水經常用於微(wēi)電子工業、半導體工業、發電工業、製藥行業等。EDI純水也可以作為製藥蒸餾水(shuǐ)、發電廠(chǎng)的鍋爐補給水,以及其它應(yīng)用超純(chún)水。