膜分離技術在原料藥廠工藝用水制備中的應用

藥廠生產工藝用水是生產過程的基本條件之一，其水質直接影響產品的質量。按《藥品生產管理規范(GMP)實施指南》的要求(見表1)，對各級純水有明確規定。但實際過程中卻往往達不到理想的要求，為此一些先進的藥廠采用的內部控制質量標準，均高于GMP和藥典要求。如出水水質要達到的電導率￡ 0.2-0.3m s.cm，濃縮30倍檢查熱源應為陰性等高要求。

       表1. 制藥工藝用水要求

水質類別
 用 途
 水質要求
 
飲用水
 1、口服劑瓶子初洗
2、制備純水的水源
 應符合衛生部生活飲用 水標準GB5749-85
 
去離子水
 1、口服劑配料、洗瓶
2、注射劑、無菌沖洗劑瓶子的初洗
3、非無菌原料藥精制
4、制備注射用水的水源
 參照中國藥典蒸餾水質 量標準。電阻率 ³ 0.5MW .cm (電導率 £ 2m W .cm)
 
蒸餾水
 1、溶媒
2、口服劑、外用藥配料
3、非無菌原料藥精制
4、制備注射用水的水源
 應符合中國藥典標準
 
注射用水
 1、注射劑、無菌沖洗劑配料 2、注射劑、無菌沖洗劑最后洗瓶水 (經孔徑為0.45m m的濾膜過濾后使用)
3、無菌原料藥精制
 應符合中國藥典標準
 
 

        多種膜分離技術集成使用不僅使這一高要求得以實現，在經濟上也顯示出較大優越性。反滲透(RO)代替離子交換做為初脫鹽，可避免頻繁的酸堿再生，并可連續運行，提高了產水效率；超濾(UF)代替多效蒸餾進行除熱源，不僅減少了一次性設備投資，還大量節約蒸汽，降低了能耗。以華北制藥股份公司109車間5T/h原料用水的制備系統進行詳細說明如下：

1.原水水質、產水水質和處理能力

　　原水水質對于整個系統的設計至關重要。本系統的進水為石家莊的地下水，水中硬度較高，全年平均溫度較低，同時由于管道等設備老化，二次污染嚴重。使得對設計中前處理要求較高。出水水質分三段要求。第一段軟化水，硬度要求低于18℃dH，處理能力10T/h；第二段無鹽水，出水水質電阻>2.0MW .cm，實際出水可達到3.0 M.W .cm～5.0 MW .cm，處理能力5T/h；第三段除熱源水，出水水質按藥典各項規定進行檢查，采用鱟試劑檢測，檢測濃度0.5EU/ml。

2.工藝流程圖(圖1)

　　考慮原水水質較硬和管道的二次污染，再加藥廠有軟化水用水要求，本系統采用多介質過濾器、陽樹脂軟化床和前級全自動超濾系統(采用大連化物所生產的切割分子量為30,000Daltan的中空纖維膜)作為前處理系統，保證反滲透系統進水的SDI指數小于1,0，同時保證反滲透系統在高回收率的條件下，無結污傾向。大大延長RO膜使用壽命，保證出水水質穩定如一。并設有預熱系統，保證冬季條件下的產水能力。

　　反滲透系統采用美國DOW公司的復合膜，丹麥格蘭富高壓泵，并配以保安過濾器、高低壓保護和出水電導率在線檢測，可保證系統的脫鹽率達到98%以上，回收率70%以上。采用混床做精脫鹽，可使無鹽水的比導阻達到3.0-5.0 MW .cm，遠遠高于GMP規定的0.5 MW .cm的要求。由于使用RO系統，使混床再生周期可達一個月，降低酸堿污染，減輕工作強度。

　　終端采用大連化物所除熱源(切割分子量為10.000Dalton) 中空纖維膜，再配以全自動的正洗、反洗、藥洗等流程，出水水質達到藥典規定注射用水標準。由于采用全自動控制和進水水質在線檢測, UF系統出水能力和出水水質得到充分的保證。

　　最后，按照GMP要求，除熱源水采用60-80℃高溫貯和大循環式輸送系統，保證使用點水質不受二次污染。

3.和傳統工藝的經濟比較

　　傳統工藝中，采用離子交換(IE)和電滲析+離子交換(ED+IE)工藝制備無鹽水。根據不同的進水水質(如TDS含量)，我們把反滲透+離子交換系統(RO+IE)和傳統工藝進行有關耗水量和操作費用的比較(見圖2,3)。由圖可知，雖然IE系統的耗水量較低，但RO+IE系統的操作費用最低，特別是隨著TDS含量增加，其優勢更加明顯。同時進行超濾除熱源和多效蒸餾水相的比較(見表2)

 表2. 蒸餾法與超濾制水單耗比較

水方法
 蒸餾法(一次蒸餾)
 
 UF法
 
耗用量
 單效蒸餾水機
 多效蒸餾水機(ZDS-500/4A型)
 
 
離子交換水(T/T)自來水(冷卻水) (T/T)
 1.2

12.0
 1.15

2.0
 1.2

—
 
蒸氣耗能(T/T)點耗(kwh/t)
 1.2
 0.345

8
 —

<1.5
 
折合標準煤(kg/t)
 144
 44.6
 1~1.5
 
 

總結：

　　采用反滲透 + 離子交換 + 除熱源超濾系統不僅出水水質可以達到GMP要求的各項水質指標，而且設備投資和操作費用與傳統工藝相比也具有明顯的竟爭力。同時在降低能耗，減少環境污染和降低工作強度放面也具有一定優勢。