纯化水制备工艺的研究与验证
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摘要：对纯化水制备与管理从硬件和软件两个方面进行了设计、实施和认证。合理设计了纯化水系统的标准操作规程、验证等管理软件，并开展了设备的安装确认和运行验证。
关键词：纯化水；制备；工艺；
一、纯化水制备工艺
纯化水制备是以原水（包括饮用水、自来水、地表水和地下水）为原料，经逐级提纯水质，使之符合要求的过程。因此，水的纯化是一个多级的过程，每一级都除掉一定量的污物，为下一级作准备。对某一独特的水源，应根据其水质特性及供水对象来设计系统。现代制药用纯化水制备工艺见图1。
图1：现代制药纯化水制备工艺
二、预处理
预处理的主要目的是清除水中的悬浮物、细菌和部分有机污染物，不能清除水中溶解的无机污染物和细菌内毒素。常规预处理工艺如混凝、沉淀、过滤属于该类方法；另外如活性炭吸附、软化处理、阻垢剂填加、精滤、超滤和紫外消毒均可以归结为预处理方法。GMP指出预处理设备可根据原水水质情况配备。常见的预处理设备及其功能如下。
（1）混凝
向原水中添加絮凝剂使水中胶体物质和细小悬浮物结成较大的固体物质。
（2）沉淀
在采用混凝剂时应提供一个用于提供反应时间和沉淀的沉淀池。
（3）多介质过滤
多介质过滤精度50～200μm，用于过滤水中较大颗粒的悬浮物。也可以使用氧化还原催化剂对少量低价铁锰进行氧化处理。对于铁锰过高的原水，可以部分或全部使用锰砂为过滤介质。GMP要求多介质过滤有自动反冲功能。
（4）活性炭吸附罐
活性炭吸附罐可以吸附水中游离氯和部分有机污染物。GMP要求活性炭吸附罐有自动反冲和蒸汽消毒功能。
（5）软化
软化可以用溶解度很高钠盐替代水中溶解度较低钙、镁盐类，以减低水在深度净化过程中结垢的可能性。软化还可以用于清除少量的铁盐。GMP要求软化有再生功能。
（6）添加阻垢剂
在没有软化设施时，添加阻垢剂可以用于减缓无机垢的形成。无机垢包括钙、镁盐类沉淀，硅酸盐类沉淀和铁盐类沉淀。
（7）添加酸
加酸可以减低无机结垢的形成。
（8）添加碱
加碱可以增加后续设施的除盐效率。
（9）精滤
精滤1～20μm，主要功能是除去水中较细小的悬浮物，使水澄清，以保护后续设备，如反渗透设备。
（10）热交换器
热交换器可保证产品水的温度稳定，同时可以保证深度净化设施产量的稳定。
（11）超滤
超滤0.02～0.1μm，不仅可以使水澄清，还可以截留水中的细菌和部分有机物，可以进一步保护后续设备。
（12）紫外设备
用于预处理的是波长为254 nm的紫外光，主要作用是杀菌。GMP要求紫外设备有记录时间的仪表。
三、一级和二级除盐过程
一级和二级除盐处理的主要目的是清除水中溶解的污染物，特别是有机污染物、盐类包括重金属类和细菌内毒素等等。在处理之前一般必须配备必要的预处理以对后期处理设施实行保护。
中国药典2000版规定纯化水使用蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜的方法制得。GMP也同样提出深度净化方法可以是去离子器-离子交换器、反渗透装置和蒸馏水机三种设备。其实，深度净化还可以通过电渗析、连续电除盐等装置实现。一级除盐设施一般除盐率在95%～99%，即使制药企业拟制备要求较低的工艺用水，一级除盐设施也是非常必要的。一级除盐方法有复床离子交换法、电渗析法、蒸馏法和反渗透法。
我国GMP认证目前对有机物分解设施没有要求，但是，美国药典已有明确规定。在未来几年内我国GMP认证也可能会包括总有机碳(total organic carbon,TOC)指标。原水经过一系列净化过程后，其有机物含量经常是难以预见的。如果自来水质量较好，有机分解设施一般是不必要的。另外，有机分解设施容易在完成成套设备安装后添加。可以在完成设备安装调试后对纯水的TOC检测，如果不能达到标准，可以后增加有机物分解器。常用有机物分解器是紫外有机物分解器（UV-185），也可以使用臭氧氧化法，但紫外法较常见。为了达到中国药典或美国药典（PW、WFI）标准，或GMP认证提出的电阻率大于1 MΩ・cm要求，需要使用二级除盐设施，二级除盐设施应有一级除盐设施为前级设备。二级除盐设备可以是混床离子交换器、反渗透设备、连续电除盐设备。
当二级除盐设施使用离子交换树脂时应使用小于2μm终端过滤器，也可以用超滤设施代替终端过滤器。
蒸馏法也是一种除盐方法，由于中国药典规定必须用蒸馏法制得注射用水，本文将蒸馏法区别于其他除盐设备讨论，多效蒸馏法一般需要二级除盐设施为前级设备，在原水水质较好时，可以用一级除盐设施为多效蒸馏设备的前级设备。
四、结论
纯化水制备工艺是一门发展很快的现代技术，它的发展拓展了制药企业的生产空间。纯化水制备中使用的反渗透设备，是膜技术在医药领域的一项应用。国际上现在流行的一句话是：谁掌握了膜技术，谁就掌握了现代化工的未来。可见，发展这一技术的重要性。作为膜技术的应用，制药企业应不断地关注该技术的发展动态，并将有利于生产的技术与知识，转化并应用于生产中，提高纯化水制备的技术。
参考文献
[1]国家药品监督管理局，药品生产质量管理规范,1998年修订
[2]中国化学制药工业协会中国医药工业公司，药品生产质量管理规范实施指南，北京：化学工业出版社，2001,1～5
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