在众多工业领域尤其是制药行业中,纯化水(也称为去离子水或超纯水)扮演着至关重要的角色。本文旨在探讨纯化水制备的各种方法及其工艺流程选择的关键考量因素,并回顾纯化水机的技术演进历程。
1、常用的纯化水制备方法
常用的纯化水制备技术主要包括膜过滤技术(例如微滤MF、超滤UF、纳滤NF和反渗透RO)、离子交换、电法去离子(EDI)以及蒸馏等。这些方法各自具有不同的优缺点,适用于不同场景下的纯化水生产需求。
2、工艺流程选择考量因素
在选择纯化水制备工艺流程时,以下因素至关重要:
原水水质:原水的初始质量直接影响后续处理的复杂性和成本。
产水水质:最终产出的水质需符合特定行业标准,尤其是制药行业的严格要求。
设备可靠性:确保系统长期稳定运行,减少故障停机时间。
化学纯度:有效去除水中的化学杂质。
微生物控制:采取有效的预防和消毒措施,防止微生物污染。
操作专业性:考虑操作人员的技术水平。
水质适应性:系统应能应对不同季节原水水质的变化。
维护便捷性:便于清洁、维护和耗材更换。
能耗效率:减少公共工程如电力和蒸汽的消耗。
回收利用:提高产水回收率,合理处理浓液。
运营成本:控制日常运营和维护成本。
自动化水平:提升系统监控能力和信息化管理水平。
3、国际标准与要求
中国、美国、欧盟、日本及世界卫生组织(WHO)均制定了严格的纯化水标准,旨在将符合饮用水标准的原水处理成不含添加剂且满足制药用水标准的纯化水。常用的纯化工序包括蒸馏、膜过滤(微滤、超滤、纳滤、反渗透)、离子交换及其组合。典型工艺如热压蒸馏、RO/EDI、RO/RO/EDI、RO/RO等,可根据实际水源质量和期望的产水质量调整工艺,必要时加入紫外线消毒、膜脱气或超滤/纳滤工艺。
4、纯化水机制备技术的发展阶段
纯化水机的发展经历了三个主要阶段:
第一代(20世纪90年代前):采用“预处理系统→阴床/阳床→混床”,此阶段工艺依赖大量酸碱药剂再生,不符合现代环保要求。
第二代(1990-2000年):引入了反渗透技术,如“预处理系统→反渗透→混床”或“预处理系统→反渗透→反渗透”,虽然减少了化学药剂用量,但产水率较低。
第三代(2000年后至今):主流工艺为“预处理系统→反渗透→EDI”,EDI技术避免了化学药剂再生,并能将电导率控制在极低水平,极大推动了药典标准下制药用水电导率测试的应用。
随着技术进步和环保意识提升,未来的纯化水制备技术将继续向更高效率和更低环境影响方向发展。