CN1110457C - 一种制药用水的生产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
一种制药用水的生产工艺及设备，原水依次经过以下步骤得到制药用水或高纯水：1)采用超滤膜组件作为预处理；2)采用反渗透膜组件对预处理的水进行初级脱盐；3)采用电去离子组件实现深度脱盐；4)采用荷电微孔滤膜组件作为终端处理。该发明集超滤、反渗透、电去离子、荷电微孔膜滤等技术为一体，使水处理过程更科学、有效。原水经超滤预处理、反渗透初级脱盐、电去离子深度脱盐及荷电微孔滤膜终端处理，可有效去除水中各种杂质，生产制药用水或高纯水。整个过程自动控制，可长时间连续稳定地运行。小型装置出水量10L/h～50L/h，工业用装置出水量1t/h以上，尤其适于医药领域的制药用水及电子等领域高纯水的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种纯水的生产工艺、方法及设备，尤其是一种制药用水的生产工艺及设备。
背景技术
高纯水在生物工程、电子、电力、医药卫生、化工、科研等领域有着广泛的应用。
现有技术中，水的去离子技术中，最有效的是离子交换，通过阴、阳离子交换树脂与原水中的阴、阳离子交换作用去除水中的阴、阳离子来提高水质。然而离子交换树脂达到饱和后需要化学再生，即用酸液处理阳树脂，碱液处理阴树脂，再生过程会排放大量的废酸液和废碱液，造成环境污染。
80年代中后期，美国推出了一种实用型电去离子(Electrodeionization简称EDI)技术。电去离子技术的特征在于将电渗析和离子交换有机结合，即在电渗析装置中，填充按一定比例混合的阴、阳离子交换树脂，构成电去离子组件，该组件接入水处理***中，在一定的直流电压、电流及水流量等条件下，可以制取纯化水。电去离子组件中的阴、阳离子交换树脂可以通过极化条件下水的解离作用而自行再生，离子交换和树脂再生同时发生，所以又称连续去离子技术，不需要对离子交换树脂进行酸碱再生，而能连续有效地去除水中的可溶性盐类等阴、阳离子，避免了环境污染等许多问题。
由于上述水处理过程是在常温状态下进行的，在离子交换床及其它部位容易滋生细菌，释放细菌内毒素，所以对制药用水来讲，必须还要考虑去除细菌内毒素等问题。因此，在整个水处理过程中，需要通过***设计，采用科学合理的综合工艺来满足制药用水的质量要求。现在各种纯水的生产工艺及装置仍存在如需要酸碱再生、或未完全除去水中的各种杂质，不能达到满意的纯度要求等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电去离子高纯水的生产工艺及设备，电去离子膜堆不需停止工作进行化学再生，可以长时间连续工作，使用效果更好、使用寿命更长。
本发明的目的二在于提供一种电去离子高纯水的生产工艺及设备，产水的电阻率更高。
本发明的目的是这样实现的：
采用超滤作预处理，反渗透和电去离子为核心，荷电微孔滤膜作终端处理，原水经过这四个主要步骤，生产高纯度制药用水。
1、超滤预处理：采用切割分子量为5万～7万的超滤，可截留原水中的微粒、胶体、细菌等杂质，使原水的污染指数降至3以下。
如果原水浊度较高，可在超滤前设置砂滤器或其它相应的粗滤器，降低原水浊度，减轻超滤的负担。
如果原水硬度较高，可在超滤后设置离子交换树脂软水器，降低原水硬度，防止在其后连接的反渗透膜膜面结垢。
2、反渗透初级脱盐：采用高性能的超薄复合反渗透膜对超滤预处理的水进行初级脱盐，***脱盐率可达96％～99％，水利用率达50％～75％。反渗透可以去除水中的细菌、病毒、细菌内毒素、大部分可溶性盐类及分子量在200以上的有机物。一般情况采用一级反渗透，如果原水含盐量较高，可采用二级反渗透。
由于反渗透膜对水中的氯敏感，在反渗透前，增加活性炭吸附滤器或一种高纯度铜锌合金滤料KDF(kinetic degradationfluxion)等，将水中的氯含量降至0.1mg/L以下。
3、电去离子深度脱盐：该组件采用电去离子(EDI)技术，使水中残留的阴、阳离子通过离子交换以及直流电场作用下的离子定向迁移等过程排出***，而使水的纯度得以进一步提高，根据需要可使制得的纯水电导率达到0.5μs/cm至0.06μs/cm，实现深度脱盐的目的。
阴离子交换树脂表面带有正电荷，容易吸附带负电荷的细菌，树脂-水界面发生的水解离反应，生成OH-、H+，局部pH值变化，干扰和抑制微生物代谢过程，不利于细菌的生长，有利于降低细菌内毒素污染。
4、荷电微孔滤膜终端处理：荷电微孔滤膜表面带有较强的正电荷，细菌和细菌内毒素带有负电荷，当含微量细菌和细菌内毒素的水通过荷电微孔滤膜过滤时，这些杂质就会被吸附到荷电膜表面。荷电微孔膜滤孔径可控制在1.6mm以下。由于荷电微孔滤膜对负电性杂质的吸附能力很强，因此，已经吸附到膜面的细菌和细菌内毒素不会脱落。用荷电微孔滤膜作本发明的终端处理，能有效除去***中存在的微量细菌和细菌内毒素，对保证产水的质量起到十分重要的作用。经过以上的处理，水中的细菌内毒素等被更有效地滤除。
本发明可以产生如下效果：
超滤预处理和活性炭吸附滤器，可以保证后续反渗透膜的使用寿命，电去离子可制取高纯水，保持长时间连续工作，而不需要停下来进行酸碱再生，解决了以往离子交换树脂用化学再生带来的麻烦和污染，电去离子技术适合于初级纯水的深度脱盐，将电去离子组件设置于反渗透膜组件之后，可以更有效地发挥它的功能。荷电微孔滤膜组件作终端处理，使产品水中的细菌内毒素含量降至一个很低的水平，满足不同的水质要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明的俯视图；
图5为本发明的后视图。图中：1-超滤膜组件、2-活性炭吸附滤器、3-反渗透膜组件4-电去离子组件、5-荷电微孔滤膜组件、6-精密滤芯7-电压显示仪表、8-电流显示仪表、9-调节开关10、11-时间继电器、12、13-强制冲洗开关、14-电导仪15-进水压力表、16-电源总开关、17-直流电源18、19-电磁阀、20-欠压保护开关、21-高压保护开关22-动力泵、23-电源插孔
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。
本发明的工艺流程见图1，主要由超滤膜组件(1)、活性炭吸附滤器(2)、反渗透膜组件(3)、电去离子组件(4)、荷电微孔滤膜组件(5)、机壳及辅助器件组成。原水首先经过超滤膜组件(1)做预处理，然后是活性炭吸附滤器(2)吸附原水中的余氯，再经过反渗透膜组件(3)初级脱盐和电去离子组件(4)深度脱盐，最后经荷电微孔滤膜组件(5)做终端处理，制取制药用水及高纯水。
本发明小型设备可采用上下结构，大型设备可采用左右结构。图2为小型设备的一个实施例，分为上下两层，上层为封闭式结构，安装有反渗透膜组件(3)，荷电微孔滤膜组件(5)和控制组件、显示仪表，还有反渗透***的动力泵(22)，电去离子的直流电源(17)等。下层为敞开结构，安装有超滤膜组件(1)、活性炭吸附滤器(2)、电去离子组件(4)，见图5。
为了防止活性炭被水流冲到反渗透膜组件(3)中，在它们之间设置一个精密滤芯(6)，活性炭吸附滤器(2)和精密滤芯(6)要经常更换，以保证设备正常运行。超滤膜组件(1)可根据水量大小进行选用，其出水量与反渗透膜组件进水量匹配。反渗透在本实施例中采用一级反渗透。电去离子组件的膜对数可根据水量而定，水量大，膜对数可以增多。电去离子组件(4)的段数可根据水质的要求而定，水质要求高，可适当增加段数。荷电微孔膜可以用平板式滤器，也可以使用卷式滤器。
本装置的面板设置有电压显示仪表(7)、电流显示仪表(8)、直流电源(17)的调节开关(9)、控制超滤及反渗透自动冲洗的时间继电器(10、11)，以及它们的强制冲洗开关(12、13)、检测产品水纯度的电导仪(14)、原水进水压力表(15)、总电源开关(16)，见图3。
本装置还安装有电去离子直流电源(17)、欠压保护开关(20)、高压保护开关(21)，电源插孔(23)安装在后部。控制超滤和反渗透自动冲洗的电磁阀(18、19)可以对超滤膜组件与反渗透膜组件设置定时冲洗，冲洗时间视水质情况而定。欠压保护开关(20)和高压保护开关(21)的作用是：当自来水压力过低或停水时，***会自动停止工作；当水压过高，超过预定值时，***也会自动停止工作，见图4。
本装置可以长时间稳定运行，整个工作过程为自动控制，可实现无人值守。小型设备产水量10L/h～50L/h，工业设备可达1吨/h。产品水中的细菌内毒素含量低于0.1Eu/me，总有机率(TOC)小于100ng/L，高纯水电导率可控制在0.5μs/cm至0.06μs/cm。
本装置制取的制药用水等高纯水满足医药及电子领域的工业用纯水要求，可广泛用于家庭、医院等单位的制药用水以及电子、能源、化工等领域高纯水的要求，尤其适用于野战机动医院。
Claims (7)
1、一种制药用水的生产工艺，其特征在于，原水依次经过以下步骤得到制药用水或高纯水：
1)采用超滤膜组件作为预处理；
2)采用反渗透膜组件对预处理的水进行初级脱盐；
3)采用电去离子组件实现深度脱盐；
4)采用荷电微孔滤膜组件作为终端处理。
2、一种制药用水的制取设备，其特征在于，它包括超滤膜组件(1)、活性炭吸附滤器(2)、反渗透膜组件(3)、电去离子组件(4)、荷电微孔滤膜组件(5)、辅助器件及机壳，原水经过超滤膜组件(1)做预处理，通过活性炭吸附滤器(2)吸附原水中的余氯，再经过反渗透膜组件(3)初级脱盐和电去离子组件(4)深度脱盐，最后到荷电微孔滤膜组件(5)做终端处理，制取制药用水及高纯水。
3、根据权利要求2所述的制药用水的制取设备，其特征在于，所述的超滤，其切割分子量为5万～7万。
4、根据权利要求2所述的制药用水的制取设备，其特征在于，在超滤前，设置砂滤器或其它相应的粗滤器。
5、根据权利要求2所述的制药用水的制取设备，其特征在于，在超滤后，设置离子交换树脂软水器。
6、根据权利要求2所述的制药用水的制取设备，其特征在于，在反渗透前，增加活性炭吸附滤器或一种高纯度铜锌合金滤料。
7、根据权利要求2所述的制药用水的制取设备，其特征在于，活性炭吸附滤器(2)和反渗透膜组件(3)之间设置滤芯(6)。
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