水的纯度对于医药和生物化学工业极其重要。悬浮或溶解颗粒、有机化合物、杂质,以及其它污染物使得自来水不能用于实验室应用和科学研究。

电阻率、传导率、颗粒物大小以及微生物浓度用于对水质的分类,因而也指明了水的预期用途。有些应用中可以容许水中含有特殊的杂质,但是在其它的应用中,如高效液相色谱(HPLC),必须除去大多数污物。

污染物

水是一种极佳的溶剂, 在地球上的任何地方都有来源。这一特性使它易于受到各种污物的污染。

  • 颗粒物:淤泥和岩屑,使水流经 10 到 20 微米(如果必要,也可更小)的滤层可去除。
  • 微生物:细菌成分成为水净化系统的一项真正挑战。其繁殖率、规模及健壮性要求高效的系统设计(检测、从入水口中去除、以及抑制生长等)。细菌是以每毫升中集落形成单位数来衡量,可用消毒剂杀菌。所以,其分泌物和细胞片断也必须去除以防污染。
  • 内毒素、致热原、DNA 及 RNA:细胞片断及细菌副产物。对组织培养有害。可通过内毒素检测试验(LAL)进行检测。
  • 溶解无机元素:包括磷酸盐、硝酸盐、钙、镁、二氧化碳、硅酸盐、铁、氯、氟、以及其它裸露环境下产生的天然或合成化学物质。电导率(μSiemens/cm)用于监控高浓度离子,而电阻率(MÙcm)则用于鉴定可能存在的低浓度离子。此类杂质将影响到水的硬度及酸碱度。
  • 溶解有机元素:杀虫剂、动植物残余物或碎片。总有机碳含量(TOC)分析仪用于测量有机物氧化所释放的 CO2。无有机物水主要用于对有机物进行分析的应用当中(例如,高效液相色谱,常规色谱,以及质谱)。

科学应用中需要去除某些类型的杂质。而药物生产在大多数情况下都需要去除几乎全部的杂质(具体标准由专项标准或地方性/国际性管理机构来规定)。

净化工艺

有多种常用的水净化方法。其有效性和杂质类型以及水的应用类型有关。

  • 过滤:该工艺可以采取下列任何一种形式:
    • 粗略过滤:也叫粒子过滤,可采用从 1 毫米的砂滤器到 1 微米的筒式过滤器的任何过滤装置。
    • 微孔过滤:使用 1 到 0.1 微米的过滤装置过滤细菌。该技术的实施典型可在酿造工艺上见到。
    • 超级过滤:去除致热原、内毒素、DNA 及 RNA 片断。
    • 反向渗透:通常称作 RO,反向渗透的提纯度再液相过滤中最高。它采用多孔材料代替过滤器作为筛子,可分离分子级别的颗粒。
  • 蒸馏:最古老的净化方法。价格便宜,但不能用作随需随供的净水工艺。水必须经蒸馏储存以备后来使用,如果保存不当,就易受到污物的再次污染。
  • 活性炭吸附:类似于磁铁,对氯以及有机化合物进行吸附。
  • 紫外线照射:在特定波长下,可杀灭细菌,其它微量有机物分解。
  • 去离子:也称作离子交换,使水流经树脂床,用来随需随供地生产纯净水。阴离子化(阳离子)树脂除去正电离子,而阳离子化(阴离子)树脂除去负电离子。通过对离子发生器进行持续监视和维护,可生产出纯净水。

热水清洁

要想使用热水对净化装置进行清洁,可以通过保持适当的接触时间和温度来达到。该过程的主要用途就是抑制活性微生物的活性。需要提到的是,内毒素减少并非由热水清洁工艺造成。

根据水源、系统操作条件、以及终端客户操作维护方法的不同,传统的化学清洗工艺肯可能还需要。

清洁用热水涉及到将热交换器配合传统的在线清洗(CIP)系统,通过反向渗透薄膜系统循环,对水进行逐步加热和冷却。薄膜制造商通常会规定出可控制的加热和冷却速率,以避免薄膜受到不可逆损坏,从而保证系统的长效性。

典型的热水清洁次序由以下几个阶段组成:

  • 初始设定(条件检查)
  • 加热
  • 保持
  • 冷却

所以,控制系统必须具备灵活性,以达到对灭菌进行精确和反复控制。

具有下列特点:

  • 具有设定点文档编程的精确回路控制
  • 顺序控制清洗/杀菌
  • 屏幕显示操作员消息
  • 运行待机泵浦控制
  • 保证从净化水系统采集在线数据来进行分析和显示征兆
  • 本地操作员显示具有清晰的图表及参数控制访问

EyconTM 可视化监控系统是该应用的一个理想解决方案。

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