專利名稱：一種便攜式應急制藥用水制備工藝及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膜分離與離子交換集成制藥用水制備工藝及裝置，屬于制藥用水制備領域，尤其涉及在野外應急條件下，利用應急水源直接制備符合國家藥典的純化水。
背景技術：
長期以來，在制藥用水制備領域制取純化水大多采用蒸餾的方式，隨著膜分離技術和電去離子技術的成熟，采用反滲透/電去離子作為主要工藝制取制藥用水的設備開始出現如發(fā)明專利99111578. 3，采用了超濾作為預處理單元，反滲透進行初級脫鹽，電去離子作為深度脫鹽的工藝，但是其電去離子膜堆質量大，更換成本高，且不易更換，終端缺少微生物控制技術單元，對用于野外應急條件使用會受到一定限制；發(fā)明專利 200710058591. 8采用了納濾/電去離子/電去離子工藝，雖然水的利用率大大提高，但設備質量、體積龐大，更換不便且成本太高，不適合野外應急使用；實用新型87207931，采用了超濾/離子交換技術，沒有初級的脫鹽，主要依靠離子交換脫鹽，致使離子交換樹脂飽和速度快，離子交換樹脂達到飽和后需要化學再生，即用酸液處理陽樹脂，堿液處理陰樹脂，再生過程會排放大量的廢酸液和廢堿液，造成環(huán)境污染；實用新型01206486. 6，采用反滲透/ 離子交換工藝制備純水，其原水為城市自來水，且沒有自備電源。隨著膜分離技術的不斷成熟，膜技術已經成為純水制備的通用手段，在制藥用水制備的過程中，不斷以膜技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水處理工藝。目前，制藥用水的現有制備工藝中， 具有代表性的有①反滲透膜分離與離子交換組合工藝；②二級反滲透膜分離工藝；③反滲透膜分離與電去離子組合工藝。對于制備制藥用水這種復雜的分離問題，需要采用膜技術與傳統(tǒng)工藝相結合，工藝②水的利用率過低，耗能很大，設備的體積質量相對較大，尤其設備產水量在100L/h以下的，其標準水利用率一般僅有15% -30%，產水量為20L/h的設備質量一般要> SOKg ；工藝③電去離子技術需要相對恒流的直流電源，電去離子膜堆成本較高，質量較大，更換不便，很難滿足野外應急條件使用。此外，上述這些制備工藝均沒有安全可靠的產品水質質量保證技術工藝，特別是產品水中的細菌及細菌內毒素的質量控制， 應急條件下無法滿足藥典規(guī)定。

發(fā)明內容
針對以上問題，本發(fā)明公開了一種便攜式應急制藥用水制備工藝及裝置，能夠實現在應急條件下快速制備制藥用水，可滿足野外水源復雜、無外接電源保障等特殊條件下的制藥用水生產供應。本發(fā)明一種便攜式應急制藥用水制備工藝，其特征是，按照下述步驟進行a.原水經過增壓泵增壓后進入精密濾器，精密濾器過濾精度為5-20 μ m，去除原水中的懸浮物和大顆粒物，b.然后通過活性炭濾器吸附水中的有機物，c.然后再經過高壓泵加壓后進入反滲透膜組件進行初級脫鹽，反滲透膜組件工作
3壓力 0. 6MPa-0. 8MPa 之間，d.上述反滲透產水經離子交換樹脂深度脫鹽，e.最后經荷電微孔膜濾器進行終端處理，荷電微孔膜濾器的膜孔徑為0. 22 μ m, 通過截留和吸附作用去除水中的顆粒物、細菌及細菌內毒素，以制取制藥用水。本發(fā)明一種便攜式應急制藥用水制備裝置制備裝置，其特征是，所述裝置為箱體結構，箱體內設置由管路依次連接的增壓泵、精密濾器、活性炭濾器、低壓開關、高壓泵、反滲透膜組件、離子交換器和荷電微孔膜濾器，所述反滲透膜組件分別連接沖洗管路，沖洗管路的末端設置沖洗延時電磁閥和廢水比控制閥，箱體內安裝設置可充電鋰電池的電器控制柜；箱體前面板上安裝進水壓力表、操作壓力表、在線水質電導率檢測儀、電源指示燈和啟停按鈕；箱體側壁設置電源接口。所述箱體內為前層、中層和后層設置，前層依次設置荷電微孔膜濾器、離子交換器和反滲透膜組件，中層依次設置精密濾器、活性炭濾器和設置可充電鋰電池的電器控制柜， 后層設置增壓泵和高壓泵。所述精密濾器、活性炭濾器、反滲透膜組件、離子交換樹脂、荷電微孔膜濾器均采用一體化結構設計，方便安裝、更換。所述進水插接口、濃水排放插接口、凈水插接口均采用插接結構。所述離子交換器中的離子交換樹脂選用拋光樹脂。本發(fā)明利用先進的反滲透和荷電微孔膜集成膜分離技術與高效離子交換技術相結合的制藥用水制備工藝，通過合理的工藝優(yōu)化設計和機電一體化結構設計，設計了便攜式應急制藥用水裝置，不僅實現了設備體積小、質量輕、便攜的目的，而且高脫鹽率低壓反滲透的選用，在很大程度上克服了離子交換樹脂單元負擔過重，大大延緩陰陽離子交換樹脂的吸附飽和周期，降低制水成本?？沙潆婁囯姵乜梢栽跓o外接電源的情況下，連續(xù)穩(wěn)定運行。增壓泵具有自吸功能，可以在野外應急條件下就近水源取水。利用低壓開關控制高壓泵的啟動，當進水壓力低于0. IMPa時，高壓泵不啟動，說明進水量不能滿足高壓泵的進水要求，從而在進水量不足或缺水的條件下保護高壓泵。高壓泵給反滲透膜組件提供足夠的壓力。反滲透膜組件選用了脫鹽率> 99. 6%的低壓膜，在降低水的利用率的同時大大減小離子交換樹脂單元的負擔，延長離子交換樹脂的飽和周期。沖洗延時電磁閥的使用可以對反滲透膜組件進行機械沖洗，提高反滲透膜組件的使用周期。離子交換單元對反滲透產水中的離子進行深度脫鹽，提高水的純度。特別是終端采用孔徑為0. 22 μ m的荷電微孔濾膜， 不但通過篩分截留作用去除水中的顆粒物，還可以通過吸附作用有效去除系統(tǒng)中可能存在的微量細菌和細菌內毒素，對保證產水水質起到十分重要的作用。合理的工藝結合較完善的結構和控制系統(tǒng)，使本發(fā)明的制藥用水裝置在應急條件下能安全、穩(wěn)定、可靠的運行。本發(fā)明解決了在應急條件下，特別是野外水源復雜、電力供應短缺時的制藥用水需求，以滿足移動醫(yī)院、實驗平臺或實驗室分析檢測、消毒滅菌、傷口清洗、藥劑配制對體積小、質量輕、質量可靠的制藥用水的需要，本發(fā)明利用先進的反滲透和荷電微孔膜集成膜分離技術與高效離子交換技術相結合的制藥用水制備工藝，通過合理的工藝優(yōu)化設計和機電一體化結構設計，設計了便攜式應急制藥用水裝置，不僅實現了設備體積小、質量輕、易便攜、易操作、易更換，而且實現了沒有電源的應急條件下可以通過自備的電源生產合格的制藥用水。本發(fā)明與現有的制藥用水制備工藝和裝置相比，具有工藝合理、產水水質穩(wěn)定可靠，裝置體積小、質量輕、攜帶方便、配件更換快捷，且自備電源，自動化程度高，使用壽命長等優(yōu)點。1、先進的反滲透和荷電微孔濾膜集成膜分離技術與離子交換相結合的制藥用水制備工藝，適應多種水源水質，工藝合理先進，產水水質穩(wěn)定可靠。2、荷電微孔濾膜作為終端處理單元，可有效去除水中的顆粒物、細菌以及細菌內毒素，保證了應急條件下的產水水質。3、除直接使用外接電源外，可充電鋰電池的設計，可以在無電源的條件下安全穩(wěn)定運行，為無外接電源的應急條件下制備制藥用水成為可能。4、可充電電源適合多種電源充電，可以使用市政交流220V電源，也可使用車載直流24V和直流12V電源。5、精密濾器、活性炭濾器、反滲透膜組件、離子交換器、荷電微孔濾膜濾器等每個處理單元均設計為接插件形式，使制藥用水裝置各過濾單元更換便捷，最大程度滿足應急條件下制藥用水的快速制備和使用。6、便攜式制藥用水裝置的控制和水質在線檢測系統(tǒng)的設計，確保了設備穩(wěn)定安全運行。7、機電一體化的結構設計，大大減小了制藥用水裝置的體積和質量。8、制式外包裝箱的使用，使箱機一體化，便于制藥用水裝置的攜帶、運輸。


圖1是本發(fā)明制藥用水制備工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明制藥用水裝置主視示意圖；圖3是本發(fā)明制藥用水裝置俯視示意圖；圖4是本發(fā)明制藥用水裝置左視示意圖。圖中標號1-增壓泵，2-進水壓力表，3-精密濾器，4-活性炭濾器，5-低壓開關， 6-高壓泵，7-反滲透膜組件，8-制水壓力表，9-延時沖洗電磁閥，10-廢水比，11-離子交換器，12-荷電微孔膜濾器，13-在線水質電導率檢測儀，14-電源指示，15-啟停按鈕，16-鋰電池組17-DC24V/12V電源接口，18-鋰電池組充電接口，19-AC220V電源接口，20-進水插接口，21-濃水排放插接口，22-凈水插接口。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳述。本發(fā)明制藥用水制備工藝流程如圖1所示，主要由增壓泵1、精密濾器3、活性炭濾器4、高壓泵6、反滲透膜組件7、離子交換器11、荷電微孔膜濾器12、機架及輔助器件組成。原水經過增壓泵1增壓后進入精密濾器3，去除原水中的懸浮物和大顆粒物，然后通過活性炭濾器4吸附水中的有機物，然后再經過高壓泵6加壓后進入反滲透膜組件7進行初級脫鹽，去除原水中的絕大部分無機鹽，反滲透產水經離子交換樹脂11深度脫鹽，最后經荷電微孔膜濾器12進行終端處理，通過截留和吸附作用去除水中的顆粒物、細菌及細菌內毒素，以制取制藥用水。增壓泵1在選用時充分考慮了在野外應急條件下使用，要求耗電量低且具有自吸功能，可以就近水源處取水；精密濾器3過濾精度為5-20 μ m，可以去除懸浮物和大顆粒物；活性炭濾器4可有效吸附水中的有機物；高壓泵6前設計低壓開關5，當進水不夠或進水距離大于增壓泵1自吸功能時，高壓泵6不啟動，實現高壓泵6缺水保護的目的，低壓開關選用啟動壓力0. 08-0. IMPa,當壓力彡0. 08MPa時，低壓開關導通，高壓泵運轉，當壓力< 0. OSMPa時，低壓開關斷開，高壓泵停止運行；高壓泵6選用工作壓力在 0. 6MPa-0. 8MPa之間，壓力相對比較恒定，在正常運行30_90s后，高壓泵6的輸出壓力恒定在0. 6MPa-0. SMI^a之間的某一個值，這樣可以避免反滲透膜組件7在壓力頻繁波動變化下的性能急劇下降；反滲透膜組件7選用脫鹽率> 99. 6%的低壓抗污染膜，其工作壓力 0. 6MPa-0. SMI^a之間，高脫鹽率的膜組件使用可有效減小離子交換單元樹脂11的負擔，延長離子交換樹脂吸附飽和周期；反滲透膜延時沖洗電磁閥9設計沖洗反滲透膜組件的時間為25s，在開機時沖洗，保護反滲透，提高反滲透膜更換周期；廢水比10按產水、濃水1 2 的比例排放濃水，降低膜兩側的極差；離子交換器11中的離子交換樹脂選用拋光樹脂，其吸附容量和吸附速度優(yōu)于普通離子交換樹脂，同時，拋光樹脂具有很好的強度和形狀，在水流沖擊中不會產生填充松動或過分密實的現象，而且減少離子交換樹脂產生的顆粒物；荷電微孔膜濾器12作為終端使用，膜孔徑為0. 22 μ m，可以有效的去除系統(tǒng)終端水中存在的顆粒物、細菌和細菌內毒素，以保證產水水質。圖2為制藥用水裝置的主視示意圖，其面板上安裝進水壓力表2、操作壓力表8、在線水質電導率檢測儀13、電源指示燈14和啟停按鈕15。進水壓力表選用量程為0. 6MPa耐震壓力表，主要檢測進水壓力；操作壓力表選用量程為1. OMI^a耐震壓力表，主要檢測操作壓力即反滲透膜組件7進水壓力，同時可以通過操作壓力表8判斷精密濾器3和活性炭濾器4是否需要更換；當進水壓力正常時，高壓泵6正常運行30s后，壓力始終偏低，說明精密濾器3和活性炭濾器4堵塞，需更換；在線水質電導率檢測儀13可以實時檢測產水電導率， 當電導率彡5. lyS/cm(25°C)時，需要更換離子交換器11 ；電源指示燈14選用紅色LED燈管，最大程度上降低能耗；啟停按鈕15采用自鎖式并自備綠色LED燈管，當按鈕被按下時， 啟停指示燈亮，機器開始啟動，當再次按下，按鈕彈出時，啟停指示燈滅，機器停止運行。圖3為制藥用水裝置的俯視示意圖，其中可充電鋰電池組16位于獨立封閉的電器控制箱內，四角螺栓固定，通過導線與充電接頭18相連，實現快速插接充電。圖4為制藥用水裝置左視示意圖，其中DCMV/12V電源接口 17可以插接直流 24V/12V電源；AC220V電源接口 19可以插接交流220V電源，但DC24、AC220V不能同時使用；鋰電池組充電接口 18、DC24V電源接口 17、AC220V電源接口 19的接頭均不同，可以避免在使用時插接錯誤；進水插接口 20與藍色進水管相連，濃水排放插接口 21與濃水排放黃色的管相連，可以直接排放到廢水收集容器中，凈水插接口 22與凈水白色管相連，直接接到凈水容器或用水點；進水插接口 20、濃水排放插接口 21、凈水插接口 22均采用插接的方式，便于在野外等應急條件下迅速展收。本發(fā)明通過合理的工藝設計和電路設計，實現了應急條件下穩(wěn)定安全制備制藥用水的目的。制藥用水制備工藝先進合理，制藥用水制備裝置體積小、質量輕、更換操作方便、 成本低、使用壽命長，在無電源的應急條件下仍可以使用，完全滿足移動醫(yī)院、實驗平臺或實驗室對分析檢測、消毒滅菌、傷口清洗、藥劑配制的制藥用水的需要，特殊情況下也可用于配制注射液。實施例1
原水為野外池塘水，電導率為1270 μ S/cm,總有機碳(TOC)為10. 21mg/L,菌落總數為1. 86X IO4個/ml，細菌內毒素含量為63. 52EU/ml，使用本發(fā)明便攜式應急制藥用水裝置制備純化水100L，按《中國藥典》QOlO年版)“純化水”的要求進行檢測，結果見表1。表1原水為池塘水制備的制藥用水水質檢測結果
權利要求
1.一種便攜式應急制藥用水制備工藝，其特征是，按照下述步驟進行a.原水經過增壓泵增壓后進入精密濾器，精密濾器過濾精度為5-20μ m，去除原水中的懸浮物和大顆粒物，b.然后通過活性炭濾器吸附水中的有機物，c.然后再經過高壓泵加壓后進入反滲透膜組件進行初級脫鹽，反滲透膜組件工作壓力 0. 6MPa-0. 8MPa 之間，d.上述反滲透產水經離子交換樹脂深度脫鹽，e.最后經荷電微孔膜濾器進行終端處理，荷電微孔膜濾器的膜孔徑為0.22 μ m，通過截留和吸附作用去除水中的顆粒物、細菌及細菌內毒素，以制取制藥用水。
2.一種便攜式應急制藥用水制備裝置，其特征是，所述裝置為箱體結構，箱體內設置由管路依次連接的增壓泵、精密濾器、活性炭濾器、低壓開關、高壓泵、反滲透膜組件、離子交換器和荷電微孔膜濾器，所述反滲透膜組件分別連接沖洗管路，沖洗管路的末端設置沖洗延時電磁閥和廢水比控制閥，箱體內安裝設置可充電鋰電池的電器控制柜；箱體前面板上安裝進水壓力表、操作壓力表、在線水質電導率檢測儀、電源指示燈和啟停按鈕；箱體側壁設置電源接口、鋰電池組充電接口、進水插接口、濃水排放插接口和凈水插接口。
3.根據權利要求2所述的便攜式應急制藥用水制備裝置，其特征是，所述箱體內為前層、中層和后層設置，前層依次設置荷電微孔膜濾器、離子交換器和反滲透膜組件，中層依次設置精密濾器、活性炭濾器和設置可充電鋰電池的電器控制柜，后層設置增壓泵和高壓泵。
4.根據權利要求2所述的便攜式應急制藥用水制備裝置，其特征是，所述精密濾器、活性炭濾器、反滲透膜組件、離子交換樹脂和荷電微孔膜濾器均采用一體化結構。
5.根據權利要求2所述的便攜式應急制藥用水制備裝置，其特征是，所述進水插接口、 濃水排放插接口、凈水插接口均采用插接結構。
6.根據權利要求2所述的便攜式應急制藥用水制備裝置，其特征是，所述離子交換器中的離子交換樹脂選用拋光樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種便攜式應急制藥用水制備工藝及裝置。本發(fā)明利用先進的反滲透和荷電微孔膜集成膜分離技術與高效離子交換技術相結合的制藥用水制備工藝，通過合理的工藝優(yōu)化設計和機電一體化結構設計，設計了便攜式應急制藥用水裝置，不僅實現了設備體積小、質量輕、便攜的目的，而且高脫鹽率低壓反滲透的選用，在很大程度上克服了離子交換樹脂單元負擔過重，大大延緩陰陽離子交換樹脂的吸附飽和周期，降低制水成本。
文檔編號C02F1/44GK102557293SQ20111041944
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2011年12月15日
發(fā)明者宿紅波, 朱孟府, 朱路, 游秀東, 苑英海, 鄧橙, 陳平 申請人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院衛(wèi)生裝備研究所