制药纯水机的工作原理是怎样的？

预处理阶段

1. 机械过滤
   • 原理：通过不同精度的滤网，如 PP（聚丙烯）滤芯，以拦截的方式去除原水中较大颗粒的杂质，如泥沙、铁锈、悬浮物等。这些杂质若不预先去除，会对后续的水处理设备造成磨损，缩短设备使用寿命，还可能堵塞反渗透膜等关键部件。
   • 举例：5 微米精度的 PP 滤芯可以有效拦截肉眼可见的颗粒，使水初步得到澄清。
2. 活性炭吸附
   • 原理：活性炭具有丰富的微孔结构，比表面积大，对水中的余氯、有机物、异色、异味等有很强的吸附能力。余氯会氧化反渗透膜，降低其性能和寿命，而活性炭能通过化学反应和物理吸附将余氯去除；对于有机物等，主要是基于范德华力等物理作用将其吸附在活性炭表面。
   • 举例：当水流经活性炭滤芯时，水中的氯气味会逐渐消失，颜色也可能变浅。

核心处理阶段

1. 反渗透（RO）
   • 原理：在高于溶液渗透压的压力作用下，借助只允许水分子透过的反渗透膜的选择截留作用，将溶液中的溶质与溶剂分离。原水在压力推动下，水分子透过反渗透膜，而无机盐、重金属离子、有机物、细菌等杂质被截留，从而达到除盐、除杂质的目的。
   • 举例：反渗透膜可以截留 95% 以上的溶解性盐类和 99% 以上的胶体、微生物、有机物等，使经过预处理的水进一步得到净化，满足一般制药用纯化水的部分要求。
2. 离子交换
   • 原理：利用离子交换树脂上的可交换离子与水中的同性离子进行等当量交换。例如，强酸性阳离子交换树脂可以去除水中的阳离子（如钙、镁、钠等离子），强碱性阴离子交换树脂可以去除水中的阴离子（如氯离子、硫酸根离子等）。通过这种方式深度去除水中的离子，降低水的电导率，提高水质纯度。
   • 举例：当含有钙、镁离子的水通过阳离子交换树脂时，树脂上的氢离子与钙、镁离子发生交换，水中的钙、镁离子被固定在树脂上，而氢离子进入水中，从而降低了水的硬度。
3. 电去离子（EDI）
   • 原理：将离子交换树脂填充在阴、阳离子交换膜之间形成 EDI 单元，在直流电的作用下，水中的离子定向迁移，通过离子交换膜进入浓水室，同时，水电解产生的氢离子和氢氧根离子对离子交换树脂进行连续再生。它融合了离子交换技术和电渗析技术，无需使用酸碱再生，就能持续制取高品质的纯水。
   • 举例：在制药生产中，EDI 可以将反渗透产水的电阻率进一步提高，使其达到制药用纯化水更高的纯度标准，满足一些对水质要求极为严格的生产环节。

后处理阶段

1. 超滤
   • 原理：以压力为驱动力，利用超滤膜的筛分作用，将水中的大分子物质（如细菌、病毒、胶体、蛋白质等）与水分子分离。其截留的分子量通常在几千到几十万道尔顿之间。在制药纯水制备中，主要用于去除可能残留的微生物和大分子有机物，确保水质的生物安全性。
   • 举例：可以有效截留水中的细菌，使经过前面处理的水在微生物指标上更符合制药要求。
2. 紫外线杀菌
   • 原理：紫外线照射到微生物时，会破坏其 DNA（脱氧核糖核酸）或 RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞死亡和（或）再生性细胞死亡，从而达到杀菌消毒的目的。在制药纯水系统中，通常安装在管道上，对水流进行连续杀菌，防止微生物在储存和输送过程中滋生。
   • 举例：能有效杀灭水中可能存在的大肠杆菌等细菌，保证最终产出的制药纯水的微生物限度符合标准。