专利名称：一种便携式应急制药用水制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种膜分离与离子交换集成制药用水制备装置，属于制药用水制备领域，尤其涉及在野外应急条件下，利用应急水源直接制备符合国家药典的纯化水。
背景技术：
长期以来，在制药用水制备领域制取纯化水大多采用蒸馏的方式，随着膜分离技术和电去离子技术的成熟，采用反渗透/电去离子作为主要工艺制取制药用水的设备开始出现如实用新型专利99111578. 3，采用了超滤作为预处理单元，反渗透进行初级脱盐，电去离子作为深度脱盐的工艺，但是其电去离子膜堆质量大，更换成本高，且不易更换，终端缺少微生物控制技术单元，对用于野外应急条件使用会受到一定限制；实用新型专利200710058591. 8采用了纳滤/电去离子/电去离子工艺，虽然水的利用率大大提高，但设备 质量、体积庞大，更换不便且成本太高，不适合野外应急使用；实用新型87207931，采用了超滤/离子交换技术，没有初级的脱盐，主要依靠离子交换脱盐，致使离子交换树脂饱和速度快，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；实用新型01206486. 6，采用反渗透/离子交换工艺制备纯水，其原水为城市自来水，且没有自备电源。随着膜分离技术的不断成熟，膜技术已经成为纯水制备的通用手段，在制药用水制备的过程中，不断以膜技术代替传统的水处理工艺。目前，制药用水的现有制备工艺中，具有代表性的有①反渗透膜分离与离子交换组合工艺；②二级反渗透膜分离工艺；③反渗透膜分离与电去离子组合工艺。对于制备制药用水这种复杂的分离问题，需要采用膜技术与传统工艺相结合，工艺②水的利用率过低，耗能很大，设备的体积质量相对较大，尤其设备产水量在100L/h以下的，其标准水利用率一般仅有15%-30%，产水量为20L/h的设备质量一般要> SOKg ;工艺③电去离子技术需要相对恒流的直流电源，电去离子膜堆成本较高，质量较大，更换不便，很难满足野外应急条件使用。此外，上述这些制备工艺均没有安全可靠的产品水质质量保证技术工艺，特别是产品水中的细菌及细菌内毒素的质量控制，应急条件下无法满足药典规定。
实用新型内容针对以上问题，本实用新型公开了一种便携式应急制药用水制备装置，能够实现在应急条件下快速制备制药用水，可满足野外水源复杂、无外接电源保障等特殊条件下的制药用水生产供应。本实用新型一种便携式应急制药用水制备装置，所述装置为箱体结构，箱体内设置由管路依次连接的增压泵、精密滤器、活性炭滤器、低压开关、高压泵、反渗透膜组件、离子交换器和荷电微孔膜滤器，所述反渗透膜组件分别连接冲洗管路，冲洗管路的末端设置冲洗延时电磁阀和废水比控制阀，箱体内安装设置可充电锂电池的电器控制柜；箱体前面板上安装进水压力表、操作压力表、在线水质电导率检测仪、电源指示灯和启停按钮；箱体侧壁设置电源接口、锂电池组充电接口、进水插接口、浓水排放插接口和净水插接口。所述箱体内为前层、中层和后层设置，前层依次设置荷电微孔膜滤器、离子交换器和反渗透膜组件，中层依次设置精密滤器、活性炭滤器和设置可充电锂电池的电器控制柜，后层设置增压泵和高压泵。所述精密滤器、活性炭滤器、反渗透膜组件、离子交换树脂、荷电微孔膜滤器均采用一体化结构设计，方便安装、更换。所述进水插接口、浓水排放插接口、净水插接口均采用插接结构。所述离子交换器中的离子交换树脂选用抛光树脂。本实用新型利用先进的反渗透和荷电微孔膜集成膜分离技术与高效离子交换技术相结合的制药用水制备工艺，通过合理的工艺优化设计和机电一体化结构设计，设计了便携式应急制药用水装置，不仅实现了设备体积小、质量轻、便携的目的，而且高脱盐率低压反渗透的选用，在很大程度上克服了离子交换树脂单元负担过重，大大延缓阴阳离子交换树脂的吸附饱和周期，降低制水成本。可充电锂电池可以在无外接电源的情况下，连续稳 定运行。增压泵具有自吸功能，可以在野外应急条件下就近水源取水。利用低压开关控制高压泵的启动，当进水压力低于0. IMPa时，高压泵不启动，说明进水量不能满足高压泵的进水要求，从而在进水量不足或缺水的条件下保护高压泵。高压泵给反渗透膜组件提供足够的压力。反渗透膜组件选用了脱盐率> 99. 6%的低压膜，在降低水的利用率的同时大大减小离子交换树脂单元的负担，延长离子交换树脂的饱和周期。冲洗延时电磁阀的使用可以对反渗透膜组件进行机械冲洗，提高反渗透膜组件的使用周期。离子交换单元对反渗透产水中的离子进行深度脱盐，提高水的纯度。特别是终端采用孔径为0. 22pm的荷电微孔滤膜，不但通过筛分截留作用去除水中的颗粒物，还可以通过吸附作用有效去除系统中可能存在的微量细菌和细菌内毒素，对保证产水水质起到十分重要的作用。合理的工艺结合较完善的结构和控制系统，使本实用新型的制药用水装置在应急条件下能安全、稳定、可靠的运行。本实用新型解决了在应急条件下，特别是野外水源复杂、电力供应短缺时的制药用水需求，以满足移动医院、实验平台或实验室分析检测、消毒灭菌、伤口清洗、药剂配制对体积小、质量轻、质量可靠的制药用水的需要，本实用新型利用先进的反渗透和荷电微孔膜集成膜分离技术与高效离子交换技术相结合的制药用水制备工艺，通过合理的工艺优化设计和机电一体化结构设计，设计了便携式应急制药用水装置，不仅实现了设备体积小、质量轻、易便携、易操作、易更换，而且实现了没有电源的应急条件下可以通过自备的电源生产合格的制药用水。本实用新型与现有的制药用水制备工艺和装置相比，具有工艺合理、产水水质稳定可靠，装置体积小、质量轻、携带方便、配件更换快捷，且自备电源，自动化程度高，使用寿命长等优点。I、荷电微孔滤膜作为终端处理单元，可有效去除水中的颗粒物、细菌以及细菌内毒素，保证了应急条件下的产水水质。2、除直接使用外接电源外，可充电锂电池的设计，可以在无电源的条件下安全稳定运行，为无外接电源的应急条件下制备制药用水成为可能。3、可充电电源适合多种电源充电，可以使用市政交流220V电源，也可使用车载直流24V和直流12V电源。4、精密滤器、活性炭滤器、反渗透膜组件、离子交换器、荷电微孔滤膜滤器等每个处理单元均设计为接插件形式，使制药用水装置各过滤单元更换便捷，最大程度满足应急条件下制药用水的快速制备和使用。5、便携式制药用水装置的控制和水质在线检测系统的设计，确保了设备稳定安全运行。6、机电一体化的结构设计，大大减小了制药用水装置的体积和质量。7、制式外包装箱的使用，使箱机一体化，便于制药用水装置的携带、运输。
图I是本实用新型制药用水制备工艺流程示意图；图2是本实用新型制药用水装置主视示意图； 图3是本实用新型制药用水装置俯视示意图；图4是本实用新型制药用水装置左视示意图。 图中标号I-增压泵，2-进水压力表，3-精密滤器，4-活性炭滤器，5-低压开关，6-高压泵，7-反渗透膜组件，8-制水压力表，9-延时冲洗电磁阀，10-废水比，11-离子交换器，12-荷电微孔膜滤器，13-在线水质电导率检测仪，14-电源指示，15-启停按钮，16-锂电池组 17-DC24V/12V电源接口，18-锂电池组充电接口，19-AC220V电源接口，20-进水插接口，21-浓水排放插接口，22-净水插接口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详述。本实用新型制药用水制备工艺流程如图I所示，主要由增压泵I、精密滤器3、活性炭滤器4、高压泵6、反渗透膜组件7、离子交换器11、荷电微孔膜滤器12、机架及辅助器件组成。原水经过增压泵I增压后进入精密滤器3，去除原水中的悬浮物和大颗粒物，然后通过活性炭滤器4吸附水中的有机物，然后再经过高压泵6加压后进入反渗透膜组件7进行初级脱盐，去除原水中的绝大部分无机盐，反渗透产水经离子交换树脂11深度脱盐，最后经荷电微孔膜滤器12进行终端处理，通过截留和吸附作用去除水中的颗粒物、细菌及细菌内毒素，以制取制药用水。增压泵I在选用时充分考虑了在野外应急条件下使用，要求耗电量低且具有自吸功能，可以就近水源处取水；精密滤器3过滤精度为5-20 ym，可以去除悬浮物和大颗粒物；活性炭滤器4可有效吸附水中的有机物；高压泵6前设计低压开关5，当进水不够或进水距离大于增压泵I自吸功能时，高压泵6不启动，实现高压泵6缺水保护的目的，低压开关选用启动压力0. 08-0. IMPa,当压力彡0. 08MPa时，低压开关导通，高压泵运转，当压力< 0. OSMPa时，低压开关断开，高压泵停止运行；高压泵6选用工作压力在
0.6MPa-0. 8MPa之间，压力相对比较恒定，在正常运行30_90s后，高压泵6的输出压力恒定在0. 6MPa-0. 8MPa之间的某一个值，这样可以避免反渗透膜组件7在压力频繁波动变化下的性能急剧下降；反渗透膜组件7选用脱盐率> 99. 6%的低压抗污染膜，其工作压力
0.6MPa-0. SMPa之间，高脱盐率的膜组件使用可有效减小离子交换单元树脂11的负担，延长离子交换树脂吸附饱和周期；反渗透膜延时冲洗电磁阀9设计冲洗反渗透膜组件的时间为25s，在开机时冲洗，保护反渗透，提高反渗透膜更换周期；废水比10按产水、浓水1:2的比例排放浓水，降低膜两侧的极差；离子交换器11中的离子交换树脂选用抛光树脂，其吸附容量和吸附速度优于普通离子交换树脂，同时，抛光树脂具有很好的强度和形状，在水流冲击中不会产生填充松动或过分密实的现象，而且减少离子交换树脂产生的颗粒物；荷电微孔膜滤器12作为终端使用，膜孔径为0. 22 ym，可以有效的去除系统终端水中存在的颗粒物、细菌和细菌内毒素，以保证产水水质。图2为制药用水装置的主视示意图，其面板上安装进水压力表2、操作压力表8、在线水质电导率检测仪13、电源指示灯14和启停按钮15。进水压力表选用量程为0. 6MPa耐震压力表，主要检测进水压力；操作压力表选用量程为L OMPa耐震压力表，主要检测操作压力即反渗透膜组件7进水压力，同时可以通过操作压力表8判断精密滤器3和活性炭滤器4是否需要更换；当进水压力正常时，高压泵6正常运行30s后，压力始终偏低，说明精密滤器3和活性炭滤器4堵塞，需更换；在线水质电导率检测仪13可以实时检测产水电导率，当电导率彡5. liiS/cm(25°C)时，需要更换离子交换器11 ;电源指示灯14选用红色LED灯管，最大程度上降低能耗；启停按钮15采用自锁式并自备绿色LED灯管，当按钮被按下时，启停指示灯亮，机器开始启动，当再次按下，按钮弹出时，启停指示灯灭，机器停止运行。图3为制药用水装置的俯视示意图，其中可充电锂电池组16位于独立封闭的电器控制箱内，四角螺栓固定，通过导线与充电接头18相连，实现快速插接充电。图4为制药用水装置左视示意图，其中DC24V/12V电源接口 17可以插接直流24V/12V电源；AC220V电源接口 19可以插接交流220V电源，但DC24、AC220V不能同时使用；锂电池组充电接口 18、DC24V电源接口 17、AC220V电源接口 19的接头均不同，可以避免在使用时插接错误；进水插接口 20与蓝色进水管相连，浓水排放插接口 21与浓水排放黄色的管相连，可以直接排放到废水收集容器中，净水插接口 22与净水白色管相连，直接接到净水容器或用水点；进水插接口 20、浓水排放插接口 21、净水插接口 22均采用插接的方式，便于在野外等应急条件下迅速展收。本实用新型通过合理的工艺设计和电路设计，实现了应急条件下稳定安全制备制药用水的目的。制药用水制备工艺先进合理，制药用水制备装置体积小、质量轻、更换操作方便、成本低、使用寿命长，在无电源的应急条件下仍可以使用，完全满足移动医院、实验平台或实验室对分析检测、消毒灭菌、伤口清洗、药剂配制的制药用水的需要，特殊情况下也可用于配制注射液。实施例I原水为野外池塘水，电导率为1270 U S/cm,总有机碳(TOC)为10. 21 mg/L,菌落总数为I. 86X IO4个/ml，细菌内毒素含量为63. 52 EU/ml，使用本实用新型便携式应急制药用水装置制备纯化水100L，按《中国药典》(2010年版)“纯化水”的要求进行检测，结果见表I。表I原水为池塘水制备的制药用水水质检测结果
权利要求1.一种便携式应急制药用水制备装置，其特征是，所述装置为箱体结构，箱体内设置由管路依次连接的增压泵、精密滤器、活性炭滤器、低压开关、高压泵、反渗透膜组件、离子交换器和荷电微孔膜滤器，所述反渗透膜组件分别连接冲洗管路，冲洗管路的末端设置冲洗延时电磁阀和废水比控制阀，箱体内安装设置可充电锂电池的电器控制柜；箱体前面板上安装进水压力表、操作压力表、在线水质电导率检测仪、电源指示灯和启停按钮；箱体侧壁设置电源接口、锂电池组充电接口、进水插接口、浓水排放插接口和净水插接口。
2.根据权利要求I所述的便携式应急制药用水制备装置，其特征是，所述箱体内为前层、中层和后层设置，前层依次设置荷电微孔膜滤器、离子交换器和反渗透膜组件，中层依次设置精密滤器、活性炭滤器和设置可充电锂电池的电器控制柜，后层设置增压泵和高压栗。
3.根据权利要求I所述的便携式应急制药用水制备装置，其特征是，所述精密滤器、活性炭滤器、反渗透膜组件、离子交换树脂和荷电微孔膜滤器均采用一体化结构。
4.根据权利要求I所述的便携式应急制药用水制备装置，其特征是，所述进水插接口、浓水排放插接口、净水插接口均采用插接结构。
5.根据权利要求I所述的便携式应急制药用水制备装置，其特征是，所述离子交换器中的离子交换树脂选用抛光树脂。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式应急制药用水制备装置，能够实现在应急条件下快速制备制药用水。本实用新型一种便携式应急制药用水制备装置，所述装置为箱体结构，箱体内设置由管路依次连接的增压泵、精密滤器、活性炭滤器、低压开关、高压泵、反渗透膜组件、离子交换器和荷电微孔膜滤器，所述反渗透膜组件分别连接冲洗管路，冲洗管路的末端设置冲洗延时电磁阀和废水比控制阀，箱体内安装设置可充电锂电池的电器控制柜。本实用新型可满足野外水源复杂、无外接电源保障等特殊条件下的制药用水生产供应。
文档编号C02F1/42GK202519105SQ20112052466
公开日2012年11月7日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者宿红波, 朱孟府, 朱路, 游秀东, 苑英海, 邓橙, 陈平 申请人:中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所