制药用水系统设计-微孔过滤及超滤简介

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2021-08-21   环球过滤分离技术网  icccs9

过滤器介质及其结构

在制药用水制备中，通常使用微孔薄膜过滤器作为反渗透等除盐设备的保安过滤器、用水端的除菌过滤器及制药用水贮罐的呼吸除菌过滤器。完整的过滤器由滤芯和滤器外壳组成。滤芯采用树脂材料，多做成平板式滤膜，广泛适用于液体、气体的过滤。常用的滤材有以下几种：

• 聚偏二氟乙烯（PVDE）聚偏二氟乙烯膜为亲水性膜，能够耐受反复洗涤并湿热灭菌，特别适合使用在澄清过滤工艺中。
• 聚丙烯（PP）聚丙烯膜具有广泛的化学适用性，孔径在0.6~60μm，滤膜过滤精度不受压力波动的限制。通常制成筒式滤器，多用于物料的粗滤。主要优点是低压差、高流通量、可以多次重复冲洗使用、寿命长、过滤精度好、价廉，特别适合预过滤处理；并且同时具有亲水性和亲气性，适用于液体与气体的过滤，广泛使用在纯化水（反渗透系统的预过滤、去离子水预过滤及精密过滤器）、蒸馏水中聚丙烯材料可以耐受在线灭菌的121℃蒸汽消毒。
• 聚砜，它是亲水性的除菌过滤器的滤材，可以制成具有微孔率，占滤膜表面积80%以上及理想的微孔形状的滤膜，材料流通量大、耐温、耐热，多用于物料的精过滤。广泛使用在纯化水、注射用水的精密过滤和除菌过滤工艺中。聚砜可以反复的耐受121℃在线蒸汽灭菌。能做滤芯完整性测试。
• 尼龙，亲水性膜，使用前不需要预先湿润，孔径均匀、强度高。能够保证有效的截留性能。在溶液中化学相溶性好，适用于各种物料精过滤。广泛使用在纯化水、注射用水的精过滤和除菌过滤工艺。尼龙膜可以反复使用耐受121℃在线蒸汽灭菌。能够滤芯完整性测试。
• 聚四氟乙烯（PTFE），聚四氟乙烯为独具有亲水性和疏水性两种功能的膜，具有广泛的化学适用性、生物安全性、和热原控制指标。常用于水合气体的精密过滤。
  a.聚四氟乙烯疏水性膜，常用于气体的除菌过滤，在气体过滤中，具有大流通量、耐高温、耐强酸强碱，化学适用性宽广，适用于各类气体的过滤处理过程。用于气体过滤时，能够100%地截留0.02μm以上的各种噬菌体、细菌和微粒。
  b.聚四氟乙烯亲水性膜，用于液体的除菌过滤器，化学适用性强，耐高温、强酸碱和臭氧。可以反复的耐受121℃在线蒸汽灭菌。能做完整性测试。
• 金属复合膜，具有完全的疏水性特征，所有的材料均为耐高温材料，极限温度可以达到180℃，在工艺用水系统中，金属复合膜最适宜用在需要采用纯蒸汽进行在线灭菌的贮罐或系统的呼吸过滤器中。
  对于深度过滤膜，它是由不规则放置在聚丙烯纤维构成网状孔道形成的滤网，其价格比较便宜，主要用于去除过滤液中的粗大杂质，以保证后续的过滤膜，延长后续微孔薄膜的使用寿命。
  能耐受高压湿热灭菌、在线蒸汽灭菌。
  其特点是化学耐性好。主要用于发酵罐进气口的空气过滤，容器的排气灭菌，用作压力源的空气灭菌，气体的颗粒去除及灭菌处理；酸碱、光化学物质及有机溶剂的过滤。
• 薄膜微孔过滤膜，肉眼观察极薄、表面十分光滑额膜片。显微镜观察是有很多层次的网状小孔紧密连接而形成的坚硬薄片、每个网状小孔有一定的大小孔径，可转却的分离各种不同大小的颗粒或细菌。特点是：
  a.具有确定性、对颗粒杂质细菌有绝对的截留性；
  b.均匀分布的孔径，对滤液表面阻力小，滤速快；
  c.内部紧密的结构，绝无纤维成分脱落；
  d.最小制成品的流失量，不改变成品的色香味；
  e .可对过滤器进行完整性测试，准确评估膜的性能；
  f .各种孔径范围，可去除大的颗粒杂质，可灭菌，也可去除极微小的病毒。
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超过滤法是一种选择性的膜分离过程，其过滤介质被称为超滤膜，原理及性能之前讲过。超过滤膜由高分子聚合而成，膜的孔径大约为0.02~0.54μm，界于微孔滤膜和反渗透膜的孔径之间，能够有效的去除源水中的杂质，如胶体大分子，致热原等杂质微粒。超滤系统的过滤过程采用切向相对运动技术，即切向流技术，使过滤过程在滤膜表面切向流过时完成，大大降低了滤膜失效的速度，同时又便于反冲清洗，能够较大的延长滤膜的使用寿命，并且有相当的再生性和连续可操作性。这些特点都表明，超滤技术应用于水过滤工艺是相当合适有效的。应当指出，目前在制药行业中，超过滤技术更多用于浓缩和提取药物的有效成分，而不是制水。

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