淺析我院基于不同用途的多功能水處理裝置

刁幼林，王 莉，王 娟（解放軍第148醫(yī)院，淄博市 255300）

淺析我院基于不同用途的多功能水處理裝置

刁幼林＊，王 莉，王 娟（解放軍第148醫(yī)院，淄博市 255300）

目的：提高醫(yī)院制劑用水的可靠性，改善全院傷病員飲水的質(zhì)量。方法：我院與北京斯鈦諾水技術(shù)開發(fā)有限公司聯(lián)合研發(fā)了一套多功能水處理裝置，并加以應(yīng)用。結(jié)果與結(jié)論：該裝置由原水處理系統(tǒng)、膜純化系統(tǒng)、電解系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、罐裝系統(tǒng)等6部分組成。其采用石英砂過濾、活性炭吸附、樹脂軟化、保安過濾進(jìn)行預(yù)處理，使水質(zhì)初步凈化，再應(yīng)用雙級反滲透生成雙級反滲透純化水作為制藥用水；或經(jīng)納濾后，再經(jīng)堿性水電解機(jī)電解生成飲用的弱堿性小分子還原水，或者經(jīng)酸化水電解機(jī)電解生成消毒用酸性氧化電位（消毒）水和清洗用強(qiáng)堿性去污水，滿足了醫(yī)院多方面的用水需求，使水源利用率基本達(dá)到100%，且水質(zhì)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

水處理；裝置；雙級反滲透純化水；弱堿性小分子還原水；酸性氧化電位（消毒）水；強(qiáng)堿性去污水

《中國藥典》規(guī)定除注射液外，制劑用水可采用離子交換、反滲透等方法制取。但在制備過程中，一部分成為純化水被利用，另一部分被棄掉，造成很大的水資源浪費。另外，目前很多醫(yī)院正處于制劑萎縮階段，制劑品種比較少，一套制水設(shè)備投資幾十萬元，僅為一個功能，造成設(shè)備的嚴(yán)重浪費。為此，我院面對駐地水源污染的現(xiàn)實，立足醫(yī)院制劑用水實際和野戰(zhàn)條件下醫(yī)療用水的需求，與北京斯鈦諾水技術(shù)開發(fā)有限公司聯(lián)合研發(fā)了一套基于不同用途的多功能水處理裝置。該項研究是利用一套設(shè)備，不僅能制備制藥用水，還能夠制備消毒用“酸性氧化電位（消毒）水”、供飲用的弱堿性小分子還原水和清洗用的強(qiáng)堿性去污水，滿足了我院多方面的用水需求。現(xiàn)將有關(guān)情況介紹如下。

1 多功能水處理裝置的組成

該裝置由原水處理系統(tǒng)、膜純化系統(tǒng)、電解系統(tǒng)、儲水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、罐裝系統(tǒng)等6部分組成，具體流程見圖1。

1.1 原水處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對市供自來水進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬艋?，保證后續(xù)生成設(shè)備的正常運行并延長其壽命。該系統(tǒng)主要包括：石英砂過濾、活性炭吸附、樹脂軟化和保安過濾等部分，具體功能如下：

圖1 多功能水處理裝置工作流程圖Fig 1 Flow chart of multi-functional water treatment plant

1.1.1 石英砂過濾。主要用多種粒徑的石英砂濾除微米級以上的各種微粒。

1.1.2 活性炭吸附?；钚蕴烤哂休^強(qiáng)的吸附性能，能吸附水中的細(xì)菌、病毒及其代謝產(chǎn)物、農(nóng)藥、化肥等有毒物質(zhì)。

1.1.3 樹脂軟化。采取離子交換技術(shù)，以1價離子更換部分2價離子，降低水質(zhì)硬度，防止膜材料結(jié)垢老化，延長其使用壽命。

1.1.4 保安過濾。主要是除去水質(zhì)處理過程或管道中產(chǎn)生的微粒，以保證膜純化的通透性。

1.2 膜純化系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括雙級反滲透和納濾2部分。主要功能是根據(jù)不同的需要，將溶解在水中的有毒有害物質(zhì)、菌體產(chǎn)生的毒素及礦物質(zhì)等除掉，以保持水質(zhì)的純凈[1]。但是，水質(zhì)純凈是相對的，對人體飲用的水來說，還必須要保留部分礦物質(zhì)。目前市場銷售的飲用水凈化技術(shù)，幾乎全都是采用反滲透技術(shù)。反滲透能清除溶解在水中98%以上的陰、陽離子，使水質(zhì)高度純化得到高純水。高純水主要供制藥、檢驗等工作用，不適合飲用。因為人體生長代謝需要的部分礦物質(zhì)要靠水來提供，過于純凈的水會影響人體的健康。因此，要求制備飲用水的裝置既要使水質(zhì)純化，又要適當(dāng)保留人體需要的部分礦物質(zhì)，于是該系統(tǒng)采用了成本比反滲透高的納濾技術(shù)。納濾可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇匹配，以保留適當(dāng)?shù)牡V物質(zhì)，制備出有利于身體健康的飲用水。

該系統(tǒng)通過雙級反滲透所得的純化水引入純化水儲罐，泵入循環(huán)管道，作為制藥用水使用；納濾所得的純化水則引入納濾水儲罐，泵入電解系統(tǒng)，供制備其他用水使用。

1.3 電解系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括堿性水電解機(jī)和酸化水電解機(jī)，其主要作用是將膜純化處理的水電解成供飲用的弱堿性小分子還原水、消毒用的酸性氧化電位（消毒）水和清洗用的強(qiáng)堿性去污水。

1.4 儲水系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括原水儲罐、軟化水儲罐、藥用純化水儲罐、納濾水儲罐、消毒水儲罐、飲用水儲罐，弱酸性電解水儲罐等儲水設(shè)備，其主要作用是在整個處理過程中儲存不同階段的水，供下道工序隨時取用，以保證不間斷的水源供應(yīng)。

1.5 控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括各電路開關(guān)及電腦控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)整個裝置的開啟、停止及水質(zhì)監(jiān)測、自動化控制等，保證整個裝置有序自動運轉(zhuǎn)。

1.6 罐裝系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括弱堿性小分子還原水罐裝生產(chǎn)線和酸性氧化電位（消毒）水罐裝生產(chǎn)線。罐裝生產(chǎn)線又分瓶裝線和桶裝線，經(jīng)適當(dāng)處理，可將以上相同的罐裝生產(chǎn)線輪換使用，罐裝不同的水，使該設(shè)備得到充分利用。2種水經(jīng)罐裝后可更方便地用于臨床，供工作人員和患者使用。

2 各種水的不同用途

2.1 雙級反滲透純化水

水的質(zhì)量直接影響藥品質(zhì)量。所以，“制藥”必須先“制水”，水的質(zhì)量提高才能保證所制藥品的質(zhì)量。以前，制藥用水必須是蒸餾水。當(dāng)今水污染日益嚴(yán)重，水的純化技術(shù)也不斷發(fā)展，尤其是反滲透技術(shù)和離子電滲析技術(shù)的應(yīng)用，能使純化水達(dá)到高于蒸餾水的純度，而且可節(jié)約大量能源、降低成本、減少污染、提高制水的效率。近年來，反滲透制水技術(shù)在我國得到了迅速的發(fā)展。目前，在我國制藥行業(yè)中，除注射液生產(chǎn)以外，絕大多數(shù)制藥用水都采用了反滲透制水技術(shù)，幾乎是全面取代了熱蒸餾技術(shù)[2]。2010年版《中國藥典》也明確了除注射液生產(chǎn)以外的制劑，大都可以用反滲透等技術(shù)制得的純化水，并制定了純化水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法[3]。在我院反滲透制水過程中，預(yù)處理系統(tǒng)已經(jīng)把原水中不溶性微粒、菌體及其代謝產(chǎn)物、有毒物質(zhì)和部分鈣、鎂離子除去[1]，又經(jīng)過雙級反滲透膜分離、純化，清除了溶解在水中99%以上的陰、陽離子，使水質(zhì)高度純化，完全符合《中國藥典》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而滿足了醫(yī)院各種普通制劑的用水要求。

2.2 弱堿性小分子還原水

水在電解過程中，電解槽陰極處的氫離子繼續(xù)與水分子反應(yīng)，生成新的氫氧根離子，使水具有弱堿性[4]；有的氫離子得到電子生成氫原子或氫分子，有的逸出，有的被鈦鉑合金電極板電解時產(chǎn)生的納米金屬微膠所吸融，從而分散在水中，使水具有還原性；同時水的分子團(tuán)也由大變小，成為小分子團(tuán)水。因而該電解水具有弱堿性、小分子和還原性的特點。弱堿性小分子還原水又被稱為功能性水，其弱堿性可以中和人體內(nèi)的酸性毒素，調(diào)節(jié)體液酸堿平衡，還可以活化細(xì)胞，提高機(jī)體的自身抗病能力。人的體液pH在7.35～7.45之間，呈弱堿性?，F(xiàn)代人攝取魚、肉、酒及碳酸飲料較多，導(dǎo)致很多人有酸性體質(zhì)傾向。初期癥狀為容易疲勞、肌肉酸痛、思考反應(yīng)慢、消化不良等，長期積累會引發(fā)心臟病、高血壓、糖尿病、腸胃病等。而弱堿性水可以中和體酸，恢復(fù)人體的弱堿性體質(zhì)。小分子水溶解力、穿透力、滲透力都強(qiáng)，能快速通過細(xì)胞膜輸送養(yǎng)分，而且水分子波動率與細(xì)胞波動率相近，在與細(xì)胞接觸時能產(chǎn)生共鳴、共振效應(yīng)，借此可將細(xì)胞中的新陳代謝物活化，從而使細(xì)胞代謝產(chǎn)物、毒害物質(zhì)、膽固醇等體內(nèi)廢棄物快速、有效地被排出體外，加速人體新陳代謝與凈化內(nèi)環(huán)境[4]，具有很好的養(yǎng)生效果。其還原性是指該水中含有還原性氫——吸融在金屬微膠上和直接溶在水中的氫分子，在生物體固有的氫分解酶的作用下變成氫原子，氫原子還原性極強(qiáng)，其能與人體內(nèi)自由基結(jié)合，把自由基還原成水，清除血液中自由基最高可達(dá)70%，從而預(yù)防自由基過多所造成的慢性病變，具有抗衰老作用[5]。

2.3 酸性氧化電位（消毒）水

水電解生成氫離子和氫氧根離子。在電解槽陽極處氫氧根離子失去電子，生成大量氫離子，并有氧氣逸出，因此電解槽陽極水便有了強(qiáng)酸性，成為酸性氧化電位（消毒）水[6]。供電解的原水中要加入少量食鹽以利于誘導(dǎo)電解，于是水中也有少量次氯酸生成，同時水的氧化電位升高至1100mV以上。強(qiáng)酸性、高電位、次氯酸的綜合作用使得酸性氧化電位（消毒）水具有高效、廣譜的消毒效果。該水安全、無毒、環(huán)保，殺菌后還原成普通水，無任何殘留，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的消毒工作[7]，如醫(yī)療機(jī)構(gòu)各種醫(yī)療器械、病房、衣物、傷口、皮膚等的消毒；餐飲食堂各種蔬菜、水果、餐具、炊具、桌椅、衣物等的消毒；食品加工中的用具、生產(chǎn)線等的物體表面消毒，加工車間環(huán)境、空氣噴灑消毒，各種食物原材料的直接清洗消毒等；還可用于軍事疫情及災(zāi)區(qū)疫情防控等，是消毒效果好、無污染且價格低廉的消毒劑，值得推廣。

2.4 強(qiáng)堿性去污水

在酸性氧化電位（消毒）水生成器電解槽的陰極處的氫離子，繼續(xù)與水分子反應(yīng)，生成新的氫氧根離子。由于電解強(qiáng)度大，氫氧根離子高度聚集，在氯化鈉的參與下，還會生成一定量氫氧化鈉，使水具有強(qiáng)堿性，pH值可達(dá)10.5～11，具有很強(qiáng)的去污能力，稱為強(qiáng)堿性去污水。

3 討論

由于我院駐地水質(zhì)很差，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率較高，超過國家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。因此，原用的蒸餾水常常多種項目超標(biāo)，生活用水苦咸難飲。多功能水處理裝置啟用后，提高了醫(yī)院制藥用水的可靠性，改善了全院傷病員飲水的質(zhì)量，提高了醫(yī)療救治的綜合效果，又減少了浪費，獲得了很大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。在野戰(zhàn)或應(yīng)急救治中，消毒劑和各種用水的供應(yīng)是個十分重要的難題。多功能水處理裝置可以同時提供制藥用水、消毒水、去污水、飲用水，使水源利用率基本達(dá)到100%，且水質(zhì)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，充分滿足野戰(zhàn)或救災(zāi)搶險時的各種水質(zhì)的需求，具有重要的軍事意義，值得推廣。

[1] 陳歡林，戴興國.反滲透、納濾膜技術(shù)脫除小分子有機(jī)物的研究進(jìn)展[J].膜科學(xué)技術(shù)，2009，29（3）：1.

[2] 徐 俊，王 志.反滲透膜技術(shù)研究和應(yīng)用進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程，2010，27（4）：354.

[3] 國家藥典委員會編.中華人民共和國藥典（二部）[S].2010年版.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2010：189.

[4] 賈 陽，武曉瓊.堿性電解水的工藝設(shè)計、功效及發(fā)展前景[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)刊，2009，11（10）：1810.

[5] 張紅紅，胡亞卓.堿性電解水對大鼠抗氧化及抗纖維蛋白作用的實驗研究[J].中國老年學(xué)雜志，2003，10（23）：684.

[6] 堀田國元，郭永明.酸性電解水的基礎(chǔ)、應(yīng)用及發(fā)展動向[J].中國護(hù)理管理，2008，8（4）：7.

[7] 龔泰石.強(qiáng)酸性電解水的消毒研究進(jìn)展[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2001，19（5）：389.

On Multi-functional Water Treatment Plant for Different Purposes in Our Hospital

DIAO You-lin，WANG Li，WANG Juan（No.148Hospital of PLA，Zibo 255300，China）

OBJECTIVE：To improve the reliability of water for preparation，and to promote the quality of drinking water of patients in our hospital.METHODS：The multi-functional water treatment plant was developed by our hospital and Beijing Sitainuo Water Technological Development Co.，Ltd.and then applied.RESULTS&CONCLUSIONS：The device is made up of raw water disposal system，membrane purification system，electrolyzation system，water storage system，control system，canning system，etc.Using pretreatment process of quartz sand filter，active carbon adsorption，resin softening，cartridge filtration，water is purified preliminarily，and double reverse osmosis is used to generate double reverse osmosis purified medicinal water；by nanofiltration，weak alkaline smaller molecules reductive water for drinking is generated using alkaline water electrolysis device；acid electrolysis device is adopted to produce acid oxidation potential（sterilizing）water for disinfection and strong alkaline detergents for cleaning.It meets the various water demands of hospital.The utilization ratio of water reaches 100%and the quality of water is up to the requirements of relevant standards.

Water treatment；Plant；Double reverse osmosis purified water；Weak alkaline small molecules reductive water；Acid oxidation potential（sterilizing）water；Strong alkaline detergents

R95

C

1001-0408（2011）37-3540-03

＊主任藥師。研究方向：藥物制劑。電話：0533-6552139。E-mail：dyoulin@live.cn

2011-02-28

2011-06-20）