采用紫外線消毒器技術(shù)生產(chǎn)純化水明智之選

發(fā)表時(shí)間：2019-07-26 16:01

采用紫外線消毒器技術(shù)生產(chǎn)純化水明智之選:越來(lái)越多的制藥生產(chǎn)廠家需要遵照各種生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，制藥、營(yíng)養(yǎng)品、化妝品、醫(yī)療保~和生物科技等行業(yè)的純化水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也變得越來(lái)越嚴(yán)格。在純化水制備過(guò)程中，紫外線技術(shù)將殺菌、降解TOC和脫除余氯結(jié)合起來(lái)以確保更高品質(zhì)的純化水，同時(shí)紫外線技術(shù)的應(yīng)用可以有效地減少生產(chǎn)廠家對(duì)化學(xué)消毒劑的依賴，避免反滲透膜的生物污染。

UV技術(shù)最初應(yīng)用于市政飲用水的消毒。自從40多年前這項(xiàng)技術(shù)面市以來(lái)，它在全范圍內(nèi)應(yīng)用于包括制藥、生物制品、化妝品和營(yíng)養(yǎng)品生產(chǎn)等眾多行業(yè)的純化水消毒殺菌、降解TOC(總有機(jī)碳量/總可氧化碳量)、脫除余氯、和臭氧及氣胺的降解。

水在制藥、生物制品、化妝品和營(yíng)養(yǎng)品生產(chǎn)過(guò)程中是用量大的物料。由于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，人們采用了越來(lái)越復(fù)雜的技術(shù)屏障和消毒方式，來(lái)確保純化水的安全。

制藥業(yè)和其他行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，由于生產(chǎn)工藝要求易造成微生物污染和生物污染，而紫外線可以作為-道有效的屏障，確保純化水水質(zhì)不對(duì)任意生產(chǎn)工藝或階段產(chǎn)生影響，同時(shí)確保工藝下游的處理設(shè)備也能*優(yōu)運(yùn)行，從而減少停機(jī)頻次或時(shí)間。

紫外線工作原理

紫外線[UV)是介于可見(jiàn)光和X射線之間的電磁波譜。典型的紫外線消毒系統(tǒng)包含一一個(gè)不銹鋼的紫外線反應(yīng)器，一支石英套管，一支紫外線燈管和相應(yīng)的電器配件。待處理的水從不銹鋼反應(yīng)器的一端進(jìn)入，經(jīng)過(guò)整個(gè)處理器，再?gòu)牧? -端排出。

依據(jù)不同類(lèi)型的紫外線燈,紫外線消毒技術(shù)可分為兩種類(lèi)型;低壓和中壓。低壓紫外線燈是單色紫外線輸出(單-波長(zhǎng)限制在254nm)，而中壓紫外線燈是多頻紫外線輸出(輸出范圍是185-400nm)。通常來(lái)說(shuō)，低壓系統(tǒng)適用于流體小，間歇性流動(dòng)的工況下，而中壓系統(tǒng)技術(shù)更適合大流量項(xiàng)目的使用。

消毒

波長(zhǎng)在185-400nm之間的紫外線(也稱(chēng)紫外線C)有強(qiáng)大的殺菌效果，其中波長(zhǎng)為265nm時(shí)殺菌效果*佳。在這些波長(zhǎng)范圍內(nèi)，紫外線通過(guò)穿透微生物的細(xì)胞膜，破壞微生物的DNA，使得微生物不能繼續(xù)繁殖再生，從而有效地達(dá)到殺滅的效果。

相比其他殺菌方法，紫外線有很多明顯的優(yōu)勢(shì)。”另~別是與化學(xué)殺菌劑不同處在于，紫外線殺菌不會(huì)將有毒物質(zhì)和殘余物質(zhì)帶入純化水中，不會(huì)改變流體的化學(xué)成分、氣味和pH值。這一點(diǎn)在制藥業(yè)和相關(guān)行業(yè)至關(guān)重要;進(jìn)水的化學(xué)劑量往往能改變產(chǎn)品的特性。

T0C的降解

波長(zhǎng)小于200nm的紫外線能有效分解水中的有機(jī)微粒，*別是低分子量的污染物，比如總有機(jī)碳(TOCs)。在這些波長(zhǎng)范圍內(nèi)，紫外線通過(guò)兩種方式起作用:*-種是紫外線的能量直接分解有機(jī)物內(nèi)部的化學(xué)鍵，叫做直接光解; *二種是水分子的光解，分離出帶電羥基0H-同樣對(duì)有機(jī)物有分解作用。

降低TOC在離子交換供水系統(tǒng)中”別重要。在離子交換供水系統(tǒng)中，有時(shí)官方藥典規(guī)定的有機(jī)物水平很可能達(dá)不到。使用紫外線減少TC的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是，降解TOc的紫外線燈也能產(chǎn)生高強(qiáng)度波長(zhǎng)為254m的紫外線，從而提供了相應(yīng)的紫外線消毒。

脫氯作用

許多制藥廠的水源采用市政供水。50多年來(lái)，余氯被廣泛應(yīng)用于對(duì)水的消毒。當(dāng)氯被加入水中，與水中自然形成的腐殖酸、富里酸和其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，就形成了三鹵甲烷化合物

(THMs)。由于某些三鹵甲烷化合物已被證實(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物有致癌作用，所以一些監(jiān)管機(jī)構(gòu)，比如*國(guó)環(huán)境總署(USEPA),就針對(duì)三鹵甲烷設(shè)定了個(gè)人飲用水污染物的大限值。(自 1979年以來(lái)，*國(guó)環(huán)境總署規(guī)定水中的三鹵甲烷的’大限值為0pb)另外，由于氯的特性，會(huì)對(duì)凈化水設(shè)備，例如反滲透膜和DI樹(shù)脂設(shè)備造成損壞。因此，氯一旦完成了其消毒功能，就須去除掉。

至今，有兩種脫氯法使用為廣泛，一種是粒狀活性炭(GAC)過(guò)濾器，另-種是添加中性化學(xué)物質(zhì)，比如亞硫酸氫鈉和偏亞硫酸鈉。這兩種方法有各自的優(yōu)點(diǎn)，但它們也有許多嚴(yán)重的缺點(diǎn)。粒狀活性炭過(guò)濾器因其自身多孔狀特性和飽含營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境，很容易變成- -個(gè)細(xì)菌的滋生地。脫氯化學(xué)物質(zhì)比如亞硫酸氫鈉，通常在反滲透膜之前的位置加入，- 方面提供細(xì)菌滋生所需的條件，另一方面會(huì)導(dǎo)致生物膜的產(chǎn)生。另外，這些化學(xué)物質(zhì)處理起來(lái)具有危險(xiǎn)性，而且還會(huì)出現(xiàn)因人為失誤而造成過(guò)量投加或不足量投加的危險(xiǎn)。紫外線技術(shù)在脫氯方面的應(yīng)用日益流行，它有效避免了粒狀活性炭過(guò)濾器或者化學(xué)方法的缺點(diǎn)，并能夠有效去除游離氯和氯化合物，去除余氯、殺菌雙劍合并。

波長(zhǎng)在1 30-400nm的紫外線能產(chǎn)生將游離氯分離生成鹽酸的光化反應(yīng)。分解游離氯的峰值波長(zhǎng)是180nm-200nm，而分解氯化合物(mono-、di-、 tri 氯化合物)的峰值波長(zhǎng)范圍245nm-365nm。

用于脫氯的紫外線用量的多少取決于氯的總含量、游離氯和化合氯之間的比率，有機(jī)物的背景值以及余氯的預(yù)期的目標(biāo)濃度。

使用紫外線脫氯的其他重要優(yōu)勢(shì)在于:

1.可有效殺滅微生物，有效控制全線的微生物含量2.可有效降解總有機(jī)碳(TOC)

3.可消除使用硫酸氫鹽的安全隱患

4.可排除微生物進(jìn)入反滲透膜的風(fēng)險(xiǎn)(與活性炭或投加化學(xué)藥劑方式相比)5.可總體改善水質(zhì)

和其他脫氯技術(shù)-樣，在既定流量下的紫外線用量取決于多個(gè)工藝參數(shù)，其中主要包括:1.工藝用水的紫外線穿透率(T10)2.水中有機(jī)物含量

3.水中原始的氯含量和預(yù)期達(dá)到的氯含量紫外線系統(tǒng)的安裝位置及作用

用于消毒、減少TOC、脫除余氯和其他非消毒應(yīng)用的紫外線系統(tǒng)能安裝在純化水系統(tǒng)的各個(gè)

環(huán)節(jié)，從專(zhuān)業(yè)角度分析我們?yōu)槊恳环N應(yīng)用定義了佳安裝位置。

大多數(shù)純化水系統(tǒng)可分為兩個(gè)階段:純化水生產(chǎn)系統(tǒng)和純化水分配系統(tǒng)。在純化水制備階段，通常使用紫外線設(shè)備對(duì)水進(jìn)行消毒，去除水中余氯，或者用于對(duì)總有機(jī)碳(TC)進(jìn)行分解。在純化水的分配階段，紫外線設(shè)備可用于消毒和臭氧的分解。需要注意的是，當(dāng)紫外線設(shè)備用于TOC降解時(shí)，在系外線設(shè)備后應(yīng)加裝一套除鹽設(shè)備。需要輔助設(shè)備的原因是，紫外線對(duì)有機(jī)物;經(jīng)行光化學(xué)分解后，會(huì)產(chǎn)生-部分帶電分子，因此除鹽設(shè)備中的離子交換樹(shù)脂可將帶點(diǎn)分子去除。

對(duì)現(xiàn)有管道和系統(tǒng)進(jìn)行紫外線系統(tǒng)安裝或改造非常簡(jiǎn)單，只要做好場(chǎng)地的準(zhǔn)備工作，安裝只需很短的時(shí)間，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間影響生產(chǎn)。-旦安裝完成，處理廠可以一天24小時(shí)不間斷運(yùn)行，在進(jìn)行日常的系統(tǒng)維護(hù)和清洗(CIP)時(shí)，無(wú)需關(guān)閉紫外線系統(tǒng)。新的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的紫外線燈的使用壽命很長(zhǎng)(通常超過(guò)12000小時(shí))。當(dāng)需要更換紫外線燈的時(shí)候，步驟相當(dāng)簡(jiǎn)單，通常由沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)]訓(xùn)練的現(xiàn)場(chǎng)人員就可以完成。

結(jié)論

紫外線設(shè)備在純化水生產(chǎn)過(guò)程中是非常關(guān)鍵的一部分，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)純化水中微生物的全線控制和確保純化水的品質(zhì)。同時(shí)，它也大大減小了反滲透膜的生物污染，延長(zhǎng)了兩次CIP之間的時(shí)間間隔，并減少就地CIP過(guò)程中的化學(xué)物品使用量。

使用紫外線設(shè)備有諸多優(yōu)勢(shì)，如:它安裝簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程造成任何干擾或?qū)е峦．a(chǎn)，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)人員即能完成操作和維護(hù)。由于處理過(guò)程中沒(méi)有化學(xué)物質(zhì)的參與，所以不會(huì)影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。另外，產(chǎn)品也不會(huì)含有任何不需要的化學(xué)殘留物、顏色或者氣味。

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