制药行业 在制药行业,对于注射用水和纯化水,TOC 含量要求极为严格。因为有机碳杂质可能会影响药品质量和安全性。例如,在注射剂的生产中,水中过高的 TOC 含量可能会与药物成分发生反应,或者作为微生物生长的营养源,引发药品污染。所以,制药行业通常要求注射用水的 TOC 含量不超过 500μg/L,纯化水的 TOC 含量不超过 5mg/L。这些严格的标准是为了确保药品的纯度和稳定性,符合药品生产质量管理规范(GMP)的要求。 电子工业(半导体制造等) 半导体制造过程对纯度要求极高,水是半导体制造过程中清洗和蚀刻等步骤的关键材料。即使微量的有机碳杂质也可能导致芯片缺陷。例如,在光刻过程中,水中的有机碳可能会吸附在硅片表面,影响光刻精度。因此,电子工业中使用的超纯水要求 TOC 含量一般低于 1 - 10μg/L,以满足高精度芯片制造的需要。去离子水中的阴离子和阳离子浓度均处于极低范围。制备去离子水制造业
原理:在压力作用下,让水通过半透膜,半透膜只允许水分子通过,而热源物质(通常是大分子或带电粒子)由于其尺寸较大或电荷性质等原因被阻挡在膜的一侧。这样,透过半透膜的水的热源含量就会降低。反渗透膜的孔径一般在 0.0001 - 0.001μm 之间,能够有效截留细菌、内素等热源物质。 操作要点:选择合适的反渗透膜很关键,不同的反渗透膜对于不同类型和大小的热源物质截留效果不同。在使用过程中,要注意控制进水压力,一般进水压力在 1 - 10MPa 之间,压力过高可能损坏反渗透膜,压力过低则会影响水的透过效率。同时,要定期对反渗透膜进行清洗,因为在使用过程中,水中的杂质可能会吸附或沉积在膜表面,降低膜的性能。清洗可以采用化学清洗剂,如柠檬酸用于去除金属氧化物沉淀,氢氧化钠用于去除有机物和微生物等。广西过滤去离子水去离子水的导电性差,可减少电化学腐蚀与微电流干扰。
臭氧灭菌法 原理:臭氧具有强氧化性,能够与热源物质发生氧化反应,将其分解为小分子物质,从而达到去除热源的效果。臭氧可以破坏热源物质中的化学键,使其失去活性. 操作要点:需要使用专门的臭氧发生器产生臭氧,并将其通入待处理的水中。要控制好臭氧的投加量和反应时间,一般通过实验确定合理的参数设置。同时,要注意臭氧对设备和管道的腐蚀性,选择合适的材质或采取防腐措施 。 微滤法 原理:利用微滤膜的筛分作用,截留水中的微粒、细菌、胶体等杂质,从而间接去除部分与这些杂质结合或附着的热源物质。微滤膜的孔径一般在 0.1-1 微米之间,能够阻挡比其孔径大的物质通过. 操作要点:选择合适孔径和材质的微滤膜,根据处理水量和水质要求确定微滤设备的规格和运行参数。在运行过程中,要防止膜的堵塞,可采用定期反冲洗或化学清洗等方法对膜进行维护。
(热原检查法) 原理:将一定量的供试品,静脉注入家兔体内,在规定时间内,观察家兔体温升高的情况,以判定供试品中所含热源物质的限度是否符合规定。因为热源物质进入家兔体内后会引起体温升高反应。 操作步骤:选用健康合格的家兔,实验时 3 - 7 天内要对家兔进行体温测试,挑选体温在 38.0 - 39.6℃的家兔,并且各兔间体温相差不得超过 1℃。将处理后的纯水样品按照一定的剂量(如每千克体重注射 10mL)缓慢静脉注入家兔体内,然后每隔 30 分钟测量家兔体温一次,共测量 3 小时。如果三只家兔体温升高总和不超过 1.3℃,且每只家兔体温升高不超过 0.6℃,则判定供试品(纯水)中的热源物质符合要求,即可能已被完全去除。不过,该方法操作较为复杂,且动物个体差异可能会对结果产生一定影响。在化学分析的滴定实验中,去离子水可提高滴定终点的准确性。
世界卫生组织(WHO)和各国国家标准:不同国家和组织对于饮用水的 TOC 安全标准有所差异。一般来说,世界卫生组织推荐饮用水的 TOC 含量应低于 5mg/L。在欧盟国家,饮用水的 TOC 标准大多也在这个水平左右。美国环境保护署(EPA)规定饮用水的 TOC 没有一个污染物水平(MCL),但有一个二级饮用水标准(非强制),建议 TOC 不超过 4mg/L,这主要是基于对水质的美学和感官方面的考虑,如避免异味和变色。在中国,生活饮用水的 TOC 标准是不超过 5mg/L。这些标准是综合考虑了水中有机碳化合物对人体健康的潜在风险、消毒副产物的形成以及水的感官质量等因素而制定的。 实际健康风险评估:从健康风险角度看,当 TOC 含量低于这些标准时,水中有机碳化合物所带来的直接健康风险(如化学毒性、微生物滋生风险)相对较低。例如,在这个含量范围内,水中因有机碳导致的消毒副产物形成量也在可接受范围内,从而减少了人们接触致畸消毒副产物的风险。同时,这样的 TOC 含量也有助于控制水中微生物的生长,因为可被微生物利用的有机营养源相对有限。去离子水在电子行业的显示屏制造中,保障显示效果与寿命。制备去离子水制造业
去离子水在材料科学的复合材料制备中,可增强材料结合力。制备去离子水制造业
凝胶过滤法 原理:也称为分子筛过滤法,利用具有三维网状结构的凝胶颗粒作为过滤介质。凝胶颗粒内部有大小不同的孔隙,当含有热源物质的水通过凝胶柱时,小分子的热源物质可以进入凝胶颗粒的孔隙内部,而大分子的物质则被阻挡在凝胶颗粒外部,从而实现热源物质与水的分离 。 操作要点:选择合适孔径的凝胶过滤介质至关重要,一般根据热源物质的分子量大小来选择。在操作过程中,要控制好水流速度,避免流速过快导致分离效果不佳。同时,要注意防止凝胶过滤介质被污染,定期对其进行清洗或更换。 离子交换与吸附联合法 原理:先通过离子交换树脂去除水中的部分离子,改变水的离子组成和性质,然后再利用吸附剂对热源物质进行吸附。离子交换可以去除水中可能与热源物质相互作用的离子,提高吸附剂对热源的吸附效果;而吸附剂则可以特异性地吸附热源物质,进一步降低水中热源的含量. 操作要点:离子交换树脂和吸附剂的选择要相互匹配,以达到更好的协同作用。在使用过程中,要注意离子交换树脂的再生和吸附剂的更换周期,确保处理效果的稳定性。制备去离子水制造业