含EDI装置纯化水制备系统的验证探讨

机电信息2011年第8期总第290期纯化水制备系统是制药过程中涉及的最主要系统之一，纯化水不仅是反应的介质，有时候甚至是其中的反应物之一，所以纯化水质量显得尤为重要，纯化水制备系统就成为关键系统和设备，为了保证纯化水质量，需要对纯化水系统进行验证，而随着科技的发展，现在的纯化水制备系统已经采用了更为先进的设备，最为突出的就是采用了反渗透加CEDI 的方式进行水处理，引入EDI 装置形成了与传统纯化水制备系统不一样的验证点。

只有经过验证的设备或者系统才能保证制药企业生产的中间体、待包装产品和最终产品达到标准，所以制药企业质量管理将设备或系统验证作为关键因素，将验证作为质量控制的关键步骤进行监控，那么如今新引进的EDI 装置给纯化水制备系统验证带来什么样的变化呢？EDI 的引进到底对纯化水制备系统验证有多大的影响？1EDI 简介1.1EDI 技术介绍EDI （Electrodeionization ）是一种将离子交换技术、离子交换膜技术和离子电迁移技术相结合的纯化水制造技术，利用两端电极高压使水中带电离子移动，并配合离子交换树脂及选择性树脂膜以加速离子移动去除，在EDI 除盐过程中，离子在电场作用下通过离子交换膜被清除。

除盐过程如图1所示。

含EDI 装置纯化水制备系统的验证探讨谢玲梁毅＊（中国药科大学医药产业发展研究中心，江苏南京210009）摘要：目的：研究EDI 装置在纯化水制备系统中引进给纯化水制备系统验证带来的变化。

方法：查阅相关文献和检索相关信息，结合纯化水制备系统验证实践，总结归纳出EDI 引入对纯化水制备系统验证的影响。

关键词：EDI ；验证；纯化水制备系统Discuss of Validation of Preparation System of Purified Water Which Include The EDI DeviceXie LingLiang Yi *（Research Centre of Pharmaceutical Industry Development,China Pharmaceutical University,Nanjing 210009,China ）Abstract:Purpose:Study the change of validation when introduce of EDI in preparation system of Purified Water.Methods:Consult relevant reference and search relevant information and combine the practice of validation of Purified Water system to conclude the influence for introduction of EDI into Purified Water system.Key words:EDI;Validation;preparation system of Purified Water151.2EDI结构EDI膜堆是由夹在两个电极之间一定对数的单元组成，在每个单元内有两类不同的室：待除盐的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。

淡水室中用混匀的阳、阴离子交换树脂填满，这些树脂位于两个膜之间，只允许阳离子透过的阳离子交换膜及只允许阴离子透过的阴离子交换膜。

1.3EDI工作原理交换反应在膜组的纯化学室进行，在那里阴离子交换树脂用它们的OH－来交换溶解盐中的阴离子（如Cl－）。

相应地，阳离子交换树脂用它们的H＋来交换溶解盐中的阳离子（如Na＋）。

阳极吸引负电离子（如OH－，Cl－），这些离子通过阴离子膜进入相临的浓水流却被阳离子选择膜阻隔，从而留在浓水室中。

阴极吸引阳离子（如H＋，Na＋），这些离子穿过阳离子选择膜，进入相临的浓水流却被阴离子膜阻隔，从而留在浓水室中。

当水流过这两种平行的室时，离子在纯水室被除去并在相临的浓水室中聚积，然后由浓水室将其从膜组中带走。

1.4含EDI装置纯化水制备系统与传统纯化水相比的优势由于EDI装置处在电势差高的局部区域，电化学反应分解的水产生大量的H＋和OH－，在混床离子交换树脂中局部H＋和OH－的产生使树脂和膜不需要添加化学药品就可以持续再生，再生中没有使用强酸强碱作为再生剂，所以不仅节约资源，还保护了环境。

EDI装置的除盐率可以高达99%以上，如果在EDI之前使用反渗透设备对水进行初步除盐，再经EDI除盐就可以生产出电阻率高达15MΩ·cm以上的超纯水，所以含EDI装置纯化水制备系统出水水质比传统纯化水制备系统水质要好。

2EDI装置对纯化水制备系统传统验证的影响引入EDI装置的纯化水制备系统与该系统传统的验证有些许不同，验证中也要考虑其他影响因素，并增加了验证各个阶段需要考虑的点。

2.1EDI装置中填充物质对水质的影响由于EDI结合了离子交换和渗透技术，在EDI淡水室的阳离子交换膜和阴离子交换膜之间充斥着填充离子交换剂（颗粒、纤维或者编织物），并且经过预处理装置的水还含有一定量的特定粒子，这些粒子可能与EDI装置中填充离子交换剂发生化学或者物理反应，一旦填充物质与预处理后的水发生反应或者融入水中，都将对最终的纯化水水质产生巨大的影响，也可能对EDI装置本身造成损坏，所以需要证明EDI装置中填充离子交换剂不会与预处理后水中离子产生反应，并且不会被带入水中影响水质。

2.2EDI装置对进水水质的要求一般来说，EDI装置紧接反渗透装置，形成RO＋EDI模式。

所有EDI装置对其进水水质有一定的要求，但是不同的EDI装置对水质要求不同，EDI装置进水水质要求如表1所示。

目前国内常用纯化水制备系统是预处理系统＋RO的传统制备系统，而国内制药企业只要使用含EDI装置的纯化水制备系统都是预处理系统＋RO＋EDI，RO可以是一级反渗透，也可以是二级反渗透，都取决于制药企业的实际情况。

纯化水制备系统的所有装置对其进水水质都没有具体详细的要求，只要在OQ阶段调整达到制造合格水的状态即可，而EDI装置对进水水质有具体要求，从以上对比可以看出，含EDI装置的纯化水制备系统必须要增加的一个步骤就是为了满足EDI装置水质的要求，在反渗透装置出口到EDI进口之间的管道处安装相应的表1EDI装置进水水质要求TEA（含二氧化碳）＜25mg／LasCaCO3PH5～9硬度＜0.1mg／LasCaCO3硅＜0.5mg／L TOC＜0.5mg／L余氯＜0.05mg／L Fe，Mn，H2S＜0.01mg／L进水压30～100PSI电导率＜40μs／cm16中国制药装备·2011年3月·第3辑仪表和取样口，而安装仪表种类要根据测量指标种类进行选择，那么根据表1，应选择压力表以及设计取样口，其他参数则是通过取样口取样进行测试。

2.3EDI装置中室隔板选择对出水水质的影响EDI装置中有3种形式的隔板，即淡水室隔板、浓水室隔板和极化室隔板，隔板的材质等参数影响到水的流速、流程长度等，而流速和流程长度与产水水质又有着密切关系。

资料表明，在其他条件不变情况下，流程长度低于一定值时，流程长度越长水质越好；当EDI装置线流速开始增加时可以明显提高产水水质，而达到一定值后，水质反而随线流速的增加而下降。

EDI装置是纯化水制备系统的最后一个设备，制备出来的水就是纯化水，水质要求应满足相关药典的纯化水水质标准。

所以在最初选择EDI装置的时候，制定用户需求标准（URS）和设计确认（DQ）时就要考虑EDI装置隔板的材质，纯化水水质符合要求但是能耗低又不浪费资源的EDI装置才是企业的首选。

根据相关药典对纯化水水质要求的不同，EDI的选择也不同，欧美国家对纯化水水质要求高一些，就要选择能制备出符合相应水质标准的EDI装置。

3含EDI装置纯化水系统的验证策略3.1填充剂的选择和确认正是由于EDI装置中有多种填充剂，可能会影响到纯化水水质和装置本身，所以要验证填充剂对纯化水水质和装置本身是否有影响，制得的纯化水能否满足相关药典标准。

所以，在传统纯化水制备系统验证的基础上要根据制药企业当地饮用水水质的情况，在纯化水制备系统设计确认阶段对填充剂进行实验并选择合适的填充剂，或者根据装置供应商提供的资料选择合适的EDI装置。

运行有不同填充离子交换剂的EDI装置，在EDI 出水处取样进行澄明度等物理性质的检查，以证明EDI装置不会对水的物理性质产生影响。

将能够充当EDI装置填充物的物质各取少许，作为一系列样品，对进入EDI之前的水进行取样，作为参照样品，检测参照样品水质的相关参数并详细记录，然后将填充物样品分别和参照样品在EDI装置正常工作环境下（包括一定温度、湿度等）搅拌混合一定时间，待充分反应之后过滤，取一定滤液进行检测并记录，最后将滤液检测记录与参照样品检测记录进行对比，证明填充液和水之间没有发生化学反应。

3.2反渗透装置出水水质与EDI装置进水水质匹配确认EDI装置对其进水水质有要求，那么在选择纯化水制备系统组合形式的设计确认阶段就要进行选择和确认，结合制备系统OQ时确认RO之后出水水质满足EDI进水水质要求。

设计确认阶段，要根据各系统供应商提供的资料，结合当地饮用水水质决定最终纯化水制备系统。

不同的EDI装置对进水水质的要求也会不一样，那么在设计确认阶段就要特别注意RO得到的水质和该套系统中EDI装置进水水质，考虑两者有没有恰当匹配，选择原则是既不能匹配不当，也不能匹配过度，匹配不当达不到处理要求，匹配过度就会造成资源浪费，增加系统购买的成本。

在纯化水制备系统运行确认阶段，首先正常运行纯化水制备系统，在反渗透装置之后的取样口进行取样，将样品送往QC实验室进行检测，并且读取设备上的压力表显示数，如果得出的结果是水质满足EDI进水水质的要求，表明该套设备选择正确能够满足EDI装置进水水质要求。

如果得出的结果不能满足EDI进水水质的要求，特别是化学检测不能达标时，就要检查没有达到标准的参数，再决定在EDI装置之前增加针对性预处理装置，这些预处理装置可能是过滤器，可能是软化器，也可能是反渗透装置，究竟选择哪种装置还要根据检测结果最终决定。

3.3EDI装置隔板的确定制药企业应该在与系统供应商共同协商编制的17机电信息2011年第8期总第290期（4）定期搞好制药生产设备的验证工作，满足药品生产的需要。

验证是GMP管理为确保药品质量对各相关部门提出的一项新要求，设备管理部门应定期对制药生产设备进行验证，以确保生产设备能够满足药品生产的需要。

为做好该项工作，设备管理部门不但要定期对制药生产设备进行验证，而且在对生产设备进行任何技术改造后，都必须对该设备重新组织验证。