久茂：测量超纯水的典型应用

安全可靠地测量超纯水！

反渗透工艺的可靠性

制药行业中很多应用场合中需要使用超纯水。这些应用场合包括药丸和药膏的生产，以及设备的清洁。在这些应用场合中，超纯水一直是最主要的媒介。没有超纯水，就无法制造大多数添加剂。使用高质量的超纯水是制造高质量产品的前提条件之一。当今，制造超纯水的最常用的方法是反渗透法。

渗透法的原理是利用半渗透膜对两种不同浓度的液体浓度进行均衡。这种工艺中的驱动力来自液体中的渗透压。

反渗透工艺利用这种原理，用相比渗透压较高的压力，使水受到挤压并通过薄膜。这样做可以使水中的正离子和矿物质因为渗透压的压力而留在原来的位置，从而与水分离开来。为了保障这种工艺的质量，常规的流程和质量控制至关重要。特别是需要监视和记录被测对象的电导率。

电导率的测量

制药用水，也称超纯水，是最纯的水。也就是说，它完全不含任何污染物。这种水的电导率值必须小于1 μS/cm （在25 �C环境中）。

有一些标准和建议中包含对超纯水、高度净化水、注射用水等等的质量的描述。举例来说，这些标准包括原称美国测试和原料协会（ASTM International）、欧洲药典（Ph. Eur.）、美国药典（USP）以及DIN或ISO标准。以上提到的所有标准中，都对适合的质量控制有所要求。

图 1: 反渗透设备内测量技术

测量超纯水的电导率是最安全可靠的质量控制方法。针对这项任务的理想解决方案是使用高质量的电导率电极，例如不锈钢材质的JUMO tecLine C。

JUMO tecLine C有两种型号可选，这两种型号的电极常数不同，分别是K=0.01和K=0.1。K=0.01的型号的电导率测量范围是0.05至10μS/cm。因此，这种型号非常适合用于测量纯水和超纯水。

JUMO tecLine CR的有源测量电极长度较短，这一点也更便于插入直径较小的管道或样品内使用。

这种设备上与被测物相接触的部分采用1.4435（316L）不锈钢材质，并经过电解抛光处理。可提供DIN EN 10204 3.1 标准证书，表面粗糙度也符合要求（根据欧洲药典（Ph. Eur.）或美国测试和原料协会（ASTM International），粗糙度小于0.8微米）。这种材料也配有DIN EN 10204 3.1《接受测试证书》和《粗糙度证书》（根据欧洲药典（Ph. Eur.）或美国测试和原料协会（ASTM International），粗糙度小于0.8微米）。设备上使用的密封装置和塑料均符合食品药品监督管理局（FDA）的要求，且不会对使用者造成任何生理伤害。用户可以自行测试电极常数数值，测试出来的数值会与ASTM测试证书中写的数值相匹配。这一点对于制药用水系统来说特别重要。

由于电解质的电导率受温度的影响很大，评估中必须要考虑到温度。为此，我们在JUMO tecLine CR电导率电极中集成了 Pt1000温度传感器。在测量过程中，这个传感器会将介质的温度记录下来，记录下来的温度会由下游的测量放大器进行适度补偿。

图2: JUMO AQUIS touch 和 JUMO tecLine CR

作为一种集成了控制器及无纸记录仪的多通道测量设备，JUMO AQUIS touch S特别适用于制药用水行业使用。这种设备可以一次同时测量和控制最多4个分析被测对象，最多10种附加参数，包括压力、温度和流量等等。

JUMO AQUIS touch S提供以下超纯水电导率测量选项：

•电极常数的数值输入（精确数字）：

开始测量点时，只需要编程变送器的精确电极常数。随后就可以使用测量电极。

•温度补偿（根据ASTM D 1125-95标准）：

美国测试和原料协会（ASTM International）组织在其提出的标准化测试和分析方法中，也定义了求水和超纯水的电导率值的方法。这种方法的文档编号是D1125-95。这篇文档中讨论了电导率值与温度和各种杂质的影响之间的关系。JUMO AQUIS touch S的软件程序中使用了这篇文章中提出的求杂质影响用的公式。

•限制值监测，根据USP（水电导率<645>）：

使用JUMO AQUIS touch S多通道测量设备，用户能够以USP第1级中提到的方式，在线监视超纯水的质量。

USP文档中包含了一个不同温度下的电导率限制值的表格。如果电导率低于这个值，受测的超纯水的质量就满足USP的要求。

不仅如此，JUMO AQUIS touch S还提供了直观的触摸屏式操作方式。清楚明确的参数显示方便用户配置设备，并为用户自行编程提供了技术支持。

拥有校准证书的JUMO AQUIS touch S 加上带“医药认证包”的JUMO tecLine CR，能够满足当前的要求。

“医药认证包”中包含：

-《材料测试证书》（根据DIN EN 10204 3.1）

-《粗糙度测试证书》（根据DIN EN ISO 4287）

-《ASTM测试证书》（证明测试出的电极常数的精确值）

记录

JUMO AQUIS touch S也非常适用于以安全的方式对制药用水制取工艺做记录。使用内置的无纸记录仪功能，您可以安全地记录和存储工艺数据。

图3: JUMO AQUIS touch S 记录仪屏幕

在5.5英寸的TFT彩色屏幕上，测量数据可以用多种格式来显示（数字、图表或条形图）。可用的操作和设置选项随登录的用户权限的不同而不同。这种设备可以使用4个用户账户。用户权限的范围以及密码和用户名可以通过PC端setup程序来设置。

总结

反渗透是用于制造制药用水的最重要的工艺之一。这种工艺在测量工艺变量方面必须满足特定的要求。为了保证工艺的可靠性，并保障工艺的质量，必须对电导率进行不断的测量、监测、控制和记录。JUMO AQUIS touch S使用户能够用一个单独的设备控制和监测整个工艺的进行。作为一件独立的测量和控制设备，JUMO AQUIS touch S是整体工艺的中心要素。而且，由于它包含多种多样的接口，用户可以轻松地把它与可编程逻辑控制器（PLC）相连接，来减少对设备的资源的要求。