制药工程中反渗透技术的应用

陈冬蕾

摘要：在我国快速发展过程中，经济在快速发展，社会在不断进步，反渗透技术在制药工程当中占据着重要位置，无论是对药品进行纯化或是对药液进行制取，都需要应用反渗透技术。在制药工程当中有效运用反渗透技术，可以提升制药生产效率以及制药质量，降低整体生产成本，同时降低制药工程造成的环境污染。基于此，在对反渗透技术加以概述的基础上，分析制药工程当中反渗透技术的运用，进而对制药工程当中的反渗透技术未来的发展前景展开探究，希望能给制药企业提供一定的参考。

关键词：制药工程；反渗透技术；水质净化

引言

反渗透(ＲO)膜是由模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反渗透技术的核心部件。由于其分离性能好、厚度薄、耐压高等优势，已广泛应用于海水淡化、脱盐、废水处理与浓缩分离等领域，同时在电力、食品饮料、制药、化学、石油等行业中得到大量应用，创造了巨大的社会经济效益。据统计，每年4英寸和8英寸的ＲO膜元件销量约八十多万支，其中卷式ＲO膜约占3/4。然而，随着反渗透市场不断增多，每年约有数十万支ＲO膜元件因性能下降而被弃用，产生了大量ＲO膜废弃物，此举不仅造成资源浪费，同时也对自然环境产生了破坏。因此，为促进反渗透技术的可持续性发展，对膜元件废弃物进行再利用已成为国内外研究的新热点。本文综述了国内外有关废弃ＲO膜的综合利用的研究进展，包括分级循环利用、修复再生利用、系列膜转化应用、膜材料转化应用等方面。

1反渗透设备技术

反渗透系统是目前应用比较广泛的一种除盐技术，主要是通过选择性反渗透膜只能让水分子透过的性能，采用增加设备，提高进水压，水分子透过反渗透膜，通过中心产水管从软水侧出水口流出，而浓水侧水中盐分逐渐浓缩，和被膜截留的有机物、细菌、病毒等，在浓水端流出，从而达到了除盐分离净化的目的。近年来，反渗透系统因具有较好的运行稳定性，在污水处理、电力、锅炉、制药、等行业得到广泛的应用。早期运行成本较高，随着生产工艺及技术水平的不断进步，生产成本、维护成本降低，以及膜使用寿命延长，使得运行成本的大幅度降低，也是推动膜技术发展的重要原因。由于反渗透系统对原水的要求较高，不合格的原水有可能造成反渗透膜污堵，导致产生量和水质受影响；所以经过了较好预处理的原水，去除了较多量的胶体、有机物等才能够作为反渗透的进水。

2制药工程中反渗透技术的应用

2.1再循环利用——化学改性后作为其他多孔材料使用

再循环利用是指对废旧反渗透膜进行化学改性，主要是部分或完全去除其活性层后用作纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)膜等其他多孔材料。转化成何种多孔膜材料是由废旧RO膜退役时的性能、再利用时的水质需求以及转化技术等多重因素共同决定的。目前生产的RO膜主要为复合膜，其功能活性层多为聚酰胺(PA)。氧化剂降解PA层时，会改变膜的形态和性能，PA层性能受损，表现出与NF/UF/MF相似的性质。将废旧RO膜表面的污染物清洗后，对活性层进行浅层氧化处理，膜可保留部分脱盐性能，使废旧RO膜性能蜕变为NF膜性能。使用不同氧化剂对废旧RO膜进行氧化处理后发现KMnO4比其他氧化剂的转化效果要好。但是再生膜的污染周期短、工作压力高。使用800~600mg/L的NaClO对废旧RO膜进行氯化降解，氯化后的再生膜在纯水通量、脱盐率、不同价态离子选择性上与NF膜水平相当。同样使用NaClO溶液对废旧RO膜元件进行氧化处理后，发现暴露强度为36000~48000ppm·h时，再生膜表现出NF性能。在染料脱盐和浓缩过程中具有良好的稳定性和抗污染性能。

2.2转变为其他材料应用

高分子材料是由C和H组成的长链聚合物链，当受到控制的高温反应时，它们可能转化为碳材料和能源，可用于住宅和工业方面供热以及发电。采用燃烧或热解方法将废弃的ＲO膜转化为碳材料，采用管式炉对废弃ＲO膜在氮气下进行热解，450℃条件下焚烧后，可得到碳材料质量占原ＲO膜元件的26wt%。这种碳材料可用为建筑用吸附剂和填充材料(砖)进行再应用。此外，提出将废旧的ＲO膜元件分解，提取其中的聚丙烯垫片重新用作土工布，鼠标垫，儿童绘画的支撑，植物的保护罩以及家庭厨房中的芳香墙等方面。提出对废旧ＲO膜元件进行机械研磨将其用于混凝土的填充材料。通过统计，该方法已经回收再利用了95%的废旧ＲO膜元件。

2.3技术发展

近些年来，伴随国内反渗透技术渐渐被大量开发，相关研究领域也在逐渐深入，这使得反渗透技术渐渐拥有更加广阔的应用领域与范围。现阶段，国内的反渗透技术已经变成了一种高端化的分离技术，同时在很多领域当中有着重要应用，其中含有酒类生产、冶金及医疗卫生这些方面。而且，反渗透技术在自主研发与快速发展期间，渐渐丰富了有关装置设备。反渗透技术如今已经从设备发展朝着核心技术方面进行转型，同时已经运用到了软化水有关装置设备及纯净水实际生产加工方面。因此，在实际应用期间，需要从设备应用着手，只有这样才可实现技术层面的拓展。经过分析能够发现，在制药工程之中，反渗透技术的运用效果非常突出，也就是分离成效，不少技术很难取得较好成效。因此，在制药工程之中，反渗透技术实现了大力发展，而且运用程度可以在未来渐渐提高。反渗透技术当中的低成本、无污染这些优势非常重要。对这些技术加以运用能够对提升制药企业实际经济效益奠定基础，还与现阶段可持续性的发展战略非常契合，而且对于制药企业未来的生存以及发展非常重要。在此基础之上，对于反渗透技术进行研究除了要依靠科研机构之外，同时还需由企业方面着手，把其指定为制药企业整体发展目标，对反渗透技术展开全面研究。在最后，在半透膜的基础之上，科研人员可在对反渗透技术加以分析期间，把重点置于半透膜大力开发与生产加工方面，同时制造研发更加先进的设备，如抗污染、抗氧化及抗腐蚀的半透膜。如此一来，除了能够取得对反渗透技术加以优化的作用之外，同时还能有效解决反渗透技术具体应用期间产生的一些问题。上述内容是对于反渗透技术的一种完善分析以及未来展望，而在此过程中一定会遇到不少问题，站在长远发展这一角度看，对于反渗透技术方面时效性的研究，应从学术文献和实践应用着手，把理论和实际加以融合；把制药工程当作具体的应用案例，对半透膜加以不断创新升级。而且，可以由反渗透技术效果及作用提高当作出发点，不断融入自动化以及智能技术，不断升华反渗透技术。在未来制药企业中只有不断提高反渗透技术的延展性，才可起到较好的效果，不管是哪个方面来说，在未来运用反渗透技术，必须遵从自动、智能、精准、高效及科技这些原则。

结语

近年来，随着ＲO膜使用量的持续增加，废弃膜数量也显著增加，膜被污染后通常被作为废弃物丢弃在垃圾填埋场中，虽然这些废弃膜没有毒害作用，但大大浪费了土地资源。为了提高环境和经济效益，本文综述了目前国内外针对废弃ＲO膜元件的再利用相关的研究，为促进反渗透技术的可持续性发展提供了理论依据。

参考文献

[1]李康军.浅析反渗透技术在除盐水处理中的应用[J].节能与环保，2019（9）：102-103.

[2]赵邴欣.试析制药工程中反渗透技术的应用[J].课程教育研究，2019（13）：246.