Вода деминерализованная способы получения

Вода деминерализованная (Aqua demineralisata): состав и получение

Вода деминерализованная (лат. Aqua demineralisata) – это питьевая вода, освобожденная от нежелательных катионов и анионов с помощью ионного обмена и метода разделения сквозь мембрану. Процесс обессоливания с помощью ионного обмена называется деминерализации, или обессоливания. В его основу положено использование ионитов — сетчатых полимеров разной степени сшивания, гелевой или микропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенных группами. Диссоциация этих групп в воде или растворах образует ионную пару — фиксированный на полимере ион и подвижной противоион, который обменивается на ионы одноименного заряда (катионы или анионы) из раствора.

Деминерализованная вода: состав

Слабо-, средне- и сильнокислые катиониты содержат группы -СООН-РО (ОН) 2 и -SO2OH соответственно на сетчатых полимерах, напр. На основе сополимеров стирола с дивинилбензола и продукта конденсации фенолсульфокислоты с формальдегидом. Чаще всего в фармацевтической промышленности используют сильнокислые сульфокатиониты КУ-1, КУ-2 и пористый КУ-23. Катиониты с подвижным атомом водорода в Н-форме обменивают все катионы, которые есть в воде, по схеме:

• 2 [K] SO2OH + CaСl2 =
• ([K] -SO2-O) 2 — Ca + 2HCl,
• 2 [K] H + Na2SO4 = 2 [K] Na + H2SO,
• где [K] — полимерный каркас катионита.

Аниониты — сетчатые полимеры, способные к обмену анионов в растворах. Слабоосновные аниониты содержат первичные, вторичные и третичные аминогруппы. Полимерами для анионитов служат хлорметильовани полистирола и продукты конденсации полиетиленполиамидив и эпихлоргидрида. В фармацевтической промышленности используют слабоосновные марки еде-10П и более широко — сильноосновные аниониты АВ-171 и АВ-17, которые обменивают на анионы, свои подвижные гидроксильные группы (ОН-форма), содержащиеся в воде по схеме:

• 2 [A] OH + H2SO4 = [А] 2-SO4 + 2H2O,
• [A] OH + HCl = [A] Cl + H2O,
• где [A] — полимерный каркас анионита

Процесс обессоливания питьевой воды с помощью ионного обмена может осуществляться в одну или несколько стадий с использованием ионообменных установок.

Получение деминерализованной воды

Воду деминерализованную можно получить методами обратного осмоса, ультрафильтрации, диализа, электродиализа и выпаривания сквозь мембрану путем распределения через мембрану.

Обратный осмос (гиперфильтрация) осуществляется путем перехода воды из раствора через полупроницаемую мембрану под действием внешнего давления. Избыточное давление солевого раствора намного выше осмотическое. Движущей силой обратного осмоса разница давления с разных сторон мембраны. Для фильтрации используют два типа мембран: пористые с размером пор 10-4-10-3мкм (1-10) и непористые диффузные. Последние образуют водородные связи с молекулами воды, которые под действием избыточного давления разрываются, и молекулы воды диффундируют в обратном направлении мембраны. Соли и все другие химические соединения, кроме газов, не проникают сквозь такую мембрану.

Ультрафильтрация — процесс мембранного разделения растворов высокомолекулярных соединений под действием разности рабочего и атмосферного давлений. Электродиализ базируется на направленном движении ионов в сочетании с селективным действием мембран под воздействием постоянного тока. С этой целью используют как катионитные, так и анионитных марки мембран. При испарении через мембрану растворитель проходит сквозь мембрану (из целлофана, полиэтилена или ацетата целлюлозы) и в виде пара удаляется с ее поверхности в потоке инертного газа или под вакуумом.

Деминерализованную и дистиллированную воду используют для мытья стеклокабеля, ампул, вспомогательных материалов и для получения воды очищенной и воды для инъекций.

Литература о воде деминерализованной

1. Промышленная технология лекарств / В.И. Чуешов, Н.Е. Чернов, Л. Н. Хохлова и др. — Х., 1999. — Т. 2.

^Наверх

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

Источник

Получение деминерализованной воды

Для получения чистой деминерализованной воды применяют так называемые ионитовые фильтры (рис. 16). Действие их основано на способности некоторых веществ избирательно связывать катионы или анионы солей. Водопроводную воду вначале пропускают через катионит, связывающий только катионы. В результате получается вода, имеющая кислую реакцию. Затем эту воду пропускают через анионит, связывающий только анионы. Вода, пропущенная через оба ионита, называется деминерализованной (т. е. не содержит минеральных солей).

Рис 15. Колба для хранения дистиллированной воды с защитой от поглощения углерода.

По качеству деминерализованная вода не уступает дистиллированной и часто соответствует бидистилляту

Иониты постепенно насыщаются и перестают действовать, однако их легко регенерировать, после чего они могут быть использованы вновь. Практически регенерацию можно проводить много раз и одним и тем же ионитом очистить большое количество воды. Ионитовые установки широко применяют не только для очистки и деминерализации воды в промышленности, но и в аналитических лабораториях вместо приборов для дистилляции воды.

Рис. 16. Лабораторная установка для получения деминерализованной воды.

Рис. 17. Схема лабораторной установки для получения деминерализованной воды:1 — пробка; 2 — стеклянная вата; 3 — катионит; 4 — трехходовой край; 5 —пробка; 6-анионит; 7 —сливная труба.

Для получения деминерализованной воды можно смонтировать установку, которая позволит получать по 20—25 л/ч воды. Установка (рис. 17) состоит из двух трубок (колонок) высотой по 70 см и диаметром около 5 см. Колонки могут быть стеклянными, кварцевыми, а еще лучше — из прозрачных пластиков, например из плексигласа. В колонки помещают по 550 г ионообменных смол: в одну помещают катионит (в Н+-форме),а в другую—анионит (в OrT-форме). В пробирке / колонки с катионитом 3 имеется отводная трубка, которую резиновой трубкой соединяют с водопроводным краном.

Воду, прошедшую через катионит, направляют во вторую колонку с анионитом. Скорость протекания воды через обе колонки должна быть не больше 450 см3/мин. В первых порциях воды, пропущенной через катионит, необходимо установить кислотность. Пробу воды отбирают через трехходовой кран 4, соединяющий колонки. Предварительное установление кислотности воды необходимо для последующего контроля качества деминерализованной воды.

Поскольку иониты постепенно насыщаются, нужно контролировать работу установки. После того как через нее пропустят около 100 л воды или она проработает непрерывно в течение 3,5 ч, следует взять пробу воды, прошедшей через колонку с катионитом..Затем 25 см3 этой воды титруют 0,1 н. раствором NaOH по метиловому оранжевому. Если кислотность воды резко уменьшилась по сравнению с результатом первой пробы, пропускание воды следует прекратить и провести регенерацию ионитов. Для -рееенерации катионита его высыпают из колонки в большую банку, заливают 5%-ным раствором HCl и оставляют в этом растворена ночь. После этого кислоту сличают и катионит промывают дистиллированной или деминерализованной водой до тех пор, пока проба на Сl- ионы в промывных водах не станет отрицательной. Пробу делают так: на часовое стекло помещают 2—3 капли промывной воды и добавляют к ней каплю 0,01 н. раствора AgN03. При отрицательной реакции муть не образуется.

. Промытый катионит снова вводят в колонку. Анионит для регенерации высыпают в большую банку, заливают 2%-ным (0,5 н.) раствором NaOH и оставляют на ночь. Щелочь затем сливают, а анионит тщательно отмывают дистиллированной или деминерализованной водой до нейтральной реакции промывных вод при испытании фенолфталеином. . ‘ ‘

В лаборатории полезно иметь две такие установки: одна находится в работе, а другая — резервная. Пока регенерируют одну установку, другая — в работе.

Из ионообменных смол *, изготовляемых в СССР, в качестве катионитов можно использовать иониты марок КУ-2, СБС, СБСР, МСФ или СДВ-3.

Для получения особо чистой воды, по качеству превосходящей бидистиллят, рекомендуется применять иониты КУ-2 и ЭДЭ-10П**. Вначале иониты с зернением около 0,5 мм переводят соответственно в H- и ОН-формы путем обработки КУ-2 1%-ным раствором соляной кислоты, а ЭДЭ—10П 3%-ным раствором едкого натра, пот еле чего хорошо промывают. Затем их смешивают в объемном соотношении КУ-2: ЭДЭ-10П = 1,25: 1 и смесь помещают в колонку из плексигласа диаметром около 50 мм и высотой 60—70 см.

Дно и верхняя пробка колонки должны быть также из плексигласа, водоподводящая и сточная трубки — из полиэтилена или же из алюминия.

Для получения особо чистой воды применяют обычную дистиллированную воду, которую пропускают через колонку со смесью ионитов. Один килограмм такой смеси может очистить до 1000 л дистиллированной воды. Очищенная вода должна иметь удельное сопротивление 1,5—2,4*10 -7 1/(ом*см). Эту смесь ионитов не рекомендуется применять для деминерализации водопроводной воды, так как иониты при этом быстро насыщаются. Когда удельное сопротивление очищенной воды начнет уменьшаться, очистку воды прекращают, а иониты регенерируют. Для этого смесь ионитов высыпают из колонки на лист фильтровальной бумаги, разравнивают, закрывают другим листом такой же бумаги оставляют сохнуть. Или же иониты из колонки пересыпают в фарфоровую воронку Бюхнера и отсасывают на ней до получения воздушно-сухой массы.

Воздушно-сухую массу помещают в делительную воронку соответствующей емкости так, чтобы смесь ионитов занимала около ‘Д. После этого в делительную воронку добавляют 3%-ный раствор NaOH, заполняя воронку приблизительно на 3Д, и быстро перемешивают. При этом происходит мгновенное разделение ионитов. Нижний слой, содержащий катионит КУ-2, спускают через кран делительной воронки в сосуд с водой и многократно промывают с применением декантации до тех пор, пока проба промывной воды не даст нейтральную реакцию при добавлении I—2 капель фенолфталеина.

Верхний слой, содержащий анионит ЭДЭ-10П, сливают через горло делительной воронки также в сосуд с водой. Иониты регенерируют, как описано выше, каждый ионит отдельно, и после этого снова применяют их для очистки воды.

Следует учитывать, что и при получении особо чистой воды и особенно при ее хранении нельзя применять стеклянную посуду или стеклянные приборы. Все должно быть или из пластиков, или из алюминия. Стеклянную посуду, если нет другой, внутри следует покрывать тонкой пленкой полиэтилена или плексигласа.

О дистиллированной воде надо помнить следующее:

1: Воду необходимо расходовать экономно.

2. Бутыль с дистиллированной водой всегда должна быть хорошо закрыта обработанной корковой или резиновой пробкой или тщательно вымытой притертой пробкой.

3. Всякую вновь полученную партию воды надо проверить на присутствие примесей.

4. Переливать дистиллированную воду можно только в хорошо вымытую посуду.

5. Длительное хранение дистиллированной воды не допускается.

Источник

Электронный учебник

Содержание

Глава 5. Лекарственные средства для парентерального применения

5.6. Водоподготовка

Сведения о водопроводной воде

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяют общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек.

Другим источником получения воды является природная вода, содержащая большее количество химических примесей, поэтому ее подвергают специальной очистке.

Основным требованием водоподготовки является использование исходной воды, которая не содержит или содержит минимальное количество примесей, способных при Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонке в аппаратах образовывать твердый слой – накипь. В образовании накипи участвуют различные вещества – основные гидрокарбонаты кальция и магния, которые при нагревании распадаются на свободную углекислоту и нерастворимые кальция и магния карбонаты.

• очень мягкая – 0-1,5;
• мягкая – 1,5-3;
• средняя – 2-6;
• очень жесткая – более 10 мг-экв/л.

Итак, в образовании накипи участвуют минеральные соли, механические примеси, растворенные органические вещества, кремнезем, силикаты, железа гидрокарбонат, глинозем и другие вещества, которые перед Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонкой необходимо обязательно удалить.

Таким образом, водоподготовкой называют улучшение качества воды, поступающей из водоисточника для производственного использования.

В зависимости от характера примесей и назначения воды, ее очистку ведут различными способами.

Метод осаждения. Этот метод заключается в переводе ионов кальция и магния в малорастворимые соединения путем прибавления к воде растворов рассчитанных количеств гидрата окиси кальция, едкого натрия, кристаллического натрия карбоната и др.

Метод ионного обмена. Метод основан на обмене катионов кальция и магния на катионы натрия или водорода, содержащиеся в практически нерастворимом в воде метериале – катионите.

Вода, прошедшая через катионовые фильтры, будет содержать только натриевые соли или минеральные кислоты, которые хорошо растворимы и не способны образовывать накипи в аппаратах для Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонки. Данный метод имеет ряд преимуществ перед осаждением: более качественное устранение Жесткость воды – суммарная концентрация солей кальция и магния. Вода, которая содержит много солей кальция и магния – жесткая; вода с незначительным их содержанием – мягкая. Классификация воды по Ж.: очень мягкая – 0-1,5 мг-екв; мягкая – 1,5-3 мг-екв; средняя – 2-6 мг-екв; очень жесткая – больше 10 мг-екв.»>жесткости воды; простое устройство и обслуживание аппаратуры; низкая стоимость водоподготовки; возможность одновременного удаления органических веществ. К недостатку метода относится увеличение щелочности и количества некоторых солей в умягченной воде.

Коагуляция коллоидных примесей. Коллоидную муть можно удалить лишь после предварительного укрупнения взвешенных частиц. Для разрушения коллоидной системы необходимо нейтрализовать электрический заряд частиц. Лишенные заряда частицы под влиянием сил взаимного притяжения соединяются – коалесцируют. В качестве таких электролитов используют алюминия сульфат или квасцы алюмокалиевые. При наличии в воде аммиака, главным источником которого в природных водах являются белковые соединения, перед началом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонки в исходную воду также добавляют квасцы (5 ч на 10 л воды). В результате взаимодействия квасцов и аммиака образуется нелетучий аммония сульфат и выделяется хлористоводородная кислота. Для связывания последней перед началом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонки прибавляют кристаллический двузамещенный натрия фосфат (3,5 ч на 10 л воды).

Токсикологические показатели качества воды характеризуют безвредность ее химического состава. Концентрация химических веществ, встречающихся в природных водах или добавляемых к воде в процессе ее обработки, не должна превышать существующих нормативов.

Получение деминерализованной воды

Вода деминерализованная – вода, освобожденная от солей путем пропускания ее через ионообменные смолы»>Деминерализованную (обессоленную) получают из водопроводной воды питьевого качества, которая предварительно подвергается тщательному анализу, т.к. в ней содержится значительное количество растворенных и взвешенных веществ.

Деминерализация воды (освобождение от присутствия нежелательных катионов и анионов) проводится с помощью ионного обмена и методов разделения через мембрану.

В фармацевтической промышленности используют сильно кислотные сульфокатиониты КУ-1, КУ-2 и пористый КУ-23. В H-форме (катионит с подвижным атомом водорода) они обменивают все катионы, содержащие в воде. Ионообмен на катионите можно представить в следующем виде:

где K – полимерный каркас катионита.

Применяемые длительное время слабоосновные марки ЭДЭ-10П в настоящее время заменяются на сильноосновные АВ-171 и АВ-17, которые в ОН-форме (анионит с подвижной гидроксильной группой) обменивают все анионы, содержащиеся в воде. Реакция анионного обмена проходит по следующей схеме:

где А – полимерный каркас анионита.

Ионообменная установка состоит из 3-5 пар катионитовых и анионитовых колонок (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Принцип работы ионообменной установки

где С₁ и С₂ – концентрации вещества в исходном растворе и фильтрате, мг/мл.

На этом принципе работают промышленные установки «Роса», УГ-1 и УГ-10.

1. катионитовые марки МК-40 с катионитом КУ-2 в Na-форме и основой на полиэтилене высокой Плотность – отношение массы вещества или тела к его объему»>плотности и МК-40л, армированная лавсаном;
2. анионитовые марки МА-40 с анионитом ЭДЭ-10П в Cl-форме на основе полиэтилена высокой Плотность – отношение массы вещества или тела к его объему»>плотности и МА-41л – мембрана с сильноосновным анионитом АВ-17, армированная лавсаном. Выпускаются электродиализные установки ЭДУ-100 и ЭДУ-1000 производительностью 100 и 1000 м 3 /сут.

Испарение через мембрану. Растворитель – индивидуальное химическое соединение или смесь, способная растворять газообразные, жидкие и твердые вещества, т. е. образовывать с ними однородные (однофазные) системы»>Растворитель проходит через мембрану и в виде пара удаляется с ее поверхности в потоке инертного газа или под вакуумом. Для этой цели используют мембраны из целлофана, полиэтилена, ацетатцеллюлозы.

Преимуществом мембранных методов, все больше внедряемых в производство, является значительная экономия энергии. Расход ее при получении воды очищенной или аналогичной по чистоте Вода деминерализованная – вода, освобожденная от солей путем пропускания ее через ионообменные смолы»>деминерализованной составляет (кВт · час)/м 3 : Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>дистилляцией – 63,6; электролизом – 35,8; обратным осмосом – 3,7. Также сравнительно легко возможно регулировать качество воды. Недостатком методов является опасность концентрационной поляризации мембран и пор, что может вызвать прохождение нежелательных ионов или молекул в фильтрат.

Вода деминерализованная – вода, освобожденная от солей путем пропускания ее через ионообменные смолы»>Деминерализованная вода используется для мойки стеклодрота, Ампула – герметически запаянный стеклянный сосуд, предназначенный для хранения дозированных стерильных жидких и твердых лекарственных препаратов. Ампулы имеют цилиндрический корпус, удлиненное тонкостенное горлышко, плоское или выпуклое дно и различную емкость (1, 2, 5, 10, 50 и 100 мл)»>ампул, вспомогательных материалов и питания аквадистилляторов (фото ) при получении воды очищенной (Вода дистиллированная – вода, очищенная от растворенных в ней примесей путем дистилляции. Применяется как растворитель для приготовления лекарственных препаратов в лабораторной практике»>дистиллированной) и Вода для инъекций – дистиллированная вода повышенной чистоты, свободная от пирогенных веществ»>воды для инъекций.

Получение воды очищенной (дистиллированной). Требования, предъявляемые к ней

Воду очищенную получают, в основном, получают методом Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>дистилляции (перегонки) водопроводной или Вода деминерализованная – вода, освобожденная от солей путем пропускания ее через ионообменные смолы»>деминерализованной воды в дистилляционных аппаратах различных конструкций (фото ). Основными узлами любого дистилляционного аппарата являются испаритель, Конденсатор (лат. condenso – уплотняю, сгущаю) – теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путем охлаждения»>конденсатор и Сборник – емкость для сбора, перемещения и хранения исходного сырья, полупродуктов (промежуточной продукции) и готовой продукции»>сборник. Сущность метода Дистилляция – процесс очистки жидкости от растворенных в ней нелетучих примесей или разделения смесей жидкостей на фракции путем испарения и последующей конденсации образующих паров»>перегонки заключается в том, что исходную воду заливают в испаритель и нагревают до кипения. Происходит фазовое превращение жидкости в пар, при этом водяные пары направляются в Конденсатор (лат. condenso – уплотняю, сгущаю) – теплообменный аппарат для конденсации (превращения в жидкость) паров вещества путем охлаждения»>конденсатор, где конденсируются и в виде дистиллята поступают в приемник. Такой метод требует затрат большого количества энергии, поэтому в настоящее время на некоторых заводах получают воду очищенную методами разделения через мембрану.

Получение очищенной воды на фармацевтических предприятиях осуществляется с помощью дистилляционных аппаратов, высокопроизводительных колонных установок и различных конструкций термокомпрессионных дистилляторов.

Источник