81. Вид обладнання для пом’якшення води, що використовується у фармацевтичній промисловості.

Пом’якшення води проводиться двома основними способами: осадженням і іонним обміном.

Осадження. Спосіб полягає в переведенні іонів кальцію і магнію в малорозчинні з’єднання шляхом додавання до води розчинів розрахованих кількостей гідрату окису кальцію, їдкого натрію, кристалічного карбонату натрію та інше. Після декількох часів взаємодії сполук, що утворюють накип з вказаними реактивами утворюються осади, що потім видаляються відстоюванням або фільтруванням. Для фільтрування можливе використання пісчаних фільтрів.

Іонний обмін. Заснований на обміні катіонів кальцію і магнію на катіони натрію або водню, що містяться в практично нерозчинному у воді матеріалі — катіоніті.

Вода, яка пропущена через катіонітові фільтри, буде містити тільки натрієві солі або мінеральні кислоти, які добре розчинні і нездатні до утворювання накипу в апаратах для дистиляції. Даний спосіб має ряд переваг перед осадженням: більш якісне усунення жорсткості води; проста конструкція і просте обслуговування апаратури; низька вартість водопідготовки; можливість одночасного видалення органічних речовин. До недоліків цього способу відноситься збільшення лужності і кількості деяких солей в пом’якшеній воді.

82. Методи демінералізації води, що використовуються у фармацевтичній промисловості.

83. Вид обладнання для демінералізації води , що використовується у фармацевтичній промисловості.

Знесолювання (демінералізація) води (звільнення від присутності небажаних катіонів і аніонів) є продовженням циклу робіт по видаленню мінеральних забруднень після пом’якшення води і проводиться одним з двох способів – за допомогою іонного обміну або способом розділення через мембрану.

Іонний обмін заснований на використанні іонітів — сітчастих полімерів різної міри зшивки, з гелевою або мікропористою структурою, ковалентно пов’язаних з іоногенними групами. Дисоціація цих груп у воді або у розчинах дає іонну пару—фіксований на полімері іон і рухомий противоіон, який обмінюється на іони однойменного заряду (катіони або аніони) з розчину.

У фармацевтичній промисловості використовують сильно кислотні сульфокатіоніти КУ-1, КУ-2 і пористий КУ-23.

Вживані тривалий час слабо лужні марки ЕДЕ-10П в цей час замінюються на сильнолужні АВ-171 і АВ-17, які в ОН-формі (аніоніт з рухомою гідроксильною групою) обмінюють всі аніони, що містяться у воді.

Процес іонного обміну здійснюється шляхом дифузії іонів розчиненого електроліту до поверхні сорбенту, наступної дифузії іонів розчиненого електроліту усередину сорбенту, витіснення рухливого іона сорбенту зі сфери впливу катіонного (аніонного) комплексу сорбенту і дифузії витісненого рухливого іона з фази сорбента в розчин. Іонообмінні властивості смол, які використовуються в якості сорбенту, обумовлені наявністю у їх складі функціональних, хімічно активних іонних груп, жорстко зв’язаних з просторовою молекулярною сіткою.

Існують два типи іонообмінних апаратів, як правило, колонних: з роздільним шаром катіоніту і аніоніту; зі змішаним шаром.

Апарати першого типу складаються з двох послідовно розташованих колонок, перша з яких по ходу оброблюваної води заповнена катіонітом, а друга — аніонітом.

Апарати другого типу складаються з однієї колонки, заповненої сумішшю цих іонообмінних смол. Класична схема знесолення води іонообмінним методом:

• вода питна подається у колонки в режимі — “знизу нагору”;

• регенерація проводиться за протиточною схемою в режимі — “зверху донизу”;

• регенерація катіоніту проводиться 1М розчином соляної кислоти;

• регенерація аніоніту проводиться 1М розчином гідроксиду натрію; відмивання проводиться за схемою одержання знесоленої води.

Мембранні способи одержання знесоленої води. Серед способів розділення через мембрану можна виділити: зворотний осмос, ультрафільтрацію, діаліз, електродіаліз, випаровування через мембрану. Ці методи засновані на використанні перегородок, що володіють селективною проникністю, завдяки чому можливе отримання води без фазових і хімічних перетворень.

Зворотний осмос (гіперфильтрация) — перехід розчинника (води) з розчину через напівпроникну мембрану під дією зовнішнього тиску. Надлишковий робочий тиск сольового розчину набагато більше осмотичного. Рушійною силою зворотного осмосу називають різницю тиску по обидві сторони мембрани. Зворотний осмос — дуже тонкий рівень фільтрації.

У залежності від якості води питної за використання цього методу може бути необхідна відповідна попередня підготовка. Для розділення застосовують мембрани двох типів:

Пористі — з розміром пір 10“3—10~4 мкм (1—10 А). Селективна проникність заснована на адсорбції молекул води поверхнею мембрани і її порами. При цьому утвориться сорбційний шар товщиною в декілька , десятків А. Молекули, що адсорбувалися переміщаються від одного центра адсорбції до іншого, не пропускаючи солі. У Росії випускаються ультрафільтраційні ацетатцелюлозні мембрани — УАМ 50 м, діаметр менше за 50 А, УАМ 100 м — 75 А, УАМ 150125 А, УАМ 200 м 175 А,

І УАМ 300-м — 2 50 А і УАМ 500 м — більше за 300 А.

Непористі дифузійні мембрани утворюють водневі зв’язки з молекулами води на поверхні контакту. Під дією надмірного тиску ці зв’язки розриваються, молекули води дифундують у протилежний бік мембрани, а на місця, що утворилися проникають наступні. Випускаються гіперфільтраційні ацетатцелюлозні мембрани МГА-80, МГА-90, МГА-95, МГА-100. Цифри в марці означають відсоток селективності.

Ультрафільтрація – процес мембранного розділення розчинів високомолекулярних зєднань під дією різниці тиску. Размер пор ультрафильтрационных мембраны варьируется от 0,01-0,1 мкм.

Електродіаліз. Механізм розділення з використанням елекродіалізу заснований на направленому русі іонів в поєднанні з селективною дією мембран під впливом постійного струму. В якості іонообмінних мембран застосовуються: катіонові – марки МК-40, аніонові марки МА-40. Випускаються електродіалізні установки ЕДУ-100 і ЕДУ-1000.

Раствор для разделения помещают в сосуд, разделенный перегородками из полупроницаемых мембран. Мембраны свободно пропускают раствор и задерживают ионы электролита. Используются два вида мембран: одни задерживают катионы, другие — анионы. Эти мембраны расположены поочередно и разделяют общий объем на множество полостей. Через ванну с раствором пропускают постоянный электрический ток, который приводит ионы растворенных солей в движение. Противоположно заряженные ионы движутся в противоположные стороны, но из-за того, что ванна заполнена препятствующими движению ионов мембранами, ионы задерживаются на ближайшей мембране, соответствующей их заряду, и остаются в полости между двумя мембранами.

Результатом такого «просеивания» ионов является изменение концентрации раствора между соседними парами мембран — между одной парой происходит её повышение, между соседними к этой паре — понижение.