Вода очищенная как экстрагент и растворитель. Характеристика. Аппаратура. Хранение
ГБОУ ВПО «ПЕРМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»
РЕФЕРАТ
на тему:
«Вода очищенная как экстрагент и растворитель. Характеристика. Аппаратура. Хранение»
Выполнила: студентка 45 группы Абукаева Юлия
Проверила: Пучнина Светлана Владимировна
Пермь, 2013
Содержание.
- Содержание……………………………………………………
- Введение……………………………………………………….
- Вода очищенная……………………………………………….
- Водоподготовка…………………………………………
…….. - Методы получения воды очищенной………………………...
- Ионный обмен…………………………………………..
- Обратный осмос…………………………………………
- Электродеионизация………………………………
…… - Фильтрация………………………………………………
- Дистилляция……………………………………………..
- Аппарат «Грибок»......................
............................. - Колонный трехступенчатый аппарат……………
- Режим работы аппаратов…………………………
- Контроль качества воды………………………………………
- Хранение и перемещение воды очищенной…………………
- Заключение……………………………………………………
. - Приложение……………………………………………………
. - Список литературы……………………………………………..
Введение.
Изготовление лекарств и фармацевтических препаратов связано с применением в больших количествах различных жидкостей, необходимых для растворения или извлечения фармакологически активных веществ.
К растворителям относят такие вещества, которые отвечают определенным требованиям, а именно: 1) обладают хорошей, так называемой активной, растворимостью; 2) неагрессивны к растворяемому веществу и аппаратуре; 3) отличаются минимальной токсичностью и огнеопасностью; 4) доступны и дешевы.
Экстрагент должен обладать: 1) избирательной (селективной) растворимостью; 2) высокими диффузионными способностями, обеспечивающими хорошее проникновение его через поры частичек растительного материала и стенки клеток; 3) способностью препятствовать развитию в вытяжке микрофлоры; 4) летучестью, возможно низкой температурой кипения, легкой регенерируемостью.
В соответствии с химической классификацией все растворители и экстрагенты подразделяются на неорганические и органические. Из класса неорганических соединений для фармацевтического производства наибольшее значение имеет вода. Она отвечает большинству требований, предъявляемым растворителям и экстрагентам.
Воду очищенную используют для изготовления растворов внутреннего и наружного применения, глазных капель, офтальмологических растворов, лекарственных форм для новорожденных и других неинъекционных растворов, изготовляемых с последующей стерилизацией.
Вода очищенная используется для:
- изготовления неинъекционных лекарственных средств;
- для получения пара;
- санитарной обработки;
- мытья посуды (за исключением финишного ополаскивания);
- в лабораторной практике и др.
На фармацевтическом
производстве является
Вода очищенная (дистиллированная).
Дистиллированная вода – вода, практически не содержащая примесей и посторонних включений. Качество дистиллированной воды регламентируется ГФ Х. Она должна быть бесцветной, прозрачной, без запаха и вкуса и иметь pH в пределах 5,0-6,8. Остаток после выпаривания 100 мл воды и высушивания до постоянной массы не должен превышать 0,001%. Реакции на хлориды, сульфаты, кальций, тяжелые металлы, нитраты и нитриты должны быть отрицательными. Содержание аммиака – не более 0,00002%. При кипячении в течение 10 мин 100 мл воды с 2 мл разведенной серной кислоты и 1 мл 0,01 н. раствора перманганата калия должна остаться окрашенной в розовый цвет (восстанавливающие вещества). После взбалтывания воды с равным объемом известковой воды в хорошо закупоренной склянке, наполненной доверху, вода в течение часа должна оставаться прозрачной (угольный ангидрид).
О том, что даже хорошая питьевая вода резко отличается от официнальной, можно судить хотя бы по тому, что она в среднем имеет жесткость, равную 10°. Одному градусу жесткости соответствует содержание в 1 л воды 10 мг солей, определяющих жесткость воды в пересчете на СаО. Таким образом, при 10°жесткости в питьевой воде может содержаться 0,01% минеральных веществ, обусловливающих жесткость. Если даже исключить возможность химического взаимодействия примесей в воде с лекарственными веществами, то и в этом случае минеральные вещества будут причиной помутнения спиртово-водных растворов и извлечений вследствие выпадения солей кальция и магния. Выделение солей, обусловливающих жесткость, происходит медленно и может протекать в профильтрованных препаратах, разлитых в бутылки и склянки.
Воде как растворителю и экстрагенту может быть дана следующая оценка:
- Большинство важнейших действующих веществ (соли алкалоидов, гликозиды, гормоны, сапонины, дубильные вещества, слизи и др.) в воде растворимы , а потому ею извлекаются достаточно полно.
- Вода хорошо проникает через клеточные стенки, если они не пропитаны жироподобными или иными гидрофобными веществами.
- Вода может быть причиной гидролиза действующих веществ. Гидролиз усиливается действием ферментов, а также при нагревании.
- Вода не обладает антисептическими свойствами, а потому водные растворы и вытяжки, особенно если они содержат белковые, слизистые и подобные им вещества, очень быстро становятся средой для развития микроорганизмов. В частности, в них интенсивно развиваются микроорганизмы и прорастают плесени, вызывающие образование кислот (растворы и извлечения «прокисают», приобретают гнилостный запах).
- Вода в фармакологическом отношении индифферентна.
- Вода улетучивается нелегко и в случае ее удаления из вытяжки выпаривание ( во избежание разложения термолабильных веществ) необходимо проводить под вакуумом.
- Вода негорюча.
- Вода находится повсеместно и в дистиллированном виде доступна любому фармацевтическому производству.
Таким образом, вода как растворитель и экстрагент имеет широкий диапазон.
Дистиллированную воду в городских аптеках и на фармацевтических предприятиях получают путем перегонки питьевой воды, поступающей из городской водопроводной сети. В сельских аптеках ее получают из водоисточников другого происхождения (реки, колодцы и др.) после предварительной подготовки , заключающейся в освобождении как от растворенных, так и механически- и коллоидно-взвешенных примесей.
Качество воды очищенной зависит от ряда факторов:
- Качества исходной воды;
- Совершенства используемой аппаратуры и правильность ее эксплуатации;
- Соблюдения условий получения, сбора и хранения воды очищенной в соответствии с инструкцией по санитарному режиму.
Качество исходной питьевой воды регламентируется санитарными правилами и нормами (СанПиН) «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».
Водоподготовка.
Перед получением воды очищенной может возникнуть необходимость проведения водоподготовки, что предполагает освобождение от:
- Летучих веществ (отстаивание, кипячение); аммиака ( обработка алюмокалиевыми квасцами из расчета 5,0 на 10 л воды с последующим удалением образующегося водород хлорида путем добавления 3,5 натрия фосфата двузамещенного на 10 л воды);
- механических примесей (отстаивание, фильтрование);
- временной жесткости, обусловленной присутствием гидрокарбонатов кальция и магния (кипячением или обработкой 5% раствором кальция гидрооксида);
- постоянной жесткости, обусловленной присутствием хлоридов и сульфатов тех же катионов (обработка 5-6% растворами натрия карбоната);
- органических веществ (обработка в течение 6-8 ч 1% раствором калия перманганата из расчета 25 мл на 10 л воды).
В зависимости от характера примесей водоподготовка может состоять из следующих операций.
Умягчение воды. Доступным является известковый способ умягчения воды. Сущность его заключается в том, что в воду вводят раствор гидрата окиси кальция Ca(OH)2 и раствор кальцинированной соды Na2CO3. Под действием гидрата окиси кальция удаляется временная (карбонатная) жидкость, так как кальция и магния гидрокарбонаты переходят в карбонаты и выпадают в осадок:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaCO3↓ +2H2O
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + MgCO3 + 2H2O.
Под влиянием натрия карбоната выпадают соли постоянной (некарбонатной) жесткости – сульфаты, хлориды и другие соли кальция и магния:
CaSO4 +Na2CO3 → CaCO3 + Na2SO4
MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3 + Na2SO4
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
MgCl2 + Na2CO3 → MgCO3 + 2NaCl
Поскольку магния карбонат несколько лучше растворяется в воде, чем кальция карбонат, который почти нерастворим, часть гидрата окиси кльция расходуется на перевод магния карбоната в нерастворимую в воде гидроокись:
MgCO3 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCO3↓.
Гидрат окиси кальция связывает также находящуюся в воде углекислоту:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O.
Необходимое для умягчения 1 л воды количество реагентов может быть рассчитано, если будет известен анализ используемой воды. Количество негашеной извести ( в миллиграммах) рассчитывают по формуле:
CaO = [10(Ж1 + 1) + 1,4MgO + 1,27CO2]/a,
а соды:
Na2CO3 = [10(Ж2 + 3)1,89]/б = [18,9(Ж2 + 3)]/б, где
Ж1 – временная жесткость в градусах жесткости (один градус жесткости соответствует содержанию в 1 л воды 10 мг СаО или 7,19 мг MgO);
Ж2 – постоянная жесткость воды в градусах жесткости;
MgO – содержание магниевых солей в пересчете на магния окись в мг/л;
СО2 – содержание свободной углекислоты в воде в мг/л;
10 – число миллиграммов
СаО, соответствующее 1°
1,4 и 1, 27 – коэффициенты для пересчета от MgO и CO2 на СаО;
1,89 – то же от СаО на Na2CO3;
1 и 3 – избытки извести
и соды, выраженные в градусах
жесткости, необходимой для
а и б – содержание чистых реагентов (СаО и Na2CO3) в используемых технических химикатах в долях единицы.
Известь применяют в виде известкового молока с концентрацией 2-5%, а соду – в виде 5-6% раствора. После введения реагентов воду перемешивают, оставляют на 5-6 ч для отстаивания и осветленный слой фильтруют.
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.
Находящиеся в воде в коллоидно-дисперсном состоянии глины, соединения кремниевой кислоты, гуминовые вещества несут отрицательные заряды, поэтому для их коагуляции пригодны лишь вещества , заряженные в воде положительно. В качестве такого вещества чаще всего применяют алюминия сульфат Al2(SO4)3·18H2O или алюминиево-калиевые квасцы KAl(SO4)2·18H2O. При добавлении коагулянта в воду происходит следующая реакция:
Al2(SO4)3·18H2O + 3Ca(HCO3)3 + 3CaSO4 + 18H2O.
Аналогичная реакция протекает с магния гидрокарбонатом. Образующийся алюминия гидрокарбонат неустойчив и распадается на алюминия гидроокись и углекислый газ:
2Al(HCO3)3 → 2Al(OH)3 + 6CO2.
Алюминия гидроокись образует коллоидно-дисперсную систему с положительно заряженными частицами. Происходит взаимная коагуляция, в результате чего образуются быстро оседающие хлопья как примесей, так и коагулянта. Одновременно оседают также грубодисперсные примеси (ил, глина), механически увлекаемые хлопьями коллоидов. Не исключено, что при этом коллоидами в некоторой степени адсорбируются и микробные тела.
Алюминия сульфата добавляют обычно 60-100 мг на 1 л воды. Избыток коагулянта вреден, так как он может привести к перезарядке частиц, вследствие чего коагуляция не произойдет. Коагуляция может протекать только в слабощелочной среде, в связи с чем ее полезно проводить одновременно с известково-содовым умягчением воды. Коагуляция протекает 15-30 мин, оседание хлопьев заканчивается через 3-4 ч. Раствор алюминия сульфата применяют в концентрации 5%.
Связывание аммиака. Аммиак в случае его обнаружения в воде связывается алюминия сульфатом или квасцами, что происходит одновременно с коагуляцией коллоидных примесей:
2KAl(SO4)3·18H2O + 6NH4OH → 3(NH4)2SO4 + K2SO4 + 2Al(OH)3 +35H2O.
Разрушение органических примесей. Органические вещества, в том числе микробные тела, разрушаются добавлением калия перманганата из расчета 25 мг на 1 л воды.
Таким образом, водоподготовка включает в себя удаление из воды солей, поверхностно активных веществ, органических веществ, в результате чего снижается образование накипи в дистилляторах и увеличивается срок их эксплуатации.
Вода водопроводная, прошедшая соответствующую водоподготовку, все же содержит достаточное количество солей, которые при дистилляции, например, оседают на стенках испарителя и электронагревательных элементах, в результате чего снижается производительность аквадистиллятора, и быстрее выходят из строя электронагревательные элементы.
Стадия предварительной очистки питьевой воды предупреждает образование накипи и продлевает срок службы аквадистилляторов, а освобождение воды от веществ коллоидного характера сводит к минимуму закупорку пор обратноосмотических мембран. Обычно технологическая схема получения воды для фармацевтических целей включает следующие стадии:
- предварительную очистку;
- основную очистку;
- финишный метод очистки;
- хранение.
Для предварительной
обработки воды применяют фильтры из активированного
угля и окисляющие добавки: для разрушения
биопленки, создаваемой в них микрофлорой,
вводят соединения хлора.
Более актуальным является создание аппаратов
в комплексе с водоподготовителями. В
настоящее время при получении воды очищенной
методом дистилляции предложена электромагнитная
обработка воды. При этом воду пропускают
через зазоры, образованные в корпусе
специального устройства между подвижными
и неподвижно установленными магнитами.
Под воздействием магнитного поля изменяются
условия кристаллизации солей при дистилляции.
Вместо плотных осадков солей, образуется
взвешенный шлам, который легко удаляется
при промывке испарителя.
Предложен также электродиализный
метод водоподготовки с применением полупроницаемых
мембран и ионообменный метод с применением
гранулированных ионитов и ионообменного
целлюлозного волокна.
Условия получения,
сбора и хранения воды очищенной строго
регламентированы соответствующими нормативными
документами. В нормативных документах
регламентируются:
• требования к помещению, в котором осуществляется
получение воды очищенной;
• подготовка аппаратов и правила их эксплуатации;
• условия сбора, хранения воды очищенной
и для инъекций;
• способы подачи воды очищенной на рабочее
место фармацевта и провизора-технолога;
правила эксплуатации, мойки и дезинфекции
трубопроводов из различных материалов,
способы обработки стеклянных трубок
и сосудов;
• Условия и сроки хранения;
• Нормы микробиологической чистоты не
стерильной воды;
• Контроль качества воды очищенной и
для инъекций.
Получение воды очищенной должно производиться
в специально оборудованном для этой цели
помещении, в котором запрещается выполнять
работу, не связанную с получением воды
для фармацевтических целей. Воду для
инъекций получают в дистилляционной
комнате асептического блока. Стены помещения
должны быть окрашены масляной краской
или выложены метлахской плиткой. За получение
воды отвечает специалист, выделенный
руководителем аптечного учреждения.
Воду получают в асептических условиях.
Методы получения воды очищенной.
- Ионный обмен.
- Обратный осмос.
- Электродеионизация.
- Фильтрация.
- Дистилляция.
Ионный обмен.
Ионный обмен является одним из эффективных методов удаления из воды катионов и анионов. Это одна из важнейших стадий очистки, используемая как этап предварительной очистки, так и для получения воды очищенной. Ионный обмен основан на использовании ионитов – сетчатых полимеров разной степени сшивки, гелевой микро- или макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами.
Диссоциация
этих групп в воде или в
растворах дает ионную пару
– фиксированный на полимере
ион и подвижный противоион, который
обменивается на ионы
Смолы могут
быть дополнительно разделены
на 4 основные группы: сильнокислотные,
слабокислотные
Существуют
два типа ионообменных
- с раздельным слоем катионита и анионита;
- со смешанным слоем.
Аппараты первого
типа состоят из двух
Аппараты второго
типа состоят из одной колонны,
Катионит регенерируется хлористоводородной кислотой, анионит – гидроксидом натрия.
Преимуществами ионного обмена являются малые капитальные затраты, простота, отсутствие принципиальных ограничений для достижения больших производительностей.
Недостатки. Использование метода ионного обмена целесообразно при слабой минерализации воды. Смолы обладают рядом существенных недостатков, которые затрудняют их использование:
- большинство ионообменных смол обладает низкой гидрофильностью, что обуславливает малую скорость диффузии ионов внутрь гранул смолы и низкую скорость сорбции и десорбции;
- на практике ионообменные смолы применяются в виде гранул, слеживание которых в колонке во время процесса сорбции вызывает необходимость проведения принудительного взрыхления приводящего к постепенному механическому разрушению гранул в процессе эксплуатации;
- ионообменные смолы требуют частой регенерации для восстановления обменной способности.
Регенерация
ионообменных смол
Поскольку
данный метод не обеспечивает
микробиологической чистоты из-
Обратный осмос.
Обратный осмос (гиперфильтрация) – заключается в том, что вода или раствор подается под давлением от 3 до 8 МПа на полупроницаемую мембрану с целью отделения растворенных солей, молекул органических веществ с размерами больше молекулы воды.
Преимущества: установки для обратного осмоса экономичны в эксплуатации и высокопроизводительны, надежно очищают воду от органических и неорганических веществ, коллоидов, микроорганизмов и пирогенов.
Недостатки: мембраны дорогостоящи.
Электродеионизация.
Электродеионизация
является разновидностью
Подаваемая вода распределяется на три потока. Одна часть потока проходит через каналы электродов, а две другие попадают в каналы очистки и концентрирования, которые представляют собой слои смолы, помещенные между анионной и катионной мембранами. Смешанные слои ионообменных смол задерживают растворенные ионы. Электрический ток направляет захваченные катионы через катион-проницаемую мембрану к катоду, а анионы через анион-проницаемую мембрану к аноду. Ионообменная смола с обеих сторон мембраны усиливает перенос катионов и анионов через мембраны. Катион-проницаемая мембрана предотвращает поступление анионов к аноду, а анион-проницаемая мембрана предотвращает поступление катионов к катоду. В результате ионы концентрируются в отсеке, из которого они смываются в сток. В результате получается очищенная вода высокого качества. Разделение воды в канале очистки (секция смолы) электрическим потенциалом на ионы водорода и гидроксила позволяет осуществлять непрерывную регенерацию смолы.
Метод
электродеионизации
Технология электродеионизации имеет ряд преимуществ:
- является неэнергоемким процессом;
- осуществляется непрерывная регенерация;
- не нужна замена смолы, поскольку смола не истощается;
- не останавливается производство воды из-за истощения смолы;
- достаточно низкие затраты на обслуживание;
- не требуется химических реагентов для регенерации.
Необходимым
условием использования
Фильтрация.
Выпускается широкий диапазон конструкций фильтрующих устройств для различного применения. Эффективность отсеивания частиц значительно различается, начиная от грубых фильтров (гранулированный антрацит, кварц, песок (многослойные или песчаные фильтры) и заканчивается мембранными фильтрами для удаления мельчайших частиц.
Современные
фильтрующие системы
При 3-х цикловом
режиме работы фильтрационной
установки предусмотрены:
5-тицикловый режим работы подразумевает: получение очищенной воды, обратную промывку, регенерацию/медленную промывку, быструю промывку и наполнение солевого бака. Данный режим используется для фильтрационных установок, в которых необходимо проведение регенерации фильтрующей среды ( фильтры обезжелезивания на основе марганцевого цеолита, фильтры умягчения).
Дистилляция.
Общий принцип получения дистиллированной воды заключается в том, что питьевую воду или воду, прошедшую водоподготовку, наливают в перегонный аппарат (испаритель) и нагревают до кипения. При этом пары воды направляются в конденсатор, где они сжижаются и в виде дистиллята поступают в приемник. Все нелетучие примеси, которые находились в исходной воде, остаются в перегонном аппарате. Установки для получения дистиллированной воды бывают разной производительности. Выбор их зависит от размера производства.
Аппарат «Грибок». У этого аппарата испаритель, конденсатор и приемник расположен на одной оси, один под другим. Благодаря такой конструкции аппарат занимает мало площади, так как подвешивается к стене. Испаритель (8) имеет полусферическую форму, напоминающую шляпку гриба. Отделяется он от трубчатого конденсатора (3) днищем, которое в средней части пронизывается холодильными трубками (4). По днищу расположен паровой змеевик (5), нагревающий воду. Холодная вода в конденсатор поступает через нижний кран (10). Из верхней части конденсатора нагревающуюся воду по соединительной трубе (11) направляют в газоотделительный бачок (13), откуда по перепускной трубе (7) она попадает в испаритель для пополнения испарившейся воды; излишек горячей воды выводится через трубу (6). Через кран (2) опорожняется конденсатор, через кран (9) – парообразователь, через кран (12) выводится конденсат из змеевика. Дистиллят выпускается через сборник (1). [Приложение 1].
Производительность «Грибка» до 450 л дистиллированной воды в час.
Колонный трехступенчатый аппарат. На фармацевтических заводах дистиллированную воду получают в колонных трехступенчатых перегонных аппаратах; производительность крупных моделей может достигать 1000 л/ч. У этих аппаратов три испарителя расположены один над другим, вследствие чего они очень компактны. Другой особенностью колонных аппаратов является то, что первый (нижний) испаритель нагревается паром, поступающим из заводского паропровода. Во втором испарителе вода нагревается паром, полученным в первом испарителе, а вода в третьем испарителе нагревается паром из второго испарителя. Таким образом, колонные аппараты являются весьма экономичными, использующими теплоту вторичного пара.
Трехступенчатый колонный аппарат состоит из колонны А, автоматических регуляторов уровня воды Б, конденсатора В и сборника Г. Колонна представляет собой стальной цилиндр (1), разделенный днищами (2) на три ступени (испарителя). В каждой ступени находятся змеевик (3) и кран (10) для спуска воды. Греющий пар в змеевик первой ступени поступает через вентиль (13). Мятый пар из змеевика поступает в конденсационный горшок (4). Образовавшийся в первой ступени пар поступает в змеевик второй ступени и доводит до кипения находящуюся здесь воду. Образующийся при этом конденсат поступает сначала в отделитель воздуха (5), а затем в трубу, соединяющую колонный аппарат с конденсатором. Образовавшийся во второй ступени пар поступает в змеевик третьей ступени, доводит воду до кипения и в конденсированном состоянии уходит в трубу (6) через отделитель воздуха. Пары, образовавшиеся в третьей ступени, по трубе (6) непосредственно направляются в конденсатор. Для того, чтобы вода могла закипеть в парообразователях, температура греющего пара в змеевике должна быть соответственно выше. Это достигается перепадами в давлении греющего пара, о которых судят по манометрам (8), установленным на первой и второй ступенях. Чтобы давление в этих ступенях не превысило установленной нормы, имеются предохранительные клапаны (7).
Испарители питаются водой, поступающей от конденсатора по трубе (9). Вначале испарители заполняют холодной водой, которая поступает в конденсатор из водопровода через кран (11). После открытия вентилей (12) вода заполняет все три испарителя до определенного уровня. После этого вентили (12) перекрывают и колонный аппарат включают в работу. В дальнейшем питание парообразователей проводится уже горячей водой (до 80°С ) из верхних горизонтов конденсатора. Уровень воды в ступенях поддерживается автоматическими регуляторами (9), в которые вода поступает через вентили (15). Для создания необходимого давления в трубопроводах, которое позволило бы воде преодолеть давление пара в ступенях, имеется клапан (16). Излишек воды выводится через отвод (17). [Приложение 2].

- Вода под землей
- Вода. Растворы. Электролитическая диссоциация
- Вода. Роль воды в жизни организмов. Охрана вод
- Вода – самое необыкновенное вещество
- Вода – самое удивительное вещество на Земле
- Вода – самое удивительное вещество на Земле
- Вода – самое удивительное вещество на Земле Исполнитель
- Вода на Земле
- Вода на Марсе
- Вода — основа жизненных процессов в биосфере.Загрязнение природных вод
- Вода.Особливості молекули води. Роль води в життєдіяльності організмів.
- Вода очищенная
- Вода очищенная
- Вода очищенная