TOC测量对于制药用水系统的重要性

在药品生产中，水是使用最广泛的赋形剂，精确的水质监测对于制药业至关重要。纯净水和WFI（注射用水）系统是制药业常规质量检查监管的重要组成部分。

      对制药用水而言, TOC和电导率是两个重要的水质监控指标。TOC用于监测水中聚合碳杂质，而电导率则用于监测水中的可导电离子杂质。
       在制药行业中，对PW（纯水）、HPW（高纯水）、WFI（注射用水）水系统进行微生物要求方面的监控已经极为普遍。
      随着水处理行业的不断发展和水处理净化技术的提高，在水处理连续生产纯净水、高纯水和注射用水的同时，在水质检测和文件证明方面的要求已经更为严格。制药级水系统必须符合严格的水质要求。这一高度管制的行业强制要求监测PW（纯净水）、WFI（注射用水）和HPW（高纯水）的总有机碳含量。在这一应用领域所使用的仪表也必须定期进行测试，以便验证是否具备精确测量TOC的性能。TOC的监测要求在《美国药典》第< 643 >章及《欧洲药典》EP 2.2.44指导方针中已作出明文规定。针对TOC，《美国药典》与《欧洲药典》的监测方法看起来完全一致。任何制药企业如果希望在某国家上市和销售其产品, 那么必须遵从该国药典的相管规定。

《美国药典》第< 643 >章及《欧洲药典》EP 2.2.44规定的TOC仪表要求
·  检测限值：0.050毫克碳/升（50ppb）
·  根据制造商的建议进行校准
·  必须符合定期的系统适用性测试要求
·  监测方法必须能够区分无机碳

      《日本药典》（JP）仍主要依赖湿法化学监测方法来控制制药用水，但现在已出台了重大版本修订计划。日本将与《美国药典》的制药用水专家委员会合作编写《日本药典第15版》,并预计将在2005年或2006年生效，届时,日本药典将采用《美国药典》等同的电导率和TOC监测方法来取代大多数的湿法化学监测方法.
      在自从2004年1月起生效《美国药典第27版》中，总体上讲第645章（电导率）和第643章（TOC）并没有根据预期计划立即作出重大改变。但是，对注射用水的“制备方法要求”一项作出了重大修改。此前，注射用水制备方法必须是蒸馏法或反渗透（RO）法。如今《美国药典》仅仅规定“在化学物和微生物脱除方面等同于或优于蒸馏法的蒸馏或者其他纯化工艺”。这一变动将对其他注射用水制备工艺敞开大门，同时保留蒸馏作为“黄金标准”。欧洲将继续仅仅允许蒸馏，而在日本，注射用水制备需要采用蒸馏或者反渗透加超滤工艺。
PW（纯净水）、WFI（注射用水）和HPW（高纯水）系统的TOC监测

        微生物污染可能会导致数百万美元的药剂产品损失。在制药行业领域，微生物污染消除是最广泛的检查要求。因此，制药公司不断地监测其水系统。水系统有机物和微生物污染之间直接的相关性难以查明，有机物含量是“健康”的水系统的一个重要指标。有机物是可能存在于管网系统、贮水箱、工艺单元或处理模块中的任何细菌的食物来源。对PW（纯净水）、WFI（注射用水）和HPW（高纯水）系统的有机物含量进行精确、快速、方便的测量可以挽回因为产品损失、停车及监管调查造成的数百万美元损失。新款5000TOC传感器和770MAX分析仪所提供的性能在满足这些要求的同时还提供诸如: 连续在线监控,维护量低,久经考验的工业模块化设计和多参数功能。5000TOC传感器在90℃的高温下运行，这有助于必须进行热水消毒的应用场合。其界面直接连接770MAX，具备监控其他测量参数的附加功能。

       对TOC检测要求各国药典组织已经作出相关规定，目前, 多数制药公司对管网系统的储槽回水进行TOC监测。该方法符合TOC测试的既定要求。但是这样做面临的风险是:水在监测之前已经用于最终产品的生产。在过去，因为成本缘由，制药公司没有在其他工艺点增加TOC监控。5000TOC传感器和770MAX多参数仪器可以对多个测量点进行监控，不仅经济实惠，而且也是在减少风险上不错的投资。

水系统中的有机物来源

      补给水是有机物的主要来源。和地下水相比地表水含有高含量的自然生成的有机物。但地下水源在许多地区已经枯竭。因此，高纯水/蒸汽循环的补给水的来源主要依靠地表水、再生水甚至市政污水。更加复杂的是，地表水水源通常在有机物的浓度和类型上有着明显的季节性差异。水处理系统产水的有机物含量也有可能随季节大范围波动, 在一个季节产水有机物含量低但在另一个季节里的有机物含量可能面临严峻考验。

       原水水质成分的巨大变化也会影响系统处理,比如雨季地表水通常含有较高的有机物成分旱季地下水的含盐量较高。可以减少补给水中的有机物含量的单元处理操作包括改良的絮凝处理、膜处理工艺、终端氧化处理以及其他。水处理系统必须根据具体的水质成分和当地条件量身定做。

      有机物的第二个最重要来源是水处理系统中的离子交换树脂。毕竟，树脂颗粒由有机聚合物制成。树脂物理破损分解后成为树脂细微颗粒, 如果该树脂细微颗粒不能通过适当大小的过滤筛目除去就会进入工艺系统中。树脂化学分解后可产生微量污染物：阳离子树脂产生磺酸，阴离子树脂产生胺。此外，痕量级树脂加工溶剂也被释放出来进入系统中。这些污染物可能在结构中包括无机成分，如氯化物和硫酸盐。

另外有机污染物直接来源自工艺和管网系统，包括泵润滑油、泵密封件、抛光树脂和系统死水区.

检测机理

       电导率是检测离子污染物（通常为矿物质）的常规和经济的监测方式。电导率可以检测出有机酸和有机碱，但对大多数有机污染物感应不够灵敏。基于这个原因，总有机碳（TOC）分析仪通过将有机物完全氧化成离子形式，形成碳酸，通过电导率方式来检测有机物。在有机物氧化前后的电导率的读数差，从而实现TOC测量。

根据紫外线氧化/电导率测量在线TOC

汞灯发射出185 nm和254 nm的紫外线光
光,反应物,接触表面和接触时间是反应进行的推动因素
需要精确地转换温度和电导率
      在补给水制备系统的最终去离子工艺段后进行TOC监测非常重要，目的是防止它们进入后序精处理和生产工艺中。上游和下游产水的另行测量可以帮助诊断有机物有无泄漏，例如，膜故障、离子交换树脂退化或泵故障。

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