血液透析用水处理设备的应用

周 嫱 樊照鑫

血液透析是维持肾衰患者生命的有效手段。作为血液透析用水，其纯度要求非常高，如果水中含有害物质，很容易通过透析膜进入患者的血液中，即使较低浓度的有害元素，长期蓄积也会导致慢性中毒。因此，做好水处理设备的日常维护与保养工作，对于保障透析质量和患者的安全至关重要[1]。

1 血透水处理设备的重要性

长期以来水处理设备只是被认作血透机的附属产品，技术含量抵，只要出水量大就可以。然而从1993年葡萄牙水处理产水中的铝污染、1996年西班牙的氯胺污染，以及美国俄亥俄州的甲醛污染等一系列水中不合格化学剂超标带来的严重人员伤亡事故中，不难发现水处理安全的重要性。透析治疗过程中99.3%的透析液是水[2]。透析患者与用水直接相连，很小的失误都能伤害到患者。由于血液透析中透析用水与患者血液接触的机会是饮水总量的20倍以上，也就是说，每天摄入1000 ml水，按其安全上限所含的杂质成分总量与血液透析时进入患者体内的杂质总量相比，后者可能是前者的10～25倍[3]。另外，饮用水是通过胃肠道吸收而抵达血液中的。饮用水从胃肠道吸收时，细胞膜可选择性吸收，从而改变了水中化学成分的含量比例。在血液透析过程中，水是通过非生物膜(人工膜)扩散到血液中去的，透析膜不能选择性吸收或排斥某种离子。这样，透析液中所含的物质，只要分子大小适合穿过透析膜，都可以进入血液。结果，用作饮用的水可能是无害的，但是用作透析液可能是有毒的[4]。透析液中细菌和热原物质等微生物污染物严重威胁着透析患者的健康，世界各国对其都有着严格的规定[5]。为确保血透患者的安全，对血透用水有特殊的要求，必须清除所有对人体有害的、影响透析液浓度的、对透析设备造成损害的物质[6]。

2 水处理设备的结构及原理

2.1 水处理系统组成

一般的水处理系统由前处理系统、反渗机、反渗水输送管路系统组成。其中前处理系统又包括精密滤过器、树脂软水器和盐水罐[7](如图1所示)。

图1 水处理系统

2.2 工作原理

2.2.1 前处理系统

(1)精密过滤器。功能：水源中＞10 μm的悬浮粒子如淤泥、胶质可引起混浊，水源中的污垢也可以包括活性炭、软水树脂和反渗膜使其性能下降甚至失效，利用过滤纤维孔径大小过滤悬浮粒子。滤过器前后必需装有水压表、开关阀、旁路和采样口。种类：①不同孔径滤芯0.2～10 μm；②纤维式或膜式滤芯；③不同材质。

(2)活性碳过滤器。功能：利用活性炭吸附填料以吸附方式清除水中氯和氯胺，有机化合物如除草剂、杀虫剂和工业溶剂也可被吸附清除(AAMI 2006，Luehmann 1989)。

活性碳除氯不是单纯的物理吸附，而是在其表面发生催化作用：

氧原子与碳原子由吸附状态迅速的转变：

氯与活性碳的反应可如下式：

(3)树脂软水器和盐水罐。功能：利用负电荷离子交换树脂清除水中的硬水离子，如钙镁离子(交换释出钠离子)，保护反渗膜。软水器前后需装有水压表、开关阀、旁路和采样口。长期与氯和氯胺接触，离子交换树脂的使用寿命会缩短，如果进水的氯和氯胺非常高，可以把软水器安装在碳滤器后。为了减小细菌对反渗膜造成的压力，如果水源的氯和氯胺不高，可以把软水器安装在碳滤器前面，高钠浓度可一定程度减慢细菌在碳滤器和反渗膜中的生长，减少前处理系统的生物污染。软水器的离子交换能力是有限的，故在使用一定时间后，离子交换树脂需要用饱和盐水再生。

软化过程：

树脂再生过程：

2.2.2 反渗透工作原理

利用高压将含有杂质的原水或初步处理过的水经半透膜将水中的杂质分开产生纯水，利用反渗膜可清除细菌、病毒、致热原等[8](如图2所示)。如果用一个只有水分子才能透过的薄膜将一个水池隔断成两部分,在隔膜两边分别注入纯水和盐水到同一高度。随后发现纯水液面降低，而盐水的液面升高。将水分子透过隔膜迁移到盐水中的现象叫做渗透现象。盐水液面升高不是无止境的，到了一定高度就会达到一个平衡点，这时隔膜两端液面差所代表的压力被称为渗透压。渗透压的大小与盐水的浓度直接相关。

图2 反渗透状态

在以上装置达到平衡后,如果在盐水端液面上施加一定压力，此时水分子就会由盐水端向纯水端迁移。液剂分子在压力作用下由稀溶液向浓溶液迁移的过程被称为反渗透现象。如果将盐水加入到以上设施的一端，并在该端施加超过该盐水渗透压的压力，就可以在另一端得到纯水，这就是反渗透净水的原理。

2.2.3 实际应用

结合我院实际应用情况介绍一般常用的水处理系统。目前，为了保证血透室正常运转，我院采用双套水处理系统，分别为金宝CWP106H医用单级热消毒反渗透水处理和图南TNRO-E4医用双级反渗透水处理设备。机器采用反渗透工艺原理，多级纯水过滤，原水经过4级前级预处理，以达到RO膜的进料水要求。第一级：砂滤装置或10 μm 水滤芯，去除水中＞25 μm的悬浮颗粒及泥砂等物质；第二级：除氯装置，去除水中的臭味及氯的副产品；第三级：去离子装置，经过离子交换去除水中的钙、镁等离子，使水质软化；第四级：5 μm水滤芯，再次滤除水中杂质。经过以上处理的水基本达到RO膜的进料水标准，再次经双级RO膜处理后即可达到或超过透析用水要求。

3 透析用水的水质监控

根据血液透析用水处理的要求，严格监控透析用水的水质[9]。

(1)电导率正常值约10 μs/cm。

(2)纯水的pH值应维持在5～7的正常范围。

(3)细菌培养应每月1次，要求细菌数＜200 cfu/ ml；采样部位为反渗水23输水管路的末端。每台透析机每年至少检测1次。

(4)内毒素检测至少每3个月1次，要求细菌数＜200 cfu/ml，内毒素＜2 EU/ml；采样部位同上。每台透析机每年至少检测1次。

(5)化学污染物情况至少每年测定1次，软水硬度及游离氯检测至少每周进行1次，参考2008年美国AAMI标准(见表1)。

表1 血液透析用水允许的化学污染物的最大质量浓度

4 水处理设备的维护与保养

水处理系统的日常维护得当能够避免不必要的故障，确保工作正常，并延长水处理设备的使用寿命，及时发现问题，保证透析治疗的安全。水处理系统的日常维护与保养是确保生产出合格的纯水并将其安全地输送到透析机中的必要条件[10]。

4.1 预处理部分的维护与监测

(1)定期正冲、反冲，清洗滤料，防止滤料结块。每周一次。

(2)活性炭罐定期监测残余氯(残余氯测试纸或试剂)，残余氯有较强的氧化性，如果和血液接触将导致溶血、血细胞下降等严重后果。

(3)定期检查更换前后级滤芯。

(4)监测树脂罐的出水硬度，建议每天检测硬度试纸或试剂。

(5)定期进行树脂再生(3天一次或视情况)，保障树脂再生充分性、饱和食盐水吸入量。

(6)保障控制器工作正常，供电、时间调整。

4.2 反渗透水处理机的监测与维护

(1)监测出水电导率，在入水压力不变时监测出水量。

(2)按质控要求进行细菌培养每月一次、内毒素监测三个月一次，化学污染物检测每年一次[11]。

4.3 水处理的化学消毒

(1)一般选用酸性清洗剂清洗。通常用4%过氧乙酸进行消毒，清除反渗透膜表面微生物细菌(每周一次)，过氧乙酸在反渗机内形成循环→浸泡→循环→冲洗，约为140 min。

(2)柠檬酸消毒。当发现反渗机供水量有所下降时，可能为反渗透膜表面钙镁覆盖过多，应用20%柠檬水浸泡2 h以上并冲洗。

(3)残余内毒素清除。内毒素引发致热源反应，患者出现发热、寒颤、恶心、呕吐，低血压、肌肉痉挛、头痛等不良反应。若水处理设备有储水箱，要定期排放储水箱中存水，清除残余内毒素[12]。

(4)福尔马林消毒。当发现内毒素检测超标时，要对反渗机及供水管路进行福尔马林消毒。选用4‰浓度福尔马林溶液浸泡管路24 h，充分冲洗并检测反渗水福尔马林残余量。

5 结论

水处理设备对于血液透析来说至关重要。水质的优劣直接关系到患者透析的安全，临床上许多难以解释的症状往往是由水处理的不合格造成的, 严重时后果难以设想[13]。由于水处理系统的设备在长时间运转工作状态下，部件易出现老化、生锈、弹簧疲劳等现象。为了保证水处理系统的正常运转，工程技术人员应熟悉水处理系统工作状态，并细心地做好日常维护保养工作[14]。如果不能认真地加以对待，轻则将影响水处理设备的正常运行，设备过早损坏；重者将造成大批患者的透析反应，甚至出现医疗事故[15]。因此，只有加强对水处理设备的维护与保养，严格地控制透析用水，使之符合标准，才能真正保证血液透析的质量。

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