{"id":7141,"date":"2020-02-10T19:11:51","date_gmt":"2020-02-10T18:11:51","guid":{"rendered":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/artykul\/uzdatnianie-wody-do-hemodializ\/"},"modified":"2022-11-16T12:08:52","modified_gmt":"2022-11-16T11:08:52","slug":"water-treatment-for-hemodialysis","status":"publish","type":"artykul","link":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/article\/water-treatment-for-hemodialysis\/","title":{"rendered":"Water treatment for hemodialysis"},"content":{"rendered":"\n
\n
\n
\n
\n \n
\n
\n

Wst\u0119p<\/strong><\/p>\n

Jednym ze specyficznych obszar\u00f3w zastosowania odwr\u00f3conej osmozy jest uzdatnianie wody do zabieg\u00f3w hemodializy. Hemodializa polega na oczyszczaniu krwi przez sztuczn\u0105 nerk\u0119, w przypadku niewydolno\u015bci nerek. Historia hemodializ si\u0119ga lat 40-tych XX wieku, kiedy po okresie pr\u00f3b klinicznych uda\u0142o si\u0119 przy pomocy powtarzanej hemodializy utrzyma\u0107 przy \u017cyciu pacjentk\u0119 z ostr\u0105 niewydolno\u015bci\u0105 nerek [1]. Oczywi\u015bcie w tym czasie \u201ejedynym\u201d problemem lekarzy, zwi\u0105zanym z p\u0142ynem dializacyjnym, by\u0142 odpowiedni jego sk\u0142ad. P\u0142yn dializacyjny jest roztworem elektrolit\u00f3w o tak dobranym sk\u0142adzie, aby jak najbardziej odpowiada\u0142 sk\u0142adowi osocza zdrowego cz\u0142owieka. Nikt w tym czasie nie zwraca\u0142 uwagi na zanieczyszczenia chemiczne, czy mikrobiologiczne wody u\u017cywanej do uzyskania p\u0142ynu dializacyjnego. Pocz\u0105tkowo liczba pacjent\u00f3w by\u0142a niewielka, a ich \u015bmiertelno\u015b\u0107 bardzo wysoka, wobec tego powik\u0142ania zwi\u0105zane z jako\u015bci\u0105 wody by\u0142y praktycznie nie do oddzielenia od powik\u0142a\u0144 innego rodzaju [5]. Dopiero post\u0119p w dziedzinie membran u\u017cywanych w dializatorach (tzw. membran o wysokiej przepuszczalno\u015bci) oraz zwi\u0119kszaj\u0105ca si\u0119 liczba opisywanych reakcji pirogennych u pacjent\u00f3w, uwidoczni\u0142a problem czysto\u015bci wody [2, 3, 4]. Istotn\u0105 rol\u0119 w identyfikacji zanieczyszcze\u0144 wody do hemodializ pe\u0142ni\u0105 r\u00f3wnie\u017c coraz doskonalsze techniki oznaczania pierwiastk\u00f3w i zwi\u0105zk\u00f3w chemicznych w wodzie<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Jako\u015b\u0107 wody do dializ\u00a0<\/strong><\/p>\n

Zdrowy cz\u0142owiek przyjmuje \u015brednio 10-12 litr\u00f3w wody w ci\u0105gu tygodnia. Woda dostarczana jest do organizmu przez uk\u0142ad pokarmowy, kt\u00f3ry stanowi selektywn\u0105 barier\u0119, a prawid\u0142owo pracuj\u0105ce nerki usuwaj\u0105 toksyny zawarte we krwi. Pacjent dializowany podczas trzech, czterogodzinnych sesji dializ w tygodniu ma kontakt \u015brednio z 360 litrami p\u0142ynu dializacyjnego. P\u0142yn dializacyjny (a wi\u0119c r\u00f3wnie\u017c ewentualne toksyny w nim zawarte) jest oddzielony od krwi pacjenta tylko i wy\u0142\u0105cznie przez p\u00f3\u0142przepuszczaln\u0105 membran\u0119. Stosowanie wsp\u00f3\u0142czesnych, wysoko-przepuszczalnych membran, opr\u00f3cz niew\u0105tpliwych zalet klinicznych, niesie za sob\u0105 ryzyko przedostania si\u0119 toksyn zawartych w p\u0142ynie dializacyjnym bezpo\u015brednio do krwioobiegu pacjenta, u kt\u00f3rego ca\u0142kowicie, lub cz\u0119\u015bciowo upo\u015bledzone funkcjonowanie nerek powoduje brak mo\u017cliwo\u015bci ich p\u00f3\u017aniejszego usuni\u0119cia z organizmu. Dodatkowo, powtarzane przez wiele lat zabiegi stwarzaj\u0105 zwi\u0119kszone ryzyko kumulacji toksyn w organizmie.<\/p>\n

Przytoczone powy\u017cej fakty uwidaczniaj\u0105 problem czysto\u015bci wody do dializ we wsp\u00f3\u0142czesnej dializoterapii.<\/p>\n

\u00a0<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n

\n \n
\n
\n \n \"Tabela <\/a>\n \n <\/div>\n \n \n
\n
\n Tabela 1
: Maksymalna, dopuszczalna zawarto\u015b\u0107\npierwiastk\u00f3w w wodzie do dializ wg ISO\n13959:2014 <\/div>\n \n <\/div>\n \n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n
\n
\n
\n \n
\n
\n

\u00a0<\/p>\n

Powszechne stosowanie odwr\u00f3conej osmozy w uzdatnianiu wody do dializ poprzedzone jest kilkoma opisami powik\u0142a\u0144 zwi\u0105zanymi z zanieczyszczeniem wody do dializ zwi\u0105zkami glinu i chloru [6, 7, 8, 9]. Oczywi\u015bcie nie tylko glin i chlor stanowi\u0105 zagro\u017cenie dla \u017cycia pacjent\u00f3w dializowanych. Nale\u017cy r\u00f3wnie\u017c pami\u0119ta\u0107 o czysto\u015bci mikrobiologicznej wody do dializ. Problem stanowi\u0105 tutaj nie tylko drobnoustroje chorobotw\u00f3rcze, kt\u00f3re mog\u0105 spowodowa\u0107 zaka\u017cenie organizmu pacjenta, ale r\u00f3wnie\u017c endotoksyny, kt\u00f3re s\u0105 fragmentami zewn\u0119trznej \u015bciany kom\u00f3rkowej bakterii gram-ujemnych, i kt\u00f3re s\u0105 od bakterii wielokrotnie mniejsze, wi\u0119c mog\u0105 \u0142atwiej przenika\u0107 przez membran\u0119 dializatora. Endotoksyny po dostaniu si\u0119 do krwioobiegu mog\u0105 powodowa\u0107 reakcje pirogenne, takie jak: gor\u0105czka, dreszcze, hypotensja, wielonarz\u0105dowa niewydolno\u015b\u0107, a w skrajnych przypadkach \u015bmier\u0107.<\/p>\n

Woda dostarczana przez wodoci\u0105gi do szpitali spe\u0142nia wymagania stawiane jako\u015bci wody przeznaczonej do spo\u017cycia (Dz.U. 2017 poz. 2294). Natomiast kryteria stawiane jako\u015bci wody do dializ s\u0105 du\u017co wy\u017csze. Zestawienie parametr\u00f3w jako\u015bci chemicznej wody do dializ wg normy ISO 13959:2014 \u201eWater for haemodialysis and related therapies\u201d zebrano w tabeli nr 1.<\/p>\n

Jak wida\u0107 z tabeli nr 1, woda przeznaczona do spo\u017cycia przez ludzi musi by\u0107 dodatkowo oczyszczona, aby mo\u017cna by\u0142o j\u0105 stosowa\u0107 w zabiegach hemodializy<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Uzdatnianie wody do dializ<\/strong><\/p>\n

Uzdatnianie wody przeznaczonej do spo\u017cycia do cel\u00f3w hemodializy mo\u017cna og\u00f3lnie podzieli\u0107 na trzy etapy:<\/p>\n

1. Uzdatnianie wst\u0119pne;<\/p>\n

2. Uzdatnianie zasadnicze;<\/p>\n

3. Dystrybucja.<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Uzdatnianie wst\u0119pne<\/strong><\/p>\n

Celem uzdatniania wst\u0119pnego jest g\u0142\u00f3wnie odpowiednie przygotowanie wody dla urz\u0105dze\u0144 uzdatniania zasadniczego. Przyk\u0142adowy system wst\u0119pnego uzdatniania wody zaprezentowano na rys. 1.<\/p>\n

W przypadku zasilania systemu wod\u0105 wodoci\u0105gow\u0105 oraz zastosowaniu odwr\u00f3conej osmozy jako uzdatniania zasadniczego, uzdatnianie wst\u0119pne musi realizowa\u0107 nast\u0119puj\u0105ce zadania:<\/p>\n

\u00a0<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n

\n \n
\n
\n \n \"Rysunek <\/a>\n \n <\/div>\n \n \n
\n
\n Rysunek 1
:\nPogl\u0105dowy schemat uzdatniania zasadniczego (materia\u0142y w\u0142asne autora) <\/div>\n \n <\/div>\n \n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n
\n
\n
\n \n
\n
\n

\u00a0<\/p>\n

1. Ochrona sieci wodoci\u0105gowej przed przep\u0142ywem wstecznym, zgodnie z PN-EN 1717.<\/p>\n

2. Zabezpieczenie systemu przed wahaniami ci\u015bnienia wej\u015bciowego oraz ewentualnymi przerwami w dostawie wody. Realizowane jest to przez zastosowanie zbiornika wody wodoci\u0105gowej o odpowiedniej pojemno\u015bci oraz pompy podnosz\u0105cej i utrzymuj\u0105cej sta\u0142e ci\u015bnienie w systemie.<\/p>\n

3. Zabezpieczenie systemu przed ska\u017ceniem mikrobiologicznym. W tym celu najcz\u0119\u015bciej wykorzystuje si\u0119 dozowanie podchlorynu sodu. Dodatkow\u0105 zalet\u0105 zastosowania podchlorynu jest jego dzia\u0142anie utleniaj\u0105ce na zawarte w wodzie rozpuszczone \u017celazo i mangan.<\/p>\n

4. Filtracja mechaniczna wody. W tym celu stosuje si\u0119 albo filtry mechaniczne o odpowiedniej wydajno\u015bci i poziomie filtracji, albo filtry ci\u015bnieniowe o odpowiednio dobranym wype\u0142nieniu i sterowaniu automatycznym. Najcz\u0119\u015bciej w praktyce stosuje si\u0119 po\u0142\u0105czenie obydwu technik w celu jak najbardziej efektywnego odfiltrowania zanieczyszcze\u0144 mechanicznych a\u017c do poziomu 1\u03bcm.<\/p>\n

5. Zmi\u0119kczenie wody ma na celu ochron\u0119 membran odwr\u00f3conej osmozy przed osadzaniem si\u0119 na nich kamienia (w\u0119glan\u00f3w wapnia i magnezu). Zastosowanie zmi\u0119kczacza wype\u0142nionego \u017cywic\u0105 jonowymienn\u0105 pozwala na dok\u0142adne usuni\u0119cie z wody jon\u00f3w wapnia i magnezu oraz innych kation\u00f3w powoduj\u0105cych twardo\u015b\u0107 wody. Do regeneracji \u017cywicy stosuje si\u0119 w tym przypadku tylko i wy\u0142\u0105cznie roztw\u00f3r NaCl.<\/p>\n

6. Usuni\u0119cie z wody zwi\u0105zk\u00f3w chloru. Ko\u0144cowym etapem uzdatniania wst\u0119pnego jest usuni\u0119cie z wody zwi\u0105zk\u00f3w chloru przy pomocy filtr\u00f3w ci\u015bnieniowych wype\u0142nionych w\u0119glem aktywnym. Ma to na celu nie tylko ochron\u0119 urz\u0105dze\u0144, ale r\u00f3wnie\u017c zabezpieczenie pacjent\u00f3w. Aby podnie\u015b\u0107 poziom bezpiecze\u0144stwa, stosuje si\u0119 dwie kolumny w\u0119glowe, po\u0142\u0105czone szeregowo. Pozwala to na dwukrotne zwi\u0119kszenie czasu EBCT (Empty Bed Contact Time).<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Uzdatnianie zasadnicze<\/strong><\/p>\n

Obecnie, do uzdatniania zasadniczego najcz\u0119\u015bciej stosuje si\u0119 techniki membranowe. Pomimo tego, \u017ce membrany s\u0105 wra\u017cliwe na jako\u015b\u0107 wody zasilaj\u0105cej i w zwi\u0105zku z tym wymagaj\u0105 wst\u0119pnego, odpowiedniego przygotowania wody, to ich wydajno\u015b\u0107 oraz koszty wyprodukowania przy ich pomocy wody uzdatnionej s\u0105 bezkonkurencyjne w por\u00f3wnaniu do innych technik (np. technik destylacji). W zale\u017cno\u015bci od konfiguracji systemu, mog\u0105 by\u0107 zastosowane jeden, lub dwa stopnie odwr\u00f3conej osmozy. Czasem spotyka si\u0119 systemy odwr\u00f3conej osmozy po\u0142\u0105czone z elektrodejonizacj\u0105 zastosowan\u0105 w celu uzyskania wody ultra czystej o przewodnictwie <1\u03bcS\/cm [5].<\/p>\n

Dystrybucja wody do dializ<\/strong><\/p>\n

Zadaniem systemu dystrybucji jest dostarczenie wody do dializ do ka\u017cdej sztucznej nerki w odpowiedniej ilo\u015bci i pod odpowiednim ci\u015bnieniem, bez wp\u0142ywu na jej jako\u015b\u0107 chemiczn\u0105 i mikrobiologiczn\u0105. Wa\u017cnym aspektem systemu dystrybucji wody jest odpowiedni dob\u00f3r materia\u0142u, z kt\u00f3rego ma by\u0107 wykonany oraz odpowiednie zaprojektowanie p\u0119tli dystrybucji.<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Parametry odwr\u00f3conej osmozy w uzdatnianiu wody do dializ<\/strong><\/p>\n

Procesy separacji membranowej s\u0142u\u017c\u0105 do oddzielenia sk\u0142adnik\u00f3w mieszanin ciek\u0142ych i gazowych. W zale\u017cno\u015bci od w\u0142a\u015bciwo\u015bci membrany mog\u0105 s\u0142u\u017cy\u0107 do rozdzielenia cz\u0105steczek o rozmiarach od dziesi\u0105tek mikrometr\u00f3w do dziesi\u0105tych cz\u0119\u015bci nanometra. Do proces\u00f3w membranowych, w kt\u00f3rych si\u0142\u0105 nap\u0119dow\u0105 jest r\u00f3\u017cnica ci\u015bnie\u0144 (\u0394P) po obu stronach membrany zaliczamy mikrofiltracj\u0119, ultrafiltracj\u0119, nanofiltracj\u0119 i odwr\u00f3con\u0105 osmoz\u0119 [10].<\/p>\n

U podstaw procesu odwr\u00f3conej osmozy le\u017cy zjawisko osmozy naturalnej. Je\u017celi membrana rozdziela roztw\u00f3r od rozpuszczalnika, lub dwa roztwory o r\u00f3\u017cnym st\u0119\u017ceniu, nast\u0119puje samorzutny przep\u0142yw rozpuszczalnika w kierunku roztworu o wy\u017cszym st\u0119\u017ceniu (rys 2). Ci\u015bnienie r\u00f3wnowa\u017c\u0105ce przep\u0142yw osmotyczny nazywane jest ci\u015bnieniem osmotycznym. Je\u017celi po stronie roztworu wytworzy si\u0119 ci\u015bnienie hydrostatyczne przewy\u017cszaj\u0105ce ci\u015bnienie osmotyczne, rozpuszczalnik b\u0119dzie przenika\u0142 z roztworu bardziej st\u0119\u017conego do rozcie\u0144czonego, a wi\u0119c w kierunku odwrotnym ni\u017c w procesie naturalnej osmozy (rys 3). Dla procesu tego zaproponowano nazw\u0119 odwr\u00f3cona osmoza (RO \u2013 Reverse Osmosis).<\/p>\n

\u00a0<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n

\n \n
\n
\n \n \"Rysunek <\/a>\n \n <\/div>\n \n \n
\n
\n Rysunek 2
:\nOsmoza naturalna [5] <\/div>\n \n <\/div>\n \n <\/div>\n\n
\n
\n \n \"Rysunek <\/a>\n \n <\/div>\n \n \n
\n
\n Rysunek 3
:\nZasada odwr\u00f3conej osmozy [5] <\/div>\n \n <\/div>\n \n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n
\n
\n
\n \n
\n
\n

\u00a0<\/p>\n

Parametrami charakteryzuj\u0105cymi przebieg procesu membranowego s\u0105:<\/p>\n

Uzysk \u2013 procent wody dostarczanej do systemu membranowego, kt\u00f3ry uzyskiwany jest jako produkt (permeat).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Gdzie:
Qp \u2013 przep\u0142yw permeatu [m3\/d]
Qf \u2013 przep\u0142yw wody zasilaj\u0105cej [m3\/d]
Wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania (wsp\u00f3\u0142czynnik retencji) \u2013 procent st\u0119\u017cenia substancji
rozpuszczonej usuni\u0119ty z uk\u0142adu wody zasilaj\u0105cej przez membran\u0119. W odwr\u00f3conej osmozie wa\u017cny jest wysoki odrzut substancji rozpuszczonych (TDS \u2013
Total Dissolved Solids). W praktyce do obliczenia wsp\u00f3\u0142czynnika zatrzymania
wykorzystuje si\u0119 pomiar przewodno\u015bci wody zasilaj\u0105cej i przewodno\u015bci produktu.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Gdzie:<\/p>\n

Cp \u2013 st\u0119\u017cenie substancji rozpuszczonej w produkcie (przewodno\u015b\u0107 permeatu) Cdop \u2013 st\u0119\u017cenie substancji rozpuszczonej na dop\u0142ywie (przewodno\u015b\u0107 wody dop\u0142ywaj\u0105cej)<\/p>\n

Permeat \u2013 oczyszczona woda wytwarzana przez system membranowy.<\/p>\n

Przep\u0142yw koncentratu \u2013 jest nat\u0119\u017ceniem przep\u0142ywu nieprzepuszczonej cz\u0119\u015bci wody zasilaj\u0105cej, kt\u00f3ra opuszcza element membrany lub uk\u0142ad membranowy. Koncentrat zawiera wi\u0119kszo\u015b\u0107 rozpuszczonych sk\u0142adnik\u00f3w pierwotnie wprowadzonych do elementu lub do systemu ze \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania. Zazwyczaj mierzy si\u0119 go w metrach sze\u015bciennych na godzin\u0119 (m3\/h).<\/p>\n

Strumie\u0144 \u2013 wsp\u00f3\u0142czynnik przenikania permeatu na jednostk\u0119 powierzchni membrany, zwykle mierzony w litrach na metr kwadratowy i godzin\u0119 (L\/(m2h)).<\/p>\n

Najwi\u0119ksze problemy podczas eksploatacji instalacji z odwr\u00f3con\u0105 osmoz\u0105 zwi\u0105zane s\u0105 z zatykaniem membran wskutek foulingu i scalingu. Zjawiska te spowodowane s\u0105 odk\u0142adaniem si\u0119 z\u0142og\u00f3w na powierzchniach membran, przewa\u017cnie z powodu polaryzacji st\u0119\u017ceniowej. Zjawisko polaryzacji st\u0119\u017ceniowej polega na powstaniu, przy powierzchni membrany, warstewki roztworu o wi\u0119kszym st\u0119\u017ceniu substancji zatrzymywanej przez membran\u0119. Wywo\u0142uje to niekorzystne obni\u017cenie szybko\u015bci procesu oraz zmian\u0119 w\u0142asno\u015bci separacyjnych membrany [10].<\/p>\n

Poj\u0119cie foulingu obejmuje osady koloidalne, z mikroorganizm\u00f3w i tlenk\u00f3w metali. Substancje te stosunkowo \u0142atwo daj\u0105 si\u0119 usun\u0105\u0107 typowymi metodami uzdatniania wody w czasie wst\u0119pnego uzdatniania.<\/p>\n

W wyniku zjawiska polaryzacji st\u0119\u017ceniowej nast\u0119puje wzrost st\u0119\u017cenia substancji rozpuszczonej w pobli\u017cu membrany, a po przekroczeniu termodynamicznego iloczynu rozpuszczalno\u015bci, osady soli trudno rozpuszczalnych wytr\u0105caj\u0105 si\u0119 na powierzchni membrany. Zjawisko to nosi nazw\u0119 scalingu. Podstawowe problemy techniczne stwarzaj\u0105 jony wapnia i magnezu oraz siarczany i wodorow\u0119glany\/w\u0119glany [10]. Usuwanie substancji powoduj\u0105cych scaling z regu\u0142y jest bardziej kosztowne ni\u017c usuwanie substancji powoduj\u0105cych fouling.<\/p>\n

Cz\u0119sto najwa\u017cniejszym parametrem eksploatacyjnym systemu uzdatniania wody do dializ dla eksploatatora jest przewodno\u015b\u0107 permeatu. Mimo, \u017ce maksymalna przewodno\u015b\u0107 wody do dializ nie jest okre\u015blona w \u017cadnej normie, zwyczajowo przyjmuje si\u0119, \u017ce powinna ona by\u0107 < 25 \u03bcS\/cm. Przewodno\u015b\u0107 to parametr, kt\u00f3ry okre\u015bla w spos\u00f3b po\u015bredni jako\u015b\u0107 wody do dializ. Nag\u0142y wzrost przewodno\u015bci jest sygna\u0142em alarmowym dla eksploatatora i mo\u017ce \u015bwiadczy\u0107 o pogorszeniu si\u0119 jako\u015bci wody do dializ. Przewodno\u015b\u0107 jednak nie daje informacji o kondycji i efektywno\u015bci pracy samych membran odwr\u00f3conej osmozy. Wahania przewodno\u015bci, lub jej wzrost mo\u017ce r\u00f3wnie\u017c wynika\u0107 ze zmiany profilu chemicznego nadawy. Bez analizy dodatkowych parametr\u00f3w eksploatator nie b\u0119dzie w stanie okre\u015bli\u0107 \u017ar\u00f3d\u0142a odchyle\u0144. Najbardziej pomocnym parametrem w tej sytuacji jest wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania. Jak ju\u017c wcze\u015bniej to zdefiniowano (wz\u00f3r 2), wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania m\u00f3wi jaki procent zanieczyszczenia zawartego w nadawie zostaje usuni\u0119ty wraz ze strumieniem koncentratu i nie przedostaje si\u0119 na stron\u0119 permeatu. Poniewa\u017c wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania uwzgl\u0119dnia zmiany profilu chemicznego nadawy, w du\u017co bardziej przejrzysty spos\u00f3b m\u00f3wi o kondycji samych membran.<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

Podsumowanie:<\/strong><\/p>\n

Wsp\u00f3\u0142czesne, wysoko wydajne techniki dializacyjne wymagaj\u0105 wody do dializ o odpowiedniej czysto\u015bci chemicznej i mikrobiologicznej. Powszechne zastosowanie technik membranowych sprawi\u0142o, \u017ce wysoka jako\u015b\u0107 wody do dializ wydaje si\u0119 stosunkowo \u0142atwa do osi\u0105gni\u0119cia. Prawid\u0142owo zaprojektowane wst\u0119pne uzdatnianie wody gwarantuj\u0105ce osi\u0105gni\u0119cie parametr\u00f3w wody zasilaj\u0105cej membrany RO takich, jak wymaga tego producent membran, jest wst\u0119pnym warunkiem do d\u0142ugookresowego i bezproblemowego eksploatowania membran oraz, co wa\u017cniejsze, wysokiej czysto\u015bci wody do dializ.<\/p>\n

Oczywistym jest fakt, \u017ce projektuj\u0105c system uzdatniania wody na potrzeby prowadzenia hemodializ nale\u017cy uwzgl\u0119dni\u0107 uwarunkowania lokalne np. sk\u0142ad chemiczny wody wodoci\u0105gowej oraz wymagan\u0105 wydajno\u015b\u0107 systemu. Natomiast mniej oczywista wydaje si\u0119 ju\u017c konieczno\u015b\u0107 p\u00f3\u017aniejszego, ci\u0105g\u0142ego monitorowania parametr\u00f3w technicznych membran odwr\u00f3conej osmozy (nie tylko przewodno\u015bci wody uzdatnionej) w trakcie ca\u0142ego okresu ich eksploatacji. Parametry pracy membran zmieniaj\u0105 si\u0119 w czasie, zar\u00f3wno przez starzenie si\u0119 membran, jak i pod wp\u0142ywem zmian sk\u0142adu chemicznego wody zasilaj\u0105cej (np. sezonowe zmiany przewodno\u015bci, temperatury itp.). Analiza tych parametr\u00f3w mo\u017ce by\u0107 dla eksploatatora systemu \u017ar\u00f3d\u0142em wiedzy o aktualnej kondycji membran oraz pozwoli spojrze\u0107 na ewentualne zmiany w jako\u015bci wody uzdatnionej w szerszym kontek\u015bcie.<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n

\n
\n
\n \n
\n
\n

L I T E R AT U R A<\/p>\n

[1] \u201eHemodializa \u2013 techniki wysokiej wydajno\u015bci\u201d pod redakcj\u0105 J.P. Boscha i J.H. Steina, Sanmedica, Warszawa 1996<\/p>\n

[2] \u201eEndotoxemia in febrile reactions during hemodialysis\u201d, L. Raij, F.L. Shapiro, F. Michael, Kidney Int 4:57, 1973<\/p>\n

[3] \u201eBacterial contamination of dialysate in dialysisassociated endotoxemia\u201d, H. Graf, H. Watzke, H.P. Stanek, Blood Pufir 5:284, 1987<\/p>\n

[4] \u201ePyrexial reactions during hemodialysis\u201d, P. Robinson, S. Rosen, Br Med J, 6:528-539 (1971)<\/p>\n

[5] \u201eWater and Dialysis Fluids \u2013 a quality management guide\u201d C. Boccato, D. Evans, R. Lucena, J. Vienken, Pabst 2015<\/p>\n

[6] \u201eThe clinical impact of aluminium overload in renal failure\u201d, Cannata-And\u00eda JB, Fern\u00e1ndez- Mart\u00edn JL., Nephrol Dial Transplant. 2002;17 Suppl 2:9-12.<\/p>\n

[7] \u201eEpidemic aluminium intoxication in hemodialysis patients traced to use of aluminium pump\u201d, Dale R. i in. Kidney International, Vol. 48 (1995), 469\u2014474<\/p>\n

[8] \u201eAcute aluminum encephalopathy in a dialysis center caused by a cement mortar water distribution pipe\u201d, Kenrick R. i in. Kidney International, Vol. 59 (2001), 746\u2013753<\/p>\n

[9] \u201eIllness in hemodialysis patients after exposure to chloramine contaminated dialysate\u201d, Tipple MA i in. ASAIO Trans. 1991 Oct-Dec;37(4):588-91.<\/p>\n

[10] \u201eWykorzystanie proces\u00f3w membranowych w uzdatnianiu wody\u201d M. Bodzek, K. Konieczny, Projprzem-EKO, Bydgoszcz 2005<\/p>\n

[11] \u201eProcesy membranowe\u201d, R. Rautenbach, WNT Warszawa, 1996<\/p>\n

[12] \u201eDializoterapia w codziennej praktyce\u201d pod red. Boles\u0142awa Rutkowskiego, Gda\u0144sk 1996<\/p>\n

[13] \u201cWater for haemodialysis and related therapies\u201d International Standard Organization (ISO) (ISO 13959:2014)<\/p>\n

[14] \u201cDesign and technical adjustment of a water treatment system: 15 years of experience\u201d, Martin K, Laydet E, Canaud B. Adv Ren Replace Ther, 10:122-32 (2003)<\/p>\n

[15] \u201cThe quality of dialysate: an integrated approach\u201d Lonnemann G., Kidney Int, 76:112-119 (2000)<\/p>\n

[16] \u201cPyrogen transfer across high \u2013 and low-flux hemodialysis membranes\u201d, Weber V, Linsberger I, Rossmanith E, Weber C, Falkenhagen D., Artif Organs, 28:210-217 (2004)<\/p>\n

[17] \u201cFluid and solute transfer characteristics in a dialyzer with high a high perfomance membrane\u201d Mineshima M., Contrib Nephrol, 173:103-109 (2011)<\/p>\n

[18] \u201cNew developments in haemodialyzers\u201d, Vienken J, Ronco C., Contrib Nephrol, 133:105-118 (2001)<\/p>\n

[19] \u201cEpidemic parenteral exposure to volatile sulfur- -containing compounds at a hemodialysis center\u201d, Selenic D Alvarado-Ramy F, Arduino M, Holt S, Cardinali F, Blount B, Jarret J, Smith F, Altman N, Strahl C, Panillio A, Pearson M, Tokars J, Infect Control Hosp Epidemiol, 25:256- 261 (2004)<\/p>\n

[20] \u201cAssessing exposure and health consequences of chemical in drinking water: current state of knowledge and research needs\u201d, Villanueva C, Kogevinas M, Cordier S, Templeton M, Vermeulen R, Nuckols J, Nieuwenhuijsen M, Levallois P., Environ Health Perspect, 122:213-221 (2014)<\/p>\n

[21] \u201cGuidelines for Drinking-water Quality Fourth Edition\u201d World Health Organization, (2011)<\/p>\n

[22] \u201cTrace elements in hemodialysis patients: a systematic review and meta-analysis\u201d, Tonneli M, Wiebe N, Hemmelgarn B, Klarenbach S, Field C, Manns B, Thadhani R, Gill J. BMC Medicine, 7:25 (2009)<\/p>\n

[23] \u201cFrequency of elevated serum aluminium levels in adult dialysis patients\u201d, Jaffe JA, Liftman C, Glickman JD, Am J Kidney Dis, 46:316-319 (2005)<\/p>\n

[24] \u201cAntimony Toxicity\u201d, Sundar S, Chakravarty J, Int. J. Environ. Res. Public Health, 7:4267-4277 (2010)<\/p>\n

[25] \u201cThe microbial world and fluids in dialysis\u201d, Nystrand R, Instrumentation Research (2008)<\/p>\n

[26] \u201cOccurrence of fungi in water used at a haemodialysis centre\u201d, Pires-Gon\u00e7alves RH, Sartori FG, Montanari LB, Zaia JE, Melhem MSC, Mendes- -Giannini MJS, Martins CHG, Lett Appl Microbiol, 46: 542-547 (2008)<\/p> <\/div>\n<\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Contemporary hemodialysis, and in particular modern high-flow dialysis techniques, requires the use of dialysis
\nwater with appropriate chemical and microbiological purity. The article discusses an example of a water purification
\nsystem for dialysis using reverse osmosis.<\/p>\n","protected":false},"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"template":"","meta":[],"tags":[934,937,931,935,932,936],"tematyka":[387],"class_list":["post-7141","artykul","type-artykul","status-publish","hentry","tag-hemodialysis","tag-membrane-techniques","tag-odwrocona-osmoza-en","tag-reverse-osmosis","tag-techniki-membranowe-en","tag-water-treatment","tematyka-water-supply-and-sewage-system","has-post-title","has-post-date","has-post-category","has-post-tag","has-post-comment","has-post-author",""],"ptb_metabox":{"ptb_artykul_text_1":["GRZEGORZ PASIEKA"],"ptb_artykul_numer_miesi_cznika":"4\/2019 Instal p. 44-47","ptb_artykul_info_autor":"mgr in\u017c. Grzegorz Pasieka \u2013 Fresenius NephroCare Polska sp. z o.o.; grzegorz.pasieka@gmail.com"},"ptb_taxonomy":{"post_tag":[{"term_id":934,"name":"hemodialysis","slug":"hemodialysis","term_group":0,"term_taxonomy_id":934,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":1,"filter":"raw"},{"term_id":937,"name":"membrane techniques.","slug":"membrane-techniques","term_group":0,"term_taxonomy_id":937,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":1,"filter":"raw"},{"term_id":931,"name":"odwr\u00f3cona osmoza","slug":"odwrocona-osmoza-en","term_group":0,"term_taxonomy_id":931,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":1,"filter":"raw"},{"term_id":935,"name":"reverse osmosis","slug":"reverse-osmosis","term_group":0,"term_taxonomy_id":935,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":2,"filter":"raw"},{"term_id":932,"name":"techniki membranowe","slug":"techniki-membranowe-en","term_group":0,"term_taxonomy_id":932,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":1,"filter":"raw"},{"term_id":936,"name":"water treatment","slug":"water-treatment","term_group":0,"term_taxonomy_id":936,"taxonomy":"post_tag","description":"","parent":0,"count":4,"filter":"raw"}],"tematyka":[{"term_id":387,"name":"Water supply and sewage system","slug":"water-supply-and-sewage-system","term_group":0,"term_taxonomy_id":387,"taxonomy":"tematyka","description":"","parent":0,"count":206,"filter":"raw"}]},"ptb_featured_image":null,"builder_content":"

Wst\u0119p<\/strong><\/p>

Jednym ze specyficznych obszar\u00f3w zastosowania odwr\u00f3conej osmozy jest uzdatnianie wody do zabieg\u00f3w hemodializy. Hemodializa polega na oczyszczaniu krwi przez sztuczn\u0105 nerk\u0119, w przypadku niewydolno\u015bci nerek. Historia hemodializ si\u0119ga lat 40-tych XX wieku, kiedy po okresie pr\u00f3b klinicznych uda\u0142o si\u0119 przy pomocy powtarzanej hemodializy utrzyma\u0107 przy \u017cyciu pacjentk\u0119 z ostr\u0105 niewydolno\u015bci\u0105 nerek [1]. Oczywi\u015bcie w tym czasie \u201ejedynym\u201d problemem lekarzy, zwi\u0105zanym z p\u0142ynem dializacyjnym, by\u0142 odpowiedni jego sk\u0142ad. P\u0142yn dializacyjny jest roztworem elektrolit\u00f3w o tak dobranym sk\u0142adzie, aby jak najbardziej odpowiada\u0142 sk\u0142adowi osocza zdrowego cz\u0142owieka. Nikt w tym czasie nie zwraca\u0142 uwagi na zanieczyszczenia chemiczne, czy mikrobiologiczne wody u\u017cywanej do uzyskania p\u0142ynu dializacyjnego. Pocz\u0105tkowo liczba pacjent\u00f3w by\u0142a niewielka, a ich \u015bmiertelno\u015b\u0107 bardzo wysoka, wobec tego powik\u0142ania zwi\u0105zane z jako\u015bci\u0105 wody by\u0142y praktycznie nie do oddzielenia od powik\u0142a\u0144 innego rodzaju [5]. Dopiero post\u0119p w dziedzinie membran u\u017cywanych w dializatorach (tzw. membran o wysokiej przepuszczalno\u015bci) oraz zwi\u0119kszaj\u0105ca si\u0119 liczba opisywanych reakcji pirogennych u pacjent\u00f3w, uwidoczni\u0142a problem czysto\u015bci wody [2, 3, 4]. Istotn\u0105 rol\u0119 w identyfikacji zanieczyszcze\u0144 wody do hemodializ pe\u0142ni\u0105 r\u00f3wnie\u017c coraz doskonalsze techniki oznaczania pierwiastk\u00f3w i zwi\u0105zk\u00f3w chemicznych w wodzie<\/p>\n

Jako\u015b\u0107 wody do dializ\u00a0<\/strong><\/p>

Zdrowy cz\u0142owiek przyjmuje \u015brednio 10-12 litr\u00f3w wody w ci\u0105gu tygodnia. Woda dostarczana jest do organizmu przez uk\u0142ad pokarmowy, kt\u00f3ry stanowi selektywn\u0105 barier\u0119, a prawid\u0142owo pracuj\u0105ce nerki usuwaj\u0105 toksyny zawarte we krwi. Pacjent dializowany podczas trzech, czterogodzinnych sesji dializ w tygodniu ma kontakt \u015brednio z 360 litrami p\u0142ynu dializacyjnego. P\u0142yn dializacyjny (a wi\u0119c r\u00f3wnie\u017c ewentualne toksyny w nim zawarte) jest oddzielony od krwi pacjenta tylko i wy\u0142\u0105cznie przez p\u00f3\u0142przepuszczaln\u0105 membran\u0119. Stosowanie wsp\u00f3\u0142czesnych, wysoko-przepuszczalnych membran, opr\u00f3cz niew\u0105tpliwych zalet klinicznych, niesie za sob\u0105 ryzyko przedostania si\u0119 toksyn zawartych w p\u0142ynie dializacyjnym bezpo\u015brednio do krwioobiegu pacjenta, u kt\u00f3rego ca\u0142kowicie, lub cz\u0119\u015bciowo upo\u015bledzone funkcjonowanie nerek powoduje brak mo\u017cliwo\u015bci ich p\u00f3\u017aniejszego usuni\u0119cia z organizmu. Dodatkowo, powtarzane przez wiele lat zabiegi stwarzaj\u0105 zwi\u0119kszone ryzyko kumulacji toksyn w organizmie.<\/p>

Przytoczone powy\u017cej fakty uwidaczniaj\u0105 problem czysto\u015bci wody do dializ we wsp\u00f3\u0142czesnej dializoterapii.<\/p>

\u00a0<\/p>\n \"Tabela <\/a> Tabela 1
: Maksymalna, dopuszczalna zawarto\u015b\u0107 pierwiastk\u00f3w w wodzie do dializ wg ISO 13959:2014\n

\u00a0<\/p>

Powszechne stosowanie odwr\u00f3conej osmozy w uzdatnianiu wody do dializ poprzedzone jest kilkoma opisami powik\u0142a\u0144 zwi\u0105zanymi z zanieczyszczeniem wody do dializ zwi\u0105zkami glinu i chloru [6, 7, 8, 9]. Oczywi\u015bcie nie tylko glin i chlor stanowi\u0105 zagro\u017cenie dla \u017cycia pacjent\u00f3w dializowanych. Nale\u017cy r\u00f3wnie\u017c pami\u0119ta\u0107 o czysto\u015bci mikrobiologicznej wody do dializ. Problem stanowi\u0105 tutaj nie tylko drobnoustroje chorobotw\u00f3rcze, kt\u00f3re mog\u0105 spowodowa\u0107 zaka\u017cenie organizmu pacjenta, ale r\u00f3wnie\u017c endotoksyny, kt\u00f3re s\u0105 fragmentami zewn\u0119trznej \u015bciany kom\u00f3rkowej bakterii gram-ujemnych, i kt\u00f3re s\u0105 od bakterii wielokrotnie mniejsze, wi\u0119c mog\u0105 \u0142atwiej przenika\u0107 przez membran\u0119 dializatora. Endotoksyny po dostaniu si\u0119 do krwioobiegu mog\u0105 powodowa\u0107 reakcje pirogenne, takie jak: gor\u0105czka, dreszcze, hypotensja, wielonarz\u0105dowa niewydolno\u015b\u0107, a w skrajnych przypadkach \u015bmier\u0107.<\/p>

Woda dostarczana przez wodoci\u0105gi do szpitali spe\u0142nia wymagania stawiane jako\u015bci wody przeznaczonej do spo\u017cycia (Dz.U. 2017 poz. 2294). Natomiast kryteria stawiane jako\u015bci wody do dializ s\u0105 du\u017co wy\u017csze. Zestawienie parametr\u00f3w jako\u015bci chemicznej wody do dializ wg normy ISO 13959:2014 \u201eWater for haemodialysis and related therapies\u201d zebrano w tabeli nr 1.<\/p>

Jak wida\u0107 z tabeli nr 1, woda przeznaczona do spo\u017cycia przez ludzi musi by\u0107 dodatkowo oczyszczona, aby mo\u017cna by\u0142o j\u0105 stosowa\u0107 w zabiegach hemodializy<\/p>\n

Uzdatnianie wody do dializ<\/strong><\/p>

Uzdatnianie wody przeznaczonej do spo\u017cycia do cel\u00f3w hemodializy mo\u017cna og\u00f3lnie podzieli\u0107 na trzy etapy:<\/p>

1. Uzdatnianie wst\u0119pne;<\/p>

2. Uzdatnianie zasadnicze;<\/p>

3. Dystrybucja.<\/p>\n

Uzdatnianie wst\u0119pne<\/strong><\/p>

Celem uzdatniania wst\u0119pnego jest g\u0142\u00f3wnie odpowiednie przygotowanie wody dla urz\u0105dze\u0144 uzdatniania zasadniczego. Przyk\u0142adowy system wst\u0119pnego uzdatniania wody zaprezentowano na rys. 1.<\/p>

W przypadku zasilania systemu wod\u0105 wodoci\u0105gow\u0105 oraz zastosowaniu odwr\u00f3conej osmozy jako uzdatniania zasadniczego, uzdatnianie wst\u0119pne musi realizowa\u0107 nast\u0119puj\u0105ce zadania:<\/p>

\u00a0<\/p>\n \"Rysunek <\/a> Rysunek 1
: Pogl\u0105dowy schemat uzdatniania zasadniczego (materia\u0142y w\u0142asne autora)\n

\u00a0<\/p>

1. Ochrona sieci wodoci\u0105gowej przed przep\u0142ywem wstecznym, zgodnie z PN-EN 1717.<\/p>

2. Zabezpieczenie systemu przed wahaniami ci\u015bnienia wej\u015bciowego oraz ewentualnymi przerwami w dostawie wody. Realizowane jest to przez zastosowanie zbiornika wody wodoci\u0105gowej o odpowiedniej pojemno\u015bci oraz pompy podnosz\u0105cej i utrzymuj\u0105cej sta\u0142e ci\u015bnienie w systemie.<\/p>

3. Zabezpieczenie systemu przed ska\u017ceniem mikrobiologicznym. W tym celu najcz\u0119\u015bciej wykorzystuje si\u0119 dozowanie podchlorynu sodu. Dodatkow\u0105 zalet\u0105 zastosowania podchlorynu jest jego dzia\u0142anie utleniaj\u0105ce na zawarte w wodzie rozpuszczone \u017celazo i mangan.<\/p>

4. Filtracja mechaniczna wody. W tym celu stosuje si\u0119 albo filtry mechaniczne o odpowiedniej wydajno\u015bci i poziomie filtracji, albo filtry ci\u015bnieniowe o odpowiednio dobranym wype\u0142nieniu i sterowaniu automatycznym. Najcz\u0119\u015bciej w praktyce stosuje si\u0119 po\u0142\u0105czenie obydwu technik w celu jak najbardziej efektywnego odfiltrowania zanieczyszcze\u0144 mechanicznych a\u017c do poziomu 1\u03bcm.<\/p>

5. Zmi\u0119kczenie wody ma na celu ochron\u0119 membran odwr\u00f3conej osmozy przed osadzaniem si\u0119 na nich kamienia (w\u0119glan\u00f3w wapnia i magnezu). Zastosowanie zmi\u0119kczacza wype\u0142nionego \u017cywic\u0105 jonowymienn\u0105 pozwala na dok\u0142adne usuni\u0119cie z wody jon\u00f3w wapnia i magnezu oraz innych kation\u00f3w powoduj\u0105cych twardo\u015b\u0107 wody. Do regeneracji \u017cywicy stosuje si\u0119 w tym przypadku tylko i wy\u0142\u0105cznie roztw\u00f3r NaCl.<\/p>

6. Usuni\u0119cie z wody zwi\u0105zk\u00f3w chloru. Ko\u0144cowym etapem uzdatniania wst\u0119pnego jest usuni\u0119cie z wody zwi\u0105zk\u00f3w chloru przy pomocy filtr\u00f3w ci\u015bnieniowych wype\u0142nionych w\u0119glem aktywnym. Ma to na celu nie tylko ochron\u0119 urz\u0105dze\u0144, ale r\u00f3wnie\u017c zabezpieczenie pacjent\u00f3w. Aby podnie\u015b\u0107 poziom bezpiecze\u0144stwa, stosuje si\u0119 dwie kolumny w\u0119glowe, po\u0142\u0105czone szeregowo. Pozwala to na dwukrotne zwi\u0119kszenie czasu EBCT (Empty Bed Contact Time).<\/p>\n

Uzdatnianie zasadnicze<\/strong><\/p>

Obecnie, do uzdatniania zasadniczego najcz\u0119\u015bciej stosuje si\u0119 techniki membranowe. Pomimo tego, \u017ce membrany s\u0105 wra\u017cliwe na jako\u015b\u0107 wody zasilaj\u0105cej i w zwi\u0105zku z tym wymagaj\u0105 wst\u0119pnego, odpowiedniego przygotowania wody, to ich wydajno\u015b\u0107 oraz koszty wyprodukowania przy ich pomocy wody uzdatnionej s\u0105 bezkonkurencyjne w por\u00f3wnaniu do innych technik (np. technik destylacji). W zale\u017cno\u015bci od konfiguracji systemu, mog\u0105 by\u0107 zastosowane jeden, lub dwa stopnie odwr\u00f3conej osmozy. Czasem spotyka si\u0119 systemy odwr\u00f3conej osmozy po\u0142\u0105czone z elektrodejonizacj\u0105 zastosowan\u0105 w celu uzyskania wody ultra czystej o przewodnictwie <1\u03bcS\/cm [5].<\/p>

Dystrybucja wody do dializ<\/strong><\/p>

Zadaniem systemu dystrybucji jest dostarczenie wody do dializ do ka\u017cdej sztucznej nerki w odpowiedniej ilo\u015bci i pod odpowiednim ci\u015bnieniem, bez wp\u0142ywu na jej jako\u015b\u0107 chemiczn\u0105 i mikrobiologiczn\u0105. Wa\u017cnym aspektem systemu dystrybucji wody jest odpowiedni dob\u00f3r materia\u0142u, z kt\u00f3rego ma by\u0107 wykonany oraz odpowiednie zaprojektowanie p\u0119tli dystrybucji.<\/p>\n

Parametry odwr\u00f3conej osmozy w uzdatnianiu wody do dializ<\/strong><\/p>

Procesy separacji membranowej s\u0142u\u017c\u0105 do oddzielenia sk\u0142adnik\u00f3w mieszanin ciek\u0142ych i gazowych. W zale\u017cno\u015bci od w\u0142a\u015bciwo\u015bci membrany mog\u0105 s\u0142u\u017cy\u0107 do rozdzielenia cz\u0105steczek o rozmiarach od dziesi\u0105tek mikrometr\u00f3w do dziesi\u0105tych cz\u0119\u015bci nanometra. Do proces\u00f3w membranowych, w kt\u00f3rych si\u0142\u0105 nap\u0119dow\u0105 jest r\u00f3\u017cnica ci\u015bnie\u0144 (\u0394P) po obu stronach membrany zaliczamy mikrofiltracj\u0119, ultrafiltracj\u0119, nanofiltracj\u0119 i odwr\u00f3con\u0105 osmoz\u0119 [10].<\/p>

U podstaw procesu odwr\u00f3conej osmozy le\u017cy zjawisko osmozy naturalnej. Je\u017celi membrana rozdziela roztw\u00f3r od rozpuszczalnika, lub dwa roztwory o r\u00f3\u017cnym st\u0119\u017ceniu, nast\u0119puje samorzutny przep\u0142yw rozpuszczalnika w kierunku roztworu o wy\u017cszym st\u0119\u017ceniu (rys 2). Ci\u015bnienie r\u00f3wnowa\u017c\u0105ce przep\u0142yw osmotyczny nazywane jest ci\u015bnieniem osmotycznym. Je\u017celi po stronie roztworu wytworzy si\u0119 ci\u015bnienie hydrostatyczne przewy\u017cszaj\u0105ce ci\u015bnienie osmotyczne, rozpuszczalnik b\u0119dzie przenika\u0142 z roztworu bardziej st\u0119\u017conego do rozcie\u0144czonego, a wi\u0119c w kierunku odwrotnym ni\u017c w procesie naturalnej osmozy (rys 3). Dla procesu tego zaproponowano nazw\u0119 odwr\u00f3cona osmoza (RO \u2013 Reverse Osmosis).<\/p>

\u00a0<\/p>\n \"Rysunek <\/a> Rysunek 2
: Osmoza naturalna [5]\n \"Rysunek <\/a> Rysunek 3
: Zasada odwr\u00f3conej osmozy [5]\n

\u00a0<\/p>

Parametrami charakteryzuj\u0105cymi przebieg procesu membranowego s\u0105:<\/p>

Uzysk \u2013 procent wody dostarczanej do systemu membranowego, kt\u00f3ry uzyskiwany jest jako produkt (permeat).<\/p>

\"\"<\/p>

Gdzie:
Qp \u2013 przep\u0142yw permeatu [m3\/d]
Qf \u2013 przep\u0142yw wody zasilaj\u0105cej [m3\/d]
Wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania (wsp\u00f3\u0142czynnik retencji) \u2013 procent st\u0119\u017cenia substancji
rozpuszczonej usuni\u0119ty z uk\u0142adu wody zasilaj\u0105cej przez membran\u0119. W odwr\u00f3conej osmozie wa\u017cny jest wysoki odrzut substancji rozpuszczonych (TDS \u2013
Total Dissolved Solids). W praktyce do obliczenia wsp\u00f3\u0142czynnika zatrzymania
wykorzystuje si\u0119 pomiar przewodno\u015bci wody zasilaj\u0105cej i przewodno\u015bci produktu.<\/p>

\"\"<\/p>

Gdzie:<\/p>

Cp \u2013 st\u0119\u017cenie substancji rozpuszczonej w produkcie (przewodno\u015b\u0107 permeatu) Cdop \u2013 st\u0119\u017cenie substancji rozpuszczonej na dop\u0142ywie (przewodno\u015b\u0107 wody dop\u0142ywaj\u0105cej)<\/p>

Permeat \u2013 oczyszczona woda wytwarzana przez system membranowy.<\/p>

Przep\u0142yw koncentratu \u2013 jest nat\u0119\u017ceniem przep\u0142ywu nieprzepuszczonej cz\u0119\u015bci wody zasilaj\u0105cej, kt\u00f3ra opuszcza element membrany lub uk\u0142ad membranowy. Koncentrat zawiera wi\u0119kszo\u015b\u0107 rozpuszczonych sk\u0142adnik\u00f3w pierwotnie wprowadzonych do elementu lub do systemu ze \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania. Zazwyczaj mierzy si\u0119 go w metrach sze\u015bciennych na godzin\u0119 (m3\/h).<\/p>

Strumie\u0144 \u2013 wsp\u00f3\u0142czynnik przenikania permeatu na jednostk\u0119 powierzchni membrany, zwykle mierzony w litrach na metr kwadratowy i godzin\u0119 (L\/(m2h)).<\/p>

Najwi\u0119ksze problemy podczas eksploatacji instalacji z odwr\u00f3con\u0105 osmoz\u0105 zwi\u0105zane s\u0105 z zatykaniem membran wskutek foulingu i scalingu. Zjawiska te spowodowane s\u0105 odk\u0142adaniem si\u0119 z\u0142og\u00f3w na powierzchniach membran, przewa\u017cnie z powodu polaryzacji st\u0119\u017ceniowej. Zjawisko polaryzacji st\u0119\u017ceniowej polega na powstaniu, przy powierzchni membrany, warstewki roztworu o wi\u0119kszym st\u0119\u017ceniu substancji zatrzymywanej przez membran\u0119. Wywo\u0142uje to niekorzystne obni\u017cenie szybko\u015bci procesu oraz zmian\u0119 w\u0142asno\u015bci separacyjnych membrany [10].<\/p>

Poj\u0119cie foulingu obejmuje osady koloidalne, z mikroorganizm\u00f3w i tlenk\u00f3w metali. Substancje te stosunkowo \u0142atwo daj\u0105 si\u0119 usun\u0105\u0107 typowymi metodami uzdatniania wody w czasie wst\u0119pnego uzdatniania.<\/p>

W wyniku zjawiska polaryzacji st\u0119\u017ceniowej nast\u0119puje wzrost st\u0119\u017cenia substancji rozpuszczonej w pobli\u017cu membrany, a po przekroczeniu termodynamicznego iloczynu rozpuszczalno\u015bci, osady soli trudno rozpuszczalnych wytr\u0105caj\u0105 si\u0119 na powierzchni membrany. Zjawisko to nosi nazw\u0119 scalingu. Podstawowe problemy techniczne stwarzaj\u0105 jony wapnia i magnezu oraz siarczany i wodorow\u0119glany\/w\u0119glany [10]. Usuwanie substancji powoduj\u0105cych scaling z regu\u0142y jest bardziej kosztowne ni\u017c usuwanie substancji powoduj\u0105cych fouling.<\/p>

Cz\u0119sto najwa\u017cniejszym parametrem eksploatacyjnym systemu uzdatniania wody do dializ dla eksploatatora jest przewodno\u015b\u0107 permeatu. Mimo, \u017ce maksymalna przewodno\u015b\u0107 wody do dializ nie jest okre\u015blona w \u017cadnej normie, zwyczajowo przyjmuje si\u0119, \u017ce powinna ona by\u0107 < 25 \u03bcS\/cm. Przewodno\u015b\u0107 to parametr, kt\u00f3ry okre\u015bla w spos\u00f3b po\u015bredni jako\u015b\u0107 wody do dializ. Nag\u0142y wzrost przewodno\u015bci jest sygna\u0142em alarmowym dla eksploatatora i mo\u017ce \u015bwiadczy\u0107 o pogorszeniu si\u0119 jako\u015bci wody do dializ. Przewodno\u015b\u0107 jednak nie daje informacji o kondycji i efektywno\u015bci pracy samych membran odwr\u00f3conej osmozy. Wahania przewodno\u015bci, lub jej wzrost mo\u017ce r\u00f3wnie\u017c wynika\u0107 ze zmiany profilu chemicznego nadawy. Bez analizy dodatkowych parametr\u00f3w eksploatator nie b\u0119dzie w stanie okre\u015bli\u0107 \u017ar\u00f3d\u0142a odchyle\u0144. Najbardziej pomocnym parametrem w tej sytuacji jest wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania. Jak ju\u017c wcze\u015bniej to zdefiniowano (wz\u00f3r 2), wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania m\u00f3wi jaki procent zanieczyszczenia zawartego w nadawie zostaje usuni\u0119ty wraz ze strumieniem koncentratu i nie przedostaje si\u0119 na stron\u0119 permeatu. Poniewa\u017c wsp\u00f3\u0142czynnik zatrzymania uwzgl\u0119dnia zmiany profilu chemicznego nadawy, w du\u017co bardziej przejrzysty spos\u00f3b m\u00f3wi o kondycji samych membran.<\/p>\n

Podsumowanie:<\/strong><\/p>

Wsp\u00f3\u0142czesne, wysoko wydajne techniki dializacyjne wymagaj\u0105 wody do dializ o odpowiedniej czysto\u015bci chemicznej i mikrobiologicznej. Powszechne zastosowanie technik membranowych sprawi\u0142o, \u017ce wysoka jako\u015b\u0107 wody do dializ wydaje si\u0119 stosunkowo \u0142atwa do osi\u0105gni\u0119cia. Prawid\u0142owo zaprojektowane wst\u0119pne uzdatnianie wody gwarantuj\u0105ce osi\u0105gni\u0119cie parametr\u00f3w wody zasilaj\u0105cej membrany RO takich, jak wymaga tego producent membran, jest wst\u0119pnym warunkiem do d\u0142ugookresowego i bezproblemowego eksploatowania membran oraz, co wa\u017cniejsze, wysokiej czysto\u015bci wody do dializ.<\/p>

Oczywistym jest fakt, \u017ce projektuj\u0105c system uzdatniania wody na potrzeby prowadzenia hemodializ nale\u017cy uwzgl\u0119dni\u0107 uwarunkowania lokalne np. sk\u0142ad chemiczny wody wodoci\u0105gowej oraz wymagan\u0105 wydajno\u015b\u0107 systemu. Natomiast mniej oczywista wydaje si\u0119 ju\u017c konieczno\u015b\u0107 p\u00f3\u017aniejszego, ci\u0105g\u0142ego monitorowania parametr\u00f3w technicznych membran odwr\u00f3conej osmozy (nie tylko przewodno\u015bci wody uzdatnionej) w trakcie ca\u0142ego okresu ich eksploatacji. Parametry pracy membran zmieniaj\u0105 si\u0119 w czasie, zar\u00f3wno przez starzenie si\u0119 membran, jak i pod wp\u0142ywem zmian sk\u0142adu chemicznego wody zasilaj\u0105cej (np. sezonowe zmiany przewodno\u015bci, temperatury itp.). Analiza tych parametr\u00f3w mo\u017ce by\u0107 dla eksploatatora systemu \u017ar\u00f3d\u0142em wiedzy o aktualnej kondycji membran oraz pozwoli spojrze\u0107 na ewentualne zmiany w jako\u015bci wody uzdatnionej w szerszym kontek\u015bcie.<\/p>\n

L I T E R AT U R A<\/p>

[1] \u201eHemodializa \u2013 techniki wysokiej wydajno\u015bci\u201d pod redakcj\u0105 J.P. Boscha i J.H. Steina, Sanmedica, Warszawa 1996<\/p>

[2] \u201eEndotoxemia in febrile reactions during hemodialysis\u201d, L. Raij, F.L. Shapiro, F. Michael, Kidney Int 4:57, 1973<\/p>

[3] \u201eBacterial contamination of dialysate in dialysisassociated endotoxemia\u201d, H. Graf, H. Watzke, H.P. Stanek, Blood Pufir 5:284, 1987<\/p>

[4] \u201ePyrexial reactions during hemodialysis\u201d, P. Robinson, S. Rosen, Br Med J, 6:528-539 (1971)<\/p>

[5] \u201eWater and Dialysis Fluids \u2013 a quality management guide\u201d C. Boccato, D. Evans, R. Lucena, J. Vienken, Pabst 2015<\/p>

[6] \u201eThe clinical impact of aluminium overload in renal failure\u201d, Cannata-And\u00eda JB, Fern\u00e1ndez- Mart\u00edn JL., Nephrol Dial Transplant. 2002;17 Suppl 2:9-12.<\/p>

[7] \u201eEpidemic aluminium intoxication in hemodialysis patients traced to use of aluminium pump\u201d, Dale R. i in. Kidney International, Vol. 48 (1995), 469\u2014474<\/p>

[8] \u201eAcute aluminum encephalopathy in a dialysis center caused by a cement mortar water distribution pipe\u201d, Kenrick R. i in. Kidney International, Vol. 59 (2001), 746\u2013753<\/p>

[9] \u201eIllness in hemodialysis patients after exposure to chloramine contaminated dialysate\u201d, Tipple MA i in. ASAIO Trans. 1991 Oct-Dec;37(4):588-91.<\/p>

[10] \u201eWykorzystanie proces\u00f3w membranowych w uzdatnianiu wody\u201d M. Bodzek, K. Konieczny, Projprzem-EKO, Bydgoszcz 2005<\/p>

[11] \u201eProcesy membranowe\u201d, R. Rautenbach, WNT Warszawa, 1996<\/p>

[12] \u201eDializoterapia w codziennej praktyce\u201d pod red. Boles\u0142awa Rutkowskiego, Gda\u0144sk 1996<\/p>

[13] \u201cWater for haemodialysis and related therapies\u201d International Standard Organization (ISO) (ISO 13959:2014)<\/p>

[14] \u201cDesign and technical adjustment of a water treatment system: 15 years of experience\u201d, Martin K, Laydet E, Canaud B. Adv Ren Replace Ther, 10:122-32 (2003)<\/p>

[15] \u201cThe quality of dialysate: an integrated approach\u201d Lonnemann G., Kidney Int, 76:112-119 (2000)<\/p>

[16] \u201cPyrogen transfer across high \u2013 and low-flux hemodialysis membranes\u201d, Weber V, Linsberger I, Rossmanith E, Weber C, Falkenhagen D., Artif Organs, 28:210-217 (2004)<\/p>

[17] \u201cFluid and solute transfer characteristics in a dialyzer with high a high perfomance membrane\u201d Mineshima M., Contrib Nephrol, 173:103-109 (2011)<\/p>

[18] \u201cNew developments in haemodialyzers\u201d, Vienken J, Ronco C., Contrib Nephrol, 133:105-118 (2001)<\/p>

[19] \u201cEpidemic parenteral exposure to volatile sulfur- -containing compounds at a hemodialysis center\u201d, Selenic D Alvarado-Ramy F, Arduino M, Holt S, Cardinali F, Blount B, Jarret J, Smith F, Altman N, Strahl C, Panillio A, Pearson M, Tokars J, Infect Control Hosp Epidemiol, 25:256- 261 (2004)<\/p>

[20] \u201cAssessing exposure and health consequences of chemical in drinking water: current state of knowledge and research needs\u201d, Villanueva C, Kogevinas M, Cordier S, Templeton M, Vermeulen R, Nuckols J, Nieuwenhuijsen M, Levallois P., Environ Health Perspect, 122:213-221 (2014)<\/p>

[21] \u201cGuidelines for Drinking-water Quality Fourth Edition\u201d World Health Organization, (2011)<\/p>

[22] \u201cTrace elements in hemodialysis patients: a systematic review and meta-analysis\u201d, Tonneli M, Wiebe N, Hemmelgarn B, Klarenbach S, Field C, Manns B, Thadhani R, Gill J. BMC Medicine, 7:25 (2009)<\/p>

[23] \u201cFrequency of elevated serum aluminium levels in adult dialysis patients\u201d, Jaffe JA, Liftman C, Glickman JD, Am J Kidney Dis, 46:316-319 (2005)<\/p>

[24] \u201cAntimony Toxicity\u201d, Sundar S, Chakravarty J, Int. J. Environ. Res. Public Health, 7:4267-4277 (2010)<\/p>

[25] \u201cThe microbial world and fluids in dialysis\u201d, Nystrand R, Instrumentation Research (2008)<\/p>

[26] \u201cOccurrence of fungi in water used at a haemodialysis centre\u201d, Pires-Gon\u00e7alves RH, Sartori FG, Montanari LB, Zaia JE, Melhem MSC, Mendes- -Giannini MJS, Martins CHG, Lett Appl Microbiol, 46: 542-547 (2008)<\/p>","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/artykul\/7141","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/artykul"}],"about":[{"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/artykul"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7141"}],"wp:term":[{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7141"},{"taxonomy":"tematyka","embeddable":true,"href":"https:\/\/informacjainstal.com.pl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tematyka?post=7141"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}