小話穩(wěn)定性研究之濕度控制的難點(diǎn)在哪里

簡單來說，濕度就是氣體中水蒸氣的含量，這是絕對(duì)濕度，一般而言很難測(cè)量，也很難理解,比如，當(dāng)看到說當(dāng)前25℃環(huán)境下空氣中的濕度是10g/m3或者17.1g/kg時(shí)，就沒法有效把握其中的含義。而濕度又是一個(gè)很重要的參數(shù)，不僅影響著我們?nèi)粘Ｉ�活中的舒適度，還關(guān)系著生產(chǎn)過程中的多個(gè)環(huán)節(jié)，濕度控制不當(dāng)，待考察對(duì)象的物理性能、化學(xué)形狀以及生物學(xué)特性就會(huì)發(fā)生顯著性變化。因此還是要尋找一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的可操作衡量標(biāo)準(zhǔn)。

在實(shí)際應(yīng)用上，通常采用相對(duì)濕度來度量濕度，根據(jù)JJF1012-2007《濕度與水分計(jì)量名詞術(shù)語及定義》的定義：

相對(duì)濕度為濕氣中水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)與相同溫度和壓力條件下飽和水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)之百分比, 或者濕氣中水蒸氣的分壓值與相同溫度下飽和水蒸氣壓的比值。

也就是說相對(duì)濕度就是一個(gè)百分?jǐn)?shù)，比如當(dāng)空氣中水蒸氣達(dá)到飽和，不能再容納更多水蒸氣時(shí)，相對(duì)濕度是100%RH，干燥天是個(gè)位數(shù)，現(xiàn)行GB/T 18883-2002《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，夏季空調(diào)環(huán)境中室內(nèi)空氣相對(duì)濕度應(yīng)該在40-80%RH之間，冬季采暖時(shí)30-60%RH，這樣就容易理解多了。

這其中還有一個(gè)很重要的因素，就是相對(duì)濕度與溫度之間的關(guān)系，濕度受制于溫度，脫離溫度背景，也就無法談?wù)摑穸龋�只能籠統(tǒng)地描述一下。

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的H-S焓熵圖

理論上講，要精確控制相對(duì)濕度，需要進(jìn)行更加細(xì)致的參數(shù)分析，構(gòu)建復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，也會(huì)用到H-S圖（焓-熵圖），從圖上可以看出，相對(duì)濕度控制機(jī)理比較復(fù)雜，影響因素除了溫度外還有很多，還要時(shí)刻提防不要觸及冷凝邊界。

一般來說，恒溫恒濕箱等穩(wěn)定性試驗(yàn)箱都是選用等溫加濕，常用等溫加濕主要有兩種形式：

電加濕是采用電極加濕器, 將電極與水接觸, 通電的電極與水形成電流回路, 電流加熱水后產(chǎn)生蒸汽 。這種方式最大的問題是由于水質(zhì)電導(dǎo)率導(dǎo)致加濕量很不穩(wěn)定:首先水源不能用去離子水、純水或蒸餾水 , 因?yàn)閺墓ぷ髟�理講電流無法形成回路;其次如果用自來水, 我國南北方的水質(zhì)差異很大，硬度高的水質(zhì)很容易結(jié)垢從而導(dǎo)致加濕罐的損壞；而對(duì)于離子濃度低即電導(dǎo)率低的水質(zhì), 又往往達(dá)不到設(shè)備額定的加濕量。所以最好使用軟化水但由于在加濕過程中隨著離子濃度逐漸升高而電導(dǎo)率也在變化, 因此其加濕量不易控制。

后來發(fā)展出電熱加濕器, 其工作原理同電極式截然不同, 將電加熱管浸沒在水中, 通電后電加熱管產(chǎn)生熱量, 從而使水升溫產(chǎn)生蒸汽。電熱加濕是通過控制加熱元件的加熱功率, 來控制蒸汽輸出量的多少, 因此可以達(dá)到很高的加濕精度, 軟化水、去離子水等各種水質(zhì)均可以。但是目前電極加濕器并沒有淘汰，主要原因還是價(jià)格方面要比電熱的更便宜。

Memmert恒溫恒濕箱采用電熱加濕，環(huán)保、潔凈，運(yùn)行成本低，自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定，可長時(shí)間持久可靠地確保濕度穩(wěn)定均勻。濕度控制系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化，能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，可以確保相對(duì)濕度控制在預(yù)設(shè)水平及可允許波動(dòng)范圍內(nèi)。

    1、采用電阻式加熱，與其他加濕方式相比，系統(tǒng)反應(yīng)更靈敏快速，控制精度也得以提升;

    2、加濕水源方便易得，采用蒸餾水，或者藥典規(guī)定的純化水，不用生活飲用水等原水，無需添置凈化處理設(shè)備，系統(tǒng)安裝簡便;

    3、除濕無廢水排放，無需預(yù)備廢水承接系統(tǒng)或者下水管道等水暖施工，不破壞實(shí)驗(yàn)室環(huán)境布局，兼容性強(qiáng)，利于試驗(yàn)結(jié)束后實(shí)驗(yàn)室功能轉(zhuǎn)換；

    4、對(duì)后續(xù)的廢水處理與排污達(dá)標(biāo)排放檢查幾乎沒有關(guān)聯(lián)，降低風(fēng)險(xiǎn)管理難度與相關(guān)度，不但減少本單元操作的環(huán)保壓力，也對(duì)整體的排放核查減輕了負(fù)擔(dān)，有利于整體廢水達(dá)標(biāo)目標(biāo)的達(dá)成；

    5、加濕用水量省，HPP1400等型號(hào)在25℃/60%RH條件下，每天加濕用水量僅為30毫升左右。

相對(duì)濕度也是藥物穩(wěn)定性研究中不可缺少的影響因素，2020版藥典在9001藥物穩(wěn)定性試驗(yàn)技術(shù)指導(dǎo)原則與ICHQ1A接軌，將長期穩(wěn)定性考察條件的25℃±2℃/60%RH±10%RH修訂為25℃±2℃/60%RH±5%RH，并不僅僅是數(shù)值上的減半，從前述濕度控制焓熵圖可知，控制難度呈幾何級(jí)數(shù)增加，相對(duì)濕度的曲線走向也更加陡限，這一點(diǎn)需要引起足夠重視，Memmert作為立足國際藥物穩(wěn)定性試驗(yàn)溫控箱體解決方案角度，穩(wěn)定性試驗(yàn)箱符合ICHQ1A要求，在國內(nèi)業(yè)已完成相關(guān)布局，并配備了龐大的專業(yè)技術(shù)服務(wù)推斷，能夠提供相關(guān)驗(yàn)證服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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