离子交换层析原理ppt课件.ppt

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1、认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第五章离子交换层析第五章离子交换层析 离子交换层析离子交换层析是利用离子交换剂上的可交换离是利用离子交换剂上的可交换离子与周围介质中被分离的各种离子间的亲和力不同，子与周围介质中被分离的各种离子间的亲和力不同，经过交换平衡达到分离的目的的一种柱层析法。经过交换平衡达到分离的目的的一种柱层析法。离子交换层析具有离子交换层析具有灵敏度高，重复性、选择性灵敏度高，重复性、选择性好，分析速度快好，分析速度快等优点，是当前最常用的层析法之等优点，是当前最常用的层析法之一。一。认识到了贫困

2、户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 18481848年，年，ThompsonThompson 等人在研究土壤碱性物质交换过程等人在研究土壤碱性物质交换过程中发现离子交换现象。本世纪中发现离子交换现象。本世纪4040年代，出现了具有稳定交年代，出现了具有稳定交换特性的换特性的聚苯乙烯聚苯乙烯离子交换树脂。离子交换树脂。5050年代，离子交换层析年代，离子交换层析进入生物化学领域，应用于氨基酸的分析。目前离子交换进入生物化学领域，应用于氨基酸的分析。目前离子交换层析仍是生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应层析仍是生物化学

3、领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。离纯化。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第一节第一节 基本原理基本原理 在水中呈不溶解状态，能释放出反离子。同时它在水中呈不溶解状态，能释放出反离子。同时它与溶液中的其他离子或离子化合物相互结合，结合后与溶液中的其他离子或离子化合物相互结合，结合后不改变本身和被结合离子或离子化合物的理化性质。不改变本身和被结合离子或离子化合物的理化性质。离子交换剂离子交换剂特性特性认识

4、到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要是以离子交换方式进行。所进行的离子交换反应主要是以离子交换方式进行。所进行的离子交换反应是可逆的。假定以是可逆的。假定以RARA代表阳离子交换剂，在溶液中解代表阳离子交换剂，在溶液中解离出来的阳离子离出来的阳离子A A+与溶液中的阳离子与溶液中的阳离子B B+可发生可逆的可发生可逆的交换反应，反应式为：交换反应，反应式为：RA+B RA+B+RB+ARB+A+该反应能以极快的速率达到平衡，平衡的

5、移动遵该反应能以极快的速率达到平衡，平衡的移动遵循质量作用定律。循质量作用定律。离子交换反应离子交换反应认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目示意图（离子交换过程）示意图（离子交换过程）电离基团（磺酸根）电离基团（磺酸根）可交换离子（钠离子）可交换离子（钠离子）交换离子交换离子不交换离子不交换离子认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，离子交换剂对溶液中不同离子具有不同的结合力，结合力的大小取

6、决于离子交换剂的选择性。结合力的大小取决于离子交换剂的选择性。离子交换剂的选择性离子交换剂的选择性可用其反应的可用其反应的平衡常数平衡常数K K表示：表示：K KRBARBA+/RAB/RAB+如果反应溶液中如果反应溶液中AA+等于等于BB+，则，则K KRB/RARB/RA。若若K1K1，即，即RBRARBRA，表示离子交换剂对，表示离子交换剂对B B+的结合力的结合力大于大于A A+；若若K=1K=1，即，即RBRBRARA，表示离子交换剂对，表示离子交换剂对A A+和和B B+的的结合力相同；结合力相同；若若K1K1，即，即RBRARBRA，表示离子交换剂对，表示离子交换剂对B B+的结

7、合力的结合力小于小于A A+。K K值是反映离子交换剂对不同离子的结合力或选择值是反映离子交换剂对不同离子的结合力或选择性参数，故称性参数，故称K K值为离子交换剂对值为离子交换剂对A A+和和B B+的选择系数。的选择系数。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目影响离子交换选择性的因素影响离子交换选择性的因素v水合离子半径：半径越小，亲和力越大；水合离子半径：半径越小，亲和力越大；v离子化合价：高价离子易于被吸附；离子化合价：高价离子易于被吸附；v溶液溶液pHpH：影响交换基团和交换离子的解离程度，不但影响交换容

8、量；对：影响交换基团和交换离子的解离程度，不但影响交换容量；对交换选择性影响亦大。交换选择性影响亦大。v离子强度：越低越好；离子强度：越低越好；v有机溶剂：不利于吸附；有机溶剂：不利于吸附；v交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度小，膨胀度大，吸附量减少；度小，膨胀度大，吸附量减少；v树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力；树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力；如如Na+Ca2+Al3Si4。如。如原子价数相同，交换量则原子价数相同，交换量则随随交换离子的原

9、子序数的增加交换离子的原子序数的增加而增大而增大，如，如Li NaKPb。在稀溶液中适用。在稀溶液中适用。在稀溶液中，强碱性树脂的各负电性基团的离子在稀溶液中，强碱性树脂的各负电性基团的离子结合力次序是：结合力次序是：CH3COOFOHHCOOClBrCrO42NO2IC2O42 SO42柠檬酸根。柠檬酸根。弱碱性阴离子交换树脂对各负电性基团结合力的弱碱性阴离子交换树脂对各负电性基团结合力的次序为：次序为：FC1Br=ICH3COOMoO42PO43AsO43NO3酒石酸根酒石酸根柠檬酸根柠檬酸根CrO42SO42OH。1、竞争；、竞争；2、增加蛋白、增加蛋白质的水合作用，降低吸质的水合作用，

10、降低吸附和交换速度。附和交换速度。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目两性离子如蛋白质、核苷酸、氨基酸等与离子交换剂的两性离子如蛋白质、核苷酸、氨基酸等与离子交换剂的结合力，主要决定于它们的理化性质和特定的条件下呈现的结合力，主要决定于它们的理化性质和特定的条件下呈现的离子状态。当离子状态。当pHpIpHpIpHpI时，能被阴离子交换剂吸附。若在相同时，能被阴离子交换剂吸附。若在相同pIpI条件下，且条件下，且pIpHpIpH时，时，pIpI越高，碱性越强，就越容易被阳离子交换剂吸越高，碱性越强，就越容易被阳离子

11、交换剂吸附。附。离子交换层析就是利用离子交换剂的荷电基团，吸附溶离子交换层析就是利用离子交换剂的荷电基团，吸附溶液中相反电荷的离子或离子化合物，被吸附的物质随后为带液中相反电荷的离子或离子化合物，被吸附的物质随后为带同类型电荷的其他离子所置换而被洗脱。由于各种离子或离同类型电荷的其他离子所置换而被洗脱。由于各种离子或离子化合物对交换剂的结合力不同，因而洗脱的速率有快有慢，子化合物对交换剂的结合力不同，因而洗脱的速率有快有慢，形成了层析层。形成了层析层。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换机理离子交换机理v

12、A A+自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面vA A+从树脂表面进入树脂内部的从树脂表面进入树脂内部的活性中心活性中心vA A+与与RBRB在活性中心上发生复分在活性中心上发生复分解反应解反应v解吸附离子解吸附离子B B+自树脂内部扩散自树脂内部扩散至树脂表面至树脂表面vB B+离子从树脂表面扩散到溶液离子从树脂表面扩散到溶液中中v交换速度交换速度的控制步骤是扩散速的控制步骤是扩散速度，不同的分离体系可能由内度，不同的分离体系可能由内部扩散或外部扩散控制部扩散或外部扩散控制认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”

13、项目影响交换速度的因素影响交换速度的因素v颗粒大小：愈小越快颗粒大小：愈小越快v交联度：交联度小，交换速度快交联度：交联度小，交换速度快v温度：越高越快温度：越高越快,与扩散系数增加有关与扩散系数增加有关v离子化合价：化合价越高，扩散速度小离子化合价：化合价越高，扩散速度小v离子大小：越小越快离子大小：越小越快v搅拌速度：在一定程度上，越大越快搅拌速度：在一定程度上，越大越快v溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快度越快认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“

14、精准扶贫”项目离子交换层析的基本原理离子交换层析的基本原理若选择阳离子交换树脂，则带正电荷的物质与若选择阳离子交换树脂，则带正电荷的物质与H H+发生交换发生交换而结合在树脂上。若选择阴离子交换树脂，则带负电荷的物而结合在树脂上。若选择阴离子交换树脂，则带负电荷的物质可与质可与OH-OH-发生交换而结合在树脂上。发生交换而结合在树脂上。物质在树脂上结合的牢固程度有差异，选用适当的洗脱液物质在树脂上结合的牢固程度有差异，选用适当的洗脱液可将混合物中的组分逐个洗脱下来，达到分离纯化的目的。可将混合物中的组分逐个洗脱下来，达到分离纯化的目的。+认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到

15、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.1.平衡阶段平衡阶段:离子交离子交换剂与反离子结合换剂与反离子结合2.2.吸附阶段：吸附阶段：样品样品与反离子进行交换与反离子进行交换3 3、4.4.解吸附阶段：解吸附阶段：梯度缓冲溶液先洗下梯度缓冲溶液先洗下弱吸附物质，后洗下弱吸附物质，后洗下强吸附物质强吸附物质5.5.再生阶段：再生阶段：用原始用原始平衡液进行充分洗涤，平衡液进行充分洗涤，既可重复使用既可重复使用认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第二节第二节 离子交换剂的分类及性质离子交换剂

16、的分类及性质一、离子交换剂的类型一、离子交换剂的类型 根据离子交换剂中基质的组成及性质，可将其分成两根据离子交换剂中基质的组成及性质，可将其分成两大类：大类：疏水性离子交换剂疏水性离子交换剂和和亲水性离子交换剂。亲水性离子交换剂。(1)(1)疏水性离子交换剂疏水性离子交换剂 是一种与水亲和力较小的人工合成树脂，最常见的是由是一种与水亲和力较小的人工合成树脂，最常见的是由苯乙烯与交联剂二乙烯苯苯乙烯与交联剂二乙烯苯反应生成的聚合物，在此结构中反应生成的聚合物，在此结构中再以共价键引入不同的电荷基团。由于引入电荷基团的性再以共价键引入不同的电荷基团。由于引入电荷基团的性质不同，又可分为质不同，又可

17、分为阳离子交换树脂、阴离子交换树脂阳离子交换树脂、阴离子交换树脂及及螯螯合离子交换树脂。合离子交换树脂。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 阳离子交换剂：阳离子交换剂：阳离子交换剂的电荷基团带负电，反离子带正电，可与阳离子交换剂的电荷基团带负电，反离子带正电，可与溶液中的阳离子或带正电荷化合物进行交换反应。溶液中的阳离子或带正电荷化合物进行交换反应。依据电荷基团的强弱，可分为依据电荷基团的强弱，可分为强酸型强酸型(带磺酸的基团，带磺酸的基团，R RSOSO3 3H)H)、中强酸型中强酸型（含磷酸基团或亚磷酸基团

18、，（含磷酸基团或亚磷酸基团，R RPOPO3 3H H2 2）及及弱酸型弱酸型（带羧基和酚基的树脂，（带羧基和酚基的树脂，R RCOOHCOOH或或R R苯环苯环OHOH）三种。）三种。这些交换剂在交换时，氢离子为外来的阳离子所取代，这些交换剂在交换时，氢离子为外来的阳离子所取代，如下式所示：如下式所示：R RCOOHCOOHNaNa+R RCOONaCOONaH H+认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 阴离子交换剂阴离子交换剂 此类交换剂是在基质骨架上引入季胺此类交换剂是在基质骨架上引入季胺-N-N (CH(

19、CH3 3)3 3、叔、叔胺胺-N(CH-N(CH3 3)2 2、仲胺、仲胺-NHCH-NHCH3 3 和伯胺和伯胺-NH-NH2 2 基团后构成的。基团后构成的。依据胺基碱性的强弱，又可分为强碱性依据胺基碱性的强弱，又可分为强碱性(含季胺基含季胺基)、弱、弱碱性碱性(含叔胺、仲胺基含叔胺、仲胺基)及中强碱性及中强碱性(既含强碱性基团又含弱既含强碱性基团又含弱碱性基团碱性基团)三种阴离子交换剂。三种阴离子交换剂。它们与溶液中的离子进行交换时，反应式为：它们与溶液中的离子进行交换时，反应式为：认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“

20、精准扶贫”项目螯合离子交换剂：螯合离子交换剂：这类离子交换树脂具有吸附这类离子交换树脂具有吸附(或络合或络合)一些金属离子而排一些金属离子而排斥另一些离子的能力，可通过改变溶液的酸度提高其选择性。斥另一些离子的能力，可通过改变溶液的酸度提高其选择性。由于它的高选择性，只需用很短的树脂柱就可以把欲测的金属由于它的高选择性，只需用很短的树脂柱就可以把欲测的金属离子浓缩并洗脱下来。离子浓缩并洗脱下来。疏水性离子交换剂含有大量的活性基团，交换容量大、流疏水性离子交换剂含有大量的活性基团，交换容量大、流速快、机械强度大，主要用于分离无机离子、有机酸、核苷酸速快、机械强度大，主要用于分离无机离子、有机酸、

21、核苷酸及氨基酸等小分子物质，也可用于从蛋白质溶液中除去表面活及氨基酸等小分子物质，也可用于从蛋白质溶液中除去表面活性剂性剂(如如SDS)SDS)、去污剂、去污剂(如如TritonX100)、尿素、两性电解质等。、尿素、两性电解质等。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(2)(2)亲水性离子交换剂亲水性离子交换剂 与水亲和性较大，有纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂与水亲和性较大，有纤维素、交联葡聚糖、交联琼脂糖等。糖等。纤维素离子交换剂纤维素离子交换剂 又称离子交换纤维素，是以又称离子交换纤维素，是以微晶纤维素微晶纤维

22、素为基质，引入为基质，引入电荷基团构成的。分为电荷基团构成的。分为强酸性、弱酸性、强碱性及弱碱性强酸性、弱酸性、强碱性及弱碱性离离子交换剂。纤维素离子交换剂中，最广泛使用的是子交换剂。纤维素离子交换剂中，最广泛使用的是二乙胺基二乙胺基乙基乙基(DEAE(DEAE一一)纤维素和纤维素和羧甲基羧甲基(CM(CM一一)纤维素纤维素。近年来近年来PharmaciaPharmacia公司用微晶纤维素经交联作用，制成公司用微晶纤维素经交联作用，制成了类似凝胶的珠状弱碱性离子交换剂了类似凝胶的珠状弱碱性离子交换剂(DEAESephacel)(DEAESephacel)，结，结构与构与DEAEDEAE一纤维素

23、相同，对蛋白质、核酸、激素及其他生物一纤维素相同，对蛋白质、核酸、激素及其他生物聚合物都有同等的分辨率。聚合物都有同等的分辨率。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目微晶纤维微晶纤维-又称纤维素胶或又称纤维素胶或结晶纤维素结晶纤维素 性状：性状：白色或几乎白色白色或几乎白色的细小粉末，无臭，无味，的细小粉末，无臭，无味，可压成自身粘合的小片，并可压成自身粘合的小片，并可在水中迅速分散，不溶于可在水中迅速分散，不溶于水、稀酸、稀碱溶液和大多水、稀酸、稀碱溶液和大多数有机溶剂。数有机溶剂。制法：制法：将纤维性植物材将纤

24、维性植物材料与无机酸捣成浆状，经处料与无机酸捣成浆状，经处理使之降解后漂洗、研磨、理使之降解后漂洗、研磨、脱水、烘干、粉碎制成。脱水、烘干、粉碎制成。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目目前常用的纤维素交换剂目前常用的纤维素交换剂认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目离子交换纤维素适用于分离大分子多价电解质。离子交换纤维素适用于分离大分子多价电解质。特点：特点：结构疏松，结构疏松，对生物高分子物质对生物高分子物质(如蛋白质和核酸如蛋白

25、质和核酸分子分子)有较大的穿透性；有较大的穿透性；表面积大，表面积大，因而有较大的吸附容量；因而有较大的吸附容量；基质是亲水性的，基质是亲水性的，避免了疏水性反应对蛋白质避免了疏水性反应对蛋白质分离的干扰；分离的干扰；电荷密度较低电荷密度较低，与蛋白质分子结合不牢固，在，与蛋白质分子结合不牢固，在温和洗脱条件下即可达到分离的目的，不会引起蛋白温和洗脱条件下即可达到分离的目的，不会引起蛋白质的变性。质的变性。但纤维素分子中只有一小部分羟基被取代，结但纤维素分子中只有一小部分羟基被取代，结合在其分子上的解离基团数量不多，故合在其分子上的解离基团数量不多，故交换容量小交换容量小，仅为交换树脂的仅为交

26、换树脂的1/101/10左右。左右。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目交联葡聚糖离子交换剂交联葡聚糖离子交换剂交联葡聚糖离子交换剂是以交联葡聚糖交联葡聚糖离子交换剂是以交联葡聚糖G25G25和和G50G50为基质，通过化学方法引入电荷基团而制成的。为基质，通过化学方法引入电荷基团而制成的。交换剂交换剂G50G50型型适用于相对分子质量为适用于相对分子质量为3103104 43103106 6的物质的分离，交换剂的物质的分离，交换剂G25G25型型能交换相对分子质量较小能交换相对分子质量较小(110(1103 3

27、5105103 3)的蛋白质。的蛋白质。交联葡聚糖离子交换剂的性质与葡聚糖凝胶相似，在交联葡聚糖离子交换剂的性质与葡聚糖凝胶相似，在强酸和强碱中不稳定，在强酸和强碱中不稳定，在pHpH7 7时可耐时可耐120120的高热。的高热。它既它既有有离子交换作用，又有分子筛性质离子交换作用，又有分子筛性质，可根据分子大小对生，可根据分子大小对生物高分子物质进行分级分离，但物高分子物质进行分级分离，但不适用不适用于分级分离相对分于分级分离相对分子质量子质量大于大于2102105 5的蛋白质。的蛋白质。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“

28、精准扶贫”项目 琼脂糖离子交换剂琼脂糖离子交换剂主要以交联琼脂糖主要以交联琼脂糖CL6BCL6B为基质，引入电荷基团为基质，引入电荷基团而构成。而构成。这种离子交换凝胶对这种离子交换凝胶对pHpH及温度的变化均较稳定，及温度的变化均较稳定，可在可在pH3pH31010和和0 07070范围内使用，改变离子强度或范围内使用，改变离子强度或pHpH时，床体积变化不大。时，床体积变化不大。如如DEAESepharose CL6BDEAESepharose CL6B为阴离子交换剂；为阴离子交换剂；CMSepharose CL6BCMSepharose CL6B为阳离子交换剂为阳离子交换剂,它们的外形呈

29、它们的外形呈珠状，网孔大，特别适用于相对分子质量大的蛋白质珠状，网孔大，特别适用于相对分子质量大的蛋白质和核酸等化合物的分离，即使加快流速，也不影响分和核酸等化合物的分离，即使加快流速，也不影响分辨率。辨率。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目v按骨架结构不同，离子交换树脂可分为：按骨架结构不同，离子交换树脂可分为：v 凝胶型凝胶型和和大孔型大孔型。苯乙烯或丙烯酸与交联剂苯乙烯或丙烯酸与交联剂二乙烯苯聚合而成，二乙烯苯聚合而成，透明透明，没有毛细孔，吸水后形成没有毛细孔，吸水后形成微细的孔隙，适合交换无微细的孔隙

30、，适合交换无离子等小分子。离子等小分子。苯乙烯或丙烯酸与交联剂苯乙烯或丙烯酸与交联剂二乙烯苯的二乙烯苯的异构体异构体聚合，聚合，经过特殊的物理处理，行经过特殊的物理处理，行成大网孔，再导入交换基成大网孔，再导入交换基团制成，团制成，不透明，不透明，既有微既有微孔又有大粗孔，吸附大分孔又有大粗孔，吸附大分子，耐污染。子，耐污染。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目疏水性离子交换剂（树脂）疏水性离子交换剂（树脂）的命名的命名（D D）（D D）大孔型大孔型 无无凝胶型凝胶型分类代号分类代号00强酸强酸 1 1弱酸弱酸

31、 3 3弱碱弱碱 4 4螯合螯合 5 5两性两性 6 6氧化还原活氧化还原活性基团性基团骨架名称骨架名称00苯乙烯系苯乙烯系 1 1丙烯酸系丙烯酸系 2 2酚醛系酚醛系 3 3环氧系环氧系 4 4乙烯吡乙烯吡啶系啶系 5 5脲醛系脲醛系 6 6氯乙烯系氯乙烯系顺序代号顺序代号用以区别交换基团或交联剂的差异。用以区别交换基团或交联剂的差异。交联度（交联度（%）认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目例：例：00170017 凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂交联度为凝胶型苯乙烯系强酸阳离子交换树脂交联度为7%7%D001

32、D001 大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目亲水性离子交换剂的命名亲水性离子交换剂的命名v交换基团写在前面，然后写骨架，最后写原骨架的编号。交换基团写在前面，然后写骨架，最后写原骨架的编号。在编号前加在编号前加C C、A A以区分阳离子和阴离子。以区分阳离子和阴离子。v 如：如：DEAE-Sephadex A-25DEAE-Sephadex A-25v CM-Sephadex C-25 CM-Sephadex C-25 认识到了贫困户贫困的根本原

33、因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二、性质二、性质 1 1、颜色与形状、颜色与形状树脂类离子交换剂：褐色、黄色、乳白色等树脂类离子交换剂：褐色、黄色、乳白色等 亲水性离子交换剂：白色亲水性离子交换剂：白色 珠状珠状 2 2、交联度、交联度 交联度：交联度：交联剂在离子交换剂中的比例，用重量百分交联剂在离子交换剂中的比例，用重量百分率表示。率表示。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 3 3、膨胀度（吸水量）、膨胀度（吸水量）膨胀度：膨胀度：每每g g干胶在

34、水或其他规定的溶剂中，在一定时干胶在水或其他规定的溶剂中，在一定时 间与温度条件下膨胀后所占有的体积毫升数。间与温度条件下膨胀后所占有的体积毫升数。影响膨胀度的因素有：影响膨胀度的因素有：（1 1）、基质）、基质 （2 2）、电荷基团）、电荷基团 （3 3）、离子强度和）、离子强度和pHpH值值亲水性离子交换剂大，亲水性离子交换剂大，疏水性离子交换剂小。疏水性离子交换剂小。与交联度的关系。与交联度的关系。强碱和强酸大于弱碱和强碱和强酸大于弱碱和弱酸；电荷数和性质相弱酸；电荷数和性质相同，相差不大。同，相差不大。交联度大的离子交换剂对离子交联度大的离子交换剂对离子强度和强度和pHpH值不敏感。交

35、联度小值不敏感。交联度小或者弱的离子交换剂相反。或者弱的离子交换剂相反。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.4.交换容量交换容量交换容量交换容量是指离子交换剂能提供交换离子的量，是指离子交换剂能提供交换离子的量，它反映离子交换剂与溶液中离子进行交换的能力。通它反映离子交换剂与溶液中离子进行交换的能力。通常以每毫克或每毫升交换剂含有可解离基团的毫克当常以每毫克或每毫升交换剂含有可解离基团的毫克当量数（量数（meq/mgmeq/mg或或meq/mlmeq/ml）表示。）表示。总交换容量：总交换容量：理论交换容量，

36、它只和离子交换剂理论交换容量，它只和离子交换剂本身的性质有关。本身的性质有关。有效交换容量：有效交换容量：实际交换容量，与实验条件有很实际交换容量，与实验条件有很大的关系，后面提到的交换容量如未经说明都是指有大的关系，后面提到的交换容量如未经说明都是指有效交换容量。效交换容量。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目影响交换容量的因素：影响交换容量的因素：1 1、筛孔、筛孔要根据被分离的对象来选择。样品组分与离子交要根据被分离的对象来选择。样品组分与离子交换剂作用的表面积越大，交换容量越高。一般离子交换剂作用的表面积

37、越大，交换容量越高。一般离子交换剂的孔隙应尽量能够让样品组分进入，这样样品组换剂的孔隙应尽量能够让样品组分进入，这样样品组分与离子交换剂作用面积大。分离小分子样品，可以分与离子交换剂作用面积大。分离小分子样品，可以选择较小孔隙的交换剂，因为小分子可以自由的进入选择较小孔隙的交换剂，因为小分子可以自由的进入孔隙，而小孔隙离子交换剂的表面积大于大孔隙的离孔隙，而小孔隙离子交换剂的表面积大于大孔隙的离子交换剂。子交换剂。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 2 2、离子强度、离子强度 一般来说，离子强度增大，交换容量下

38、降。实一般来说，离子强度增大，交换容量下降。实验中增大离子强度进行洗脱，就是要降低交换容量以验中增大离子强度进行洗脱，就是要降低交换容量以将结合在离子交换剂上的样品组分洗脱下来。将结合在离子交换剂上的样品组分洗脱下来。3 3、pHpH值值 首先首先pHpH值影响样品中组分和离子交换剂的带电值影响样品中组分和离子交换剂的带电性质。性质。其次影响离子交换剂的解离程度。其次影响离子交换剂的解离程度。pHpH对弱酸和弱碱型离子交换剂影响对弱酸和弱碱型离子交换剂影响较大，弱酸型离子交换剂在较大，弱酸型离子交换剂在pHpH较高较高时，电荷基团充分解离，交换容量时，电荷基团充分解离，交换容量大，而在较低的大

39、，而在较低的pHpH时，电荷基团不时，电荷基团不易解离，交换容量小。易解离，交换容量小。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目交换容量的测定法交换容量的测定法（1 1）强酸型阳离子交换介质交换容量的测定法）强酸型阳离子交换介质交换容量的测定法 取一定量的离子交换介质，去离子水溶胀，漂洗干取一定量的离子交换介质，去离子水溶胀，漂洗干净用净用1mol1molL L的的NaOHNaOH处理，去离子水洗至中性，处理，去离子水洗至中性，1mol1molL L的的HClHCl处理，去离子水洗至中性。然后用处理，去离子水洗至中性

40、。然后用1mol1molL L的的NaClNaCl洗脱，收集洗脱液，再通过已标定的洗脱，收集洗脱液，再通过已标定的NaOHNaOH滴定洗脱液中滴定洗脱液中的氢离子浓度，计算出吸附氢离子的毫摩尔数量，除以的氢离子浓度，计算出吸附氢离子的毫摩尔数量，除以离子交换介质的质量，即可得到交换容量。离子交换介质的质量，即可得到交换容量。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目v（2 2）强碱型阴离子交换介质交换容量的测定方法）强碱型阴离子交换介质交换容量的测定方法 取一定量的离子交换介质，去离子水溶胀，漂洗干净，取一定量的离子交

41、换介质，去离子水溶胀，漂洗干净，用用1mol1molL L的的HClHCl处理，去离子水洗至中性，处理，去离子水洗至中性，1mol1molL L的的NaOHNaOH处理，去离子水洗至中性。然后用处理，去离子水洗至中性。然后用1mol1molL L的的NaClNaCl洗脱，收洗脱，收集洗脱液，再通过已标定的集洗脱液，再通过已标定的HClHCl滴定洗脱液中的氢氧根离子滴定洗脱液中的氢氧根离子浓度，计算出吸附氢氧根离子的毫摩尔数量，除以离子交换浓度，计算出吸附氢氧根离子的毫摩尔数量，除以离子交换介质的质量即可得到交换容量。介质的质量即可得到交换容量。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然

42、后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目v（3 3）凝胶或纤维类弱碱性或弱酸性离子交换介质）凝胶或纤维类弱碱性或弱酸性离子交换介质换容量的测定方法换容量的测定方法 v 取一定量的离子交换介质，漂洗干净，用取一定量的离子交换介质，漂洗干净，用1mol1molL L的的NaClNaCl处理，去离子水洗至中性，缓冲液平衡，用已知蛋白处理，去离子水洗至中性，缓冲液平衡，用已知蛋白的浓度样品过柱吸附，直至柱内的介质吸附的量达到饱和。的浓度样品过柱吸附，直至柱内的介质吸附的量达到饱和。用一定浓度的用一定浓度的NaClNaCl或其他的洗脱剂洗脱，收集洗脱液，测或其他的洗脱剂洗脱，

43、收集洗脱液，测定洗脱液中的蛋白质的浓度，按计算公式计算交换容量。定洗脱液中的蛋白质的浓度，按计算公式计算交换容量。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目5 5其它其它v稳定性稳定性，离子交换剂稳定性都较好，特别是树脂类，离子交换剂稳定性都较好，特别是树脂类离子交换剂，在浓度较高的酸或碱溶液中进行短期离子交换剂，在浓度较高的酸或碱溶液中进行短期处理后，其性质仍无改变。而亲水性离子交换剂的处理后，其性质仍无改变。而亲水性离子交换剂的理化稳定性一般与其基质的稳定性相近。与树脂类理化稳定性一般与其基质的稳定性相近。与树脂类

44、相比，稳定性差，易被污染。相比，稳定性差，易被污染。v比重比重，离子交换剂经过溶胀处理后的比重是恒定的。，离子交换剂经过溶胀处理后的比重是恒定的。不同的溶液中溶胀处理后的比重是有差异。不同的溶液中溶胀处理后的比重是有差异。v流速流速，一般是由离子交换剂的性质、操作压、层析，一般是由离子交换剂的性质、操作压、层析柱体积和分离样品的要求等因子控制的。在操作压柱体积和分离样品的要求等因子控制的。在操作压和其它层析条件相同的情况下，离子交换剂的颗粒和其它层析条件相同的情况下，离子交换剂的颗粒大，洗脱液的黏度小，流速就快，反之流速则慢。大，洗脱液的黏度小，流速就快，反之流速则慢。认识到了贫困户贫困的根本

45、原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第三节第三节 离子交换剂与缓冲液的选择离子交换剂与缓冲液的选择 一、离子交换剂的选择一、离子交换剂的选择 应用离子交换层析技术分离物质时，选择理想的离应用离子交换层析技术分离物质时，选择理想的离子交换剂是提高子交换剂是提高获得率和分辨率获得率和分辨率的重要环节。任何一种的重要环节。任何一种离子交换剂都不可能适用于所有的样品物质的分离，因离子交换剂都不可能适用于所有的样品物质的分离，因此必须根据各类离子交换剂的性质以及待分离物质的理此必须根据各类离子交换剂的性质以及待分离物质的理化性质，选择一种最理想的

46、离子交换剂进行层析分离。化性质，选择一种最理想的离子交换剂进行层析分离。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 选择离子交换剂的一般原则如下：选择离子交换剂的一般原则如下：(1)(1)阴、阳离子交换剂选择阴、阳离子交换剂选择 如果被分离物质带正电荷，应选择阳离子交换剂；如果被分离物质带正电荷，应选择阳离子交换剂；如带负电荷，应选择阴离子交换剂；如被分离物为两性如带负电荷，应选择阴离子交换剂；如被分离物为两性离子，则一般应根据其在稳定离子，则一般应根据其在稳定pHpH范围内所带电荷的性质范围内所带电荷的性质来选择交换

47、剂的种类。来选择交换剂的种类。(2)(2)强、弱离子交换剂选择强、弱离子交换剂选择 强型离子交换剂适用的强型离子交换剂适用的pHpH范围很广，常用来制备去范围很广，常用来制备去离子水和分离一些在极端离子水和分离一些在极端pHpH溶液中解离且较稳定的物质。溶液中解离且较稳定的物质。弱型离子交换剂适用弱型离子交换剂适用pHpH范围狭窄，在范围狭窄，在pHpH为中性的溶液中为中性的溶液中交换容量高，用它分离生命大分子物质时，其活性不易交换容量高，用它分离生命大分子物质时，其活性不易丧失。丧失。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准

48、扶贫”项目 (3)(3)不同离子型交换剂的选择不同离子型交换剂的选择 离子交换剂处于电中性时常带有一定的反离子，使用时离子交换剂处于电中性时常带有一定的反离子，使用时选择何种离子交换剂，取决于交换剂对各种反离子的结合力。选择何种离子交换剂，取决于交换剂对各种反离子的结合力。为了提高交换容量，一般应选择结合力较小的反离子。为了提高交换容量，一般应选择结合力较小的反离子。据此，据此，强酸型和强碱型离子交换剂应分别选择强酸型和强碱型离子交换剂应分别选择H H型和型和OHOH型；弱酸型型；弱酸型和弱碱型交换剂应分别选择和弱碱型交换剂应分别选择NaNa型和型和ClCl型。型。另外还要保证平衡离子不对样品

49、组分有明显影响。另外还要保证平衡离子不对样品组分有明显影响。因为因为在分离过程中，平衡离子被置换到流动相中，它不能对样品在分离过程中，平衡离子被置换到流动相中，它不能对样品组分有污染或破坏。如在制备过程中用到的离子交换剂的平组分有污染或破坏。如在制备过程中用到的离子交换剂的平衡离子是衡离子是H H或或OHOH离子，因为其它离子都会对纯水有污染。但离子，因为其它离子都会对纯水有污染。但是在分离蛋白质时，一般不能使用是在分离蛋白质时，一般不能使用H H或或OHOH型离子交换剂，因型离子交换剂，因为分离过程中为分离过程中H H或或OHOH离子被置换出来都会改变层析柱内离子被置换出来都会改变层析柱内p

50、HpH值，值，影响分离效果，甚至引起蛋白质的变性。影响分离效果，甚至引起蛋白质的变性。认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目(4)(4)不同基质离子交换剂的选择不同基质离子交换剂的选择 交换剂的基质是疏水性还是亲水性，对被分离物质交换剂的基质是疏水性还是亲水性，对被分离物质的稳定性和分离效果均有影响。一般认为，在分离生命的稳定性和分离效果均有影响。一般认为，在分离生命大分子物质时，选用亲水性基质的交换剂较为合适，它大分子物质时，选用亲水性基质的交换剂较为合适，它们对被分离物质的吸附和洗脱都比较温和，活性不易破们对被