《离子交换色谱》PPT课件

在高分子离子交换树脂中，常用的为交联的聚苯乙 烯骨架上连接不同得功能团（可交换基团）：
离子交换剂的分类 阳离子交换剂：强酸型和弱酸型
可电离的基团 磺酸基（-SO3H） 磷酸基（-PO3H2）
羧酸基（-COOH） 酚羟基（-OH）
阴离子交换剂：强碱型和弱碱型
可电离的基团 伯胺基（-NH2）
仲胺基（-NHCH3 ） 叔胺基（-N(CH3)2） 季胺基（-N+(CH3) 3 ）
交联度
树脂的交联度越大，则网眼越小，交换时体积大的离子进入树脂便受到限制。 但提高了交换的选择性：另外，交联度大时，形成的树脂结构紧密，机械强 度高。但是如果交联度过大则对水的膨胀性能差(一般要求1克干树脂在水中 能膨胀至1.5-2cm3为宜)，交换反应的速度慢，因此要求树脂的交联度一般为 4-14％。
离子交换树脂的结构和性质
离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分 子聚合物。网状结构的骨架部分一段很稳定，不 溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有 许多可被交换的活性基团。根据活性基团的不同、 离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交 换树脂两大类。
合成：高分子化学加聚反应，先合成骨架，然后 在骨架上添加功能基团。如合成过程中加入致孔 剂，可得大孔离子交换树脂，否为凝胶型。
1933年，合成了酚醛类型的阴阳离子树脂。 1945年，美国人，D.Alelio, 聚苯乙烯型强酸性阳
离子树脂，聚丙稀酸型阳离子交换树脂的合成。 此外，纤维素和多糖上引入交换基形成的离子交
换剂。
离子交换层析
离子交换层析的基本原理 离子交换介质的基本性质 离子交换介质的选择原则 离子交换层析的基本操作
第 四节 离子交换色谱
Lujiang Yuan School of Pharmaceutical Science Southwest University
离子交换色谱的发展
1903年，泡沸石（天然硅铝酸盐 Na2A12Si4O12·nH2O)来软化硬水。 Na2Z + Ca2+ ＝CaZ + 2Na+
交换容量
每克干树脂所含活性基团的物质的量，而实际交 换容量是指在实验条件下，每克干树脂能交换离 子的物质的量。
称取干树脂1克，置于250mL锥形瓶中、准确加 入0.1mol/LNaOH标准溶液100mL,振荡后放置过 夜，用移浓管吸取上层清液25mL，加酚酞指示剂 1滴，用0.1mol/L标准HCl溶液滴定至红色消失， 设用去标准HCl溶液14mL，树脂的交换容量可以 计算为5.6 mmol/g。
弱碱性阴离子交换剂在pH值升高时，其电离率逐渐降低，离子交换能力逐渐减 弱
常用的离子交换剂
离子交换树脂： 离子交换纤维素： 离子交换纤维素是携带功能基团纤维素衍生物，具
有松散的亲水性网状结构以及较大的表面积，大 分子可以自由通过，因而对生物大分子（如蛋白 质）的交换容量比离子交换树脂大。 阳离子型离子交换纤维素包括羟甲基纤维素（CM纤 维素）等 阴离子型离子交换纤维素包括二乙基氨基乙基纤维 素（DEAE纤维素）
离子交换层析的基本原理
离子交换层析是以离子交换剂为固定相， 以含特定离子的溶液为流动相，利用离子交换 剂上的可交换离子与溶液中离子发生交换作用 ，由于不同的离子交换能力不一样，待分离的 各种离子在树脂柱中随流动相的移动速度也不 一样，而将混合物中不同离子进行分离的技术 。
离子交换介质的基本性质
离子交换剂亦称离子交换介质，通常是一种不溶性 高分子化合物如树脂，纤维素，葡聚糖，醇脂糖 等； 含可交换离子 洗脱的可能性取决于交换反应平衡常数 吸附的蛋白质可以通过改变pH值，使蛋白 质 分子电性发生改变，而洗脱下来。 不同蛋白质形成离子键数目有差异的，及亲和 力不同。
离子交换亲和力
离子交换反应和其他化学反应一样，完全服从质量作用定律。 树脂对离子亲合力的大小用平衡常数来代表，它与离子的水合离子半径大小 和带电荷的多少有关。
强离子交换剂的电离率基本不受pH值影响，离子交换作用的pH范围宽
弱离子交换剂的电离率受pH影响很大，离子交换作用的pH范围小
弱酸性阳离子交换剂在pH值降低时，其电离率逐渐降低，离子交换能力逐渐减 弱
强酸性阳离子交换树脂应用较广泛，弱酸性阳离子交换树脂的H+不易电离， 所以在酸性溶液中不能应用，但它的选择性较高而且易于洗脱。
二、阴离子交换树脂
与阳离子交换树脂具有同样的有机骨架，只是所联的活性 基团为碱性基团。
季胺(-N(CH3)3) H+不易电离，强碱性阴离子交换树脂； 伯胺基(-NH2)、仲胺基(-NHCH3)和叔胺基(-N(CH3)2)的树
甲基丙烯酸和二乙烯苯基聚合，功能基羧基(-COOH)。
根据活性基团离解出H+能力的大小不同，阳离子交换树脂分为强酸性和弱 酸性两种。例如含-SO3的为强酸性阳离子交换树脂，常用R-SO3H表示(R表示 树脂的骨架)，含-COOH和-OH的弱酸性阳离子交换树脂，分别用R-COOH 和R-OH表示。
离子交换纤维素
离子交换纤维素
常用的离子交换剂
离子交换葡聚糖：
离子交换葡聚糖是葡聚糖经环氧氯丙烷交联后形成的具有 多孔三维空间网状wenku.baidu.com构和离子交换功能基团的多糖衍生物（ Sephadex G） Sephadex的优点如下：
脂为弱碱性阴离子交换树脂。 水化: R-NH3OH、R-NH2CH3OH、R-NH(CH3)2OH 和RN(CH3)3OH ,OH-可被阴离子交换和洗脱。,
阴离子交换树脂的化学稳定性及耐热性能都不如阳离子 交换树脂稳定。
交联度
树脂中所合交联剂的百分率称为重量交联度。 例如强酸性阳离子交换树脂:苯乙烯聚合而成为长的链状分子,二乙烯苯把各链 状分子联成立体型的网状体。如果二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树 脂的交联度为10％。
一、阳离子交换树脂
1 强酸型阳离子交换树脂 阳离子交换树脂具有酸性基团，如应用
最广泛的强酸性磺酸型聚苯乙烯树脂，它是以苯 乙烯和二乙烯苯聚合，经浓硫酸磺化而制得的聚 合物。
化学性质稳定，5－10年，耐强酸、强碱、 氧化剂和还原剂,不溶于酸、碱及常见的有机溶剂。 耐热超过100°C。
2 弱酸型子交换树脂