第七节离子交换色谱
离子交换柱色谱ppt课件
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三、操作方法 ·一般在柱中进行，避免产生逆交换
（一）树脂的处理和再生 ·处理：·除杂
·阳离子交换树脂转变为氢型： 浸蒸馏水水溶胀—5%-10%盐酸处理—蒸馏水洗至中性
·阴离子交换树脂转变为氯型或羟基型： 浸蒸馏水水溶胀—10%NaOH或10%NaCl处理—蒸馏水洗至中 性
·特点：热稳定性高、不溶于水和许多有机溶剂、化学性质稳 定
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2）阴离子交换树脂——以阴离子作为交换离子
·基团：通常含—NH2、—NHR、—NR2或—N⁺R3X⁻等活性基 团
①强碱性阴离子交换树脂：含季铵
·特点：·在酸、碱和有机溶剂中较稳定 ·可在酸性、碱性和中性溶液中进行阴离子交换 ·交换容量不随溶液PH值而变
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二、影响选择系数的因素及分离方式
库仑力
（一）主观因素
电荷、离子裸半径
离子水合程度
·Ks与电荷成正比，与水合离子半径成反比，与离子裸半径成
正比
·主、客观因素及规律：书P260 ①常温、稀溶液：阳离子电荷越高，亲和力越大（优先考虑电 荷）
②常温、稀溶液：等价阳离子半径越大，亲和力越大
③阴离子亲和力顺序
·低交联度树脂：·渗透性好 ·易变形、耐压差
2）交换容量 ·每克干树脂中真正参加交换反应的基团数，单位：mmol/g 或mmol/ml ·表示离子交换树脂进行离子交换能力的大小
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3）溶胶 ·树脂存在大量极性基团，具有强吸湿性，当树脂侵入水中， 大量水进入树脂内部，引起树脂膨胀的现象
·交联度高，溶胀小 ·交联度低，溶胀大
离子交换色谱技术——分离和纯化生物大分子的必备技术
离子交换色谱技术——分离和纯化生物大分子的必备技术随着人体基因组序列的解读以及各种细胞、组织和器官的高通量技术的发展，对于生命科学研究者而言，研究生物分子、生物大分子和蛋白质化合物的质量和纯度变得越来越重要，以达到提供更准确的实验数据和信息的目的。
因此，从海量混合物中纯化目标化合物的技术在生命科学和制药领域中变得越来越关键。
离子交换色谱技术出现了，它成为了生物大分子分离纯化的必备技术之一。
简介离子交换色谱技术是一种分离和纯化离子型物质的技术，适用于各种蛋白、核酸、多肽以及酶联免疫吸附试验等生物分子的分离与纯化。
其中，“离子交换”指离子交换树脂，是一种高分子化合物，在水中能够形成水合结构。
正负离子交换树脂有阴离子交换树脂和阳离子交换树脂两种。
在离子交换色谱过程中，该技术通过离子交换柱秉承离子两级的交换作用，从混合物中选择性地移除目标化合物以进行分离和纯化。
离子交换色谱技术的基本原理离子交换色谱技术的基本原理是根据生物大分子表面带有特定电荷的性质，使其与离子交换树脂上的反离子相互作用这种特定的性质相结合。
离子交换树脂本身可以引发这种特定性质，在某些情况下还可以与氢离子或氢氧根离子进行交换。
离子交换柱的结构和工作原理离子交换柱的工作原理是通过离子交换树脂选区性捕捉目标化合物，并通过某些方法从其中释放出来。
离子交换柱由含有离子交换树脂的柱子组成，内部环境包括真空等稳定环境。
离子交换柱根据生物分子在离子交换树脂表面的电荷状态选取不同的离子交换树脂和运行条件。
使用离子交换色谱和高效液相色谱使组分沿着离子交换柱进行分离。
组分的分离可以通过更改溶液中的化学物质来调节离子交换柱上的电位或链的溶解度。
离子交换色谱技术的应用离子交换色谱技术在分别提取多肽药物、血红蛋白和其他蛋白质、核酸序列、酶、低等生物细胞、孔雀石绿和甘草酸等天然产物中都有良好的应用效果。
其中，离子交换柱多用于从血红蛋白、细胞提取物和蛋白质混合物中分离纯化蛋白质，主要分为两个方面。
最新离子色谱法上岗考核试题
第七节离子色谱法一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( ) 答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( )答案：正确8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
( )答案：正确9．离子色谱分析中，淋洗液浓度的改变只影响被测离子的保留时间，而不影响水负峰的位置。
离子色谱
离子交换色谱摘要：离子交换色谱主要包括阴离子交换色谱和阳离子交换色谱。
本文介绍了，离子交换色谱的分离原理，检测方法，淋洗液、色谱柱类型和特点，以及离子交换色谱的应用。
离子色谱（IC）是高效液相色谱（HPLC）的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。
离子色谱的分离机理主要是离子交换，有3种分离方式，它们是高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱（MPIC）。
3种分离方式的柱填料的树脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换功能基和容量各不相同。
HPIC 用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。
3种分离方式各基于不同分离机理：HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基于吸附和离子对的形成。
离子交换色谱的离子交换分离基于流动相和固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。
对高极化度和疏水性较强的离子，分离机理还包括非离子交换的吸附过程。
离子交换色谱主要是用于无机和有机阴离子和阳离子的分离。
离子交换功能基为季铵基的树脂用作为阴离子分离，为磺酸基和羧酸基的树脂作为阳离子分离。
离子交换色谱主要用于分析常见的Cl-，F-，Br-等无机阴离子，有机酸，糖和氨基酸等有机阴离子，分析的阳离子主要是同一元素的多种价态金属阳离子的分离与分析；离子排斥色谱主要用于分离和分析有机酸和无机酸；离子对色谱主要是用于对表面活性剂的分离和分析。
1分离原理离子交换色谱的色谱柱的填料主要由基质（substrate material）和功能基（functional）两部分组成。
功能基是可解离的无机基团，与流动相接触，在固定相表面形成带电荷的离子交换位置，与流动相中的离子发生离子交换，在离子交换反应中，功能基的本体结构不发生明显变化，仅由其离子交换功能基的离子与外界同性电荷的离子发生等量离子交换。
色谱柱填料又被称为“离子交换剂”[1]。
离子交换色谱（ion
离⼦交换⾊谱（ion exchange chromatography）2、离⼦交换⾊谱（ion exchange chromatography）蛋⽩质、多肽均属于两性电解质，在缓冲液pH⼩于其等电点时，带净正电荷，⽽在缓冲液pH⼤于其等电点时，带净负电荷。
阴离⼦交换凝胶本⾝带有正电荷基团，阳离⼦交换凝胶本⾝带负电荷基团。
由于静电相互作⽤⽽使样品结合到凝胶上，再采⽤盐浓度梯度或者更换缓冲液的pH值进⾏洗脱对于等电点⼩于5.0的酸性蛋⽩质，推荐使⽤阴离⼦交换，对于等电点⼤于7.0的碱性蛋⽩质，推荐使⽤阳离⼦交换。
两种模式：⼀种使⽬的蛋⽩结合凝胶，通过梯度洗脱；⼀种使⽬的蛋⽩不结合凝胶，⽽⼤部分杂质结合凝胶，则穿过液中含有⽬的蛋⽩。
column chromatography（柱⾊谱）batch chromatography（批⾊谱）c、疏⽔作⽤⾊谱利⽤蛋⽩质、多肽在⾼盐存在下，可以结合疏⽔凝胶，⽽在盐浓度降低时⼜可以解脱的原理实现分离。
d、亲和⾊谱利⽤蛋⽩质、多肽与某些配基的特异性相互作⽤⽽进⾏分离。
例如：酶-底物，酶-抑制剂，糖蛋⽩-凝集素，抗原-抗体等。
近来发展了⾦属螯合亲和⾊谱，⽤于纯化表⾯含⾊氨酸、酪氨酸、组氨酸等的蛋⽩质以及(His)6-tagged重组蛋⽩。
亲和⾊谱分为特异性亲和⾊谱和组别亲和⾊谱两类。
肝素、凝集素、染料、⾦属螯合亲和⾊谱均为组别亲和⾊谱（同⼀配基可以结合许多种蛋⽩质）。
e、反相⾊谱常⽤于蛋⽩质、多肽的HPLC分析，以及多肽的精细制备分离，分辨率极⾼，可以分离两种仅相差⼀个氨基酸的多肽。
如⾎管紧张素（angiotensin）的⼏个亚型通过反相⾊谱可以很好地分离。
同⼀个样品在同⼀Source 30 RPC柱上进⾏分离，由于⾊谱条件进⾏了改变，⾊谱图截然不同，说明反相⾊谱具有⾼度的选择性。
四、应⽤举例例⼀、⼀种抗HIV gp120单克隆抗体的Fab⽚断（E.coli中表达）分⼦量：50 kD等电点：11表达定位：周质（periplasmic）纯化策略：渗透压休克提取周质，阳离⼦交换去除⼤部分杂质，疏⽔作⽤⾊谱进⼀步去除杂质，最后⽤凝胶过滤分离。
离子色谱法上岗考核试题
第七节离子色谱法一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( ) 答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( )答案：正确7．离子色谱分析样品时，可以用去离子水稀释样品，还可以用淋洗液做稀释剂，以减小水负峰的影响。
( ) 答案：正确8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
离子交换色谱法和离子色谱法
阳离子交换树脂
RSO H
3
+
X
RSO3X
+
H
不可交换离子 可交换离子 待测离子
交换平衡常数或选择性系数
RSO X H RSO X 3 3 s m s Ks RSO3 H s X m RSO3 H s / X m K A KB / H m
强酸型阳离子交换树脂：含有磺酸基-SO3 H+的树脂
OH 2.阴离子交换树脂：在骨架上引入能电离出 的
碱性基团，如季铵基、氨基、仲胺基，叔胺基。 强碱型阴离子交换树脂：含有季铵基-N(CH3)+3 OH 的树脂。
交联度和交换容量
交联度：
表示离子交换树脂中交联剂的含量大小，即合成树脂 时二乙烯苯在原料中的重量百分含量。 强酸型--2～16%：强碱性--<10%。 交联度越高。网眼越小，选择性越高，大体积离子愈 难进入树脂基体。
影响Ks的因素
1）溶质的离子电荷数越大或水合离子半径越 小，则KS ↑。 2）交换能力强、选择性大的离子组成流动相 的洗脱力越大，则tR↓, KS↓ 3) pH降低时，弱电解质的离解被抑制（弱酸 ），tR↓, KS↓ 4）交联度↑，交换容量↑， tR ↑, KS ↑
流动相
离子交换色谱多以水溶液为流动相，因为水具有使组
分离子化的特性，也可在流动相中加入少量有机溶剂（甲
醇，四氢呋喃和乙腈）以增加某些组分的溶解度进而改变 分离选择性，这对分离可离解的有机化合物尤为有利。 以水为流动相的离子色谱中，组分的保留时间和分离 度主要通过控制流动相pH和离子强度调节。
离子色谱法上岗考核试题
第七节离子色谱法一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( ) 答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( )答案：正确7．离子色谱分析样品时，可以用去离子水稀释样品，还可以用淋洗液做稀释剂，以减小水负峰的影响。
( )8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
离子交换色谱 生物碱
离子交换色谱生物碱
离子交换色谱是一种常用的色谱技术，可以用于分离和纯化生物碱和其他有机化合物。
下面是对离子交换色谱在生物碱分离方面的详细说明：
1. 原理：离子交换色谱主要基于离子交换剂与样品中离子之间的相互作用进行分离。
离子交换剂是一种具有可交换离子基团的树脂，能够与样品中的离子发生交换。
在分离过程中，样品中的离子会根据其带电情况和极性被不同的离子交换剂所吸附，从而实现分离。
2. 实验流程：在生物碱的离子交换色谱分离中，一般会首先将生物碱样品溶解在合适的溶剂中，然后通过输液泵将样品溶液注入色谱柱中。
色谱柱中填装有离子交换剂，样品中的离子会与离子交换剂发生交换，根据不同的带电情况和极性被吸附在不同的位置。
随后，用洗脱液将不同离子洗脱下来，收集各个峰的洗脱液即可得到各个组分。
3. 影响因素：离子交换色谱的分离效果受到多种因素的影响，包括样品的溶解性、离子交换剂的性质、流动相的组成和流速、实验条件等。
其中，样品的溶解性和离子交换剂的性质对分离效果的影响尤为显著。
在实验中需要根据实际情况选择合适的溶剂和离子交换剂，以获得最佳的分离效果。
4. 应用范围：离子交换色谱在生物碱的分离中具有广泛的应用，可以用于分离和纯化各种类型的生物碱，如喹啉类、嘌呤类、有机胺类等。
同时，离子交换色谱还可以用于其他有机化合物的分离和
纯化，如黄酮类、酚类等。
离子交换色谱是一种有效的分离技术，可以用于生物碱和其他有机化合物的分离和纯化。
在实际应用中需要根据实验条件和样品性质选择合适的溶剂和离子交换剂，以获得最佳的分离效果。
离子交换色谱法分析化学
离子交换色谱法分析化学离子交换色谱法是一种常用的分离和分析方法，广泛应用于化学、生物、环境等领域。
该方法基于离子交换剂与样品中离子之间的相互作用，实现对目标化合物的分离和分析。
本文将介绍离子交换色谱法的基本原理、实验操作步骤以及在化学分析中的应用。
一、离子交换色谱法的基本原理离子交换色谱法利用离子交换剂作为固定相，通过与样品中离子之间的相互作用，实现分离目标化合物。
离子交换剂是一种具有交换基团的功能性材料，通过基团与样品中离子进行交换，从而实现对目标化合物的分离。
根据不同的交换基团和固定相材料，离子交换色谱法可应用于不同类型化合物的分离和分析。
二、实验操作步骤1、准备实验仪器和试剂，包括色谱柱、流动相、样品溶液等。
2、将离子交换剂填充至色谱柱中，制成固定相。
3、将样品溶液注入进样器中。
4、开启泵，使流动相通过色谱柱，将样品中的离子与固定相中的交换基团进行交换。
5、通过检测器对分离后的离子进行分析和检测。
6、根据峰高、峰面积等参数计算目标化合物的含量。
三、离子交换色谱法在化学分析中的应用1、有机酸和碱的分离和分析：离子交换色谱法可用于分离和测定有机酸和碱的含量，如乳酸、柠檬酸、苯胺等。
通过选择合适的离子交换剂和流动相，可实现高分辨率分离和准确测定。
2、金属离子的分离和分析：离子交换色谱法可用于分离和测定金属离子，如钠、钾、钙、镁等。
通过选择含有适当功能基团的固定相，可实现对不同金属离子的分离和分析。
3、环境样品的分离和分析：离子交换色谱法可用于分离和测定环境样品中的阴、阳离子，如水样、土壤样品的分离和分析。
通过优化实验条件，可实现高分辨率分离和准确测定。
4、生物样品的分离和分析：离子交换色谱法可用于分离和测定生物样品中的离子，如氨基酸、多肽等。
通过选择合适的固定相和流动相，可实现高分辨率分离和准确测定。
5、其他领域的应用：离子交换色谱法还可应用于化学合成、药物分析、食品分析等领域。
通过选择合适的固定相和流动相，可实现对不同类型化合物的分离和分析。
生物分离工程离子交换层析(色谱)课件PPT
离子交换(IEC)的应用及特点
GFC — 主要用于产物的初步纯化和中后期脱盐 IEC — 是蛋白质、肽和核酸等生物产物的主要纯化 手段 IEC分离的特点：
（1）料液处理量大，具有浓缩作用，可在较高流速下操作； （2）应用范围广泛，优化操作条件可大幅度提高分离的 选择性，所需柱长较短； （3）产品回收率高； （4）商品化的离子交换剂种类多，选择余地大，价格也远低 于亲合吸附剂。
洗脱方式： 恒定洗脱法：洗脱液（流动相）的离子强度不变； 缺点：对于在吸附柱上分配系数相差较大的蛋白 质很难实现很好的分离。 线性梯度洗脱法或阶段梯度洗脱法： 除GFC以外的层析操作均采用此种方法。 在洗脱过程中，流动相的离子强度线性增大 或阶段梯度增大，因此溶质的分配系数连续降低， 移动速度逐渐增大，使恒定洗脱条件下难于脱附 的溶质得到洗脱。
三、HIC操作 上样及洗脱的一般规律： 在高盐浓度条件下，蛋白质与固定相疏水缔 合；浓度降低时，疏水作用减弱，逐步被洗脱下 来。一般用pH 6-8的盐水溶液[如（NH4）2SO4]。 盐的浓度影响蛋白质的疏水性，从而影响蛋白质 的保留值。 盐：Na2SO4，KH2PO4，NaHPO4，(NH4)2SO4，NH4OAc， KOAc，NaOAc，NaCl 盐析作用增强
是介于等度洗脱和线性洗脱中间 的洗脱手段 盐 浓 度
时 间
阶段梯度洗脱示意图
线性梯度洗脱和阶段梯度洗脱法的优缺点如下：
（1）线性梯度洗脱法： 优点：流动相离子强度（盐浓度）连续增大，不出现干 扰峰，操作范围广； 缺点：需要特殊的调配浓度梯度的设备。 （2）阶段梯度洗脱法： 优点：利用切换不同盐浓度的流动相溶液进行洗 脱，不 需要特殊梯度设备，操作简单； 缺点：因为流动相浓度不连续变化，容易出现干扰峰。 此外，容易出现多组分洗脱峰重叠的现象，因此 洗脱操作参数（如盐浓度，体积）的设计较困难。
离子交换色谱
离子交换色谱一、实验原理：离子交换层析Ion Exchange Chromatography简称为IEC是以离子交换剂为固定相,依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法;离子交换层析中,基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成;带有正电荷的称之阴离子交换树脂;而带有负电荷的称之阳离子树脂;离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化;由于蛋白质也有等电点,当蛋白质处于不同的pH条件下,其带电状况也不同;阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质,所以这类蛋白质被留在柱子上,然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施,将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来;结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来;反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质,结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来;离子交换层析是用离子交换剂作固定相,利用它与流动相中的离子能进行可逆的交换性质来分离离子型化合物的层析方法;即溶液中的离子同离子交换剂上功能基团交换反应的过程;带电荷量少,亲和力小的先被洗脱下来,带电荷量多,亲和力大的后被洗脱下来;二、实验设计离子交换剂；缓冲液；洗脱剂具体操作：1、离子交换介质的选择：考虑目的分子的大小,目的分子会影响其接近介质上的带电功能集团；功能集团的强弱,目的分子稳定,选择强交换介质;对于大多数纯化步骤来说,建议开始的时候使用强离子交换柱,可在摸索方法的过程中有一个宽的pH范围;对于一个已知等电点的蛋白质,可根据其等电点来选择;如果选用阴离子交换剂,使用缓冲液的pH值应高于该蛋白质等电点,因为此时蛋白质在该缓冲液中携带净负电荷,可与阴离子交换剂结合;如果选用阳离子交换剂,缓冲液的pH值应低于该蛋白质的等电点,因为此时蛋白质在该缓冲液中携带净正电荷,可与阳离子交换剂结合;对于一个未知等电点的蛋白质,可以先选择一个阴离子交换剂,再选择一个中性的pH缓冲液,将蛋白质样品透析至,然后过阳离子交换柱,根据过柱后的结果确定下一个使用的缓冲液的pH;如果目的蛋白再穿过液中,说明目的蛋白在此pH条件下带正电荷,可将缓冲液升高一个pH,将蛋白质样品透析纸,然后再过阴离子交换柱,根据过柱后的结果确定下一个使用的缓冲液的pH;以此类推,直至目的蛋白能够结合在阴离子交换柱上为止,也可用阳离子交换剂作类似的选择,不过要注意,pH的改变应向减小的方向进行;功能集团的强弱一般情况下,在分离等电点pH为6-9的目的分子,尤其是当目的分子不稳定时,需要较温和的色谱条件才会选用弱交换介质;流动相缓冲液的选择：离子交换色谱的流动相必须是有一定离子强度的并且对pH有一定缓冲作用的溶液；阳离子交换剂应选择阴离子缓冲液,可用柠檬酸盐、醋酸盐、磷酸盐等；阴离子交换剂应选用阳离子缓冲液,可用乙二胺、Tris等；起始缓冲液浓度应尽可能低,这样可使色谱柱上吸附更多的分离物质;2、色谱柱的选择通常选择粗短柱,即高径比小的色谱柱;离子交换分离蛋白质是依靠吸附强弱不同,发生吸附时蛋白质会优先结合在色谱柱的上部,如果柱子过长,增加了从吸附位置到收集位置的流程距离,容易增加样品扩散,导致峰值增加3、折叠预处理和装柱对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒,以保证有较好的均匀度,对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤;溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理,使之成为带H+或OH-的交换剂型;阴离子交换剂常用"碱-酸-碱"处理,使最终转为-OH-型或盐型交换剂；对于阳离子交换剂则用"酸-碱-酸"处理,使最终转为-H-型交换剂;洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度;已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡;为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层,要适当加压装柱,同时使柱床压紧,减少死体积,有利于分辨率的提高;柱子装好后再用起始缓冲液淋洗,直至达到充分平衡方可使用;5、折叠加样与洗脱及洗脱组分的收集和分析加样：层析所用的样品应与起始缓冲液有相同的pH和离子强度,所选定的pH值应落在交换剂与被结合物有相反电荷的范围,同时要注意离子强度应低,可用透析、凝胶过滤或稀释法达此目的;样品中的不溶物应在透析后或凝胶过滤前,以离心法除去;为了达到满意的分离效果,上样量要适当,不要超过柱的负荷能力;柱的负荷能力可用交换容量来推算,通常上样量为交换剂交换总量的1%-5%;折叠洗脱：已结合样品的离子交换前,可通过改变溶液的pH或改变离子强度的方法将结合物洗脱,也可同时改变pH与离子强度;为了使复杂的组份分离完全,往往需要逐步改变pH或离子强度,其中最简单的方法是阶段洗脱法,即分次将不同pH与离子强度的溶液加入,使不同成分逐步洗脱;由于这种洗脱pH与离子强度的变化大,使许多洗脱体积相近的成分同时洗脱,纯度较差,不适宜精细的分离;最好的洗脱方法是连续梯度洗脱,两个容器放于同一水平上,第一个容器盛有一定pH的缓冲液,第二个容器含有高盐浓度或不同pH的缓冲液,两容器连通,第一个容器与柱相连,当溶液由第一容器流入柱时,第二容器中的溶液就会自动来补充,经搅拌与第一容器的溶液相混合,这样流入柱中的缓冲液的洗脱能力即成梯度变化;第一容器中任何时间的浓度都可用下式进行计算:C=C2-C2-C11-VA2/A1式中A1、A2分别代表两容器的截面积:C1、C2分别表示容器中溶液的浓度;V为流出体积对总体积之比;当A1=A2时为线性梯度,当A1>A2时为凹形梯度,A1>A2时为凸形梯度;洗脱时应满足以下要求:①洗脱液体积应足够大,一般要几十倍于床体积,从而使分离的各峰不至于太拥挤;②梯度的上限要足够高,使紧密吸附的物质能被洗脱下来;③梯度不要上升太快,要恰好使移动的区带在快到柱末端时达到解吸状态;目的物的过早解吸,会引起区带扩散;而目的物的过晚解吸会使峰形过宽;洗脱馏份的分析按一定体积5-10ml/管收集的洗脱液可逐管进行测定,得到层析图谱;依实验目的的不同,可采用适宜的检测方法生物活性测定、免疫学测定等确定图谱中目的物的位置,并回收目的物;洗脱组分的收集和分析：通常色谱柱下端连接一个紫外检测器,用于检测蛋白质组分的洗脱过程,而后又连接着部分收集器,用于收集洗脱液;6、离子交换剂的再生与保存离子交换剂可在柱上再生;如离子交换纤维素可用2mol/:NaCl淋洗柱,若有强吸附物则可用LNaOH洗柱；若有脂溶性物质则可用非离子型去污剂洗柱后再生,也可用乙醇洗涤,其顺序为：LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水;保存离子交换剂时要加防腐剂;对阴离子交换剂宜用%氯已定洗必泰,阳离子交换剂可用乙基硫柳汞%;有些产品建议用%叠氮钠;三、举例：离子交换层析法分离氨基酸原理：所用样品为天冬氨酸和组氨酸的混合液,分别属酸性氨基酸、碱性氨基酸,用强酸型阳离子交换树脂Dowex50,在一定洗脱条件下洗脱,将它们分离;组氨酸pH>10,天冬氨酸.器材：层析柱,沸水浴等试剂：Dowex50；LNaOH；柠檬酸缓冲液；氨基酸混合液；茚三酮混合液目数：离子交换树脂的颗粒直径大小Dowex50为20-50目Dowex20 840µmDowex50 297µmDowex100 149µm代表二乙烯苯的百分含量操作：1、层析：将Dowex50装柱后,用LNaOH清洗树脂5分钟,再用柠檬酸缓冲液平衡10分钟;方法同凝胶层析法加样5-6滴;当样品进入树脂后,加入柠檬酸缓冲液洗脱加样后立即收集,每管收集3ml控制流速15滴/分钟;当第一峰一出现,换用LNaOH作洗脱液,直至第二峰收集完毕;用柠檬酸缓冲液再平衡10分钟,再生;2、检测：从第二管起每收集管中加入茚三酮显色液,充分混合,沸水浴15分钟,自来水冷却,观察氨基酸与茚三酮的显色反应,若生成紫色混合物,则说明收集到氨基酸;四、离子交换色谱的优缺点：优点：1、具有开放性支持骨架,大分子可以自由进入和迅速扩散,故吸附容量大；2、有亲水性,对大分子的吸附不太牢固,用温和条件即可洗脱,不致引起蛋白质变性和酶的失活；3、多孔性、表面积大、交换容量大、回收率高,可用于分离和制备;缺点：由交换层析介质决定,不同蛋白质相互分离效果也不确定,这种分离也易造成各蛋白峰的重叠,造成分离纯度的下降;四、离子交换色谱的优缺点：优点：1、具有开放性支持骨架,大分子可以自由进入和迅速扩散,故吸附容量大；2、有亲水性,对大分子的吸附不太牢固,用温和条件即可洗脱,不致引起蛋白质变性和酶的失活；3、多孔性、表面积大、交换容量大、回收率高,可用于分离和制备;缺点：由交换层析介质决定,不同蛋白质相互分离效果也不确定,这种分离也易造成各蛋白峰的重叠,造成分离纯度的下降;。
(七)海水(环境监测岗位专业考试)
第七节离子色谱法(一)基础知识分类号：W7-0一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( )答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( )答案：正确7．离子色谱分析样品时，可以用去离子水稀释样品，还可以用淋洗液做稀释剂，以减小水负峰的影响。
( )答案：正确8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
离子交换液相色谱法 流动相
离子交换液相色谱法流动相离子交换液相色谱法流动相是一种用于分离和定量分析分子中活性离子的一种常用技术。
它主要利用一种溶液作为流动相，溶解物被送入离子交换柱中，并在柱内按照分子量、离子强度和离子类型等不同参数的不同组合，被离子交换柱中的离子交换树脂所吸附，从而实现对溶解物的分离。
离子交换液相色谱法流动相的特点是其分离精度高，分离速度快，定性分析准确，可以检测出特定离子的特定分子。
离子交换液相色谱法流动相的原理是利用被检测物质的离子在流动相中的不同组合，从而实现分离的目的。
离子交换液相色谱法流动相的流体是一种带有不同电荷的溶液，该溶液可以与物质产生离子交换反应，从而把物质分离出来。
流动相的电荷大小与物质的性质有关，在流动相中，离子在柱内渗透并与离子交换柱中的树脂结合，从而实现分离。
离子交换液相色谱法流动相的操作原理是，将溶液中的物质通过泵由液相色谱仪的柱中送入，物质会在柱中根据物质的不同性质分离成多个分子，这些分子会在柱中不同的部分停留，当停留时间足够的时候，分子就会沿着柱被排出，然后通过检测仪检测出分子的组成和强度。
离子交换液相色谱法流动相的优点有：（1）分离效率高，可以获得更高的分离精度；（2）可以检测出特定离子的特定分子；（3）定量分析准确，可以很好的控制检测结果的准确性；（4）检测结果可靠，能够准确反映离子的分布情况；（5）操作简单，可以节省大量的时间和精力。
离子交换液相色谱法流动相的应用极为广泛，可以应用在化学分析、生物分析、环境分析、药物分析和食品分析等多个领域。
在化学分析中，可以通过液相色谱法研究各种有机物，如芳烃、烷烃、酯类、醛类和酮类等；在生物分析中，可以用它来分析蛋白质、核酸、脂肪、脂肪酸和碳水化合物等；在环境分析中，可以用它来测定污染物和有毒物质；在药物分析中，可以用它来分析药物的组成；在食品分析中，可以用它来测定食物中的微量元素和活性成分等。
综上所述，离子交换液相色谱法流动相是一种安全、准确、高效的分离技术，它可以用于分离和定量分析各种活性离子，并具有分离精度高、分离速度快、定性分析准确、检测准确等优点，可以应用于化学分析、生物分析、环境分析、药物分析和食品分析等多个领域，受到了广泛的应用。
离子色谱法上岗考核试题
第七节离子色谱法一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离。
答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案：越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器。
目前用得最多的是抑制器。
答案：自身再生7．在离子色谱分析中，为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和，以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现。
答案：流速二、判断题1．离子色谱(IC)是高效液相色谱(HPLC)的一种。
( )答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
它们的分离机理是相同的。
( )答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
( ) 答案：正确4．当改变离子色谱淋洗液的流速时，待测离子的洗脱顺序将会发生改变。
( )答案：错误正确答案为：待测离子的洗脱顺序不会改变。
5．离子色谱分离柱的长度将直接影响理论塔板数(即柱效)，当样品中被测离子的浓度远远小于其他离子的浓度时，可以用较长的分离柱以增加柱容量。
( )答案：正确6．离子色谱分析阳离子和阴离子的分离机理、抑制原理是相似的。
( )答案：正确7．离子色谱分析样品时，可以用去离子水稀释样品，还可以用淋洗液做稀释剂，以减小水负峰的影响。
( )8．离子色谱分析中，水负峰的位置由分离柱的性质和淋洗液的流速决定，流速的改变可改变水负峰的位置和被测离子的保留时间。
离子色谱、气相色谱、GC-MS知识点(K12教育文档)
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第七节离子色谱法（一)基础知识分类号:W7—0一、填空题1．离子交换色谱主要用于有机和无机、离子的分离.答案：阴阳2．离子排斥色谱主要用于酸、酸和的分离。
答案：有机无机弱醇类3．离子对色谱主要用于表面活性的离子、离子和络合物的分离。
答案：阴阳金属4．离子色谱仪中，抑制器主要起降低淋洗液的和增加被测离子的，改善的作用。
答案：背景电导电导值信噪比5．离子色谱分析样品时，样品中离子价数越高，保留时间，离子半径越大，保留时间。
答案:越长越长6．离子色谱中抑制器的发展经历了几个阶段，最早的是树脂填充抑制柱、管状纤维膜抑制器，后来又有了平板微膜抑制器.目前用得最多的是抑制器。
答案:自身再生7．在离子色谱分析中,为了缩短分析时间，可通过改变分离柱的容量、淋洗液强度和 ,以及在淋洗液中加入有机改进剂和用梯度淋洗技术来实现.答案：流速二、判断题1．离子色谱（IC）是高效液相色谱(HPLC）的一种.( ）答案：正确2．离子色谱的分离方式有3种，即高效离子交换色谱(HPIC)、离子排斥色谱（HPIEC）和离子对色谱(MPIC）.它们的分离机理是相同的。
（）答案：错误正确答案为：它们的分离机理是不同的。
3．离子色谱分析中，其淋洗液的流速和被测离子的保留时间之间存在一种反比的关系。
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第七节离子交换色谱离子交换色谱(ion-exchange chromatography，IEC)是发展最早的色谱技术之一。
20世纪30年代人工合成离子交换树脂的出现对于离子交换技术的发展具有重要意义，基于苯乙烯-二乙烯苯的离子交换树脂至今仍是最广泛使用的一类离子交换树脂。
但它并不十分适合对生物大分子如蛋白质、核酸、多糖等的分离，因为:①树脂交联度太大而颗粒内网孔较小，蛋白质分子无法进颗粒内部，只能吸附在表面，造成有效交换容量很小；②树脂表面电荷密度过大，使蛋白质在其上吸附得过于牢固，必须用较极端的条件才能洗脱，而这样的条件往往易造成蛋白质变性；③树脂的骨架具疏水性，一旦与蛋白质之间发生疏水相互作用，也容易造成蛋白质变性失活。
20世纪50年代中期，Sober和Peterson合成了羧甲基(CM-）纤维素和二乙氨乙基（DEAE-）纤维素，这是两种亲水性和大孔型离子交换剂。
其亲水性减少了离子交换剂与蛋白质之间静电作用以外的作用力，而大孔型结构使蛋白质能进人网孔内部从而大大提高了有效交换容量，而纤维素上较少的离子基团有利于蛋白质的洗脱，因此这两种离子交换剂得到了极为广泛的应用。
此后，多种色谱介质特别是颗粒型介质被开发和合成，包括交联葡聚糖凝胶、交联琼脂糖、聚丙烯酞胺以及一些人工合成的亲水性聚合物等，以这些介质为骨架结合上带电基团衍生而成的离子交换剂也层出不穷，极大地推动了离子交换技术在生化分离中的发展和应用。
一、离子交换色谱相关理论(一)基本原理离子交换色谱分离生物分子的基础是待分离物质在特定条件下与离子交换剂带相反电荷因而能够与之竞争结合，而不同的分子在此条件下带电荷的种类、数量及电荷的分布不同，表现出与离子交换剂在结合强度上的差异，在离子交换色谱时按结合力由弱到强的顺序被洗脱下来而得以分离。
离子交换色谱的原理和一般步骤如图6.7-1所示。
图6.7-1 离子交换色谱原理梯度缓冲液中的离子；极限缓冲液中的离子；待分离的目标分子；▲需除去的杂质1- 上样阶段，此时离子交换剂与平衡离子结合；2- 吸附阶段，混合样品中的分子与离子交换剂结合；3- 开始解吸阶段，杂质分子与离子交换剂之间结合较弱而先被洗脱，目标分子仍处于吸附状态；4- 完全解吸阶段，目标分子被洗脱；5- 再生阶段，用起始缓冲液重新平衡色谱柱，以备下次使用蛋白质、多肽、核酸、聚核苷酸、多糖和其他带电生物分子正是如此通过离子交换剂得到了分离纯化，即带负电荷的溶质可被阴离子交换剂交换，带正电荷的溶质可被阳离子交换剂交换。
(二)基本理论1 . 离子交换作用离子交换剂由不溶性高分子基质、荷电功能基团和与功能基团电性相反的反离子组成，在水溶液中，与功能基团带相反电荷的离子(包括缓冲液中的离子、蛋白质形成的离子)依靠静电引力能够吸附在其表面(如图6.7-2所示)。
这样，各种离子与离子交换剂结合时存在竞争关系。
无机离子与交换剂的结合能力与离子所带电荷成正比，与该离子形成的水合离子半径成反比。
也就是说，离子的价态越高，结合力越强；价态相同时，原子序数越高，结合力越强。
在阳离子交换剂上，常见离子结合力强弱顺序为：Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+；Mg2+<Ca2+<Sr2+<Ba2+；Na+<Ca2+<Al3+<Ti4+。
图6.7-2离子交换色潜中所进行的离子交换过程(以阳离子交换树脂为例)在阴离子交换剂上，结合力强弱顺序为：F—<Cl—<Br—<I—目的物与离子交换剂的结合能力首先取决于溶液pH，它决定了目的物的带电状态，此外还取决于溶液中离子的种类和离子强度。
起始条件，溶液中离子强度较低，上样后，目的物与交换剂之间结合能力更强，能取代离子而吸附到交换剂上;洗脱时，往往通过提高溶液的离子强度，增加了离子的竞争性结合能.力，使得样品从交换剂上解吸，这就是离子交换色谱的本质。
2. pH和离子强度I的影响pH和离子强度I是控制蛋白质离子交换行为、分辨率、回收率等的重要因素。
pH决定了目标分子及离子交换剂的带电荷情况，因而是决定目的物是否发生吸附的最重要参数。
分离时，应控制pH使得目标分子和离子交换剂带相反的电荷。
一方面，离子交换剂有一个工作pH范围，在此范围内能够确保离子交换剂带充足的电荷；另一方面，溶液的pH直接决定了目标分子带电荷的种类和数量，选择适当的pH，能够保证目标分子与离子交换剂带相反电荷而被吸附，同时如果pH距离目标分子等电点过远，则造成目标分子与离子交换剂结合过于牢固而不易洗脱。
在选择操作pH时还需特别注意目标分子的pH稳定范围，若超出此范围会造成目标分子活性丧失，导致回收率下降。
特别是要考虑到由于道南效应( Donnan）的存在，离子交换剂表面pH与溶液pH是不一致的，离子交换剂是亲水的，其表面有一层水膜，水膜里可以看作是离子交换剂的微环境。
在阳离子交换剂表面的微环境中，H+被阳离子交换基团吸引而OH—被排斥，造成交换剂表面pH比周围缓冲液中低1个pH单位；而阴离子交换剂表面的微环境中，OH—被阴离子交换基团吸引而H+被排斥，造成交换剂表面pH比周围缓冲液中高1个pH单位。
例如，某蛋白质在pH5时被阳离子交换剂吸附，实际上该蛋白质在交换剂表面是处在pH4的环境中，若此蛋白质在此pH条件下不稳定将会失活。
大多数蛋白质在pH4以下稳定性都会下降而使回收率很低。
由于溶液中的其他离子与目标分子竞争结合到离子交换剂上，因此离子种类和离子强度I是影响月标分子结合和洗脱的另一重要因素。
低离子强度下，目标分子通过荷电基团结合至离子交换剂上带相反电荷的功能基团上;当竞争离子浓度即离子强度I逐渐升高时，目标分子逐渐被置换下来。
绝大多数目的物在1mol/L的盐浓度下能够被洗脱，因此在探索条件阶段，人们常把洗脱盐的终浓度定为1mo1/L。
事实上在溶液中盐类还常扮演稳定目的物结构的角色，另外，不同离子从交换剂上将目的物置换下来的能力是不同的，并且离子类型还会对分辨率和不同蛋白质的洗脱顺序产生影响。
3. 疏水相互作用和氢键虽然目的物与离子交换剂发生结合主要依靠相反电荷之间的离子键，但实际上此过程中还可能存在其他的作用力，常见的就是疏水相互作用和氢键。
疏水相互作用主要出现在使用带非极性骨架的离子交换剂时，例如离子交换树脂，特别是聚苯乙烯树脂，骨架带有较强的疏水性，能与目的物分子中的一些疏水性氨基酸残基之间通过疏水相互作用结合。
现代HPLC中仍有部分色谱介质以树脂为骨架。
氢键主要出现在使用以亲水性高分子为骨架的离子交换剂，如以Sephadex或Sepharose为基质的离子交换剂，骨架糖链中的轻基、羧基等基团能够与目的物分子中带亲水侧链的氨基酸残基之间形成氢键。
当目的物与杂质在电性质方面很接近时，这些额外的作用力在分离时起着决定性的作用，据此往往可实现分离。
4. 离子交换动力学离子交换的发生及进行的程度即离了交换平衡取决于离子作用，而离子交换动力学则取决于离子交换剂的颗粒结构。
离子交换剂的骨架是具有网孔状结构的颗粒状凝胶，而荷电功能基团均匀分布在凝胶颗粒的表面及网孔内部，可交换分子依据分子量的不同，不同程度地进人凝胶颗粒内部，将荷电功能基团上的反离子置换下来而自身结合到离子交换剂上。
从动力学角度分析，整个过程可分为5个步骤(图6.7-3）。
①可交换分子在溶液中经扩散到达凝胶颗粒表面。
亲水性的凝胶和水分子形成氢键，从而在凝胶表面束缚了一层结合水构成水膜，水膜的厚度取决于凝胶的亲水性强弱、色谱时流速的快慢，亲水性越强、流速越慢，水膜越厚，反之水膜越薄。
可交换分子通过扩散穿过水膜到达凝胶表面的过程称为膜扩散，速度取决于水膜两侧可交换分子的浓度差。
②可交换分子进入凝胶颗粒网孔，并到达发生交换的位置，此过程称为粒子扩散，其速度取决于凝胶颗粒网孔大小(交联度)、交换剂功能基团种类、可交换分子大小和带电荷数等多种因素。
③可交换分子取代交换剂上的反离于图6.7-3 离子交换动力学示意(以阳离子交换剂为例)而发生离于交换。
④被置换下来的反离子扩散到达凝胶颗粒表面，也即粒子扩散，方向与步骤②相反。
⑤反离子通过扩散穿过水膜到达溶液中，即膜扩散，方向与步骤①相反。
根据电荷平衡的原则，一定时间内，一个带电分子进人凝胶颗粒，就有与该分子所带净电荷数相当数量的反离子扩散出凝胶颗粒。
上述5个步骤实际上就是膜扩散、粒子扩散和交换反应3个过程。
其中交换反应通常速率比较快，而膜扩散和粒子扩散速率较慢，当溶液中可交换分子浓度较低时，膜扩散过程往往最慢而成为整个过程的限制性步骤；当溶液中可交换分子浓度较高时，粒子扩散过程往往最慢而成为整个过程的限制性步骤。
灌注色谱动力学角度分析，就是通过独有的二元孔网络结构，可使粒子扩散速率大大提高，从而使整个过程效率提高。
(三) 离子交换的分辨率同其他色谱分离一样，离子交换的效果常用两个目标峰的分辨率(Rs)来描述。
一个纯化系统能够达到的分辨率取决于该系统的选择性、效率和容量，这是柱色谱中的3个最重要的参数。
Rs 的解析表达式为:k 1k a 1-a 41s '+'⨯=N R （6.7-1） 式中 a ——选择性N ——柱效率k ＇——容量因子1. 容量因子容量因子k ＇又称保留因子，是色谱分离中常用的组分保留值表示法。
0000/t /t t k V V V R R -=-='）（ （6.7-2） 式中 t R 和V R ——溶质的保留时间和保留体积t 0和V 0——非滞留组分的保留时间和保留体积一般来说，容量因子k ＇的取值与可交换分子在固定相(离子交换剂)和流动相(缓冲液)中的分配性质、色谱温度及固定相和流动相的体积比有关，而与柱尺寸和流速无关。
2. 柱效率柱效率用在特定实验条件下色谱柱的理论塔板数N 来表示，通常表示为每米色谱床所包含的理论塔板数，其计算公式:2h 54.5⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=W V N R （6.7-3） 式中 V R ——洗脱峰的洗脱体积W h ——洗脱峰半峰高（h 1/2）时对应的峰宽柱效率下降会导致色谱时区带变宽，也就是洗脱峰的峰宽变大口导致区带变宽的原因之一是可交换分子在色谱柱床中发生纵向扩散，采用尺寸较小的凝胶颗粒作为离子交换剂的基质，可有效减小能够发生纵向扩散的距离，从而大大提高柱效率。
现代离子交换色谱介质中有些是以很小的颗粒作为基质的(小于3µm），它们有非常高的柱效率，但它们往往是非孔型的，可交换分子只能结合在其表面，因而此种离子交换剂的交换容量会下降。
另外，随着基质颗粒的减小，色谱分离时产生的背景压力会增大，不利于进行快速、大规模的色谱。
除基质颗粒大小外，实验技术是影响柱效率的另一重要因素，色谱柱床面不平整，柱床内有气泡等都会导致柱效率下降。