离子交换与离子交换色谱
离子色谱知识大全
离子色谱(ion Chromatography)是高效液相色谱的一种，是分析离子的一种液相色谱方法。
根据分离机理，离子色谱可分为高效离子交换色谱(HPLC)、离子排斥色谱(HPIEC)和离子对色谱(MPIC)。
离子色谱-用途离子色谱主要是利用离子交换基团之间的交换，也即利用离子之间对离子交换树脂的亲和力差异而进行分离。
离子交换色谱柱的填料是阴、阳离子交换树脂，是在有机高聚物或硅胶上接枝有机季铵或磺酸基团。
常用的检测器是电导检测器。
离子色谱主要用于阴阳离子的分析，特别是阴离子的分析。
离子色谱的检出限在μg／L?mg／L，而且多种离子同时测定，简便，快速。
到目前为止，离子色谱仍然是测定阴离子最佳的方法。
离子色谱是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱（HPIC）或现代离子色谱，其有别于传统离子交换色谱柱色谱的主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积很小，用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。
分离的原理是基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。
适用于亲水性阴、阳离子的分离。
例如几个阴离子的分离，样品溶液进样之后，首先与分析柱的离子交换位置之间直接进行离子交换（即被保留在柱上），如用NaOH作淋洗液分析样品中的F-、Cl-和SO42-，保留在柱上的阴离子即被淋洗液中的OH-基置换并从柱上被洗脱。
对树脂亲和力弱的分析物离子先于对树脂亲和力强的分析物离子依次被洗脱，这就是离子色谱分离过程，淋出液经过化学抑制器，将来自淋洗液的背景电导抑制到最小，这样当被分析物离开进入电导池时就有较大的可准确测量的电导信号。
离子色谱主要用于环境样品的分析，包括地面水、饮用水、雨水、生活污水和工业废水、酸沉降物和大气颗粒物等样品中的阴、阳离子，与微电子工业有关的水和试剂中痕量杂质的分析。
另外在食品、卫生、石油化工、水及地质等领域也有广泛的应用。
第二章 离子交换色谱
分离柱长度
分离柱的长度影响理论塔板数（即柱效）。若两支 分离柱串联，得到分离效率的增加将导致相似保留特 性的离子之间较好的分离，同时保留时间也增加。
分离柱的长度也影响柱子的交换容量。当样品中被 测离子的浓度远小于其他离子的浓度时，推荐用长分 离柱以增加柱容量。
（2）固定相
固定相—分离的核心
• • • • 不同分离模式所采用的固定相不同； 最常用固定相是离子交换剂（树酯）； 载体（基质）与功能基团； 固定离子与可交换离子。
固定相组成
阴离子交换剂类型
强碱型：季胺基（-N+(CH3)3OH-）
弱碱型：伯、仲、叔胺基
（3）淋洗液
抑制型电导检测阴离子交换色谱常用淋洗液
淋洗剂 Na2B4O7 NaOH 抑制产物 H3BO3 H2O 淋洗强度 很弱 弱
NaHCO3
NaHCO3 + Na2CO3 H2NCH(R)COOH + NaOH
Column: Eluent: Eluent Source: Temperature: Flow Rate: Inj. Volume: Detection: IonPac CG16, CS16 (5 mm) 26 mM Methanesulfonic acid EG40 30 °C 1.5 mL/min 10 µL Suppressed Conductivity CSRS®-ULTRA AutoSuppression® recycle mode 1. 2. 3. 4. 5. 6. Lithium <0.2 mg/L (ppm) Sodium 200 Ammonium 0.03 Potassium 0.5 Magnesium 8.0 Calcium 20
第二章 离子交换色谱
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]。
离子交换色谱课件
实验前的准备
01
02
03
04
仪器准备
确保离子交换色谱仪处于良好 工作状态，检查泵、检测器、
色谱柱等部件是否正常。
试剂准备
根据实验需求，准备所需的离 子交换剂、缓冲液、洗脱液等
。
样品处理
对样品进行预处理，如离心、 过滤等，确保样品清澈无杂质
。
实验环境
确保实验室干净整洁，避免灰 尘、震动等因素影响实验结果
串联色谱分离
将多个色谱柱串联起来， 可以实现多级分离，提高 目标离子的纯度和分离效 果。
反相色谱的应用
在离子交换色谱中引入反 相色谱技术，可以拓展其 应用范围，提高分离效果 和分析灵敏度。
实验仪器的升级与改进
高性能色谱柱
在线检测器
采用高性能的色谱柱，可以提高分离 效果和分析灵敏度，同时延长色谱柱 的使用寿命。
离子交换色谱的原理
离子交换色谱基于带电分子与离 子交换剂之间的静电相互作用。
带电分子在流动相中经过离子交 换柱时，与离子交换剂上的可交 换离子进行交换，从而实现分离
。
分离效果取决于带电分子与离子 交换剂之间的电荷性质和数量。
离子交换色谱的应用
离子交换色谱广泛应用于生物分子分离和纯化，如蛋白质、核酸、多肽等的分离和 纯化。
技术进步与拓展
随着技术的不断进步，离子交换色谱在多个领域得到广泛应用，如 蛋白质组学、生物医药、环境监测等。
当前研究与应用
目前，离子交换色谱已经成为一种重要的分离和分析手段，尤其在 生命科学领域பைடு நூலகம்具有不可替代的作用。
离子交换色谱的研究现状与进展
新型离子交换剂的开发
01
研究者们不断开发新型的离子交换剂，以提高分离效果和拓宽
生物分离工程-离子交换层析(色谱)-精选文档
羟基磷灰石层析
羟基磷灰石（hydroxyapatite, HAP): 是一种磷酸钙晶体，基本分子结构为
Ca ( PO ) ( OH ) 10 4 6 2
一般认为，HAP的吸附主要基于钙高子和磷酸根离子 的静电引力，即在HAP晶体表面存在两种不同的吸附晶面， 各存在吸附点c点和P点，前者起阴离于交换作用，后者 起阳离于交换作用．因此，在中性pH环境下酸性蛋白质 (pI<7)主要吸附于c点，碱性蛋白质(PI>7)主要吸附于P 点．利用磷酸盐缓冲液(K2HP04+KH2PO4）为流动相洗脱展 开时，磷酸根离子在c点竞争性吸附，交换出酸性蛋白质 ，而K+在P点竞争性吸附，交换出碱性蛋白质。所以HAP层 析通常以磷酸盐缓冲液为流动相，采用提高盐浓度的线 性梯度洗脱法。
多缓冲离子交换剂:
可利用普通的凝胶过滤介质偶联特殊的离子交换基制 备．如Pharmacia公司生产的PBEll8和94即为以Sepharose 6B 为载体的阴离子交换剂，前者与Pharmalyte 匹配使用，后 者与Polybuffer96和Polybuffer 74匹配使用。
Pharmacia生产的另一种多缓冲离子交换剂为Mono P，其离于交换基为具有不同pKa值的弱碱性胺基．Mono P可与上述三种多缓冲剂匹配使用，粒径仅10m，用作 高效层析聚焦柱的固定相。
poros层析介质包括离子交换疏水作用亲和吸附和反相介质等其中前三种介质的孔表面覆面有葡聚糖等亲水性多糖保证介质表面的亲水性和键合相应的配灌注层析的最大特点是分离速度快一般可在数分钟内完成而利用hplc则需数十分钟到一小时
离子交换层析（色谱）
一、原理
离子交换层析(Ion exchange chromatography, IEC)是 利用离子交换剂为固定相，根据荷电溶质与离子交换剂 之间静电相互作用力的差别进行溶质分离的层析法。 荷电溶质在离子交换剂上的分配系数可用下式表示：
离子色谱仪的原理和使用方法
离子色谱仪的原理和使用方法
离子色谱仪是一种用于分析离子化合物的仪器，它通过离子交换柱分离样品中的离子，并使用检测器检测分离出的离子，从而实现离子化合物的定量分析。
离子色谱仪的原理主要包括以下几个步骤：
1. 样品进样：将待分析的样品通过溶剂进样装置引入离子色谱柱。
2. 离子交换：样品中的离子在离子交换柱中与离子交换剂之间发生离子交换反应。
离子交换剂是固定在柱子上的带有电荷的树脂，它会吸附样品中的离子，使其与溶剂分离。
3. 洗脱：通过滴定溶液或渗透溶剂的使用，将吸附在离子交换柱上的离子逐一洗脱出来，从而实现对各个离子的分离。
4. 检测：洗脱出的离子进入检测器进行检测。
常用的检测器包括电导检测器、荧光检测器等。
检测器会根据不同离子的性质给出相应的信号，从而实现对离子进行定量分析。
离子色谱仪的使用方法主要包括以下几个步骤：
1. 设置仪器参数：根据样品的性质和分析要求，设置仪器的流速、溶液浓度等参数。
2. 样品制备：将待分析的样品制备成适当的溶液，通常需要进
行稀释和过滤等处理。
3. 样品进样：使用进样器或自动进样系统将样品引入离子色谱柱。
4. 开始分析：启动仪器，让样品通过离子交换柱进行离子交换和洗脱，并将洗脱出的离子送入检测器进行检测。
5. 数据分析：根据检测器给出的信号，进行数据分析和结果判定。
需要注意的是，使用离子色谱仪时应遵循仪器的操作规程，注意安全操作，避免样品的交叉污染。
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。
离子色谱的分离方式
离子色谱的分离方式根据三种不同分离机理，离子色谱可分为高效离子交换色谱（简称HPIC），离子排斥色谱（简称HPIEC）和离子对色谱（简称MPIC）。
用于三种分离方式的柱填料的树脂骨架基本上都是苯乙烯- 二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换容量各不相同。
HPIC用低容量的离子交换树脂（0.01 - 0.50mmol/g），"?(@)用高容量的树脂（3-5mmol/g），MPLC用不含离子交换基团的多孔树脂。
三种分离方式各基于不同分离机理。
HPLC的分离机理主要是离子交换，HPLEC主要为离子排斥，而MPLC则主要基于吸附和离子对的形成。
1. 离子交换色谱（HPIC）方法基于流动相和连接到固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。
对高极化度的离子，分离机理中还包括非离子的吸附过程。
离子交换色谱主要用于有机和无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阴离子分离，为磺酸基和羧酸基的树脂用作阳离子分离。
2. 离子排斥色谱（HPIEC）离子排斥色谱的分离机理包括Donnan排斥，空间排阻和吸附过程。
固定相主要是高容量的总体磺化的聚苯乙烯. 二乙烯基苯阳离子交换树脂。
离子排斥色谱主要用于有机酸、无机弱酸和醇类的分离。
HPIEC的一个特别的优点是可用于弱的无机酸和有机酸与在高的酸性介质中完全离解的强酸的分离。
强酸不被保留，在死体积被洗脱。
3. 离子对色谱（MPIC）离子对色谱的主要分离机理是吸附，其固定相主要是弱极性和高表面积的中性多孔聚苯乙烯二乙烯基苯树脂和弱极性的辛烷或十八烷基键合的硅胶两类。
分离的选择性主要由流动相决定。
有机改进剂和离子对试剂的选择取决于待测离子的性质。
离子对色谱主要用于表面活性的阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。
4. 其他分离方法除上述三种主要的分离方式之外，反相液相色谱（RPLC）用于极性和离子型化合物的分离也越来越普遍。
例如以离子抑制方式在化学键合的十八烷基固定相上分离长链脂肪酸；以磷酸缓冲溶液作淋洗液，在化学键合的氨丙基固定相（aminopropyl）上分离食品样品中NO3-和Br-。
简述常见色谱分离法的类型及基本原理
简述常见色谱分离法的类型及基本原理色谱分离法是一种常用的分离分析方法，其基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现物质的分离。
根据分离原理的不同，色谱分离法可以分为以下几种类型：
1. 液相色谱法（LC）：该方法是最常用的色谱分离法之一，其基本原理是利用不同物质在固定相和流动相之间的分配平衡，实现物质的分离。
液相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、高选择性等优点，被广泛应用于生物、医药、环保、化工等领域。
2. 气相色谱法（GC）：该方法利用不同物质在气相状态下的吸附和解吸特性，实现物质的分离。
气相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于环保、化工、食品、医药等领域。
3. 高效液相色谱法（HPLC）：该方法是一种改进的液相色谱法，通过提高固定相的粒径和流动相的速度，提高分离效率和速度。
高效液相色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于生物、医药、环保、化工等领域。
4. 薄层色谱法（TLC）：该方法是一种简便的色谱分离法，通过在薄层板上分离样品，实现物质的分离。
薄层色谱法具有操作简单、分析速度快、灵敏度高等优点，被广泛应用于食品、环保、化工等领域。
5. 离子交换色谱法（IEC）：该方法利用不同物质在离子交换剂
上的吸附和解吸特性，实现物质的分离。
离子交换色谱法具有高分离效能、高灵敏度、分析速度快等优点，被广泛应用于生物、环境等领域。
不同的色谱分离法具有不同的原理和特点，应根据具体的分析需求选择合适的色谱方法。
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。
离子色谱原理
离子色谱基础离子色谱(Ion Chromatography)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。
一、离子色谱的基本原理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)。
用于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。
1、高效离子交换色谱应用离子交换的原理，采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，这在离子色谱中应用最广泛，其主要填料类型为有机离子交换树脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚体为骨架，在苯环上引入磺酸基，形成强酸型阳离子交换树脂，引入叔胺基而成季胺型强碱性阴离子交换树脂，此交换树脂具有大孔或薄壳型或多孔表面层型的物理结构，以便于快速达到交换平衡，离子交换树脂耐酸碱可在任何pH范围内使用，易再生处理、使用寿命长，缺点是机械强度差、易溶胀易、受有机物污染。
硅质键合离子交换剂以硅胶为载体，将有离子交换基的有机硅烷与基表面的硅醇基反应，形成化学键合型离子交换剂，其特点是柱效高、交换平衡快、机械强度高，缺点是不耐酸碱、只宜在pH28范围内使用。
离子交换色谱是最常用的离子色谱。
2、离子排斥色谱它主要根据Donnon膜排斥效应，电离组分受排斥不被保留，而弱酸则有一定保留的原理，制成离子排斥色谱主要用于分离有机酸以及无机含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有机酸等。
它主要采用高交换容量的磺化H型阳离子交换树脂为填料以稀盐酸为淋洗液。
3、离子对色谱离子对色谱的固定相为疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯树脂或十八烷基硅胶(ODS)，也有用C8硅胶或CN，固定相流动相由含有所谓对离子试剂和含适量有机溶剂的水溶液组成，对离子是指其电荷与待测离子相反，并能与之生成疏水性离子，对化合物的表面活性剂离子，用于阴离子分离的对离子是烷基胺类如氢氧化四丁基铵氢氧化十六烷基三甲烷等，用于阳离子分离的对离子是烷基磺酸类，如己烷磺酸钠，庚烷磺酸钠等对离子的非极性端亲脂极性端亲水，其CH2键越长则离子对化合物在固定相的保留越强，在极性流动相中，往往加入一些有机溶剂，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性阴离子以及金属络合物的分离，至于其分离机理则有3种不同的假说，反相离子对分配离子交换以及离子相互作用。
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。
离子色谱仪工作原理以及结构-科邦实验室
离子色谱仪工作原理以及结构Ⅰ.离子色谱仪简介离子色谱仪是高效液相色谱的一种，故又称高效离子色谱(HPIC)或现代离子色谱，其有别于传统离子交换色谱柱色谱的主要是树脂具有很高的交联度和较低的交换容量，进样体积很小，用柱塞泵输送淋洗液通常对淋出液进行在线自动连续电导检测。
通常情况下，离子色谱可以分为三种类型：离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱。
1)离子交换色谱：离子交换色谱以离子间作用力不同为原理，主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。
2)离子排斥色谱：离子排斥色谱基于Donnan排队斥作用，是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的。
它主要用于机弱酸和有机酸的分离，也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。
3)离子对色谱：离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定。
该方法主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。
Ⅱ.离子色谱仪组成离子色谱仪由淋洗液系统、色谱泵系统、进样系统、流路系统、分离系统、化学抑制系统、检测系统和数据处理系统等组成。
一、淋洗液系统：离子色谱仪常用的分析模式为离子交换电导检测模式，主要用于阴离子和阳离子的分析。
常用阴离子分析淋洗液有OH根体系和碳酸盐体系等，常用阳离子分析淋洗液有甲烷磺酸体系和草酸体系等。
淋洗液的一致性是保证分析重现性的基本条件。
为保证同一次分析过程中淋洗液的一致性，在淋洗液系统中加装淋洗液保护装置，可以将进入淋洗液瓶的空气中的有害部分吸附和过滤，如CO2和H2O等。
二、色谱泵系统：1、材质：离子色谱的淋洗液为酸、碱溶液，与金属接触会对其产生化学腐蚀。
如果选择不锈钢泵头，腐蚀会导致色谱泵漏液、流量稳定性差和色谱柱寿命缩短等。
离子色谱泵头应选择全PEEK材质（色谱柱正常使用压力一般小于20MPa）。
2、类型：（1）单柱塞泵。
（2）双柱塞泵：1）串联双柱塞泵。
2）并联双柱塞泵。
3、压力脉动消除方式：（1）电子脉动抑制。
（2）脉冲阻尼器。
液相色谱法的分离原理
液相色谱法的分离原理
液相色谱法（liquid chromatography, 简称LC）是一种基于溶液中被分离物质与固定相之间选择性相互作用力的色谱技术。
它利用固定在柱上的固体填充物（固定相）的特异性相互作用能力来实现样品中化合物的分离。
液相色谱法的分离原理主要包括以下几个方面：
1. 吸附色谱分离原理：这是最常见的液相色谱分离原理。
其基本原理是样品中的组分与填充柱固定相表面发生吸附作用，进而通过洗脱溶液中的移动相来实现物质的分离。
不同样品成分与固定相的相互吸附作用力的强弱决定了它们在柱中被保留的时间，从而实现分离。
2. 分配色谱分离原理：这种原理主要通过溶液中的物质在两个不同相之间的分配系数来实现分离。
柱内装有极性或非极性的液体填充物，移动相通过填充物时，样品中的成分会在两相之间进行不断地分配与再分配，从而实现分离。
3. 离子交换色谱分离原理：这种分离原理主要基于固定相上存在离子交换基团（阳离子或阴离子交换树脂）。
样品中的离子与交换基团之间发生离子交换反应，从而实现物质的分离。
离子交换色谱主要用于有机物或无机离子的分离和富集。
4. 凝胶过滤色谱分离原理：该原理利用固定相的孔隙大小与样品成分的分子量相比较，使分子小的物质能渗透进入孔隙内，而分子大的物质则在固定相表面滞留，从而实现分离。
总的来说，液相色谱法利用固定相与溶液中组分之间的相互作用力来实现样品的分离，不同的分离原理会根据具体的实验需求和样品特性来选择和优化。
色谱分离技术—离子交换色谱分离技术
离子交换剂
离子交换树脂的性能评价——滴定曲线 滴定曲线也是检验和测定离子交换剂性能的重要数据，如下图是几种离子交
换剂的滴定曲线。
几种典型离子交换剂的滴定曲线
n为单位质量离子交换剂所加入的NaOH或HCl的毫摩尔数 1,2,3,4分别为强酸型、弱酸型、强碱型、弱碱型离子交换剂滴定曲线
影响离子交换的因素
温度的影响 温度的改变对稀溶液的离子交换性能影响不大，但在0.1mol/L以上浓度时，
温度升高对水合倾向大的离子容易交换吸附。同时离子的活性系数增大，对弱 酸、弱碱交换剂来说其交换率有较大的影响。一般温度增高，离子交换速度加 快，在洗脱时亦可提高洗脱能力。但对不耐热的交换剂应注意提高温度的条件， 避免引起交换剂的破坏。
离子交换树脂的命名 离子交换树脂的型号由三位阿拉伯数字组成：第一位数
字代表产品的分类；第二位数字代表骨架；第三位数字为顺 序号，用以区别基团。
离子交换色谱分离技术
离子交换剂
离子交换树脂的性能评价——交换容量
不同的树脂其交换能力大小不同，表征树脂交换能力大 小的主要参数是交换容量，即指每克干燥离子交换树脂或每 毫升完全溶胀的离子交换树脂所能吸收的一价离子的毫摩尔 数。交换容量的大小，取决于网状结构中活性基团的数目， 含有活性基团越多，交换容量也越大。但交换容量太大，活 性基团太多，树脂不稳定。
影响离子交换的因素
溶剂的影响 通常在水中进行交换，亦可采用含水溶剂，但在极性小的溶剂中难以进行
或不进行交换，同时还导致离子交换的选择性的降低或消失。
离子交换色谱分离技术的应用
可溶性的有机或无机离子化合物均可进行离子交换色谱操作。 化合价越高，被结合的生物物质越强，相同化合价和条件下，结合的亲和力
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pH7.0，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。
离子交换色谱法的分离原理
离子交换色谱法的分离原理
一、离子交换
离子交换色谱法的基础是离子交换过程。
在这个过程中，固定相上的离子与流动相中的离子进行可逆的交换。
固定相上的离子与流动相中的离子进行交换时，它们会根据电荷和亲和力的差异进行选择性地结合或分离。
二、吸附与洗脱
在离子交换色谱法中，被分析的离子首先被固定相吸附。
随着流动相的通过，被吸附的离子逐渐被洗脱下来。
洗脱的速率取决于被分析离子与固定相的相互作用强度。
通常，亲和力越强的离子越难以被洗脱，而亲和力较弱的离子则更容易被洗脱。
三、离子间的相互作用
在离子交换色谱过程中，被分析的离子与固定相和流动相中的其他离子之间存在着相互作用。
这些相互作用包括：电荷相互作用、络合反应、疏水相互作用等。
这些相互作用会影响离子的吸附和解吸行为，从而影响最终的分离效果。
在电荷相互作用中，同号电荷离子间的排斥作用和异号电荷离子间的吸引作用会影响离子的洗脱顺序。
在络合反应中，一些金属离子可能与固定相或流动相中的配位体形成络合物，影响它们的吸附和解吸行为。
疏水相互作用则涉及到离子与固定相或流动相间的非极性相互作用，这种相互作用通常在反相离子交换色谱中较为重要。
通过控制实验条件，如流速、盐浓度、pH值等，可以调整这些相互
作用，从而实现特定离子的有效分离。
离子交换色谱原理
离子交换色谱原理
离子交换色谱是一种根据离子交换原理进行分离的色谱技术。
其主要原理是利用高分子阴离子或阳离子交换树脂的功能，将溶液中带有弱电荷的离子与交换树脂上的离子发生置换反应，从而实现离子的分离。
在离子交换色谱中，固定相一般采用带有大量阴离子或阳离子功能基团的高分子树脂，该树脂分别被称为阴离子交换树脂和阳离子交换树脂。
样品通过阴离子或阳离子交换树脂时，其中的离子与交换树脂中的对应离子进行竞争吸附，从而实现了离子的分离。
在离子交换色谱中，正常相和反相色谱一样，样品从采样装置进入色谱柱中，经过一系列的洗脱，最终得到可分析和定量的单个或多个离子组分。
在离子交换色谱中，样品中的离子与色谱柱相对应的交换树脂发生置换反应，从而实现分离。
离子交换色谱广泛应用于水质分析、生化分析、环境监测等领域。
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仲恺农业工程学院Array论文题目：离子交换与离子交换色谱论文作者：陈维权万辉作者学号：201111014228 201111014229所在院系：化学化工学院专业班级：应用化学112班指导老师：刘展眉离子交换与离子交换色谱摘要本文对离子交换与离子交换色谱技术进行了综述。
简要介绍了离子交换剂的作用原理；重点系统的论述了有机离子交换技术和无机离子交换技术的研究进展。
并展望了有机离子交换技术和无机离子交换技术的发展方向。
关键词离子交换色谱离子交换剂有机离子交换无机离子交换AbstractThis article by ion-exchange chromatography and ion exchange technologies for review. Brief description of the action principle of ion exchanger; key system deals with organic and inorganic ion-exchange technology of ion-exchange technology advances. And the prospect of organic ion exchange technology and development trend of inorganicion-exchange technology.KeywordsIon ExchangeColor spectrumIon exchangerOrganic ion exchangeInorganic ion exchanger引言随着科学技术的发展，现代分析化学的分析对象越来越复杂，待检测组分含量越来越复杂，待检测组分含量越来越低，在地球和宇宙科学、环境科学、生命科学、材料科学以及医学和考古学中，经常要求检测μg∕g,nm∕g,pg∕g甚至更低含量的组分。
目前虽然有许多灵敏度和选择性很高的仪器分析方法，但在分析实践中，常常由于存在基体效应以及其他各种干扰而难以得到准确的结果，因此在分离富集仍然是分析方法中不可缺少的重要环节。
回顾化学的发展历史便可以发现：化学的发展离不开分离富集。
元素周期表中的各个元素的发现，经典的化学分离和提纯方法都曾经起着重要作用。
从二十世纪开始，各种天然放射性元素的逐个发现，人工放射性元素的获得，原子核裂变现象的最终确认，几乎都离不开各种化学分离技术。
今年来生命科学的许多重要成就，也都与分离科学有着紧密联系。
在大多数分析实验中，对复杂物料的分析或痕量、超痕量分析一般均采用样品制备-分解-分离富集-测定-数据处理的分析流程，也就是说，分离富集是分析流程中必不可少，而且往往是相当困难而又关键的环节。
从分析仪器的研制和发展趋势看，分离富集技术与测量技术紧密结合是仪器分析的必然趋势。
目前最有成效的是气相色谱仪、高效液相色谱仪、离子色谱仪以及测汞仪等，它们都是集分离-检测于一机的高效能、自动控制、灵敏的多机联用分析检测仪器，例如流动注射（FIA）-等离子体发射光谱（ICP-AES）；流动注射（FIA）-等离子体质谱（ICP-MS）；流动注射（FIA）-原子吸收（ASS）等等。
此外还有气相色谱与高灵敏度质谱仪联用（HPLC-ICP-MS）等等，这些技术都在发展中。
在这些技术中，离子交换分离是分析化学中重要的分离方法之一，它主要用于大量干扰元素的除去，微量元素的分离与富集，制取去离子水及提纯化学试剂等方面。
在离子交换分离中，除了一部分是受离子—离子间力和离子—悯极间力的影响外，大部分属于化学反应的作用。
这种形式的交换往往称为化学吸附反应。
例如当一种阳离子交换树胎C+R-1叫用作吸附剂时，即可产生阳离子交换现象。
交换树脂的阳离子c+为金属离子B+所交换，B++C+R-===C+十B+R-式中R—表示树胎的阴离子骨架部分，不溶于水。
当溶液流经树脂时，它们之间就发生交换。
若平衡强烈地趋向右方，说明树脂对B’较对C+结合得更牢固，冈此B+将留在树脂上直至另一种阳离子来置换它。
这是一种化学吸附型的离子交换。
所以金属离子能以其水合阳离子的形式在阳离子交换柱中分离。
硬水的软化就是典型的实例。
1、基本理论离子交换剂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，它的分子中含有可解离的基团，这些基因在水溶液中能与溶液中的其它阳离子或阴离子起交换作用。
虽然交换反应都是平衡反应，但在层析柱上进行时，由于连续添加新的交换溶液，平衡不断按正方向进行，直至完全。
因此可以把离子交换剂上的原子离子全部洗脱下来，同理，当一定量的溶液通过交换柱时，由于溶液中的离子不断被交换而波度逐减少，因此也可以全部被交换并吸附在树脂上。
如果有两种以上的成分被交换吸着在离子交换剂上，用洗脱液洗脱时，在被洗脱的能力则决定于各自洗反应的平衡常数。
蛋白质的离子交换过程有两个阶段──吸附和解吸附。
吸附在离子交换剂上的蛋白质可以通过改变pH使吸附的蛋白质失去电荷而达到解离但更多的是通过增加离子强度，使加入的离子与蛋白质竞争离子交换剂上的电荷位置，使吸附的蛋白质与离子交换剂解开。
不同蛋白质与离子交换剂之间形成电键数目不同，即亲和力大小有差异，因此只要选择适当的洗脱条件便可将混合物中的组分逐个洗脱下来，达到分离纯化的目的。
2、离子交换物质的类型有离子交换性能的物质很多，省无机的和有机的，天然的和合成的，一般是固体。
作为固定相的理想离子交换物质，应不溶于水，酸和碱中，化学性质安稳定，即与有机溶剂，氧化剂和其它化学试剂应基本上不发生作用，此外，在结构上也应是稳定的。
这样，当装入容器(如色谱柱)后能使欲分离物质的溶液—流动相有良好的流动性。
还应有较大的交换容量。
其离子交换基团应是单一功能性的。
目前有机合成的离子交换树脂应用较广，而无机离子交换剂尚处于发展阶段。
3、有机离子交换技术3.1有机离子交换剂的作用原理有机高于交换剂是一种高分子化合物，又称为离子交换树脂。
它在分析化学中应用很广，如聚苯乙烯树脂，是苯乙烯的线型聚合物和二乙烯苯交联所得的产物，是不镕于水的，易渗透的物质，有三维网状结构。
这里，二乙烯苯就是交联剂。
在这种树脂骨架中含有二乙烯苯的重虽百分率就称为交联度。
国产树脂含二乙烯苯4—14％。
树脂的交联度小时，加水后树脂的膨胀性大。
网状结构的网眼大，交换反应快。
体积大的和体积小的离子都容易进入树脂。
相反，树脂的交联度大时，加水后树脂的膨胀性小，交换慢，体积大的离子不容易进入树脂，因而具有一定的选择性。
根据树脂中官能团的性质，可以将离子交换剂分成强酸碱)性和弱酸(碱)性阳离子(阴离子)交换树脂。
阳离子交换剂一般是酸性的，其酸根中的H+可以和阳离子交换。
若酸根是强酸性的如一SO3H基团，则为强酸型闯离子交换树脂。
若是弱酸基因，如一COOH，则为弱酸型阳离子交换剂。
同样，阴离子交换剂中的基团若是强碱性的季铵基因(如一NR3+)，则为强碱型明离子交换树脂。
若碱性基团是胺基(如一CH2NH2)，则是弱碱性阴离子交换树脂。
常用的离子交换树指的牌号和性能见表1．3．2 交换量的测定树脂所能结合的移动离子的量叫做交换量，通常以每克干树脂(H+或C1—型)的 mg equiv 数来表示。
测定交换量是很方便的。
先用过量的酸将一定量干树脂的交换基团全部转成H+型，再用水洗去过量的酸。
滤干后，称取一定量的树脂，加人过量的标准氢氧化钠溶液与其平衡。
再用标准酸摘定平衡后碱液的浓变，按下式计算交换量，式中体积的单位为m1。
强酸性或强碱性树脂，可以在较大的PH范围内进行交换而不影响其最大交换量，所以适用的范围很广，而对于弱酸性或弱碱性交换树脂，其交换量显著地与pH有关，所以在进行交换时，受到溶液pH的强烈影响。
3.3离子交换平衡当样品溶液从交换柱顶加入后，其前沿进入树脂床的上端，溶液中的阳离子与树脂上的阳离子作如下的交换：R—一Hr+十Ms+→R—一Mr+十Hs+随着溶液下渗，这种交换不断进行，一直到溶液中的阳离子交换完毕为止。
如果再向柱顶端加入合适的溶液(流动相)淋洗时，在淋洗剂与树脂接触时，将把树脂上吸附的阳离子再交换到液相中，但这时吸附能力弱的阳离子溶出较多，而吸附能力强的阳离子溶出较少，当这部分溶液与下面的树脂接触时，又会与树脂发生交换，溶液中吸附力强的阳离子将把树脂上吸附能力弱的阳离子交换下来，如此反复进行。
于是阳离子的移动速度有了差别，吸附能力弱的离子将优先随淋洗剂流出，而吸附能力强的离子在后面流出，这就构成了色谱分离的基础。
3．4离子交换稠脂的选择性离子交换的选择性受交换离子和反离子的性质及溶液浓度等影响。
3.4.1选择系数如一价金属阳离子M+对H+型树脂进行交换，当达到平衡时，体系中各种量的关系遵守质量作用定律，故离于交换平钮常数K可写成，式中s代表液相，r代表树脂相。
K（ M+/H+）又称为离于交换反应的选择性系数，表示金属离子M+对H+型树脂亲和力的大小。
3.4.2分配比与分离因子如果溶液中存在着二种金届离子A’与Bt，树脂上的交换阳离子为C+时，溶液与树脂之间有如下交换：如果c是大量的，A和B只是痕星，因此树脂上c的浓度在交换过程中实际上近于没有变化，可将[C]r看作一个常数，于是式(10．3)与(10．4)变成：上两式说明痕量金属离子的分配比与溶液中该金属离子的浓度无关(如果不考虑活度的影响)．而又分配比与c离子夜溶液中的浓度成反比，因为c将与A和B竞争树脂上的交换位置。
如果将分离因子S（A/B）定义为A与B的分配比的比，即则因为上述结果表明，当A与B两种离子带有相同量电荷时，选择系数就等于分离因子．但是必须注意，当A与B所带的电荷量不相同，如所带电荷量分别为M+与n+时，情况就完全不同了，这时，分离因子S（A/B）将与c在溶波中的浓度有关．由式(10．8)可知，在用离子交换技术分离痕量元素A+与B+时，与树脂存在的第三种离子c+无关，即使c+是大量时也如此，它们实际上可看作是下列交换反应的结果，A(s)十B(r)＝A(r)十B(s)由此可直接导出式（10．7)与(10．8)．和其它色谱方法一样，为了达到A与B的分离，A与B之中有一个离子被树脂吸附的能力要比另一个离于强，也就是说，A与B的分配比要有显著差异，以使S（A/B）=1。
当S（A/B）＞1时，A格选择性地交换到树脂上，也就是说，A的保留值要比B大。
如果S（A/B）＜3，则相反，此时树脂将选择性地吸附B。
因此，分离因子可用来评价树脂分离本领。
两种离子性质相近，S（A/B）就接近于1，它们之间就愈难分离。
要达到快速分离之目的, S（A/B）应大于1.5，否则在一般实验条件下，分离不佳。
3.4.3．不同电价阳离子的选择系数为了比较不同电价的阳离子对树脂的交换本领，可将上述交换反应及选择系数公式写成下列形式．今以三价阳离子为例：写成通式则成，3.4.4多价离子的分配比与选择系数的关系由式(10．10)可知：由式(10．12)可知，A n+对树脂的亲和力大时，则阳离子的选择系数值也大，因此金属离子的分配比也大。