未完成离子交换色谱
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离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为 苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间 立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学 活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。
可分为阴离子类型和阳离子类型。
1. 概述
1.1 定义
离子交换色谱是利用离子交换树脂作为固定相，以适 宜的溶剂作为流动相，使溶质按它们的离子交换亲和 力的不同而得到分离的方法。
2.1 离子交换树脂
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。
目前最常用的离子交换树脂是苯乙烯—二乙烯苯的聚合 物，示意图为：
CH=CH2
+
CH=CH2 CH=CH2
CH2 -CH2-CH2-CH2 - CH2-CH2
交联度
❖树脂的交联度越大，机械强度越大，耐热性越 强。但交联度增大也使树脂的网孔变小，膨胀性 能与交换量也相应下降。
❖树脂的交联度越小，吸水膨胀性能越强，若网孔 内交换基团多，交换量也随之增高。但交联度小 的树脂机械强度小，不耐压力易变形，耐热性差。
⑷ 化学稳定性：
树脂应有较好的化学稳定性，不易分解破坏。缩聚树 脂的化学稳定性一般较差，在强碱溶液中，缩聚阳树脂会 破坏，共聚阳树脂对碱抵抗能力较强，但不应与浓度大于 2mol/L的碱液长期接触。
大孔弱碱性苯乙烯型阴离子交换树脂
2.1.3 树脂的性质
(1) 外观：
离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，有白、 黄、黑及赤褐色等几种颜色。一般颜色与性能关系不大。
树脂的颗粒大小，对树脂的交换能力、树脂层中溶 液流动分布均匀程度、溶液通过树脂层的压力及交换和反 冲时树脂 的流失等都有很大影响。一般树脂为球形，可 减少流体阻力。
1.2 特点
优点：分离效率高，设备简单，操作不复杂，树脂又具 有再生能力，可反复使用，应用广泛。
缺点：分离周期长，耗时过多。
1. 概述
1.3 基本原理
离子交换分离技术是基于不溶性高分子化合物作为色 谱介质的一种分离方法。离子交换分离法是基于物质在 固相与液相之间的分配。通过分子中的活性离子将溶液 中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上，然后用适当 的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，从 而达到目的产物的分离、浓缩和纯化的目的。
颗粒大小一般选用20一60目(0.25—0.8mm)。
⑵ 机械强度： 树脂必须具有一定的物理稳定性，以避免
或减少在使用过程中破损流失。 一般来说，膨胀度越大，交联度小的树脂，
机械强度就越差。
Fra Baidu bibliotek
⑶ 交联度
合成树脂中所用的交联剂在原料总重量中所占的百分 比称为树脂的交联度，一般为2-16％ 。
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％。
⑵ 弱酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团主要有羧基（ —COOH ）和酚羟 基（ —OH ），它们都是弱酸性基团，解离度受pH的 影响很大。
2.1.2 阴离子交换树脂
⑴ 强碱性阴离子交换树脂 这类树脂的活性基团多为季铵基团（—NR3OH），能在水 中解离出OH-而呈碱性，且解离度基本上不受影响。
阴树脂对碱敏感，处理时，碱液浓度不宜超过 1mol/L。 强碱树脂稳定性较差。羟型阴树脂即使在水中也不稳定， 因此常以氯型保存。
⑸ 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5.6mmol/g。
离子交换色谱
（ion exchange chromatography， IEC）
离子交换色谱
§1 概述 §2 离子交换剂的类型与结构 §3 离子交换色谱的操作过程 §4 离子交换色谱的应用
1. 概述
历史：早在古希腊时期人们就会用特定的黏土纯化海水。 算是比较早的离子交换法。这些黏土主要是沸石。
CH2-CH2 CH2-CH2 CH2-CH2 CH2-CH2-CH2-CH2
CH2-CH2 CH2-CH2
离子交换树脂的种类
强酸性阳离子交换树脂
阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
离子交换树脂
阴离子交换树脂
强碱性阳离子交换树脂 弱碱性阳离子交换树脂
特殊的离子交换树脂
2.1.1 阳离子交换树脂
⑴ 强酸性阳离子交换树脂
2. 离子交换剂的结构与类型
离子交换剂的组成
目前在生产中常用的离子交换剂主要有离子交换树脂和多 糖基离子交换剂，都是由3部分组成：
①不溶性载体，由高分子化合物构成的不溶于水、酸和碱， 也不溶于普通有机溶剂、化学性质稳定的网络状骨架；
②功能基团，大量与载体连接、不能自由移动的活性基团； ③可交换离子，在功能基团上携带的可移动的活性离子。
特性
R﹣NR3OH ＝ R﹣NR3＋ + OHˉ
❖ 淡黄色的球状颗粒； ❖ 对强酸根和弱酸根都能交换； ❖ 对酸碱氧化剂及某些有机溶剂都比较稳定； ❖ 在酸性、碱性溶液中都能使用，交换容量不受溶液中pH值影响。
⑵ 弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂含弱碱性基团，如伯胺基 (-NH2) 、仲胺基(-NHR) 或叔氨基(-NR2) ，它们在水中能解离出OH- ，但解离能 力较弱，受pH影响较大，在碱性环境中的解离度受到抑 制，故交换能力差，只能在pH＜7的溶液中使用。
这类树脂的活性基团为磺酸基团（—SO3H）和次甲 磺酸基团（—CH2SO3H）。它们都是强酸性基团，能 在溶液中解离出H+。树脂中的 H+与溶液中的其他阳 离子（如Na+）交换，从而使溶液中的Na+被树脂中的 活性基团SO3-吸附。
强酸性苯乙烯型阳离子交换树脂 特点：
❖ 淡黄色球状颗粒； ❖ 化学稳定性好，耐磨性好； ❖ 在酸性、碱性和中性介质中都可使用； ❖ 交换反应速度快； ❖ 无机、有机阴离子均可交换。
可分为阴离子类型和阳离子类型。
1. 概述
1.1 定义
离子交换色谱是利用离子交换树脂作为固定相，以适 宜的溶剂作为流动相，使溶质按它们的离子交换亲和 力的不同而得到分离的方法。
2.1 离子交换树脂
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。
目前最常用的离子交换树脂是苯乙烯—二乙烯苯的聚合 物，示意图为：
CH=CH2
+
CH=CH2 CH=CH2
CH2 -CH2-CH2-CH2 - CH2-CH2
交联度
❖树脂的交联度越大，机械强度越大，耐热性越 强。但交联度增大也使树脂的网孔变小，膨胀性 能与交换量也相应下降。
❖树脂的交联度越小，吸水膨胀性能越强，若网孔 内交换基团多，交换量也随之增高。但交联度小 的树脂机械强度小，不耐压力易变形，耐热性差。
⑷ 化学稳定性：
树脂应有较好的化学稳定性，不易分解破坏。缩聚树 脂的化学稳定性一般较差，在强碱溶液中，缩聚阳树脂会 破坏，共聚阳树脂对碱抵抗能力较强，但不应与浓度大于 2mol/L的碱液长期接触。
大孔弱碱性苯乙烯型阴离子交换树脂
2.1.3 树脂的性质
(1) 外观：
离子交换树脂是一种透明或半透明的物质，有白、 黄、黑及赤褐色等几种颜色。一般颜色与性能关系不大。
树脂的颗粒大小，对树脂的交换能力、树脂层中溶 液流动分布均匀程度、溶液通过树脂层的压力及交换和反 冲时树脂 的流失等都有很大影响。一般树脂为球形，可 减少流体阻力。
1.2 特点
优点：分离效率高，设备简单，操作不复杂，树脂又具 有再生能力，可反复使用，应用广泛。
缺点：分离周期长，耗时过多。
1. 概述
1.3 基本原理
离子交换分离技术是基于不溶性高分子化合物作为色 谱介质的一种分离方法。离子交换分离法是基于物质在 固相与液相之间的分配。通过分子中的活性离子将溶液 中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上，然后用适当 的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，从 而达到目的产物的分离、浓缩和纯化的目的。
颗粒大小一般选用20一60目(0.25—0.8mm)。
⑵ 机械强度： 树脂必须具有一定的物理稳定性，以避免
或减少在使用过程中破损流失。 一般来说，膨胀度越大，交联度小的树脂，
机械强度就越差。
Fra Baidu bibliotek
⑶ 交联度
合成树脂中所用的交联剂在原料总重量中所占的百分 比称为树脂的交联度，一般为2-16％ 。
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％。
⑵ 弱酸性阳离子交换树脂
这类树脂的活性基团主要有羧基（ —COOH ）和酚羟 基（ —OH ），它们都是弱酸性基团，解离度受pH的 影响很大。
2.1.2 阴离子交换树脂
⑴ 强碱性阴离子交换树脂 这类树脂的活性基团多为季铵基团（—NR3OH），能在水 中解离出OH-而呈碱性，且解离度基本上不受影响。
阴树脂对碱敏感，处理时，碱液浓度不宜超过 1mol/L。 强碱树脂稳定性较差。羟型阴树脂即使在水中也不稳定， 因此常以氯型保存。
⑸ 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5.6mmol/g。
离子交换色谱
（ion exchange chromatography， IEC）
离子交换色谱
§1 概述 §2 离子交换剂的类型与结构 §3 离子交换色谱的操作过程 §4 离子交换色谱的应用
1. 概述
历史：早在古希腊时期人们就会用特定的黏土纯化海水。 算是比较早的离子交换法。这些黏土主要是沸石。
CH2-CH2 CH2-CH2 CH2-CH2 CH2-CH2-CH2-CH2
CH2-CH2 CH2-CH2
离子交换树脂的种类
强酸性阳离子交换树脂
阳离子交换树脂
弱酸性阳离子交换树脂
离子交换树脂
阴离子交换树脂
强碱性阳离子交换树脂 弱碱性阳离子交换树脂
特殊的离子交换树脂
2.1.1 阳离子交换树脂
⑴ 强酸性阳离子交换树脂
2. 离子交换剂的结构与类型
离子交换剂的组成
目前在生产中常用的离子交换剂主要有离子交换树脂和多 糖基离子交换剂，都是由3部分组成：
①不溶性载体，由高分子化合物构成的不溶于水、酸和碱， 也不溶于普通有机溶剂、化学性质稳定的网络状骨架；
②功能基团，大量与载体连接、不能自由移动的活性基团； ③可交换离子，在功能基团上携带的可移动的活性离子。
特性
R﹣NR3OH ＝ R﹣NR3＋ + OHˉ
❖ 淡黄色的球状颗粒； ❖ 对强酸根和弱酸根都能交换； ❖ 对酸碱氧化剂及某些有机溶剂都比较稳定； ❖ 在酸性、碱性溶液中都能使用，交换容量不受溶液中pH值影响。
⑵ 弱碱性阴离子交换树脂
这类树脂含弱碱性基团，如伯胺基 (-NH2) 、仲胺基(-NHR) 或叔氨基(-NR2) ，它们在水中能解离出OH- ，但解离能 力较弱，受pH影响较大，在碱性环境中的解离度受到抑 制，故交换能力差，只能在pH＜7的溶液中使用。
这类树脂的活性基团为磺酸基团（—SO3H）和次甲 磺酸基团（—CH2SO3H）。它们都是强酸性基团，能 在溶液中解离出H+。树脂中的 H+与溶液中的其他阳 离子（如Na+）交换，从而使溶液中的Na+被树脂中的 活性基团SO3-吸附。
强酸性苯乙烯型阳离子交换树脂 特点：
❖ 淡黄色球状颗粒； ❖ 化学稳定性好，耐磨性好； ❖ 在酸性、碱性和中性介质中都可使用； ❖ 交换反应速度快； ❖ 无机、有机阴离子均可交换。