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Enter presentation date 第六章 离子交换层析 Test 第六章 离子交换层析 第一节 基本理论 第二节 离子交换剂 第三节 离子交换层析方案设计和层析过程 第四节 离子交换层析的应用 1848年，研究土壤碱性物质交换过程中发现离子交换现象 Na2Z + Ca2+ ＝CaZ + 2Na+ 40年代——聚苯乙烯离子交换剂（树脂、性质稳定） 50年代——离应用于氨基酸的分析。 近代——有机离子交换剂大量开发。 许多国家将离子色谱法作为标准方法 中国： GB 饮用天然矿泉水水检试方法； 国际：ISO 基质：具有网状结构高分子聚合物，稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。聚苯乙烯、纤维素、葡聚糖、琼脂糖。 电荷基团（活性基团）：与高分子聚合物共价结合，形成一个带电的活性基团。 平衡离子（反离子）：是结合于电荷基团上的相反离子，它能与溶液中其它的离子基团发生可逆的交换反应。 2、阴、阳离子交换剂 电荷基团 3、IEC过程—以阳离子交换剂为例(蛋白质) 电荷基团带负电，平衡离子正电 样品中可能有正电、负电、中性基团 加样后，正电基团与平衡离子进行置换，结合上交换剂 负电基团和中性基团不能与交换剂结合，随流动相流出而被去除 6.1.2 离子交换亲和力 各种离子与离子交换剂上的电荷基团的结合是由静电力产生的，是一个可逆的过程。 离子交换剂对离子亲合力的大小，与离子的水合离子半径大小（反比）和带电荷的多少（正比）有关。 规律，一般来讲，离子价数越高，结合力越大；价数相同时，原子序数越高，结合力越大。 阳离子交换树脂 不同价态的离子，电荷越高亲合力越大 Ti4+＞Al3+＞Ca2+＞Na+（di） 相同价态离子的亲合力顺序． Ba2+＞Sr2+＞Ca2+＞Mg2+ 阴离子交换树脂 I-＞Br-＞Cl-＞F- 6.1.3 pH和离子强度对离子交换的影响 pH决定了目标分子及离子交换剂的带电情况，决定了目的组分是否能和离子交换剂发生吸附结合的重要参数。 pH直接决定了目标分子带电荷种类和数量，应通过控制pH使目标分子和离子交换剂带相反电荷（才可吸附结合，回顾等电点和pH的关系）；又不可使Ph离PI过远（电荷数太大，影响解吸）； 蛋白质大分子的活性pH范围要保证。 溶液中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是影响目标分子结合与洗脱的另一重要因素 低离子强度下，目标分子结合上离子交换剂的活性基团上（电荷相反），当离子强度提高时，目标分子逐渐被置换下来。 绝大多数目的物在1M盐浓度下可被交换而洗脱下来。 6.1.4 离子交换的分辨率 6.1.5 离子交换的理论塔板数 6.1.6 离子交换的选择性 第二节 离子交换剂 6.2.1粒度 粒度3~300 μm范围 小粒度—柱效高，但背景压力大，设备要求高，分析型 大粒度—柱效低，压力小，样品量大，制备性 粒度均一—分离效果好 6.2.2离子交换剂应满足的基本条件 有高度的不溶性。即在各种溶剂中不发生溶解; 有稳定的物理化学性质。在使用过程中，不因物理或化学因子的变化而发生分解和变形等现象。 有疏松的多孔结构或巨大的表面积，使交换离子能在交换剂中进行自由扩散和交换； 有较多的交换基团； 6.2.3交联度和网孔结构 交联度：离子交换树脂的骨架是由各种有机原料聚合而成的网状结构。 例如强酸性阳离子交换树脂的合成过程，是先由苯乙烯聚合而成为长的链状分子，再由二乙烯苯把各链状分子联成立体型的网状体。 这里二乙烯苯称为交联剂，树脂中所合交联剂的百分率称为重量交联度。如二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树脂的交联度为10%。 网孔结构：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。 6.2.4 活性基团和酸碱性质 根据活性基团的不同，离子交换剂可分为 阳离子交换剂 阴离子交换剂 6.2.4.1 阳离子交换树脂 平衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子基团发生交换作用，称阳离子交换剂。 阳离子交换树脂具有酸性基团，带有SO3- 或COO－基团，通常以SO3-—Na＋ 或COO－—H＋形式出现。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。 各种阳离子交换树脂含有不同的活性基因、常见的有磺酸基(-SO3H/-SO3Na)、羧基(-COOH)和酚基(-OH)等。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。 强酸性阳离子树脂 含有大量的强酸性基团，如磺酸基-SO3H/-SO3Na，常用R-SO3H表示(R表示树脂的骨架)，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。 树脂离解后，本体所