陽(yáng)離子交換柱的使用原理

陽(yáng)離子交換柱的使用原理陽(yáng)離子交換柱是在高純度的惰性硅膠表面鍵合一種新型的聚合磺酸基陽(yáng)離子交換配位體。這種獨(dú)特的鍵合結(jié)構(gòu)是一種穩(wěn)定的聚合包膜結(jié)構(gòu)，比普通的聚合物離子交換柱柱效更高，且具有更好的機(jī)械強(qiáng)度和重現(xiàn)性。原理離子交換層析中，基質(zhì)是由帶有電荷的樹(shù)脂或纖維素組成。帶有正電荷的稱之陰離子交換樹(shù)脂；而帶有負(fù)電荷的稱之陽(yáng)離子樹(shù)脂。離子交換層析同樣可以用于蛋白質(zhì)的分離純化。由于蛋白質(zhì)也有等電點(diǎn)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)處于不同的pH條件下，其帶電狀況也不同。陰離子交換基質(zhì)結(jié)合帶有負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，所以這類蛋白質(zhì)被留在柱子上，然后通過(guò)提高洗脫液中的鹽濃度等措施，將吸附在柱子上的蛋白質(zhì)洗脫下來(lái)。結(jié)合較弱的蛋白質(zhì)首先被洗脫下來(lái)。反之陽(yáng)離子交換基質(zhì)結(jié)合帶有正電荷的蛋白質(zhì)，結(jié)合的蛋白可以通過(guò)逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來(lái)。陽(yáng)離子交換柱的使用方法分析工作中，為了分離或富集某種離子。一般采用動(dòng)態(tài)交換。這種交換方法在交換柱中進(jìn)行，其操作過(guò)程如下。交換將試液加到交換柱上，用活塞控制一定的流速進(jìn)行交換。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，上層樹(shù)脂全部被交換、下層未被交換，中間則部分被交換，這一段稱為“交界層”。隨著交換的進(jìn)行，交界層逐漸下移，至流出液中開(kāi)始出現(xiàn)交換離子時(shí)，稱為始漏點(diǎn)（亦稱泄漏點(diǎn)或突破點(diǎn)），此時(shí)交換柱上被交換離子的物質(zhì)的量數(shù)稱為始漏量。在到達(dá)始漏點(diǎn)時(shí)，交界層的下端剛到達(dá)交換柱的底部，而交換層中尚有未被交換的樹(shù)脂存在，所以始漏量總是小于總交換量。裝柱進(jìn)行離子交換通常在離子交換柱中進(jìn)行。離子交換柱一般用玻璃制成，裝置交換柱時(shí)，先在交換柱的下端鋪上一層玻璃絲，灌入少量水，然后傾入帶水的樹(shù)脂，樹(shù)脂就下沉而形成交換層。裝柱時(shí)應(yīng)防止樹(shù)脂層中存留氣泡，以免交換時(shí)試液與樹(shù)脂無(wú)法充分接觸。樹(shù)脂高度一般約為柱高的90%。為防止加試液時(shí)樹(shù)脂被沖起，在柱的上端亦應(yīng)鋪一層玻璃纖維。交換枝裝好后，再用蒸餾水洗滌，關(guān)上活塞，以備使用。應(yīng)當(dāng)注意不能使樹(shù)脂露出水面，因?yàn)闃?shù)脂露于空氣中，當(dāng)加入溶液時(shí)，樹(shù)脂間隙中會(huì)產(chǎn)生氣抱，而使交換不完全。交換柱也可以用滴定管代替。樹(shù)脂的選擇和處理在化學(xué)分析中應(yīng)用多的為強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂。生產(chǎn)上出廠的交換樹(shù)脂顆粒大小往往不夠均勻，故使用時(shí)應(yīng)當(dāng)先過(guò)篩以除去太大和太小的顆拉，也可以用水泡脹后用篩在水中選取大小一定的顆粒備用。一般商品樹(shù)脂韌含有一定量的雜質(zhì)，所以在使用前必須進(jìn)行凈化各種雜質(zhì)，然后用蒸餾水洗滌至中性。這樣就得到在活性基團(tuán)上含有可被交換的H+或Cl-的氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂或氯型陰離子交換樹(shù)脂。如果需要鈉型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，則用NaCl處理氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。洗脫當(dāng)交換完畢之后，一般用蒸餾水洗去殘存溶液，然后用適當(dāng)?shù)南疵撘哼M(jìn)行洗脫。在洗脫過(guò)程中、上層被交換的離子先被洗脫下來(lái)，經(jīng)過(guò)下層未被交換的樹(shù)脂時(shí)，又可以再度被交換。因此初洗脫液中被交換離子的濃度等于零，隨著洗脫的進(jìn)行，洗出液離子濃度逐漸增大，達(dá)到值之后又逐漸減小，至完全洗脫之后，被洗出之離子濃度又等于零。對(duì)于陽(yáng)離子交換樹(shù)脂常采用HCl溶液作為洗脫液，經(jīng)過(guò)洗脫之后樹(shù)脂轉(zhuǎn)為氫型；陰離2子交換樹(shù)脂常采用NaCl或NaOH溶液作為洗脫液，經(jīng)過(guò)洗脫之后，樹(shù)脂轉(zhuǎn)為氯型或氫氧型。因此洗脫之后的樹(shù)脂已得到再生，用蒸餾水洗滌干凈即可再次使用。離子交換柱技