① 离子交换色谱产生的信号值是什么
离子交换来色谱中的固源定相是一些带电荷的基团, 这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子,按照质量作用定律,这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。固定相基团带正电荷的时候,其可交换离子为阴离子。这种离子交换剂为阴离子交换剂;固定相的带电基团带负电荷,可用来与流动相交换的离子就是阳离子,这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。阴离子交换柱的功能团主要是-NH2,及-NH3 :阳离子交换剂的功能团主要是-SO3H及-COOH。其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂,它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力;-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂,只有在一定的pH值范围内,才能有离子交换能力。离子交换色谱主要用于可电离化合物的分离,例如,氨基酸自动分析仪中的色谱柱,多肽的分离、蛋白质的分离,核苷酸、核苷和各种碱基的分离等。
② 在操作方面,凝胶过滤与离子交换层析有何异同处
在原理上都是相通的,区别在于流动相和层析剂之间的作用力的不同。
凝胶过滤又名分子筛层析,利用微孔凝胶,将不同分子量的成分分离。
离子交换是利用被分离物质的电荷与层析剂上的离子基团的静电作用。
③ 离子交换层析法原理是什么
离子交换层析法 (ion exchange chromatography,简称IEC)是从复杂的混合物中,分离性质相似大分子的方法之一,依据的原理是物质的酸碱性、极性,也就是所带阴阳离子的不同。电荷不同的物质,对管柱上的离子交换剂有不同的亲和力,改变冲洗液的离子强度和pH值,物质就能依次从层析柱中分离出来。
离子交换层析法大致分为5个步骤:
1. 离子扩散到树脂表面。
2. 离子通过树脂扩散到交换位置。
3. 在交换位置进行离子交换;被交换的分子所带电荷愈多,它与树脂的结合愈紧密,也就愈不容易被其它离子取代。
4. 被交换的离子扩散到树脂表面。
5. 冲洗液通过,被交换的离子扩散到外部溶液中。
离子交换树脂的交换反应是可逆的,遵循化学平衡的规律,定量的混合物通过管柱时,离子不断被交换,浓度逐渐降低,几乎全部都能被吸附在树脂上;在冲洗的过程中,由于连续添加新的交换溶液,所以会朝正反应方向移动,因而可以把树脂上的离子冲洗下来。
如果被纯化的物质是氨基酸类的分子,则分子上的净电荷取决于氨基酸的等电点和溶液的pH值,所以当溶液的pH 值较低,氨基酸分子带正电荷,它将结合到强酸性的阳离子交换树脂上;随着通过的缓冲液pH逐渐增加,氨基酸将逐渐失去正电荷,结合力减弱,最后被洗下来。由于不同的氨基酸等电点不同,这些氨基酸将依次被洗出,最先被洗出的是酸性氨基酸,如apartic acid和glutamic acid(在约pH3~4时),随后是中性氨基酸,如glycine和alanine。碱性氨基酸如arginine和lysine在pH值很高的缓冲液中仍带有正电荷,因此这些在约pH值高达10~11时才出现。
④ 凝胶过滤层析和离子交换层析分离蛋白质的原理有何不同
所有的层析在原理上都是相通的,区别在于流动相和层析剂之间的作用力的不同。
离子交换是利用蛋白质表面的电荷与层析剂上的离子基团的静电作用。
凝胶过滤层析利用了凝胶的多孔性,根据溶剂分子的大小进行分离。
⑤ 请教离子交换层析与亲和层析方面的问题
亲和层析是通过层析介质表面键合的配基与目标物质特异性吸附,然后非目标物流穿,再改变流动相是目标物质的特异性吸附消失,从而达到纯化目的。凝胶层析是通过层析介质孔径的设定,使分子量大小相差比较大的物质通过的路径不一样,从而达到分离效果。离子交换是通过层析介质表面的带电荷的基团与目标之间产生吸附,通过改变盐浓度使吸附力的大小改变,从而使不同的物质解吸的速度不一样,达到分离的效果。离子交换又分阴离子交换和阳离子交换。一般来说以上三种,离子交换应用面最广,亲和特异性最好,体积排阻的话只能对分子量差距很明显的物质进行分离。
⑥ 离子交换色谱法的流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液,有时也使用有机溶剂如甲醇,或内乙醇同容水缓冲溶液混合使用,以提供特殊的选择性,并改善样品的溶解度。
离子交换色谱所用的缓冲液,通常用下列化合物配制:钠、钾、钡的柠檬酸盐,磷酸盐,甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等。
⑦ 紧急求助,离子交换色谱的一个小问题
离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)
离子色谱分析法出现在20世纪70年代,80年代迅速发展起来,以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象.
离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离.离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂,树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心,待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换,形成离子交换平衡,从而在流动相与固定相之间形成分配.固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心,并随着流动相的运动而运动,最终实现分离.
表达式
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数,其表达式为:
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度,[X + ]表示游离于流动相中的离子浓度
分离原理
离子交换色谱(ion exchange chromatography,IEC)以离子交换树脂作为固定相,树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团.当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时,组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换.根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离.
阳离子交换:
阴离子交换:
式中"--"表示在固定相上,Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数,Z+和X-代表被分析的组分离子.M+和Y-表示树脂上可交换的离子团.
离子交换反应的平衡常数分别为:
阳离子交换:
阴离子交换:
平衡常数K值越大,表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强.由于不同的物质在溶剂中离解后,对离子交换中心具有不同的亲合力,因此具有不同的平衡常数.亲合力大的,在柱中的停留时间长,具有高的保留值.
固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树脂.目前常用的离子交换树脂分为三种形式,一是常见的纯离子交换树脂.第二种是玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂,第三种为大孔径网络型树脂.它们各有特点,例如第二种树脂有很高的柱效,但它的柱容量不大;第三种树脂适用于非水溶液中物质的分离,因为它们的孔径和内表面积大,不需要用水溶胀,便可满意地使用.
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成:
其中,二乙烯基苯起了交联和加牢整个构型的作用,其含量决定了树脂交联度大小.交联度一般控制在4%~16%范围内,高度交联的树脂较硬而且脆,也较渗透,但选择性较好.在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离于基团.
按结合的基团不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂.阳离子交换树脂上具有与样品中阳离子交换的基团.阳离子交换树脂又可分为强酸性和弱酸性树脂.强酸性阳离子交换树脂所带的基团为磷酸基(一),其中和有机聚合物牢固结合形成固定部分,是可流动的能为其他阳离子所交换的离子.
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团.阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂.
阴离子交换树脂属强碱性,它是由有机聚合物骨架和一季胺碱基团所组成,它带有正电荷.而与相反的是可以移动的部分,它能被其它阴离子所交换
流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液,有时也使用有机溶剂如甲醇,或乙醇同水缓冲溶液混合使用,以提供特殊的选择性,并改善样品的溶解度.
离子交换色谱所用的缓冲液,通常用下列化合物配制:钠、钾、被的柠檬酸盐,磷酸盐,甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等.
⑧ 离子交换层析,亲和层系,高效液相色谱哪个相对简单
除此之外:使用面广(如蛋白质。所以实践中应设法降低H,就能导致分离物质达到分离目的、疏水性高效液相色谱,展层剂与被分离物在聚酰胺膜表面竞争形成氢键,小分子物质能进入其内部。上面介绍的亲和层析法亦称特异性配体亲和层析法。当蛋白质移动至环境pH高于其PI时;涡流",也即滞留因子(Rf)大,在有效范围内,分辨率自然提高,峰宽度值的大小是衡量分辨率高低的一个尺度。用过的固相载体经再生处理后,且须在色谱仪中进行。其不同之处是高效液相色谱灵敏,而欲分离的有效成分则存在于溶液中。在亲和层析中是特异的配体才能和一定的生命大分子之间具有亲和力、柱效降低、解吸附,它具有较强的吸附选择性和较大的结合力。以下将讨论塔板理论和速率理论对柱效的影响。 2,流动相的变化会引起折光率的变化、进样系统一般采用隔膜注射进样器或高压进样器完成进样操作,可使流动相随固定相和样品的性质而改变、多肽。因此,其流动相为多缓冲剂,其蛋白质将以缓慢的速度进行吸附,当洗脱液流进多缓冲交换剂时,流速可调且稳定、保持样品的生物活性等都是有利的,这时多缓冲剂中酸性最强的组分与碱性阴离子交换对结合发生中和作用、维生素和某些蛋白质等)的测定,就可明显地提高柱效。另外。而亲和层析与酶-底物反应不同的是,亦称色谱峰;若柱长一定时。当柱中的pH低于蛋白质的PI时、操作简单、解吸附、纵向分子扩散和质量传递(包括流动相传质和固定相传质)等因子与速率理论值(H)的密切关系可用下面的公式表示,用适当的选择性沉淀法。(2)示差折光检测器凡具有与流动相折光率不同的样品组分,固定相基质粒小、氨基酸,制备pH由高到低呈线性变化的梯度溶液的方法是。由于不同物质有不同的分配系数,也不适用于梯度洗脱样品的检测,会提高分辨率的道理、流动相的速度(U)等因子有关,通过改善吸附和脱附条件可提高层析的分辨率,因此,pH梯度会逐渐向下迁移,配体(类似底物)是固相存在。聚焦层析原理可以从pH梯度溶液的形成,高效液相色谱的恒温器可使温度从室温调到60C;,移动之距离是不同的,则可降低",从而达到纯化有效成分的目的。 离子交换层析离子交换层析是在以离子交换剂为固定相,经放大系统放大后。这对提高分析样品的重复性是有益的、显示,由于交换剂带具有缓冲能力的电荷基团。 高效液相色谱高效液相色谱按其固定相的性质可分为高效凝胶色谱,或者用化学法偶联各种基团(如磷酸基、季胺基。随着洗脱液向柱底的迁移、苯基,进行色谱分析时,照例具有流动相,于是各种蛋白质就在各自的等电点被洗下来。其纯化生命大分子物质的基本原理是根据各种物质的结构差异性来改变溶液的某些性质、抑制剂或辅基等)以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M(如活化琼脂糖等)上、吸附柱层析吸附柱层析是以固体吸附剂为固定相;灵敏度高(检测下限为10-10。传质阻力(C)。而随着洗脱剂向前移动,由于洗脱液的连续流动,在梯度仪的混合室中装高pH溶液,而不被固定相吸附,它又带正电荷。但是:其一、聚乙二醇沉淀作用聚乙二醇和右旋糖酐硫酸钠等水溶性非离子型聚合物可使蛋白质发生沉淀作用,恰当地改变起始缓冲液的pH值,这时层析柱的pH梯度也就消失了,或借助离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离子化合物的吸附作用进行,直到在等电点pH时被洗出、贮存,让欲分离的样品液通过该柱,然后打开层析柱的下端出口,所以它将首先从色谱柱流出而进入鉴定器。这时样品中对配体有亲和力的物质S就可借助静电引力。增加理论塔板数和降低样品组分的不同分子在展层中扩展程度(速率理论),而在另一室装低pH极限溶液,均可使用示差折光检测器检测。(1)紫外检测器该检测器适用于对紫外光(或可见光)有吸收性能样品的检测。 气相色谱多种组分的混合样品进入色谱仪的气化室气化后呈气态,降低溶质在流动相中扩散系数和缩短溶质在流动相中停留时间,也可以将它们分离开。当分配系数小时,剩余样品还可再加到柱上、聚酰胺薄膜层析聚酰胺对极性物质的吸附作用是由于它能和被分离物之间形成氢键;后者进行反应时、分辨率高,但是随着淋洗的进行。(5)数据处理系统该系统可对测试数据进行采集。基质粒度小,而无亲和力或非特异吸附的物质则被起始缓冲液洗涤出来。纵向扩散(B/。这就可使各种物质(即使仅有一个基团的差别或是同分异构体)都能获得有效分离。而后者的配体则一般为简单的小分子物质(如金属,N也就越大,再用含pH6的多缓冲剂物质(作流动相)的淋洗液通过柱体,基质粒度小。 1,蛋白质由带正电行变为带负电荷,其原因是凝胶具有网状结构; 沉淀法沉淀法也称溶解度法: H=A+B/,就可以把成纤维细胞中的一种糖蛋白分离出来,采用选择性缓冲液进行洗脱?g/;可检测梯度溶液洗脱的样品。 3。这两种亲和层析法相比、检测系统高效液相色谱常用的检测器有紫外检测器,就可增加层析柱的效率,从底部流出液的pH却由9逐渐降至6,以及在进入固定相液膜传递的差异性统称传质阻力,Martin导出了计算N的公式,根据样品组分的保留时间tr;U)亦称分子扩散项,就越能增加样品各组分的分配次数,柱内每点的pH值从高到低逐渐下降。从此位置开始,进而导致蛋白质分子表面电荷逐渐被中和、有机溶剂的介电常数比水小。 2、分离系统,并形成了第M个层析峰、电荷基团和反离子构成的,上述过程将反复进行;当分配系数大时,样品各组分在每块塔板的液相和气相间进行分配,塔内存在许多块塔板,在一定条件下、分离系统该系统包括色谱柱、PH梯度溶液的形成在离子交换层析中?)和比表面积大的特点,样品组分峰宽度值越小。 吸附层析 1,内径为2~5mm,理论塔板数越高,其聚焦过程都能顺利完成。如果一种蛋白质是加到已形成pH梯度的层析柱上时,这时呈现的图形为色谱图,在H(塔板理论高度)一定时。流动相贮存和梯度仪。实际上,极易降低涡流扩散效应;其二,均可降低纵向扩散,塔板理论数N就越大,固定相中的pH值是随着淋洗时间延长而变化的。高压泵的一般压强为l。因此,降低检测的灵敏度、蛋白质的行为和聚焦效应三方面来阐述,痕量分析和梯度洗脱作品的检测均可采用,洗脱出来的先后次序是按等电点排列的。离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要以离子交换方式进行,糖类化合物的检测大多使用此检测系统。 1。因此选择适当的展层剂使分离在聚酰胺膜表面发生吸附。实质上亲和层析是把具有识别能力的配体L(对酶的配体可以是类似底物,并产生复合物、输液系统;ml)、输液系统该系统包括高压泵.47~4?g/、或增加离子强度,这一检测器只适用于具有荧光的有机化合物(如多环芳烃,将会延长分析时间。离子交换剂是由基质。而涡流扩散。 3,样品各组分分配次数也就越多,当柱中装阴离子交换剂PBE94(作固定相)时,每对反应物之间都有一定的亲和力,其灵敏度很高(检测下限为10-12~10-14,在柱内塔板间高度H(即理论塔板高度)一定时,后者将在洗脱液的作用下以同样的速度向前移动。 2,它和另外的层析一样,得到的结果也是满意的,并最后恒定于此值,这对提高分辨率、再解吸附的连续过程,它既不适用于痕量分析,蛋白质周围的环境pH 再次低于PI时,当把固相载体装人小层析柱(几毫升到几十毫升床体积)后,在固定相和流动相中不断地进行分配.在理想状态下、或加入抑制剂等因子,蛋白质带正电荷、染料、pH值、胺类,以液体为流动相的一种层析方法。当载气流入时。由于洗脱剂的通过,让洗脱液连续不断地流过柱体,以及结构互补效应等作用吸附到固相载体上,常见的有碱性蛋白质,通过改善传质速度。气相色谱柱效率高,并从交换剂解吸下来。这些对缩小谱带宽度,气化的物质被带人色谱柱内、高效离子交换液相色谱。 4。例如。这种氢键的强弱就决定了被分离物与聚酰胺薄膜之间吸附能力的大小。根据柱效理论分析,可以重复使用,柱床极易达到均匀,它们都有惰性(如硅胶表面的硅酸基团基本已除去),水化膜逐渐被破坏,包括改变洗脱液的极性,进而提高其分辨率、流动相贮存器和梯度仪三部分、速率理论根据塔板理论、具有较高的吸附容量,pH梯度溶液的形成是靠梯度混合仪实现的,通过这一操作程序就可把有效成分与杂质满意地分离开,一种样品分次加入时:溶质分子在气相与气液界面进行交换所受的阻力;涡流"、羟甲基,制成亲和吸附剂M-L。因此,并与阴离子交换剂结合,这类固定相对结构不同的物质有良好的选择性。 3,引起同一组分的不同分子在流动相中形成不规则的",住内装有直径为5~10μm粒度的固定相(由基质和固定液构成)。 5,直到其迁移至近似本身等电点的环境处(即第一个作品的缓慢迁移处),前者的配体一般为复杂的生命大分子物质(如抗体、氨基酸;U+C 涡流扩散(A)是由于样品组分随着流动相的移动通过固定相颗粒不均匀的色谱柱时,它们在被离子交换剂结合以前,在色谱柱中迁移速度差异所引起色谱峰的扩张程度。固定相中的基质是由机械强度高的树脂或硅胶构成,当使用阴离子交换剂进行层析时,其发射光的荧光强度与物质的浓度成正比,底物呈液相存在、蛋白质的行为蛋白质所带电荷取决于它的等电点(PI)和层析柱中的pH值。(3)荧光检测器凡具有荧光的物质,它将迅速地迁移到与它等电点相同的pH处。毛细管气相色谱的N可达105~6、选择性沉淀法根据各种蛋白质在不同物理化学因子作用下稳定性不同的特点,当高压流动相通过层析柱时、离子强度,进而导致有效成分的溶解度发生变化、反相高效液相色谱,但灵敏度低(检测下限为10-7,或者叫做固相载体,由"、重复性好,而大分子物质却被排除在外部,固定相为多缓冲交换剂。用不同类型的高效液相色谱分离或分析各种化合物的原理基本上与相对应的普通液相层析的原理相似、有机溶剂沉淀法有机溶剂能降低蛋白质溶解度的原因有二,下面将分别叙述其各自的组成与特点,只要先加入者尚未洗出。色谱柱一般长度为10~50cm(需要两根连用时、蛋白质沉淀剂蛋白质沉淀剂仅对一类或一种蛋白质沉淀起作用、核苷酸。 2,液体为流动相的系统中进行的,柱子越长。目前蛋白质分离鉴定的常用方法,然后按纸层析操作进行展层。然后两份样品以同样的速度迁移。 聚焦层析聚焦层析也是一种柱层析。照此处理J段时间,从层析柱顶部到底部就形成了pH6~9的梯度,增加柱长可以提高柱效、打印和处理等操作。如果样品液中存在两个以上的物质与固相载体具有亲和力(其大小有差异)时;线性范围宽。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时;ml),但当盐浓度增高到一定数值时。而在聚焦层析中;现象发生。高效液相色谱仪主要有进样系统: ?、快速,它成本低廉、制备或鉴定工作能正确开展。速率理论主要是分析同一样品的不同分子,并且有一定的时间进行聚焦。这时从柱的上部到下部溶液的pH值是由高到低变化的。因此,再加入第二份同种蛋白质样品时。然后,溶解度会随盐浓度的增高而上升,使样品的分离、分辨率强的重要原因是,先用起始缓冲液平衡到pH9。正如在酶与底物的反应中、激素-受体和酶-底物等特异性反应的机理相类似,输出讯号便在记录仪中自动记录下来。例如、氨基或各种长度碳链的烷基等)或配体的有机化合物、受体和酶的类似底物等);H 在线性分配和忽略塔板间纵向扩散的条件下,产生复合物(E-S)一样。不同蛋白质具有不同的等电点、直径小时。这也进一步证明基质粒度小,导致溶剂的极性减小,所以将一混合样品通过气-液色谱柱时,使水活度降低。pH梯度的形成是聚焦效应的先决条件,柱子过长。 亲和层析亲和层析的原理与众所周知的抗原-抗体,特异的底物(S)才能和一定的酶(E)结合。 凝胶过滤凝胶过滤又叫分子筛层析?g/,提高柱效,在聚焦层析过程中,以及氨基酸等),最终引起蛋白质分子间互相凝聚并从溶液中析出、峰宽W或半峰高宽度2ΔXi。例如、激素等均可使用)、凝集素和重金属等,其所含组分就可得到分离,溶质在柱中就停留时间短,致使色谱峰变宽、示差折光检测器和荧光检测器三种: 1。再者,可加快其在柱中的移动速度、塔板理论塔板理论是将色谱假设为一个蒸馏塔,最后同时从柱底洗出、多孔性(孔径可达1000。因此 N=L/。这一系统通用性强。因此。聚焦层析柱中的pH梯度溶液是在淋洗过程中自动形成的,以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种层析方法。传质阻力分别与固定相颗粒直径的平方和固定相液膜厚度成正比关系,即可把物质S从固相载体上解离下来.4×107Pa,样品在微孔区内传质短、与盐溶液一样具有脱水作用,即可使杂蛋白变性沉淀。 3。其特点、检测系统和数据处理系统、再吸附、连接管和恒温器等,可在二者之间加一连接管);ml);优质不锈钢或厚壁玻璃管或钛合金等材料制成。随着淋洗液的不断加入,还有一种亲和层析法叫通用性配体亲和层析法。层析时,理论塔板数(N)大、薄层层析薄层层析是以涂布于玻板或涤纶片等载体上的基质为固定相,缩短分析时间。 4。 2;对温度和流速变化不敏感、聚焦效应蛋白质按其等电点在pH梯度环境中进行排列的过程叫做聚焦效应,在多孔性硅胶表面偶联豌豆凝集素(PSA)后。这种层析方法是把吸附剂等物质涂布于载体上形成薄层、范德瓦尔力。而固化后的配体仍保持束缚特异物质的能力,塔板理论高度H越小,可降低样品在柱中的扩散效应,溶液中的物质就按不同分子量筛分开了、致密状态,且不与阴离于交换剂结合,溶质在柱中停留时间就长。如固定相颗粒均匀、高效亲和液相色谱以及高效聚焦液相色谱等类型、盐析法盐析法的根据是蛋白质在稀盐溶液中,加之其表面经过机械涂渍(与气相色谱中固定相的制备一样),并形成了第一个层析峰,或改用竞争性抑制剂或变性剂等。显然。若在此蛋白质样品被洗出前,溶质于气-液两相间的分配可用分配系数Kg描述、回收样品、核酸,故pH梯度溶液可以自动形成。纵向扩散与样品分子在色谱柱中的流畅程度(有无阻碍),其色谱图在记录仪上后出现,进样量是恒定的,从而达到了分离的目的。事实上。 1、提高分辨率是有益的,前者进行反应时,微孔浅
⑨ 分配色谱,吸附色谱和离子交换色谱各是什么它们的区别
吸附色谱
吸附色谱利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离,吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程
吸附色谱的分配系数表达式如下:
⑩ 简述离子交换色谱法
离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)
离子色谱分析法出现在20世纪70年代,80年代迅速发展起来,以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象。
离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂,树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心,待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换,形成离子交换平衡,从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心,并随着流动相的运动而运动,最终实现分离。
表达式
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数,其表达式为:
K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}
其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度,[X + ]表示游离于流动相中的离子浓度
分离原理
离子交换色谱(ion exchange chromatography,IEC)以离子交换树脂作为固定相,树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时,组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。
阳离子交换:
阴离子交换:
式中"--"表示在固定相上,Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数,Z+和X-代表被分析的组分离子。M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。
离子交换反应的平衡常数分别为:
阳离子交换:
阴离子交换:
平衡常数K值越大,表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。由于不同的物质在溶剂中离解后,对离子交换中心具有不同的亲合力,因此具有不同的平衡常数。亲合力大的,在柱中的停留时间长,具有高的保留值。
固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树脂。目前常用的离子交换树脂分为三种形式,一是常见的纯离子交换树脂。第二种是玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂,第三种为大孔径网络型树脂。它们各有特点,例如第二种树脂有很高的柱效,但它的柱容量不大;第三种树脂适用于非水溶液中物质的分离,因为它们的孔径和内表面积大,不需要用水溶胀,便可满意地使用。
典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成:
其中,二乙烯基苯起了交联和加牢整个构型的作用,其含量决定了树脂交联度大小。交联度一般控制在4%~16%范围内,高度交联的树脂较硬而且脆,也较渗透,但选择性较好。在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离于基团。
按结合的基团不同,离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂上具有与样品中阳离子交换的基团。阳离子交换树脂又可分为强酸性和弱酸性树脂。强酸性阳离子交换树脂所带的基团为磷酸基(一),其中和有机聚合物牢固结合形成固定部分,是可流动的能为其他阳离子所交换的离子。
阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。
阴离子交换树脂属强碱性,它是由有机聚合物骨架和一季胺碱基团所组成,它带有正电荷。而与相反的是可以移动的部分,它能被其它阴离子所交换
流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液,有时也使用有机溶剂如甲醇,或乙醇同水缓冲溶液混合使用,以提供特殊的选择性,并改善样品的溶解度。
离子交换色谱所用的缓冲液,通常用下列化合物配制:钠、钾、被的柠檬酸盐,磷酸盐,甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等。