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5 离子交换色谱法

加样 上柱前,先将样品溶解在溶剂里或对洗脱液透析,样品溶 液的浓度应该尽可能高些,以减少样品溶液体积,使区带狭窄。将 样品仔细加到层析床的表面,打开旋塞至液面与床面齐,然后连接 溶剂池,保持一定高度的液面。
三、提高离子交换分离效果的途径
1)树脂的选择与填充技术 参照文献方法,结合被分离对象(阴离子?阳离子?)选择合适类型
交联度为8%的强酸性聚苯乙烯型树脂,约50um, 柱温50℃。
以150×0.9cm的交换柱,0.2M柠檬酸钠,pH 3.244.25为淋洗剂可以先分离出酸性氨基酸如谷氨酸,后分离 出中性氨基酸,如苯丙氨酸
以15 ×0.9cm的短交换柱,0.4M 0.2M柠檬酸钠, pH5.26为淋洗剂可以分离出碱性氨基酸,如精氨酸等。
带”——即色谱 Chromatography
该方法现在仍然广泛使用,如有机合成中的“过柱子”。常见的 是以硅胶或氧化铝作固定相的吸附柱。又称为柱层析/柱色谱,或经 典液相色谱法(相对于HPLC)。
一、离子交换色谱法的分类
1)淋洗色谱:通常先将少量样品通过交换柱,达到吸附 平衡,然后用亲和力比组分A、B、C都弱的离子作淋洗剂, 得到相互分离开的淋洗曲线。主要用于分析分离。
后进行测定。
置换色谱:
锂和钠的硫酸盐混合溶液通过一根氢型DOWE×50,300目树脂的交 换柱,用1.0mol/L(NH4)2SO4淋洗得到的淋洗曲线。
有时,在淋洗液中加入一定的络合剂,降低金属离子与树脂的亲和力, 从而使得NH4 +, Na+能对二、三价的金属离子起到置换作用。 Li+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Ag+<Tl+
在用溶剂平衡时,先使材料沉淀, 用倾泻法除去悬浮的细颗粒,否则由 于细颗粒的堵塞,溶剂的流速将显著 降低。
层析柱的填装是先关闭出口,用溶剂灌注至1/3体积,并使支持 板下的“死体积”不存有气泡,再慢慢地向溶剂中加浆状物,要小 心地沿着玻棒倾注以防止气泡存留在柱内。让悬浮液沉淀,并放出 过多的溶剂,为了避免分层,最好一次装完,如需分几次填装,则 在二次填装前应先在已经沉淀的表面用玻棒搅拌后再倾注,重复这 个过程,直至装到需要的高度。用溶剂彻底洗涤层析柱后使液面降 到比层析床表面略高一点。最后覆盖一张圆形滤纸或尼龙布,以免 加样时扰乱离子的钠盐混合溶
液通过一支Ac-交换柱的淋洗曲线。
二、离子交换色谱的操作技术
1)交换柱的准备: 填充均匀
2)淋洗 加样时不能扰动柱床。 要求有恒定的流速,否则出现不规则小峰。
3)流出液的收集与分析 手工检测/自动分析? 绘制淋洗曲线(浓度与淋洗体积V)
层析柱的基本装置如图。层析柱通常是玻璃的。
的柱子 装柱通常采用重力下沉法。将树脂用蒸馏水调成浆状,在柱内加入
3cm的蒸馏水,然后到入浆状树脂,让其在重力作用下下沉。(匀浆法) 不能有裂缝。 2)流速
最佳流速根据树脂的性能、粒度大小、交换反应的快慢等由实验结果 确定。
流速应稳定、适中.太快,难以有效分离,或者出现紊流,是本来已 经分开的组分重新混合;太慢,耗时,也可能由于扩散使分离效率降低。 (通常可调范围有限。)
长柱分辨力好(柱子径高比一般在1:5-10 ),但大
量物质的处理则用粗的柱比较适宜。
分离材料: 又称为色谱填料、固定
相等。可以是硅胶、氧化铝或者其他 如氧化锆、活性炭、……、壳聚糖微 球等。
在装柱前这些材料要用溶剂平衡, 另外还需作一些预处理。例如,凝胶 层析材料需要溶胀,吸附剂需要加热 或酸处理来活化,离子交换树脂需要 用酸碱处理来得到所需的电离形式。
第五章 离子交换色谱法
1903-1906年,俄国植物学家Tswett发表了叶绿素和其他植物色素分 离过程的描述。但直到25年后才得到公认。
Twestt的色素分离 过程说明 1、层析柱(即玻璃管) 2、装入固定相(“CaCO3”); 3、从上面加入植物色素,然后
用石油醚淋洗; 4、分离成为有“颜色的谱
2)置换色谱:先将较大量的样品(通常接近柱的满负载) 通过交换柱,然后用亲和力比组分A、B、C都强的离子作 淋洗剂,将样品组分依次置换下来,得到部分重叠的淋洗 曲线。可用于大量物质的制备分离。又称顶替or排代色谱。
3)前沿色谱:将样品直接通过交换柱,最先流出的组分 可以部分得到纯的组成(不需要淋洗剂)。实际应用不多。 又称迎头色谱。
淋洗色谱:
Li+,Na+,K+ 的分离: (1)含有Li+,Na+,K+的混合溶液通过强酸型阳
离子交换树脂柱,三种离子都被树脂吸附。 (2)用0.1mol/L的HCl淋洗,三种离子都被洗脱。 (3)根据树脂对这三种离子亲和力的不同,依次得
到不同的金属离子(见淋洗曲线)。 (4)将洗脱下来的Li+,Na+,K+分别用容器收集
3)淋洗液的性质与浓度(重要的影响因素!)
浓度太高,组分很快被洗脱,未能得到分离;浓度太低分离时间延 长,并出现拖尾现象。
有时可采用梯度淋洗法,即用两种或两种以上浓度的同一种淋洗液 按一定顺序淋洗,其效果见图。有时,还采用酸度、温度梯度淋洗。
在分离稀土元素时,性质差别小,为了扩大差异,可加入柠檬酸作 淋洗剂(络合淋洗,非简单的交换)。 4)温度
提高温度可以加快传质速度,加快反应速度(如络合交换),有利 于改善分离效果。(但操作上有一定的难度。) 5)交换柱的长度、内径
结合分离效率、实际需求(样品量)、操作难易(填充均匀性、柱 压)等考虑。
梯度淋洗 等度淋洗
四、离子交换色谱法的应用
同离子交换分离法。(色谱方法与离子交换法相互 结合,提高了分离效率,尤其是性质相似物质的分离或 者多种组分的分离。) 例:氨基酸的分离
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