离子交换层析说明书
离子交换层析说明书
CM Bestarose Fast Flow
DEAE Bestarose Fast Flow
Q Bestarose Fast Flow
SP Bestarose Fast Flow
CM, DEAE, Q and SP Bestarose 快速离子交换剂属于分离介质的一部分,主要为色谱工作服务，所有的介质都经过严格的控制生产从而保证其能够满足工业生产的需求。
为了正确操作以便得到最好的分离效果，请在使用前阅读该手册。
目录
1. Bestarose 快速离子交换剂的特性 3
2. 装柱指南12
3. 装柱评价14
4. 保养17
5. 疑难解答17-19
1.Bestarose Fast Flow离子交换剂的特性
Bestarose Fast Flow离子交换剂是以高度交联的琼脂糖为基质，它的化学、物理性质稳定，即离子载量、洗脱情况、反压及流量等特性不受层析和清洗过程中溶液的影响，详见下表。高物理稳定性使它能在低背压下提供快速液流，在柱高15cm，1 bar压力下，它的流速可达300-700cm/h，见图1。另外，刚性介质体积基本不因pH和离子强度的变化而变化。
线性
流速
图1. Bestarose 快速离子交换剂典型的压力/流速曲线。
CM Bestarose Fast Flow离子交换剂的特性
CM Bestarose Fast Flow是一种弱阳离子交换剂，离子交换基团是羧甲基，如下：-O-CH2COO-
表一. CM Bestarose Fast Flow 特性。
项目指标
离子交换剂类型弱阳离子
总离子载量0.09-0.13mmol/ml
排阻限4×106（球形蛋白）
骨架6%交联琼脂糖
颗粒类型球形，45-165μm
流速300–600 cm/h*
工作温度4–40°C
工作pH 见图2
pH稳定性2-14(短期，CIP)
4-13（长期）
化学稳定性适合所有的缓冲体系
1M NaOH
8M Urea
6M GuHCl
70%乙醇
避免事项氧化剂
长期暴露（1星期，20°C）
pH<4
*15cm柱高，1 bar压强，25℃，XK 50/30 柱。
图2的滴定曲线表明CM Bestarose Fast Flow的pH工作范围，例如CM基团的pH工作范围。
图2. CM Bestarose Fast Flow的滴定曲线
DEAE Bestarose Fast Flow离子交换剂的特性
DEAE Bestarose Fast Flow是一种弱阴离子交换剂，离子交换基团是二乙基氨基乙基，如下：-O-CH2CH2-N+(C2H5)3H
表2 DEAE Bestarose Fast Flow的特性
项目指标
离子交换剂类型弱阴离子
总离子载量 0.11-0.16mmol/ml
排阻限 4×106（球形蛋白）
Matrix 6%交联琼脂糖
颗粒类型球形45-165μm
流速 300–600 cm/h*
工作温度 4–40°C
工作pH 见图3
pH稳定性 2-14(短期，CIP)
2-12（长期）
化学稳定性适合所有的缓冲体系
1M NaOH
8M Urea
6M GuHCl
70%乙醇
避免事项氧化剂
长期暴露（1星期，20°C） pH<4
*15cm柱高，1 bar压强，25℃，XK 50/30 柱。
图3的滴定曲线表明DEAE Bestarose Fast Flow的pH工作范围，例如，DEAE基团的pH工作范围。
图3 DEAE Bestarose Fast Flow滴定曲线
Q Bestarose Fast Flow的特性
Q Bestarose Fast Flow是一种强阴离子交换剂，其离子交换活性基团是季铵基，如下：–O–CH2CHOHCH2OCH2CHOHCH2N+(CH3)3
表3 Q Bestarose Fast Flow的特性
项目指标
离子交换剂类型强阴离子
总离子载量 0.18-0.25mmol/ml介质
排阻限 4×106（球形蛋白）
骨架 6%交联琼脂糖
颗粒类型球形，45-165μm
流速 400–700 cm/h*
工作温度 4–40°C
工作pH 见图4
pH稳定性 2-14(短期，CIP)
2-12（长期）
化学稳定性适合所有的缓冲体系
1M NaOH
8M Urea
6M GuHCl
70%乙醇
避免事项氧化剂
长期暴露（1星期，20°C） pH<4
*15cm柱高，1 bar压强，25℃，XK 50/30 柱。
图4的滴定曲线表明Q Bestarose Fast Flow的pH工作范围，例如Q基团的pH工作范围。
图4 Q Bestarose Fast Flow 的滴定曲线
SP Bestarose Fast Flow的特性
SP Bestarose Fast Flow是一种强阳离子交换剂，其活性基团是磺丙基，如下：–O–CH2CHOHCH2OCH2CH2CH2SO-3
表4 SP Bestarose Fast Flow的特性
项目指标
离子交换剂类型强阳离子
总离子载量 0.18-0.25mmol/ml
排阻限 4×106（球形蛋白）
骨架 6%交联琼脂糖
颗粒类型球形，45-165μm
流速 400–700 cm/h*
工作温度 4–40°C
工作pH 见图5
pH稳定性 3-14(短期，CIP)
4-12（长期）
化学稳定性适合所有的缓冲体系
1M NaOH
8M Urea
6M GuHCl
70%乙醇
避免事项氧化剂
长期暴露（1星期，20°C） pH<4
*15cm柱高，1 bar压强，25℃，XK 50/30 柱。
图5滴定曲线表明SP Bestarose Fast Flow的pH工作范围，例如SP 基团的pH工作范围。
图5 SP Bestarose Fast Flow的滴定曲线
2.装柱指南
CM，DEAE，Q Bestarose 离子交换剂贮存在20%乙醇中，而SP Bestarose 离子交换剂则贮存在20%乙醇和20mM的醋酸钠中，使用前，将匀浆中的乙醇倒出，用起始缓冲液代替。
装柱说明
装柱的质量主要影响分离效果，请参照如下说明来检测，填装层析柱。首先测量最适流速。下面是用于测量带转接器并固定柱床的层析柱最适流速方法。
测量最适装柱流速：
最适装柱流速与温度、柱子大小型号、介质体积有关，因此，建议独立的装置都需分别测量最适装柱流速，测量方法如下：
1. 精确计算所需介质的量（这对固定柱高的层析柱尤其重要）。1L 填充柱所需的介质量大约是1.15L自然沉淀匀浆的量。
2. 参照层析柱使用手册安装柱子。
3. 开始以较低的速度填充柱子（30cm/h）。
4. 不断增加压力，并记下压力稳定时的流速，不要超过柱子能承受的最大压力，或介质允许的最大流速。
5.当压力/流速曲线不再变化或层析柱承受的压力达到最大时，达到最大流速。此时停止装柱，并且不要超过最大流速。最适装柱流速/压力是最大流速/压力的70-100%。
6. 制作压力/流速曲线见表1，测得最适装柱流速，实际操作时的流速/压力应小于最大流速/压力的70%。
3.装柱的评价
为了检查装柱质量，并对使用过程中质量监控，装柱完要立即检测柱效，然后定时检查，此时可以检查出分离效果是否正常。我们用等高塔板、HETP、峰不对称因子、As等术语来衡量填充柱的性能，通过应用样品如1%丙酮，这些指标是很容易测得。（有色的化合物和盐溶液避免使用，它们可能会与介质发生反应）
理论塔板数可以随着检测条件的变化而改变，因此它只能作为一个参考值。仪器和条件保持不变得到的结果才有可比性，溶质、溶液、洗脱液、样品体积、流速、流动路径、温度等条件改变都影响结果。为了得到最好的结果，应该控制样品在最大柱体积的1.0%，并且线性流速在15-30cm/h。
如果最大装柱量是由柱效来决定的，那么理论塔板数就可以在使用柱子时做为装柱量的参考。
测量HEPT和As的方法
为了防止样品的稀释，尽量接近柱子的进口处加入样品。
条件
样品体积： 1.0-2.0%柱体积
样品 conc： 1.0%（v/v）丙酮水溶液，
0.8M NaCl或10×buffer
洗脱剂：水，0.5MNaCl水溶液或者是稀释的缓冲液
流速： 20–30 cm/h
检测：
丙酮： UV 280 nm;
NaCl,buffer：电导率
根据UV曲线（或者是电导率曲线）计算HETP和As，公式如下：
HETP=L/N
N=5.54(VR/Wh)2
VR=保留体积
Wh=半峰宽
L=柱高
N=理论塔板数
VR和Wh的单位要相同.
为了方便比较柱效，经常会用到“还原塔板高度“这个概念，其计算公式是： HCTP/d
其中d是颗粒的直径，一般来说，这个指标小于3才是正常的。
峰形应该是对称的，不对称因子要尽量接近1（0.8-1.5一般是可以接受的）。峰形发生变化往往是柱床变差的首要标志。
峰不对称因子的计算：
As=b/a
其中：
a= 在10%峰高处的第一个半峰宽
b= 在10%峰高处的第二个半峰宽
图6表示丙酮典型的UV吸收色谱图，并从该图中可以计算HETP和As。
图6 在测定HEPT和As时丙酮典型UV吸收图谱。
柱子：BPG300
介质： Bestarose 6 Fast Flow
株高：57.5cm
柱体积：40.6 L
样品：1.05L（1%丙酮）
洗脱液：蒸馏水
流速：19cm/h
Wh=0.9
HEPT=0.024cm
a:0.9
b:0.85
As：0.94
4.保养
为了长期保持Bestarose 快速离子交换剂的最佳性能，请参照以下操作。
平衡
装柱完，用5倍柱床体积的washing buffer 平衡柱子。
再生
分离后，用高离子强度的缓冲液（例如1M NaCl）和/或增加PH
值来洗柱，然后用至少5倍柱床体积的starting buffer平衡柱子，或直到柱子流出液的电导率和pH值稳定时。
清洁
在位清洁主要是去除再生后残留在柱子中的污染物，包括脂质、沉淀物或变性蛋白。这些污染物可能在分离未预先处理的样品时残留。定期清洁不但可以防止这些污染物的固定，还可以保持介质的载量、流速及一般性能。
每次清洁应根据不同的污染物制定清洁措施，清洁的频率主要由分离样品的性质和条件所决定，建议分离1-5次后清洁一次。
标准的清洁流程
因离子交换而吸附的蛋白质，可以用0.5胶床体积的2M NaCl溶液反方向洗柱10-15分钟。
沉淀、疏水性蛋白和脂蛋白时，可用1M NaOH溶液以40cm/h的线性流速反方向洗柱1-2小时。
去除吸附性强的疏水性蛋白和脂质时，用2-4倍柱床体积的0.5%无离子的去污剂（如1M醋酸）反向洗柱1-2h。同样可以用2-4倍柱床体积的高达70％的乙醇或30％异丙醇反方向洗柱1-2h。
（*特别说明：当使用70%乙醇时，需要在防爆的区域或设备。）
净化
为了降低柱床中微生物污染，用0.5-1M NaOH反向洗柱1h。
上述的清洁步骤同样可以净化柱子。
灭菌
只能采用高压灭菌处理。用pH7，0.5M NaCl平衡柱子，倒出介质，120℃高压灭菌介质30min。参考层析柱使用手册对柱子的灭菌处理，然后再重新安装、填柱并检测。
保存
未用过的介质可以贮存于4-30℃，确保容器盖子拧紧。填充柱用working buffer平衡后贮存于20%乙醇中，以防微生物生长。
5．疑难解答
高背压
1. 检查泵与收集管间所有的阀门是否都是完全打开的。
2. 检查所有的阀门是否干净的，且没有堵塞。
3. 通过清洁，去除吸附性强的杂质。
4. 按照层析柱使用指南，检查柱子各个部分如滤器、滤网等。
未预料的层析结果
1.检查记录速度/信号。
2.检查流速。
3.检查缓冲液。
4.检查转接器与柱床之间没有间隙。
5.检查填充柱的性能，见14页。
6.检查预处理样品产生的变化情况。
表5. 离子交换层析的实验条件是如何影响分离步骤中的主要参数。优化后的关键参数可以帮助达到理想的分离结果，并且有助于制定一套经济有效的分离方案。
条件分离目标
选择性柱效载量
（理论塔板）
产量结合能力 (g/hg/L介质)
吸附时pH 影响极大影响影响极大解析时pH 影响极大
吸附时传导率（ms-1）大幅度增加----- 影响影响影响
增加流速（cm/h）减低大幅度增加减低
增加柱高（cm）增加增加减少
增加柱子直径（cm）大幅度增加
降低颗粒直径（cm）大幅度增加增加
微生物侵染
1.检查接口和预滤器。
2.检查上样成分如缓冲液、样品组分等。
3.检查柱子是否得到恰当的清洁。
气泡
1.检查缓冲液与柱子温度是否一致。
2.检查接口是否松懈，阀门是否漏液。
如果空气进入柱子，需重新装柱。如果少量空气进入柱床顶部，或者在转接器网与接口处，用流动相反向冲洗即可，然后检查柱效（见14页），并与检查前结果相比较。
离子交换柱层析原理
离子交换层析介质的应用 离子交换层析分离纯化生物大分子的过程，主要是利用各种分子的可离解性、离子的净电荷、表面电荷分布的电性差异而进行选择分离的。现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁的纯化技术之一。 子交换层析（Ion Exchange Chromatography 简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。离子交换层析是目前生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。 1.离子交换层析的基本原理： 离子交换层析是通过带电的溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化的方法，也可以认为是蛋白质分子中带电的氨基酸与带相反电荷的介质的骨架相互作用而达到分离纯化的方法。 离子交换层析法主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。几乎所有的生物大分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子的分离、中等纯化及精制的各个步骤中。 由于离子交换层析法分辨率高，工作容量大，并容易操作，因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立的操作单元，也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化的一种重要的方法。目前，在生化分离中约有75%的工艺采用离子交换层析法。 2.离子交换层析介质： 离子交换层析的固定相是离子交换剂，它是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。离子交换剂可以分为三部分：高分子聚合物基质、电荷基团和平衡离子。电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带电的可进行离子交换的基团。平衡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。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，称为阳离子交换剂；平衡离子带负电的离子交换剂与带负电的离子基团发生交换作用，称为阴离子交换剂。在一定条件下，溶液中的某种离子基团可以把平衡离子置换出来，并通过电荷基团结合到固定相上，而平衡离子则进入流动相，这就是离子交换层析的基本置换反应。通过在不同条件下的多次置换反应，就可以对溶液中不同的离子基团进行分离。下面以阴离子交换剂为例简单介绍离子交换层析的基本分离过程。 阴离子交换剂的电荷基团带正电，装柱平衡后，与缓冲溶液中的带负电的平衡离子结合。待分离溶液中可能有正电基团、负电基团和中性基团。加样后，负电基团可以与平衡离子进行可逆的置换反应，而结合到离子交换剂上。而正电基团和中性基团则不能与离子交换剂结合，随流动相流出而被去除。通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加，洗脱液中的离子可
浮选柱的研究和应用
浮选柱的研究与应用 ◆ 包士雷丁亚卓孙永升 （东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004） 摘要：本文介绍了浮选柱的发展历史、结构、工作原理及其应用情况，在分析现有浮选柱的优缺点后,提出了浮选柱的发展趋势。 关键词：浮选柱；应用；优缺点；发展趋势 浮选柱具有结构简单、高效节能、对微细粒浮选优势明显且选别指标优越等特点，特别是近年来改进了柱体和发泡器结构之后，浮选柱成为今后新型、高效浮选设备发展的重要趋势之一。但是，浮选柱的研究虽然已经有了突破性的进展，其结构和分选效果仍有待完善和提高，并逐渐显现了一定的发展趋势。 1 浮选柱的发展历史 浮选柱的设计思想源于1915年，后来为了克服矿石在底部的沉积，安装了搅拌装置，逐渐演变为现在的浮选机。在20世纪60年代，加拿大工程师Bouttin申请了带泡沫冲洗水装置的浮选柱专利，其后在前苏联和中国迅速掀起了浮选柱研究和开发应用的热潮。但在70年代并未得到推广和应用，原因是早期研制的浮选柱均为内部发泡器型，结构不合理，应用后经常发生结垢、堵塞（尤其用于碱性矿浆时）、脱落、破裂、充气不均匀等现象，导致浮选柱不能正常运行。 自20世纪80年代后，在一些新的设计思路指导下，涌现出多种新型高效的浮选柱，如美国戴斯特（Deister）公司生产的 Flotaire浮选柱、英国利兹大学研制的利兹浮选柱、美国的 VPI 微泡浮选柱、原苏联研制的Π系列浮选柱等；其中1987年澳大利亚詹姆森（G.J.Jameson）教授发明设计的詹姆森浮选柱，可以认为是浮选柱研究 40年来的分水岭，在结构、给矿方式和分选机理上都有了全新的突破，解决了因柱高所带来的一系列问题。现在，人们对浮选柱的设计安装、操作和控制日趋成熟，也使浮选柱的应用领域不断扩大[1]。 2 浮选柱的结构及其工作原理 2.1 浮选柱的结构 浮选柱构造简单。自溢式浮选柱是由上体、中间圆筒和下体组成，整个柱体为圆形，如图1。刮板式浮选柱还有泡沫刮板和传动装置，其柱体形状为上方下圆形，这种形状不但节省材料，而且受力情况及稳定性也较好。浮选柱中的给矿管有多种深度，其给矿点数目视柱径大小而异，分别为三、四和八点。浮选柱的充气是由风源经柱体下端的风室通过风管进入竖置的微孔塑料空气管。刮板式浮选柱的传动装置采用效率高、重量轻的单轴或双轴圆弧齿圆柱蜗杆减速器。刮板轴承采用寿命较高的铁基合油石墨球面轴承[2]。
离子交换层析柱的装填及处理
离子交换层析柱的装填及处理 一、原理： 有些高分子物质含有一些可以分离的基因，例如-SO3H，-COOH等，因此可以和溶液中的离子产生交换反应。如：R-SO3H＋M+ R-S3M＋H+ 或R-NH3OH＋CL－— R-NH3CL＋OH －这类高分子物质通称离子交换剂，其中使用最普遍的是离子交换树脂。由于一定的离子交换剂对不同离子的亲和力不同，因此在洗提过程中，不同的离子在离子交换柱上的迁移速度也不同，最后得到分离。 二、目的与要求： 本实验是采用Zerolit225型阳离子交换树脂所装的柱，选以特定的PH缓冲洗脱液来分离含有两个性质不同的氨基酸溶液。通过实验要求掌握装柱、上样、洗脱、收集等离子交换柱层析技术的要点。 三、仪器与装置： 玻璃层析柱：长19cm，内径1、2cm，3# 砂芯。H L-2型恒流泵。H D-4型电脑核酸蛋白检测仪。B S-100A自动部份收集器。 250ml烧杯。 1ml吸管。 水浴锅。 72型（或721型）分光光度计。
四、试剂与药品： 树脂：Zerolit225型阳离子交换树脂。 洗脱液：0、45N，PH5、3柠檬酸缓冲液，取285g柠檬酸 （C6O7H8?H2O）；186g97℅NaOH；105ml浓硫酸溶于水中稀释至10升。 样品液：0、005M ASP和LYs的0、02N HCL混合溶液。 显色剂：显色剂列出两种可任选一种。 显色剂（Ⅰ）茚三酮-TiCL3溶液。 10g茚三酮溶于500ml乙二醇甲醚，再加入0、85 ml TiCL3（15%）显色剂（Ⅱ）：茚三酮-KCN溶液。 0、1M KCN:0、1628g KCN溶于水中稀释至250ml A、将1、25g茚三酮溶于25ml乙二醇甲醚，配成5%（W/V）浓度的溶液。B 、将2、5ml 0、01M KCN溶液与125ml乙醇甲醚混合。将A和B合并置棕色瓶中过夜即可使用。此溶剂用时， A、B两溶液在前一天合并，配好的溶液仅能在1-2天内使用，过时失效须重配。 五、方法与步骤： 1、树脂的处理： 关于市售新树脂的处理见 7、，本实验采用处理好的树脂。 2、装柱：将层析柱垂直装好，关闭柱底出口，在柱内注入约1cm高的柠檬酸缓冲液。
第五章离子交换技术
第五章离子交换技术 离子交换(Ion Exchange，简称Ⅸ)技术是除去水中离子态物质的水处理方法之一，采用离子交换法可制取软水、纯水和超纯水，因而在水处理领域中曾被广泛应用。 第一节离子交换剂及分类 离子交换作用是用一种称为离子交换剂的物质来进行的，这种物质在溶液中能以所含的可交换离子与溶液中的同种符号的离子进行交换，离子交换剂的种类很多，如表5—1所示。 早期使用的硅质离子交换剂如海绿砂和合成沸石有许多缺点，特别是在酸性条件下无法使用。磺化煤利用天然煤为原料，经浓硫酸磺化处理后制成，但使用过程中暴露出交换容量低、机械强度差、化学稳定性较差等缺点，已逐渐被离子交换树脂所取代。 离子交换树脂是一种高分子的聚合物，它与其他离子交换剂相比具有如下优点：a．交换容量高；b．外形大多为球状颗粒，水流阻力小；c机械强度高；d．化学稳定性好。因此离子交换树脂已成为目前最普遍采用的离子交换材料。 第二节离子交换树脂 一、离子交换树脂的结构和类型 离子交换树脂与其他交换剂一样，其结构通常分为两个部分。一部分称为骨架，在交换过程中骨架不参与交换反应。另一部分为连接在骨架上的活性基团，活性基团所带的可交换离子能与水中的离子进行交换。 离子交换树脂外形大多呈珠状颗粒，它既不溶于水，也不溶于酸碱和有机溶剂。从微观来看，离于交换树脂具有三维空间网状结构，在网状结构的空隙部位分布着能提供可交换离子的活性基团。 以最常见的苯乙烯系离子交换树脂为例，苯乙烯和二乙烯苯共聚制得高分子化合物—— 第62页交联聚苯乙烯：
在聚合反应中，二乙烯苯起到将苯乙烯长链交联起来而形成网状的作用，二乙烯苯在聚合中所用质量占参与聚合单体的总质量的百分率，称为离子交换树脂的交联度。交联度越高，树脂的网状结构越紧密。此种聚苯乙烯没有活性基团，因而通常称为白球。将白球用浓硫酸磺化，可得磺酸型阳离子交换树脂(RH)： 白球经氯甲基化和胺化后，可得阴离子交换树脂： 上述胺化反应用叔胺处理，制得季铵型强碱性阴离于交换树脂(R3NCl)，若用仲胺(R2NH)或伯胺(RNH2)处理，则生成弱碱性阴离子交换树脂，(分别为R2N·HCl或RNH·2Cl)。 强碱性阴离子交换树脂分I型和Ⅱ型，它们在制造过程中胺化虽都用叔胺，但I型用的是三甲胺(CH3)2N，Ⅱ型则用二甲基乙醇胺，(CH3)2NC2H4OH，因此I型的碱性比Ⅱ型强，但Ⅱ型的交换容量比较高。 按照树脂骨架的结构特征，离子交换树脂可分为凝胶型和大孔型，它们的区别在于结构中孔眼的大小，凝胶型树脂不具有物理孔眼，只是在浸入水中时才显示其分子链之间的网状 第63页
蛋白纯化离子交换层析法
蛋白纯化离子交换层析 研究生的生活，单调的科研，重复的脚印，匆匆的轨迹，踩着早上的时光一如往常的走进实验室，摊开实验记录本，写上日期，就像每天写日记一样开始计划今天的实验日记，用笔似乎要绘制一副有关实验的画面。 如果你处在这样的科研氛围里，慢慢的就会体味到科学本身就像窗外的大自然一样的美，绿色撩人，诗意陶醉…… 今天，我们写下的实验日记——蛋白纯化离子交换层析法，文章详细的总结了离子交换层析的定义、离子交换层析的原理、离子交换剂的种类，似乎要提醒一下脑子要保持清醒了，不然，看完之后，你能分清楚阴阳离子交换剂的概念，熟知它们的区别么？ ————你会创造规律科研生活的美 我，生在春天里，刚发芽的地方是实验室 知了也睡了，而我刷夜实验室 因为我在等待秋天收获的季节 虽然有可能错过成功的喜悦，却收获心灵上的成长
离子交换层析技术是以离子交换剂为固定相，常见的离子交换剂是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质，通过共价键结合某种电荷基团，形成带电基质，带异性电荷的平衡离子能够通过静电力作用结合在电荷基质上，而平衡离子能够与样品流动相中的离子基团发生可逆交换而吸附在交换剂上，不同带电荷蛋白间结合吸附固定相的能力不同。离子交换技术就是根据蛋白质样品间带电性质的差别而进行分离的一种层析方法。 常见的离子交换剂有离子交换纤维素、离子交换树脂和离子交换葡聚糖凝胶。根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的性质不同，可以将离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂，在阳离子交换剂中，带正电荷的平衡离子能够和流动相中带正电荷的离子基团进行交换。例如DEAE纤维素阳离子交换剂，当纤维素交换剂分子上结合阳离子基团二乙氨乙基（DEAE）时，形成阳离子纤维素—O—C6 H14N+H，可与带负电荷的蛋白质进行结合，交换阴离子。 根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的解离度不同，又可以分为强酸型、中等酸型、弱酸型三类阳离子交换剂，强酸型离子交换剂在较大的pH范围内电荷基团完全解离，而弱酸型只能在较小的pH范围内完全解离，如结合羧甲基的离子交换剂在pH小于6时就失去了交换能力。 强酸型阳离子交换剂一般结合的基团有：磺酸甲基、磺酸乙基；中等酸型阳离子交换剂有：磷酸基团和亚磷酸基团；弱酸型离子交换剂有：酚羟基和羧基类； 在阴离子交换剂中，带负电荷的平衡离子能与流动相中带负电的离子基团进行交换，例如阴离子交换剂CM纤维素，当纤维素交换剂分子上结合羧甲基（CM）时，形成带有负电荷的阴离子（纤维素－O－CH2－COO一），可与带正电荷蛋白质结合，交换阳离子。 根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的解离度不同，可分为强碱型、中等碱型、弱碱型阴离子交换剂。一般结合季胺基团基质的交换剂为强碱型离子交换剂，结合叔胺、仲胺、伯胺等为中等或者弱碱型离子交换剂。 蛋白质是两性电解质，当溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质的静
离子交换层析
实验二离子交换层析纯化兔血清IgG 【原理】 DEAE-Sephadex A-50 （二乙氨基- 乙基- 葡萄糖凝胶A-50 ）为弱碱性阴离子交换剂。用NaOH 将Cl - 型转变为OH - 型后，可吸附酸性蛋白。血清中的γ 球蛋白属于中性蛋白（等电点为pH6.85 ～7.5 ），其余均属酸性蛋白。pH7.2 ～7.4 的环境中。酸性蛋白均被DEAE-Sephadex A-50 吸附，只有γ 球蛋白便可在洗脱液中先流出，而其他蛋白则被吸附在柱上，从而便可分离获得纯化的IgG 。 【试剂与器材】 1. DEAE-Sephadex A-50 2.0.5mol/L HCl 和NaOH 3.0.1mol/L pH7.4 PBS 4.0.1mol/L Tris-HCl(pH7.4)
5.0.02 ％NaN 3 6.PEG 7. 无水乙醇 8. 紫外分光光度计 9.1cm×20cm 玻璃层析柱 10. 自动部分收集器 【操作步骤】 1 ．DEAE-Sephadex A-50 预处理称DEAE-Sephadex A-50 （下称A-50 ）5g ，悬于500ml 蒸馏水内，1h 后倾去上层细粒。按每克A-50 加0.5mol/L NaOH 15ml 的比例，将浸泡于0.5mol/L NaOH 液中，搅匀，静置30min ，装入布氏漏斗（垫有 2 层滤纸）中抽滤，并反复用蒸馏水抽洗至pH 呈中性；再以0.5mol/L HCl 同上操作过程处理，最后以0.5mol/L NaOH 再处理一次，处理完后，将A-50 浸泡于0.1mol/L pH7.4 PBS 中过夜。
2 ．装柱 （ 1 ）将层析柱垂直固定于滴定架上，柱底垫一圆形尼龙纱，出水口接一乳胶或塑料管并关闭开关。 （2 ）将0.1mol/L Tris-HCl(pH7.4) 沿玻璃棒倒入柱中至1/4 高度，再倒入经预处理并以同上缓冲液调成稀糊状的A-50 。待A-50 凝胶沉降2 ～3cm 高时，开启出水口螺旋夹，控制流速1ml/min ，同时连续倒入糊状A-50 凝胶至所需高度。 （ 3 ）关闭出水口，待A-50 凝胶完全沉降后，柱面放一圆形滤纸片，以橡皮塞塞紧柱上口，通过插入橡皮塞之针头及所连接的乳胶或塑料管与洗脱液瓶相连接。 3 ．平衡启开出水口螺旋夹，控制流速 4 滴/min ，使约2 倍床体积的洗脱液流出。并以pH 计与电导仪分别测定洗脱液及流出液之PH 值与离子强度，两者达到一致时关闭出水口，停止平衡。 4 ．加样及洗脱启开上口橡皮塞及下口螺旋夹，使柱中液体缓慢滴出，当柱面液体与柱面相切时，立即关闭出水口，以毛细滴管沿柱壁加入样品（0.5ml 血清，体积应小于床体积的2% ，蛋白浓度以＜100mg 为宜）。松开出水口螺旋夹使面样品缓慢进入柱内，至与柱面
离子交换树脂的使用说明
离子交换树脂的使用说明 一、贮存与运输 离子交换树脂一般是在充分膨胀、湿润的球粒状态下供应，在贮存、运输过程中要保持包装完好无损，避免树脂脱水、冻裂及污染。不能露天存放，存放处的温度为0—40℃，当存放处温度稍低于0℃时，应向包装内加入澄清的饱和食盐水，浸泡树脂。此外，当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水，使用时不能直接加水，可用澄清的饱和食盐水浸泡，然后再逐步加水稀释，洗去盐分，贮存期间应使其保持湿润。 二、脱水树脂复苏 树脂干燥失水是最大危险之一，失水树脂用10%食盐水浸泡1—2小时，然后稀释，再投入使用，以防止树脂水合急剧膨胀而破损。 三、树脂鉴别 使用单位存放树脂和填装时发生混淆，必须鉴别，确认后，投入装置，以充分发挥树脂的工作性能。 1、鉴别001×7和201×7两种树脂，可以利用湿真密度不同而区别，取一点树脂放入饱和食盐盐水中，浮在上面的是201×7阴树脂，下沉的则是001×7阳树脂。 2、鉴别强弱型阳树脂，一是外观，强酸性阳树脂为棕黄色，弱酸性阳树脂为乳白色或淡黄色，二是用转型膨胀率判断，阳树脂用盐酸转为H型，再用烧碱转为Na型，是其体积膨胀，弱酸性树脂明显大于强酸性树脂。 3、鉴别强弱型阴树脂，可以利用加酚酞的氢氧化钠浸泡10min，用无离子水洗净后，强型阴树脂呈紫色，大孔强型阴树脂呈粉红色，弱型阴树脂不变色。 四、树脂预处理 将准备装柱使用的新树脂，先用热水（清洁的自来水也可）反复清洗，阳离子交换树脂可用70—80℃的热水，阴离子交换树脂的而热性能较差一些，可用50—60℃热水。开始浸洗时，每隔15分钟换水一次，浸洗时要不时搅动，换水4—5次后，可隔约30分钟换水一次，总共换水7—8次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很少时为止。 水洗后，再经酸碱处理，阳离子交换树脂可按下述步骤处理： 1、用1N盐酸缓慢流过树脂，用量约为强酸阳树脂体积的2—3倍，弱酸阳树脂体积的3—5倍，每小时1.5倍床层体积流过。 2、用水冲洗，出水PH为5左右，用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂，流速与1相同。 3、用1NNaOH流过树脂，用量及流速与1相同。 4、用水冲洗至出水PH为9左右。 5、用1N盐酸或硫酸，将树脂转成H-型，用量为树脂体积的3—5倍，流速与1相同。 6、酸流完后，用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时，即可投入使用。 对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序，可采用碱→酸→碱次序，酸、碱用量及流速，与阳树脂相对应，弱碱阴树脂与弱酸阳树脂相对应。 五、离子交换树脂的复活处理 1、铁污染：树脂被铁污染后，颜色变深甚至发黑，可以用二倍树脂体积10%的盐酸，以约0.6m/h流速通过树脂层，然后用同样流速40℃的清水清洗，最后用过量的NaOH再生（阳树脂）。 2、硅污染：被树脂吸附的硅酸，在低PH的条件下，容易聚合为高聚物沉淀于树脂中，可用40—50℃，6%—8%NaOH溶液浸泡，再用清水洗，为避免硅污染，应适当提高再生剂的浓度和温度。
离子交换法应用总结
离子交换法的发展趋势及应用 1、离子交换分离法的发展 离子交换技术有相当长的历史，早在1850 年就发现了土壤吸收铵盐时的离子交换现象，但离子交换作为一种现代分离手段,是在20 世纪40 年代人工合成了离子交换树脂以后的事。而某些经过磺化制得的天然产物都可用作离子交换剂。随着技术的发展研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，离子交换树脂是应用最广泛的离子交换剂。离子交换的选择性较高，适用于高纯度的分离和净化。 70 多年来离子交换分离法取得了突飞猛进的进展，随着近现代有机合成工业技术的迅速发展，开发了多种新的应用方法，应用范围日益扩大，已经由最初的水处理工业发展到当前的化工、电力、环境科学、食品加工和医疗药物等领域，特别是高新科技产业和科研领域中应用更加广泛。 2、离子交换分离法的应用 1）重金属污水处理工业 近年来，一种将传统的离子交换与电渗析有机结合的技术——电去离子技术引起了人们的注意。电去离子技术是在电场的作用下将离子交换膜和离子交换树脂相结合，实现离子的深度脱除与浓缩的新型离子分离过程。将离子交换与电渗析有机的结合起来，具有离子交换深度除盐和电渗析连续除盐的优点，同时弥补了电渗析的浓差极化所造成的不良影响，而且避免了离子交换树脂酸碱再生所造成的二次污染。此外，在超纯水生产领域，目前将电去离子技术置于反渗透之后以取代传统的离子交换混床，已成为新一代清洁生产工艺的核心技术。随着研究的不断深入，电去离子技术将成为具有很大发展潜力的重金属废水处理技术，实现废水“零排放”。 2）食品工业 离子交换树脂是食品和发酵工业产物中提纯、分离、浓缩、催化的良好材料。它广泛的应用于糖液的脱色、脱盐、软化，副产物的回收、分离、异构体拆分和 ，调节pH，葡萄糖与果糖的分离等。(1)在制酒工业中对酒类的去浊去酸去碱去SO 2 提取酒糟中的柠檬酸以及调节控制酿酒用水的水质；(2)在乳制品工业中提高乳制品的稳定性，调整乳制品中钙的含量，去除乳清中盐的含量；(3)其他方面的应用如油脂中脱酸脱咖啡因去金属离子；(4)食品添加剂的纯化、食品调味剂如
离子交换树脂使用方法
离子交换树脂的使用方法 1.装柱（采用湿法装柱） A 实验室 量取：将一定量的树脂与去离子水在烧杯中进行混合，然后将混合的树脂水溶液倒入量筒中，使树脂充分沉降，通过补加和移取，使树脂床层与相应刻度持平，即完成树脂的量取。 装填：关闭离子交换柱下端的出口阀门，用水将量筒中的树脂全部导入离子交换柱中，然后打开交换柱出口阀门，使树脂在柱内沉降压实，然后关闭交换柱出口阀门，待用。（注意：须保留液面高于树脂床层1-2cm，避免干柱。） B 工业化 新树脂装柱前，应该使用清水和碱液对树脂交换柱相关管道进行清洗，清理出焊渣等固体废料和附着在柱壁和管壁上的尘土与其他杂质。然后，向柱内注入1/3 体积的水，取少量树脂，将树脂从交换柱顶部人孔处装入柱内。关闭人孔，向柱内注水，同时打开交换柱下部排水阀门，用≥80 目筛网在排水口拦截，观察是否有树脂泄露，如果有个别小颗粒，属于正常现象；如果有大颗粒树脂出现，且量比较多，说明交换柱下滤板有问题，应把树脂和水放出，检查下滤板焊缝和水帽，查找原因，进行检修。检修完毕后，再按照上面的方法检测，直至确定符合要求，然后再将剩余的树脂加入交换柱内。 树脂装柱完成后，先用去离子水对树脂进行反向清洗，清洗流速控制在2-4BV/h，清洗约1h，停止水洗，让树脂自然沉降完全；然后用去离子水对树脂柱床进行正向清洗，清洗流速控制在4-6BV/h，清洗约1h后停止。
2.Seplite树脂预处理 首先用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液 pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 然后用4%的氢氧化钠溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量 3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的碱，至出口液pH≤10，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 再用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 最后再用95%以上的乙醇或甲醇溶液以1BV/h的流速进行树脂过柱处理，至进出口醇浓度一致，停止进醇，浸泡2-4h，然后继续过柱处理，至流出液澄清无浑浊时停止，再用去离子水以1～2BV/h的流速过柱清洗树脂，至出口液中无明显的醇味，待用。 3.树脂吸附 料液上柱吸附前须经必要的过滤预处理，以去除料液中的固形物杂质，防止堵塞树脂孔道，影响树脂吸附效果。吸附过程一般采取正向过柱的方式，吸附流速一般建议控制在1-2BV/h，通过检测出口液中目的物（或杂质）的含量，以确定树脂的吸附状态。 1. 吸附后水洗 树脂吸附完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在 1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的料液以及部分水溶性杂质。 2. 树脂解析 水洗完成后，可采用4-6%的盐酸溶液或硫酸溶液对树脂进行过柱解析再生，过柱流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。也可采用8-10%的氯化钠溶液进行解析再生，处理流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。 3. 解析后水洗 树脂解析再生完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的解析剂（酸、盐溶液）。 4. 树脂深度再生处理 树脂运行一段时间后，如出现交换容量下降，可用下面的方法对树脂进行深度再生处理。
离子交换层析实验原理及步骤
离子交换层析实验原理及步骤 离子交换层析实验方法 阴离子交换剂与阳离子交换剂的装柱和层析过程基本相同。交联葡聚糖的预处理只需充分溶胀和平衡，不需要除去细粒碎片和酸碱处理。其他步骤也基本同离子交换纤维素。 1. 剂型的选择 根据蛋白质在所用缓冲液pH值下带电荷的种类选择，如pH高于蛋白质等电点，应选阴离子交换剂，反之应选阳离子交换剂。一般情况下，DEAE-纤维素用于分离酸性蛋白，而CM纤维素用于分离碱性蛋白质。 下面以DEAE-纤维素操作为例，介绍试验方法 2. 膨胀活化 此步的目的在于除去杂质，暴露DEAE-纤维素上的极性基团。DEAE-纤维素的用量则根据柱容积的大小和所需过柱样品的量来决定。一般是1.0g DEAE-纤维素相当于6ml～8ml柱床体积。 表1－4 分离的血清与所需DEAE—纤维素量及其他条件的大致关系 血清样品量（ml） DEAE需用量（g） 选层析柱规格（cm） 选脱液量（ml） 1~2 2 1×25 100~150 5 5 2×12 200~300 10 10 2×20 300~400 20 20 2×37
400~800 称取所需的量，撒于0.5Mol/L NaOH溶液中（1g DEAE—纤维素干粉约需15倍NaOH液），浸泡1h左右，不时搅拌。抽滤（以布氏漏斗加两层滤纸或尼龙纱布抽滤），以蒸馏水洗涤，再抽滤，直至滤液近中性为止，再将纤维素浸泡于0.5Mol/L HCl中1h，同样抽滤液至近中性。再将纤维素浸于0.5Mol/L NaOH液中，同样处理，洗至中性。 3. 平衡 将DEAE—纤维素放入0.0lMol/L pH 7. 4 PB液中（即起始缓冲液），静止1h，不时搅拌，待纤维素下沉后，倾去上清液或抽滤除去洗液，如此反复几次至倾出液体的pH值与加入的PB液的pH值相近时为止。 4. 装柱 层析柱的选择要大小、长度适当。一般而言，柱长和柱直径之比为10∶1～20∶1，柱的内径上下要均匀一致。用前将层析柱在清洁液内浸泡处理24h，然后依次用常水、蒸馏水、起始缓冲液充分洗涤。 装柱时，先剪一块圆形的尼龙纱布（直径与层析柱内径一致），放入层析柱底部。将柱下端连接细塑料管，夹上螺旋夹。把层析柱垂直固定在三角铁架上，倒入起始缓冲液至一半的柱高，除去死区及塑料管内的气泡。再将平衡的DEAE－纤维素糊状物沿管壁倒入柱中。注意不要产生气泡，如有气泡应排除或重装。拧开螺旋夹，使流速至1ml/5min，待缓冲液快接近纤维素面时，继续倒入纤维素糊，同时用玻璃棒搅拌表面层，以免使两次加入的纤维素形成分界层，通过进出缓冲液调节流量，也可通过塑料管的升降来控制，至柱床体积不变为止。剪一圆形滤纸（与柱内径大小一致），从柱的上端轻轻放入，使其沉接于纤维素床表面，以免在加样时打乱纤维素层。装好柱的柱面应该是平整的，无倾斜，整个柱床内无气泡、不分层。继续平衡，使流出液的pH值与流入液的pH值完全一致为止。 5. 上样 要层析的样品首先必须用起始缓冲液（4℃）平衡过夜，中间可换液数次。将柱的上端打开，用吸管将纤维素柱上面的缓冲液吸出，不要吸净，留一薄层液面，以免空气进入。沿管壁缓缓加入样品，注意不要打乱纤维素表层。拧开下端的螺旋夹，使样品进入交换剂中，快要进完时，加1ml～2ml缓冲液冲洗柱壁，随即用多量的洗脱液洗脱。 样品的加量与DEAE—纤维素有一个最适比的关系，超过这个比值，吸附就不完全，直接影响到分离的纯度。经过粗提的—球蛋白50mg～100mg，用干重约4g DEAE－纤维素装柱分离，可获得理想结果。
离子交换树脂的使用说明
>head> 离子交换树脂的使用说明 一、贮存与运输 离子交换树脂一般是在充分膨胀、湿润的球粒状态下供应，在贮存、运输过程中要保持包装完好无损，避免树脂脱水、冻裂及污染。不能露天存放，存放处的温度为0—40℃，当存放处温度稍低于0℃时，应向包装内加入澄清的饱和食盐水，浸泡树脂。此外，当存放处温度过高时，不但使树脂易于脱水，还会加速阴树脂的降解。一旦树脂失水，使用时不能直接加水，可用澄清的饱和食盐水浸泡，然后再逐步加水稀释，洗去盐分，贮存期间应使其保持湿润。 二、脱水树脂复苏 树脂干燥失水是最大危险之一，失水树脂用10%食盐水浸泡1—2小时，然后稀释，再投入使用，以防止树脂水合急剧膨胀而破损。 三、树脂鉴别 使用单位存放树脂和填装时发生混淆，必须鉴别，确认后，投入装置，以充分发挥树脂的工作性能。 1、鉴别001×7和201×7两种树脂，可以利用湿真密度不同而区别，取一点树脂放入饱和食盐盐水中，浮在上面的是201×7阴树脂，下沉的则是001×7阳树脂。 2、鉴别强弱型阳树脂，一是外观，强酸性阳树脂为棕黄色，弱酸性阳树脂为乳白色或淡黄色，二是用转型膨胀率判断，阳树脂用盐酸转为H型，再用烧碱转为Na 型，是其体积膨胀，弱酸性树脂明显大于强酸性树脂。 3、鉴别强弱型阴树脂，可以利用加酚酞的氢氧化钠浸泡10min，用无离子水洗净后，强型阴树脂呈紫色，大孔强型阴树脂呈粉红色，弱型阴树脂不变色。 四、树脂预处理
将准备装柱使用的新树脂，先用热水（清洁的自来水也可）反复清洗，阳离子交换树脂可用70—80℃的热水，阴离子交换树脂的而热性能较差一些，可用50—60℃热水。开始浸洗时，每隔15分钟换水一次，浸洗时要不时搅动，换水4—5次后，可隔约30分钟换水一次，总共换水7—8次，浸洗至浸洗水不带褐色，泡沫很少时为止。 水洗后，再经酸碱处理，阳离子交换树脂可按下述步骤处理： 1、用1N盐酸缓慢流过树脂，用量约为强酸阳树脂体积的2—3倍，弱酸阳树脂体积的3—5倍，每小时1.5倍床层体积流过。 2、用水冲洗，出水PH为5左右，用3倍树脂体积5%的NaCl溶液流过树脂，流速与1相同。 3、用1NNaOH流过树脂，用量及流速与1相同。 4、用水冲洗至出水PH为9左右。 5、用1N盐酸或硫酸，将树脂转成H-型，用量为树脂体积的3—5倍，流速与1相同。 6、酸流完后，用去离子水冲洗至出水PH值为6以上时，即可投入使用。 对于阴离子交换树脂水洗后的酸、碱处理次序，可采用碱→酸→碱次序，酸、碱用量及流速，与阳树脂相对应，弱碱阴树脂与弱酸阳树脂相对应。 五、离子交换树脂的复活处理 1、铁污染：树脂被铁污染后，颜色变深甚至发黑，可以用二倍树脂体积10%的盐酸，以约0.6m/h流速通过树脂层，然后用同样流速40℃的清水清洗，最后用过量的NaOH再生（阳树脂）。 2、硅污染：被树脂吸附的硅酸，在低PH的条件下，容易聚合为高聚物沉淀于树脂中，可用40—50℃，6%—8%NaOH溶液浸泡，再用清水洗，为避免硅污染，应适当提高再生剂的浓度和温度。 3、有机物污染：阴树脂很容易被水中的有机物污染，使树脂变色发黑，水的电导上升，PH值下降，功效降低，这样可用10倍树脂体积，温度为40℃的8%的NaCl 和4%的NaOH混合液，以0.6m/h的流速通过树脂层，或采用浸泡24h，可获得较好的复苏效果。
连续离子交换技术在有机酸生产中的应用
第一节离子交换技术概述及离子交换树脂 一、离子交换技术的概述 1、定义 离子交换技术：根据某些溶质能解离为阳离子或阴离子的特性，利用离子交换剂与不同离子结合力强弱的差异，将溶质暂时交换到离子交换剂上，然后用适合的洗脱剂将溶质离子洗脱下来，将溶质从原溶液中分离、浓缩和提纯的操作技术。 2、离子交换剂（ion exchanger ） 离子交换法主要是基于一种合成材料作为吸着剂，成为离子交换剂，以吸附有价值的离子。 离子交换剂分无机质类和有机质类两大类。无机质类又可分天然的——如海绿砂；人造的——如合成沸石。有机质类又分碳质和合成树脂两类。其中碳质类如磺化煤等；合成树脂类分阳离子型——如强酸性和弱酸性树脂；阳离子型——如强碱性和弱碱性树脂、两性树脂和螯合树脂等类。 1944年D’Alelio 合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂及交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。 此后，Dow化学公司的Bauman 等人开发了苯乙烯系磺酸型强酸性离子交换树脂并实现了工业化；Rohm & Hass公司的Kunin等人则进一步研制了强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂和弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂。这些离子交换树脂除应用于水的脱盐精制外，还用于药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。 20世纪50年代末，国外包括我国的南开大学化学系在的诸多单位同时合成出了大孔型离子交换树脂。这是离子交换树脂发展史上的另一重大成果，因此很快
得到广泛的应用。 在60年代后期，离子交换树脂除了在品种和性能等方面得到了进一步的发展，更为突出的是应用得到迅速的发展。除了传统的水的脱盐、软化外，在分离、纯化、脱色、催化等方面得到广泛的应用。 1964年，英国还生产了一种均孔树脂，是一种交联度分布均匀的凝胶型阴离子交换树脂，抗有机污然能力强，交换能力并不低于一般的凝胶树脂，据报道用于水处理效果极好。 2、离子交换树脂定义及组成 定义：离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的网状结构的功能高分子化合物，化学稳定性良好，且具有离子交换能力。可以把离子交换树脂看作是固体的酸或碱。 组成：离子交换树脂是由三部分组成的：不溶性的三维空间网状结构构成的树脂构架，使树脂具有化学稳定性；与骨架相连的功能基团；与功能基团所带电荷相反的可移动的离子，即活性离子。 离子交换树脂
离子交换层析
离子交换层析 1、定义 2、发展 1848年，Thompson等人在研究土壤碱性物质交换过程中发现离子交换现象。本世纪40年代，出现了具有稳定交换特性的聚苯乙烯离子交换树脂。50年代，离子交换层析进入生物化学领域，应用于氨基酸的分析。目前离子交换层析仍是生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。常用的离子交换剂有：离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换树脂。 3、基本信息 离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成。带有正电荷的称之阳离子交换树脂；而带有负电荷的称之阴离子树脂。离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化。由于蛋白质也有等电点，当蛋白质处于不同的pH条件下，其带电状况也不同。阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质，所以这类蛋白质被留在柱子上，然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施，将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来。结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质，结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。 4、具体操作 预处理和装柱 对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒，以保证有较好的均匀度，对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤。溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理，使之成为带H+或OH-的交换剂型。阴离子交换剂常用“碱-酸-碱”处理，使最终转为-OH-型或盐型交换剂；对于阳离子交换剂则用“酸-碱-酸”处理，使最终转为-H-型交换剂。 洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度。已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡。为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层，要适当加压装柱，同时使柱床压紧，减少死体积，有利于分辨率的提高。
第六章 离子交换分离技术
第六章离子交换分离技术 1.离子交换法是应用离子交换剂作为吸附剂通过静电引力吸附在离子交换器上，然后用洗脱剂洗脱下来从而达到分离、浓缩、纯化的目的。现已广泛应用于生物分离过程在原料液脱色、除臭、目标产物的提取，浓缩和粗分离等方面发挥着重要作用。 2.离子交换法要使用离子交换剂，常用的离子交换剂有两种： 使用人工高聚物作载体的离子交换树脂 是使用多糖做载体的多糖基离子交换剂 3.离子交换树脂是一种不溶于酸、碱和有机溶剂的固态高分子聚合物。 4.离子交换树脂的构成：载体或骨架：功能基团；平衡离子或可交换离子 5.离子交换反应是可逆的，符合质量作用定律 6.离子交换树脂按照活性离子的分类 树脂活性离子带正电荷，可与溶液中的阳离子发生交换，称为阳离子交换树脂 树脂活性离子带负电荷，可以溶液中的阴离子发生交换，称为阴离子离子交换树脂 7.离子交换树脂分离纯化物质主要通过选择性吸附（进行吸附时具有较强的结合力）和分步洗脱这两个过程来实现 8.强酸性阳离子交换树脂洗脱顺序：酸性<中性<碱性 9.离子交换树脂的分类方法有4种 按树脂骨架的主要成分分：聚苯乙烯型树脂；聚苯烯酸型树脂；多乙烯多氨-环氧氯苯烷树脂；酚-醛型树脂； 按骨架的物理结构来分：凝胶型树脂（微孔树脂，呈透明状态，高分子骨架）；大网格树脂（大树树脂，填充剂）；均孔树脂（等孔树脂）； 按活性基团分类：阳离子交换树脂，对阳离子具有交换能力 强酸性阳离子交换树脂：活性基团为硫酸基团（-SO3H）和次甲酸磺酸基团（-CH2SO3H）。都是强酸性基团能在溶液中解离出H+。 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团由羧基（-COOH）和酚羟基（-OH），交换能力差。
生化实验报告离子交换柱层析分离纯化蔗糖酶
实验报告 一、实验目的和要求 三、实验材料和主要仪器 五、实验数据记录和处理 七、实验讨论和心得 二、实验内容和原理 四、实验方法和步骤 六、实验结果和分析 一、实验目的和要求 1、学习离子交换层析的基本原理 2、学习离子交换层析分离蛋白质的基本方法和技术 3、学习蔗糖酶活性检测的基本原理和方法 二、实验内容和原理 1、离子交换层析 由于蔗糖酶的偏酸性,所以在7.3 缓冲液的环境中，粗分离纯化样品蔗糖酶带负电荷，因此我们用阴离子交换剂可以先与蔗糖酶样品可逆交换吸附，然后通过用盐离子强度逐渐提高的洗脱液，使蔗糖酶和其他杂蛋白质的电荷被中和，与离子交换剂的亲和力降低，把不同的蛋白质按所带电荷的强弱逐一被洗脱下来，从而达到分离蔗糖酶的目的。 2、酶活力检测 蔗糖酶是一种水解酶，它能蔗糖水解为等量的葡萄糖和果糖（还原糖）。（50℃水解） 3.5－二硝基水杨酸与还原糖共热被还原成棕红色的氨基化合物，在一定范围内还原糖的量和反应液的颜色深度成正比。（100℃显色） 三、实验材料和主要仪器 1、实验材料 蔗糖酶粗分离纯化（溶解即为样品Ⅲ） 2、实验试剂 ⑴ ⑵ 20 7.3 缓冲液 ⑶ 20 （1 ）7.3缓冲液 ⑷ 0.2乙酸缓冲液，4.5 ⑸ 5%蔗糖溶液 ⑹ 3，5-二硝基水杨酸试剂 3、实验仪器 （1）高速冷冻离心机 （2）层析柱（φ1.0×20㎝ ）(1支/组）
（3）? （1套/组） （4）部分收集器及收集试管（4管）（1台/组） （5）－20℃冰箱（保存样品用） （6）微量移液枪 200、1000 （7）1.5离心管（留样品Ⅲ和样品Ⅳ用） （8）7离心管（留样品Ⅳ用） （9）恒温水浴（50℃、100℃） （10）试管、移液管、试管架等 四、实验方法和步骤 1、仪器连接 （1）接通各仪器电源，将泵头分别放置A，B两个溶液瓶中。注意B为含溶液。 （2）点击电脑桌面上软件图标，打开软件。选择，点击，进入操作界面。点击 （3）在操作界面的工具栏，点击。出现窗口，调节为 1，确定。 2、装柱与平衡 （1）检查层析柱的两端接头，底端有膜的置于下方。 （2）程序暂停。将层析柱放入卡槽，上端接头与混合器（)相连，下端接头与样品阀（ )相连。 （3）平衡一个柱体积（约2020） 3、加样 停止加入20 7.3 缓冲液。待缓冲液液面与胶体表面相切时，程序暂停。旋开柱上方接头，用胶头滴管缓慢将5蔗糖酶蛋白样品溶液（样品Ⅲ）加入层析柱中，注意顺着柱壁滴加，尽可能保持胶面平整。程序继续，使样品溶液进入胶体，待样品溶液完全进入胶体后，程序暂停，用少量洗脱缓冲液将残余在层析柱壁上端的样品洗下，并完全进入胶体后，再加缓冲液至一定高度。 4、洗脱（梯度洗脱法） （1）加样后，先用进行洗脱，洗去未被凝胶吸附的杂蛋白（20左右）； （2）待层析柱流出液在仪器上绘出的基线稳定，在程序主界面的工具栏→ → → ，在两个框内均填入100，点击，最后点击一次，开始梯度洗脱。每2接一管，当上升至8 时，开始测定各管的蔗糖酶活力； （3）将蔗糖酶活力高的若干管酶液（2-3管）合并，测量总体积V4（样品Ⅳ），样品用7离心管－20℃保存。 5、蔗糖酶活力检测
第7章 离子交换技术 2005.06
第7章离子交换技术 知识点：离子交换树脂的分类及其定义，离子交换树脂的合成（学生自学），离子交换树脂的理化性能和测定方法，离子交换过程的理论基础，离子交换过程的选择性，树脂和操作条件的选择及运用举例。 重点：离子交换树脂的分类，概念及其适用范围，离子交换树脂的理化性能和测定方法，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式，离子交换速度的影响因素的影响情况，离子交换过程的运用学理论和使离子层分层明显的三种常用方法，能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。 难点：离子交换过程的理论基础和选择性，格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式。 1离子交换树脂基础 离子交换技术是利用离子交换剂与各种离子的作用力强弱差异，选择性地吸附或释放特定的离子，从而达到去除杂质、富集或纯化目标生化物质的目的。在生物医药工业中，广泛用于提取抗生素、氨基酸、有机酸等小分子物质，特别是抗生素的生产。例如，链霉素、西索米星、卡那霉素、庆大霉素、土霉素、红霉素、林可霉素、麦迪霉素、螺旋霉素等均可用离子交换法进行提取。 近年来由于基因工程和蛋白质工程的迅猛发展，离子交换技术也逐渐大量用于蛋白质、核酸和多糖等生物大分子的分离纯化，但主要是以离子交换层析的方法来纯化蛋白质。原则上，在某一条件下，只要目标生化物质能离子化，就可以采用离子交换技术进行提取、分离和纯化。 常用的离子交换剂有两类：疏水结构离子交换剂和亲水结构离子交换剂。前者即通常所说的离子交换树脂，主要以苯乙烯等材料为原料，经人工合成固态高分子化合物为疏水性骨架，具有机械强度高，遇水膨胀率低，交换容量大等特点，抗生素等小分子物质宜用疏水性结构的离子交换剂分离；后者主要以葡聚糖、纤维素、琼脂糖等多糖为亲水性骨架，连接上可以进行离子交换的基团，蛋白质等生物大分子宜选择亲水性结构的离子交换剂。纯化蛋白质类药物常用CM型阳离子交换剂或DEAE型阴离子交换剂。
介绍罗门哈斯离子交换树脂的分类
离子交换树脂技术发明是罗门哈斯公司研发团队经过很长时间的实验和努力.罗门哈斯是世界上最大的例子交换树脂制造商。其丰富多样,离子交换树脂已广泛使用,本文介绍了树脂含量的类型和用法; (1) 强酸性阳离子树脂 这类树脂含有大量的强酸性基团，如磺酸基-SO3H，容易在溶液中离解出H+，故呈强酸性。树脂离解后，本体所含的负电基团，如SO3-，能吸附结合溶液中的其他阳离子。这两个反应使树脂中的H+与溶液中的阳离子互相交换。强酸性树脂的离解能力很强，在酸性或碱性溶液中均能离解和产生离子交换作用。 树脂在使用一段时间后，要进行再生处理，即用化学药品使离子交换反应以相反方向进行，使树脂的官能基团回复原来状态，以供再次使用。如上述的阳离子树脂是用强酸进行再生处理，此时树脂放出被吸附的阳离子，再与H+结合而恢复原来的组成。 (2) 弱酸性阳离子树脂 这类树脂含弱酸性基团，如羧基-COOH，能在水中离解出H+ 而呈酸性。树脂离解后余下的负电基团，如R-COO-(R为碳氢基团)，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。这种树脂的酸性即离解性较弱，在低pH下难以离解和进行离子交换，只能在碱性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。这类树脂亦是用酸进行再生(比强酸性树脂较易再生)。 (3) 强碱性阴离子树脂 这类树脂含有强碱性基团，如季胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R为碳氢基团)，能在水中离解出OH-而呈强碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。 这种树脂的离解性很强，在不同pH下都能正常工作。它用强碱(如NaOH)进行再生。 (4) 弱碱性阴离子树脂 这类树脂含有弱碱性基团，如伯胺基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2，它们在水中能离解出OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH 进行再生。 (5) 离子树脂的转型 有四种基本类型的树脂。在实际使用中,往往把这些树脂与其他离子类型的操作,以满足各种需求。例如,经常会强酸性阳离子树脂和氯化钠,钠树脂再次使用。钠树脂工作Na +和Ca2 +发布的解决方案,如镁2 +阳离子交换吸附、去除这些离子。反应时间没有释放H +,可以避免溶液pH值和由此产生的影响(如蔗糖转换和设备腐蚀,等等)。这类树脂与钠运行使用后,可以使用盐水再生(没有酸)。随着阴离子树脂可以再次到氯类型使用,Cl -和其他阴离