藥物分離與純化技術(shù)課程

項目4離子交換技術(shù)

4.1離子交換過程理論基礎(chǔ)

———離子交換基本原理離子交換基本原理大綱色譜法離子交換色譜離子交換過程離子交換基本原理一、色譜法

色譜法，又稱層析法。色譜分離是分離科學(xué)的一次革命。色譜法：是一種基于被分離物質(zhì)的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性的不同，使它們在某種基質(zhì)中移動速度不同而進行分離和分析的方法。常見的分離方式如過濾、蒸餾、沉淀、結(jié)晶、離心、萃取、膜分離等在分離復(fù)雜的混合物時就顯得力不從心了。

離子交換基本原理1903年，M.C.Tswett進行了分離植物葉中各種色素的實驗。創(chuàng)立了色譜法。色素分離離子交換基本原理二、離子交換色譜

離子交換色譜是以離子交換劑為固定相，依據(jù)流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結(jié)合力大小的差別而進行分離的一種色譜分離方法。

離子交換層析是通過帶電的溶質(zhì)分子與離子交換介質(zhì)中可交換的離子進行交換而達到分離純化的方法。（此處插入離子交換動畫）

離子交換色譜原理示意圖離子交換基本原理

離子交換色譜法：

分辨率高；

工作容量大；

容易操作。

已成為分離純化蛋白質(zhì)、多肽、核酸以及大部分發(fā)酵產(chǎn)物的重要方法，在生化分離中約有75％的工藝采用離子交換層析。離子交換基本原理三、離子交換過程1．離子交換體系離子交換體系由離子交換樹脂、被分離的離子以及洗脫液等幾部分組成。

陽離子交換樹脂氫離子交換溶解鹽中的陽離子離子交換基本原理離子交換樹脂是一種具有多孔網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的多元酸或多元堿，能與溶液中其它物質(zhì)進行交換或吸附的聚合物。離子交換基本原理離子交換樹脂的單元結(jié)構(gòu)由三部分構(gòu)成：①惰性不溶的、具有三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架（通常用R表示）；②與網(wǎng)絡(luò)骨架以共價鍵相聯(lián)的活性基（如—SO3-，一般用M表示），又稱功能基，它不能自由移動；③與活性基以離子鍵聯(lián)結(jié)的可移動的活性離子（即可交換離子，如H+、OH-等）。離子交換基本原理當(dāng)活性離子是陽離子時，稱為陽離子交換樹脂；當(dāng)活性離子是陰離子時，稱為陰離子交換樹脂。離子交換基本原理離子交換體系由離子交換樹脂、被分離的離子以及洗脫液等幾部分組成當(dāng)樹脂與溶液接觸時，溶液中的陰離子（或陽離子）與陽離子（或陰離子）樹脂中的活性離子發(fā)生交換，暫時停留在樹脂上。因為交換過程是可逆的，如果再用酸、堿、鹽或有機溶劑進行處理，交換反應(yīng)則向反方向進行，被交換在樹脂上的物質(zhì)就會逐步洗脫下來，這個過程稱為洗脫（或解吸）。離子交換基本原理強酸型陽離子交換樹脂分離示例：離子交換基本原理強酸型陽離子交換樹脂分離示例離子交換基本原理2、離子交換過程

設(shè)溶液中有一粒樹脂，溶液中的A+與樹脂上的B+發(fā)生交換反應(yīng)。工業(yè)生產(chǎn)中的離子交換反應(yīng)過程都是在動態(tài)下進行的，即溶液與樹脂發(fā)生相對運動；

無論溶液如何流動，樹脂表面始終存在一層液體薄膜即“水膜”，交換的離子只能借擴散作用通過“水膜”。離子交換過程包括5步：1）A+自溶液擴散到樹脂表面；2）A+從樹脂表面擴散到樹脂內(nèi)部的活性中心；3）A+在活性中心發(fā)生交換反應(yīng)；4）