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离子交换色谱 （ion exchange chromatography，IEC） 离子交换色谱 §1 概述 历史：早在古希腊时期人们就会用特定的黏土纯化海水。算是比较早的离子交换法。这些黏土主要是沸石。 离子交换树脂都是用有机合成方法制成。常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。 可分为阴离子类型和阳离子类型。 1.3 基本原理 离子交换分离技术是基于不溶性高分子化合物作为色谱介质的一种分离方法。离子交换分离法是基于物质在固相与液相之间的分配。通过分子中的活性离子将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子交换剂上，然后用适当的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，从而达到目的产物的分离、浓缩和纯化的目的。 离子交换剂的组成 目前在生产中常用的离子交换剂主要有离子交换树脂和多糖基离子交换剂，都是由3部分组成： ①不溶性载体，由高分子化合物构成的不溶于水、酸和碱，也不溶于普通有机溶剂、化学性质稳定的网络状骨架； ②功能基团，大量与载体连接、不能自由移动的活性基团； ③可交换离子，在功能基团上携带的可移动的活性离子。 2.1 离子交换树脂 离子交换树脂是具有网状结构的复杂的有机高分子聚合物。网状结构的骨架部分一段很稳定，不溶于酸、碱和一般溶剂。在网状结构的骨架上有许多可被交换的活性基团。 目前最常用的离子交换树脂是苯乙烯—二乙烯苯的聚合物，示意图为： 离子交换的推动力 根据树脂所带的可交换的离子性质，离子交换树脂大体上可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。 骨架上的活性离子可扩散到溶液中；溶液中的同类型离子也能扩散到骨架的网格或孔内。 当这两种离子浓度差较大时，就产生一种交换的推动力，使它们之间产生交换作用。 浓度差越大，交换速度越快。 利用这种浓度差的推动力能使树脂上的可交换离子发生可逆交换反应。 离子在树脂的交换反应与溶液中的置换反应相似。 离子交换树脂的种类 这类树脂的活性基团为磺酸基团（—SO3H）和次甲磺酸基团（—CH2SO3H）。它们都是强酸性基团，能在溶液中解离出H+。树脂中的 H+与溶液中的其他阳离子（如Na+）交换，从而使溶液中的Na+被树脂中的活性基团SO3-吸附。 ⑵ 弱酸性阳离子交换树脂 这类树脂的活性基团主要有羧基（ —COOH ）和酚羟基（ —OH ），它们都是弱酸性基团，解离度受pH的影响很大。 2.1.2 阴离子交换树脂 ⑵ 弱碱性阴离子交换树脂 这类树脂含弱碱性基团，如伯胺基 (-NH2) 、仲胺基(-NHR)或叔氨基(-NR2) ，它们在水中能解离出OH- ，但解离能力较弱，受pH影响较大，在碱性环境中的解离度受到抑制，故交换能力差，只能在pH＜7的溶液中使用。 ⑷交联度 合成树脂中所用的交联剂在原料总重量中所占的百分比称为树脂的交联度，一般为2-16％ 。 例如强酸性阳离子交换树脂:苯乙烯聚合而成为长的链状分子，二乙烯苯把各链状分子联成立体型的网状体。如果二乙烯苯在原料总量中占10%。则称该树脂的交联度为10％。 树脂的交联度越小，吸水膨胀性能越强，若网孔内交换基团多，交换量也随之增高。但交联度小的树脂机械强度小，不耐压力易变形，耐热性差。 （5）交换容量 每克干树脂所含活性基团的物质的量，而实际交换容量是指在实验条件下，每克干树脂能交换离子的物质的量。 称取干树脂1克，置于250mL锥形瓶中、准确加入0.1mol/LNaOH标准溶液100mL，振荡后放置过夜，用移浓管吸取上层清液25mL，加酚酞指示剂1滴，用0.1mol/L标准HCl溶液滴定至红色消失，设用去标准HCl溶液14mL，树脂的交换容量可以计算为5.6 mmol/g。 2.1.4 四种基本类型树脂的实用型 1）将强酸性阳离子树脂与NaCl作用，转变为钠型树脂；避免了溶液PH值下降和由此产生的副作用，如对设备的腐蚀。进行再生时，用盐水而不用强酸。 2）弱酸性树脂生成的盐RCOONa很易水解，呈碱性，所以用水洗不到中性，一般只能洗到pH9—10左右。但是弱酸性树脂和氢离子结合能力很强，再生成氢型较容易，耗酸量少。 四种基本类型树脂的实用型 3）强碱性阴离子树脂可先转变为氯型，工作时用Cl-交换其他阴离子，再生只需用食盐水。 4 ）弱碱性树脂生成的盐RNH3 Cl同样易水解。这类树脂和OH-离子结合能力较强，所以 再生成羟型较容易，耗碱量少。 强酸性树脂和强碱性树脂在转变成钠型和氯型后，在使用时就不再有强酸性及强碱性。但它们仍具