离子色谱试题(离子交换色谱)

1.离子交换色谱

离子交换层析是依据各种离子或离子化合物与离子交换填料的结合力不同而进行分离纯化的。

离子交换层析的固定相是离子交换填料，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。离子交换填料可以分为三部分：高分子聚合物基质、电荷基团和平衡离子。

我们用 R 代表离子交换填料的高分子聚合物基质，X-和X+分别代表阳离子交换填料和阴离子交换填料中与高分子聚合物共价结合的电荷基团，Y+和Y-分别代表阳离子交换填料和阴离子交换填料的平衡离子，A+和A-分别代表溶液中的离子基团。 从上面的反应式中可以看出，如果A 离子与离子交换填料的结合力强于Y 离子，或者提高A 离子的浓度，或者通过改变其它一些条件，可以使A 离子将Y 离子从离子交换填料上置换出来。

也就是说，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。

各种离子与离子交换填料上的电荷基团的结合是由静电力产生的，是一个可逆的过程。结合的强度与很多因素有关，包括离子交换填料的性质、离子本身的性质、离子强度、pH、温度、溶剂组成等等。

离子交换层析就是利用各种离子本身与离子交换填料结合力的差异，并通过改变离子强度、pH 等条件改变各种离子与离子交换填料的结合力而达到分离的目的。离子交换填料的电荷基团对不同的离子有不同的结合力。

一般来讲，离子价数越高，结合力越大；价数相同时，原子序数越高，结合力越大。 如阳离子交换填料对离子的结合力顺序为： 。

蛋白质等生物大分子通常呈两性，它们与离子交换填料的结合与它们的性质及pH 有较大关系。以用阳离子交换填料分离蛋白质为例，在一定的pH 条件下，等电点pI pH 的蛋白带正电，能与阳离子交换填料结合，一般pI 越大的蛋白与离子交换填料结合力越强。

但由于生物样品的复杂性以及其它因素影响，一般生物大分子与离子交换填料的结合情况较难估计，往往要通过实验进行摸索。

2.离子色谱的基本原理

基本原理：离子色谱的分离机理主要是离子交换，有3种分离方式，它们是高效离子交换色谱（HPIC）、离子排斥色谱 （HPIEC）和离子对色谱 （MPIC）。

用于3种分离方式的柱填料的树脂骨架基本都是苯乙烯-二乙烯基苯的共聚物，但树脂的离子交换功能基和容量各不相同。HPIC用低容量的离子交换树脂，HPIEC用高容量的树脂，MPIC用不含离子交换基团的多孔树脂。

3种分离方式各基于不同分离机理。HPIC的分离机理主要是离子交换，HPIEC主要为离子排斥，而MPIC则是主要基于吸附和离子对的形成。

离子交换色谱 高效离子交换色谱，应用离子交换的原理，采用低交换容量的离子交换树脂来分离离子，这在离子色谱中应用最广泛，其主要填料类型为有机离子交换树脂，以苯乙烯二乙烯苯共聚体为骨架，在苯环上引入磺酸基，形成强酸型阳离子交换树脂，引入叔胺基而成季胺型强碱性阴离子交换树脂，此交换树脂具有大孔或薄壳型或多孔表面层型的物理结构，以便于快速达到交换平衡，离子交换树脂耐酸碱可在任何pH范围内使用，易再生处理、使用寿命长，缺点是机械强度差、易溶易胀、受有机物污染。硅质键合离子交换剂以硅胶为载体，将有离子交换基的有机硅烷与基表面的硅醇基反应，形成化学键合型离子交换剂，其特点是柱效高、交换平衡快、机械强度高，缺点是不耐酸碱、只宜在pH2-8范围内使用。

离子排斥色谱 它主要根据Donnon膜排斥效应，电离组分受排斥不被保留，而弱酸则有一定保留的原理，制成离子排斥色谱主要用于分离有机酸以及无机含氧酸根，如硼酸根碳酸根和硫酸根有机酸等。它主要采用高交换容量的磺化H型阳离子交换树脂为填料以稀盐酸为淋洗液。

离子对色谱 离子对色谱的固定相为疏水型的中性填料，可用苯乙烯二乙烯苯树脂或十八烷基硅胶（ODS），也有用C8硅胶或CN，固定相流动相由含有所谓对离子试剂和含适量有机溶剂的水溶液组成，对离子是指其电荷与待测离子相反，并能与之生成疏水性离子，对化合物的表面活性剂离子，用于阴离子分离的对离子是烷基胺类如氢氧化四丁基铵氢氧化十六烷基三甲烷等，用于阳离子分离的对离子是烷基磺酸类，如己烷磺酸钠，庚烷磺酸钠等对离子的非极性端亲脂极性端亲水，其CH2键越长则离子对化合物在固定相的保留越强，在极性流动相中，往往加入一些有机溶剂，以加快淋洗速度，此法主要用于疏水性阴离子以及金属络合物的分离，至于其分离机理则有3种不同的假说，反相离子对分配离子交换以及离子相互作用。1、离子色谱 离子色谱 （Ion Chromatography）是高效液相色谱（HPLC）的一种，是分析阴离子和阳离子的一种液相色谱方法。

狭义而言， 离子色谱法是以低交换容量的离子交换树脂为固定相对离子性物质进行分离， 用电导检测器连续检测流出物电导变化的一种色谱方法。《离子色谱原理与应用》 中对离子色谱法的定义是：利用被测物质的离子性进行分离和检测的液相色谱法。

2、发展历史1975 年， Small 等人成功地解决了用电导检测器连续检测柱流出物的难题， 即采用低交换容量的阴离子或阳离子交换柱， 以强电解质作流动相分离无机离子， 流出物通过一根称为抑制柱的与分离柱填料带相反电荷的离子交换树脂柱。这样， 将流动相中被测离子的反离子除去， 使流动相背景电导降低， 从而获得高的检测灵敏度。

从此， 有了真正意义上的离子色谱法（ ion chromat ography, IC） , IC 也从此作为一门色谱分离技术从液相色谱法中独立出来。1979 年， Gjerde 等用弱电解质作流动相。

因流动相本身的电导率较低， 不必用抑制柱就可以用电导检测器直接检测。人们把使用抑制柱的离子色谱法称作双柱离子色谱法（ double column IC） 或抑制型离子色谱法（ suppress ed IC） ， 把不使用抑制柱的离子色谱法称作单柱离子色谱法（ s ingle column IC） 或非抑制型离子色谱法（ nonsuppressed IC） 。

参考资料 百度百科：/item/%E7%A6%BB%E5%AD%90%E8%89%B2%E8%B0%B1/3521253?fr=aladdin。