离子交换色谱法PPT课件

1、一、一、离子交换离子交换色谱法的分类色谱法的分类1 1）淋洗色谱：通常先将少量样品通过交换柱，达到吸淋洗色谱：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附平衡，然后用亲和力比组分A A、B B、C C都弱的离子作都弱的离子作淋洗剂，得到相互分离开的淋洗曲线。主要用于分析淋洗剂，得到相互分离开的淋洗曲线。主要用于分析分离。分离。2 2）置换色谱：先将较大量的样品（通常接近柱的满负置换色谱：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载）通过交换柱，然后用亲和力比组分A A、B B、C C都强都强的离子作淋洗剂，将样品组分依次置换下来，得到部的离子作淋洗剂

2、，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。又分重叠的淋洗曲线。可用于大量物质的制备分离。又称顶替称顶替oror排代色谱。排代色谱。3 3）前沿色谱：将样品直接通过交换柱，最先流出的组前沿色谱：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分可以部分得到纯的组成（不需要淋洗剂）（不需要淋洗剂）。实际应。实际应用不多。又称迎头色谱。用不多。又称迎头色谱。第1页/共14页淋洗色谱：淋洗色谱：Li+，Na+，K+ 的分离的分离：（1）含有）含有Li+，Na+，K+的混合溶液通过强酸型的混合溶液通过强酸型阳阳 离子交换树脂柱，三种离子都被树脂吸附。离子交换树脂

3、柱，三种离子都被树脂吸附。（2）用）用0.1mol/L的的HCl淋洗，三种离子都被洗淋洗，三种离子都被洗脱。脱。（3）根据树脂对这三种离子）根据树脂对这三种离子亲和力亲和力的不同，依的不同，依次得次得 到不同的金属离子（见淋洗曲线）。到不同的金属离子（见淋洗曲线）。（4）将洗脱下来的）将洗脱下来的Li+，Na+，K+分别用容器收分别用容器收集集 后进行测定。后进行测定。第2页/共14页第3页/共14页置换色谱置换色谱： 锂和钠的硫酸盐混合溶液通过一根氢型锂和钠的硫酸盐混合溶液通过一根氢型DOWE50，300目树目树脂的交换柱，用脂的交换柱，用1.0mol/L(NH4)2SO4淋洗得到的淋洗曲线

4、。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，从而使得亲和力，从而使得NH4 +, Na+能对二、三价的金属离子起到置换能对二、三价的金属离子起到置换作用。作用。Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Ag+Tl+第4页/共14页前沿色谱前沿色谱 将含氯、溴、碘三个卤素离子的钠盐混合将含氯、溴、碘三个卤素离子的钠盐混合溶液通过一支溶液通过一支AcAc- -交换柱的淋洗曲线。交换柱的淋洗曲线。第5页/共14页二、离子交换色谱的操作技术二、离子交换色谱的操作技术1 1）交换柱的准备：）交换柱的准备： 填充

5、均匀填充均匀2 2）淋洗）淋洗 加样时不能扰动柱床。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。要求有恒定的流速，否则出现不规则小峰。3 3）流出液的收集与分析）流出液的收集与分析 手工检测手工检测/ /自动分析？自动分析？ 绘制淋洗曲线（浓度与淋洗体积绘制淋洗曲线（浓度与淋洗体积V V）第6页/共14页层析柱的基本装置如图。层析柱通常是玻璃的。层析柱的基本装置如图。层析柱通常是玻璃的。 长柱分辨力好长柱分辨力好（柱子径高比一般在（柱子径高比一般在1 1：5 5-10 -10 ），但但大量物质的处理则用粗的柱比较适宜。大量物质的处理则用粗的柱比较适宜。第7页/共14页分离材料分

6、离材料: : 又称为色谱填料、固定相等。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可以是硅胶、氧化铝或者其他如氧化锆、活性炭、锆、活性炭、壳聚糖微球等。、壳聚糖微球等。 在装柱前这些材料要用在装柱前这些材料要用溶剂平衡溶剂平衡，另外还需作一些另外还需作一些预处理预处理。例如，凝胶。例如，凝胶层析材料需要溶胀，吸附剂需要加热层析材料需要溶胀，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。用酸碱处理来得到所需的电离形式。 在用溶剂平衡时，先使材料沉淀，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，否则由用倾泻

7、法除去悬浮的细颗粒，否则由于细颗粒的堵塞，溶剂的流速将显著于细颗粒的堵塞，溶剂的流速将显著降低。降低。 第8页/共14页 层析柱的填装是先关闭出口，用溶剂灌注至层析柱的填装是先关闭出口，用溶剂灌注至1/31/3体积体积，并，并使支持板下的使支持板下的“死体积死体积”不存有气泡不存有气泡，再慢慢地向溶剂中加浆，再慢慢地向溶剂中加浆状物，要小心地状物，要小心地沿着玻棒倾注以防止气泡存留沿着玻棒倾注以防止气泡存留在柱内。让悬浮在柱内。让悬浮液沉淀，并放出过多的溶剂，为了避免分层，液沉淀，并放出过多的溶剂，为了避免分层，最好一次装完最好一次装完，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如

8、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，以免加样时扰乱床表面覆盖一张圆形滤纸或尼龙布，以免加样时扰乱床表面 。 加样加样 上柱前，先将样品溶解在溶剂里或对洗脱液透析，样上柱前，先将样品溶解在溶剂里或对洗脱液透析，样品溶液的品溶液的浓度应该尽可能高些浓度应该尽可能高些，以减少样品溶液体积，使区带，以减少样品溶液体积，使区带狭窄。将样品仔细加到层析

9、床的表面，打开旋塞至液面与床面狭窄。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。齐，然后连接溶剂池，保持一定高度的液面。 第9页/共14页三、提高离子交换分离效果的途径三、提高离子交换分离效果的途径1 1）树脂的选择与填充技术）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？）选择合适类型的柱子适类型的柱子 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，在柱内加入加入3 3cmcm的蒸馏水，然后到入浆状树脂，让其在重力作用

10、下下沉。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。（匀浆法）不能有裂缝。2 2）流速）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实验结果确定。结果确定。 流速应稳定、适中流速应稳定、适中. .太快，难以有效分离太快，难以有效分离，或者出现紊流，是本，或者出现紊流，是本来已经分开的组分重新混合；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太慢，耗时，也可能由于扩散使分离效率降低效率降低。（通常可调范围有限。）。（通常可调范围有限。）第10页/共14页3）淋洗液的性质与浓度（重要的影

11、响因素！）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。时间延长，并出现拖尾现象。 有时可采用有时可采用梯度淋洗法梯度淋洗法，即用两种或两种以上浓度的同一种，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，其效果淋洗液按一定顺序淋洗，其效果见图见图。有时，还采用酸度、温度。有时，还采用酸度、温度梯度淋洗。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）。檬酸作淋洗

12、剂（络合淋洗，非简单的交换）。4 4）温度）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），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。）有利于改善分离效果。（但操作上有一定的难度。）5 5）交换柱的长度、内径）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。性、柱压）等考虑。第11页/共14页梯度淋洗梯度淋洗等度淋洗等度淋洗第12页/共14页四、离子交换色谱法的应用四、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。）分离或者多种组分的分离。）例：氨基酸的分离例：氨基酸的分离 交联度为交联度为8%的强酸性聚苯乙烯型树脂，约的强酸性聚苯乙烯型树脂，约50um，柱温柱温50。 以以1500.9cm的交换柱，的交换柱，0.2M柠檬酸钠，柠檬酸