第5章离子交换与色谱

1、装载树脂及平衡装载树脂及平衡;吸附样品吸附样品;样品淋洗样品淋洗(解吸、分离解吸、分离)树脂再生。树脂再生。待分离的待分离的A A+ +自溶液中扩散到树脂表面；自溶液中扩散到树脂表面；A A+ +从树脂表面进入树脂内部的活性中心；从树脂表面进入树脂内部的活性中心；A A+ +与与RBRB在活性中心上发生复分解反应；在活性中心上发生复分解反应；解吸附离子解吸附离子B B+ +自树脂内部扩散至树脂表面；自树脂内部扩散至树脂表面；B B+ +离子从树脂表面扩散到溶液中；离子从树脂表面扩散到溶液中；交换速度的控制步骤是扩散速度，不同的分交换速度的控制步骤是扩散速度，不同的分离体系可能由离体系可能由内部

2、扩散内部扩散或或外部扩散外部扩散控制。控制。A A+ +RB RARB RAB B+ + 离子交换机理：离子交换车间离子交换车间（一）间歇式离子交换设备（一）间歇式离子交换设备1. 1. 正向吸附离子交换罐正向吸附离子交换罐 一般的离子交换罐为具有椭圆形一般的离子交换罐为具有椭圆形封头的圆筒形设备，树脂层高度约占封头的圆筒形设备，树脂层高度约占圆筒高度的圆筒高度的505070%70%，须留有充分的空，须留有充分的空间，已备反冲时树脂层的扩胀。间，已备反冲时树脂层的扩胀。 交换罐上部有溶液分布装置，使溶交换罐上部有溶液分布装置，使溶液均匀通过树脂层。液均匀通过树脂层。 罐底有多孔板、筛网及滤布以

3、支持罐底有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用石英石或卵石直接铺树脂层，或者用石英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层。于罐底以支持树脂层。 图10-1 具有多孔支持板的离子交换罐1-视镜 2-进料口 3-手孔 4-液体分布器 5-树脂层 6-多孔板 7-尼龙布 8-出液口86754321 进料解吸制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程制药工业用反渗透加混合床生产纯水工艺流程123456789101211 图10-9 半连续式移动床离子交换系统1-处理柱 2,3-中间循环柱 4-饱和树脂存贮柱 5-再生柱 6,7,8-传感器 9-树脂计量段 10-缓冲段 11-再生段 12-清洗段 13-快速

4、清洗段13n123456789101211 图 10-9 半 连 续 式 移 动 床 离 子 交 换 系 统1-处 理 柱 2,3-中 间 循 环 柱 4-饱 和 树 脂 存 贮 柱 5-再 生 柱 6,7,8-传 感 器 9-树 脂 计 量 段 10-缓 冲 段 11-再 生 段 12-清 洗 段 13-快 速 清 洗 段13123456789101211 图10-9 半连续式移动床离子交换系统1-处理柱 2,3-中间循环柱 4-饱和树脂存贮柱 5-再生柱 6,7,8-传感器 9-树脂计量段 10-缓冲段 11-再生段 12-清洗段 13-快速清洗段13（三）连续式离子交换设备（三）连续式离

5、子交换设备 123456树脂进口废液出口溶液进口图10-10 筛板式连续离子交换设备1-树脂计量及加料口 2-塔身 3-漏斗形树脂加料口 4-筛板 5-饱和树脂受器 6-虹吸管属连续逆流接触的离子交换设备。属连续逆流接触的离子交换设备。树脂经顶部计量加入到交换塔内树脂经顶部计量加入到交换塔内, ,并经并经过漏斗形树脂加料器加到每层筛板上过漏斗形树脂加料器加到每层筛板上, ,筛板起支撑树脂和对料液的分布作用；筛板起支撑树脂和对料液的分布作用；待处理液从底部加入待处理液从底部加入, ,从顶部溢流出。从顶部溢流出。1. 筛板式连续离子交换设备色谱设备的组成色谱设备的组成流动相 泵色谱柱检测器 输液系

6、统输液系统分离系统分离系统 检测系统检测系统记录系统记录系统AEGBCDF进样阀进样系统进样系统洗脱洗脱进样进样进样器进样器阀阀流动相流动相泵泵阀阀柱柱检测器检测器组分收集与记录仪组分收集与记录仪 图10-31 凝胶过滤层析原理示意图多孔介质颗粒;大小不同的分子;液流21流动相储罐进样阀样品多孔颗粒柱子检测器2检测器1数据处理系统洗脱时间信号色谱图泵图10-39 凝胶层析原理示意图 样品由进样阀进入层析柱，小分子物质能进入凝胶颗粒的样品由进样阀进入层析柱，小分子物质能进入凝胶颗粒的内部，而大分子物质却被排阻在外部，溶液中的物质就按不同内部，而大分子物质却被排阻在外部，溶液中的物质就按不同分子质

7、量筛分开。柱后面连有的检测仪能检测出目标产物的出分子质量筛分开。柱后面连有的检测仪能检测出目标产物的出峰时间，并由电脑记录，从而可实现目标产物的定时收集。峰时间，并由电脑记录，从而可实现目标产物的定时收集。凝胶色谱原理凝胶色谱原理(a)混合蛋白物(b)A280分段收集分段数图10-32 两组分的凝胶层析分离及洗脱曲线 进口磨口塞柱砂心滤板出口恒温浴进口滤板保温夹层接泵螺丝尼龙管（1）（2）（3）砂心滤板柱柱滤板接泵滤板保温夹层图10-35 常用的几种层析柱柱的两端均密闭，柱下端柱的两端均密闭，柱下端有滤板和滤布，滤板为有滤板和滤布，滤板为400目的尼龙布或聚四氟乙烯目的尼龙布或聚四氟乙烯布，样

8、品和洗脱液均用微布，样品和洗脱液均用微量泵传送，这样可使底部量泵传送，这样可使底部的死体积减少到最小值。的死体积减少到最小值。其中其中2、3柱还具有双层管，柱还具有双层管，管间可通温水保温，进出管间可通温水保温，进出口处可用尼龙管伸入柱内，口处可用尼龙管伸入柱内，连接一个附有滤板的漏斗连接一个附有滤板的漏斗状托盘，以减少底部死体状托盘，以减少底部死体积，托盘周围用橡皮圈与积，托盘周围用橡皮圈与柱壁密封。柱壁密封。 常用层析柱常用层析柱 径向柱径向柱浓度分布均匀浓度分布均匀, ,柱效高柱效高, ,规规模放大时模放大时, ,直径不变直径不变, ,只需只需增大柱高，易于工业放大。增大柱高，易于工业放

9、大。 1234567891011图10-36 反转式分离柱1-柱体 2-保温夹套 3-密封橡胶圈 4-滤板 5-转圈 6-支柱 7-支架8-保温液进出口 9-固定螺钉 10-尼管 11-压力表为一种反转式层析柱。为一种反转式层析柱。两根支柱支撑在两法兰两根支柱支撑在两法兰之间，在支柱的中部装之间，在支柱的中部装有转轴，支撑在支架轴有转轴，支撑在支架轴承中，这样，分离柱就承中，这样，分离柱就可以上下反转，工作时可以上下反转，工作时可用定位螺固定。这种可用定位螺固定。这种结构可避免柱中凝胶压结构可避免柱中凝胶压紧。紧。 （见演示见演示）废液123456785被分离物洗脱液料液 图10-41 工业规

10、模的凝胶分离装置1-过滤器 2-泵 3-流速调节阀 4-单色仪 5-三通阀 6-分离柱 7-流量计 8-检出仪 L L LS LS LS LS杂质1-酶与底物反应产生酶底复合物 2-活性基质与配体结合产生亲和吸附剂3-亲和吸附剂与样品中有效成分（S）结合产生偶联复合物和未结合的物质（杂质） 4、偶联复合物经解体后，得到纯有效成分（S）43 2 1图10-42 亲和层析的原理示意图亲和层析的原理与抗原-抗体、激素-受体和酶-底物等特异性反应的机理相类似，在亲和层析中特异性的配体才能和一定结构的生物大分子之间具有亲和力，并产生复合物。基质亲和配基酶酶底物底物亲和配基：料液清洗液 洗脱液清洗液a.进料吸附b.清洗c.洗脱 d.再生 图10-47 亲和层析操作示意图 （-目标产物，-杂蛋白）吸附操作中要保证亲和吸附介质对目标产物有较高的亲和吸附作用和吸附