陰陽離子交換層析純化水實驗

『壹』 離子交換層析法原理是什麼

離子交換層析法 （ion exchange chromatography，簡稱IEC）是從復雜的混合物中，分離性質相似大分子的方法之一，依據的原理是物質的酸鹼性、極性，也就是所帶陰陽離子的不同。電荷不同的物質，對管柱上的離子交換劑有不同的親和力，改變沖洗液的離子強度和pH值，物質就能依次從層析柱中分離出來。
離子交換層析法大致分為5個步驟：
1. 離子擴散到樹脂表面。
2. 離子通過樹脂擴散到交換位置。
3. 在交換位置進行離子交換；被交換的分子所帶電荷愈多，它與樹脂的結合愈緊密，也就愈不容易被其它離子取代。
4. 被交換的離子擴散到樹脂表面。
5. 沖洗液通過，被交換的離子擴散到外部溶液中。
離子交換樹脂的交換反應是可逆的，遵循化學平衡的規律，定量的混合物通過管柱時，離子不斷被交換，濃度逐漸降低，幾乎全部都能被吸附在樹脂上；在沖洗的過程中，由於連續添加新的交換溶液，所以會朝正反應方向移動，因而可以把樹脂上的離子沖洗下來。
如果被純化的物質是氨基酸類的分子，則分子上的凈電荷取決於氨基酸的等電點和溶液的pH值，所以當溶液的pH 值較低，氨基酸分子帶正電荷，它將結合到強酸性的陽離子交換樹脂上；隨著通過的緩沖液pH逐漸增加，氨基酸將逐漸失去正電荷，結合力減弱，最後被洗下來。由於不同的氨基酸等電點不同，這些氨基酸將依次被洗出，最先被洗出的是酸性氨基酸，如apartic acid和glutamic acid（在約pH3~4時），隨後是中性氨基酸，如glycine和alanine。鹼性氨基酸如arginine和lysine在pH值很高的緩沖液中仍帶有正電荷，因此這些在約pH值高達10~11時才出現。

『貳』 離子交換層析的具體操作

對於離子交換纖維素要用流水洗去少量碎的不易沉澱的顆粒，以保證有較好的均勻度，對於已溶脹好的產品則不必經這一步驟。溶脹的交換劑使用前要用稀酸或稀鹼處理，使之成為帶H+或OH-的交換劑型。陰離子交換劑常用「鹼-酸-鹼」處理，使最終轉為-OH-型或鹽型交換劑；對於陽離子交換劑則用「酸-鹼-酸」處理，使最終轉為-H-型交換劑。
洗滌好的纖維素使用前必須平衡至所需的pH和離子強度。已平衡的交換劑在裝柱前還要減壓除氣泡。為了避免顆粒大小不等的交換劑在自然沉降時分層，要適當加壓裝柱，同時使柱床壓緊，減少死體積，有利於解析度的提高。
柱子裝好後再用起始緩沖液淋洗，直至達到充分平衡方可使用。 加樣：
層析所用的樣品應與起始緩沖液有相同的pH和離子強度，所選定的pH值應落在交換劑與被結合物有相反電荷的范圍，同時要注意離子強度應低，可用透析、凝膠過濾或稀釋法達此目的。樣品中的不溶物應在透析後或凝膠過濾前，以離心法除去。為了達到滿意的分離效果，上樣量要適當，不要超過柱的負荷能力。柱的負荷能力可用交換容量來推算，通常上樣量為交換劑交換總量的1%-5%。 已結合樣品的離子交換前，可通過改變溶液的pH或改變離子強度的方法將結合物洗脫，也可同時改變pH與離子強度。為了使復雜的組份分離完全，往往需要逐步改變pH或離子強度，其中最簡單的方法是階段洗脫法，即分次將不同pH與離子強度的溶液加入，使不同成分逐步洗脫。由於這種洗脫pH與離子強度的變化大，使許多洗脫體積相近的成分同時洗脫，純度較差，不適宜精細的分離。最好的洗脫方法是連續梯度洗脫，洗脫裝置見圖16-6.兩個容器放於同一水平上，第一個容器盛有一定pH的緩沖液，第二個容器含有高鹽濃度或不同pH的緩沖液，兩容器連通，第一個容器與柱相連，當溶液由第一容器流入柱時，第二容器中的溶液就會自動來補充，經攪拌與第一容器的溶液相混合，這樣流入柱中的緩沖液的洗脫能力即成梯度變化。第一容器中任何時間的濃度都可用下式進行計算：
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分別代表兩容器的截面積：C1、C2分別表示容器中溶液的濃度；V為流出體積對總體積之比。當A1=A2時為線性梯度，當A1>A2時為凹形梯度，A1>A2時為凸形梯度。
洗脫時應滿足以下要求：
①洗脫液體積應足夠大，一般要幾十倍於床體積，從而使分離的各峰不至於太擁擠。
②梯度的上限要足夠高，使緊密吸附的物質能被洗脫下來。
③梯度不要上升太快，要恰好使移動的區帶在快到柱末端時達到解吸狀態。目的物的過早解吸，會引起區帶擴散；而目的物的過晚解吸會使峰形過寬。
洗脫餾份的分析按一定體積（5-10ml/管）收集的洗脫液可逐管進行測定，得到層析圖譜。依實驗目的的不同，可採用適宜的檢測方法（生物活性測定、免疫學測定等）確定圖譜中目的物的位置，並回收目的物。
離子交換劑的再生與保存離子交換劑可在柱上再生。如離子交換纖維素可用2mol/：NaCl淋洗柱，若有強吸附物則可用0.1mol/LNaOH洗柱；若有脂溶性物質則可用非離子型去污劑洗柱後再生，也可用乙醇洗滌，其順序為：0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存離子交換劑時要加防腐劑。對陰離子交換劑宜用0.002%氯已定（洗必泰），陽離子交換劑可用乙基硫柳汞（0.005%）。有些產品建議用0.02%疊氮鈉。

『叄』 簡述採用離子交換法制備純化水的過程

離子交換法制備純化水的過程分下列幾種：
1、純化水的製取的最早方法就是離子內交換,他起源於60年代容左右,一般採取陽離子交換樹脂+陰離子交換樹脂+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這種方法需要浪費大量的酸和鹼再生樹脂現在被淘汰了.
2、電滲析（ED）+陽離子交換樹脂+陰離子交換樹脂+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這是80年代製造純化水的方法,原理就是通過電滲析預脫鹽來減少樹脂轉型再生的酸鹼使用量.
3、反滲透（RO）+混合離子交換樹脂（陰樹脂和陽樹脂2：1）,這是90年代流行的製造純化水的方法,反滲透與電滲析相比脫鹽率更高,操作更簡便.
總結：離子交換法來制備純化水應該是老工藝了,他的優點就是出水水質好,投資較少.缺點就是由污染,運行費用高.由於樹脂本身就是有機物化學合成,他的破碎率較難控制或者一般廠家難以設計高標準的工藝,在新版GMP對TOC要求越來越嚴格的情況下,慢慢被雙級反滲透工藝所淘汰.

『肆』 如果一個蛋白質只是在PH6-6.5范圍內穩定，請設計一個通過離子交換層析純化該蛋白質的實驗

你是不是說混淆了，到底是等電點在pH6-6.5？還是等電點未知，確在6-6.5穩定？
我就先按等電點來理解，回答你的問題。
如果對蛋白純化的濃度要求不高，或者待純化樣品成分簡單，雜蛋白少，就選一種離子交換層析，即陽離子離子交換層析（running buffer 設pH5.0比較合適）或陰離子交換層析（running buffer 設pH7.5比較合適）。
如果雜蛋白多，就用兩步離子交換層析，即結合陰陽離子交換層析。一般建議先做陽離子交換層析（這樣第一步可去掉核酸之類的）。不知你要多具體的步驟，先寫個大致步驟吧：
1，陽離子交換層析：將你的樣品置換到pH5.0的running buffer（一般醋酸鈉buffer）。同時裝住，平衡啥的，然後上樣，平衡，洗脫（升pH或鹽洗脫），收峰。這步就去掉等電點在6之下的大部分雜蛋白；
2，陰離子交換層析：將所收蛋白置換buffer至pH7.5的running buffer（PB），同時裝住，平衡啥的，然後上樣，平衡，洗脫（降pH或鹽洗脫），收峰。去掉pH6.5之上的大部分雜蛋白。
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如果你確實所指在6-6.5穩定，那就看你蛋白的等電點在多少了，只好選一種離子交換層析，在6.5之上就試試pH6.0的running buffer做陽離子交換層析，在6.0之下，就試試pH6.5的running buffer做陰離子交換層析。
若有疑問，歡迎繼續討論，純屬手打，歡迎採納，祝新年愉快！

『伍』 跪求，陰陽離子交換樹脂凈水操作過程說明

你說的是不是混床1）運行
水自上而下通過混合樹脂，水中的陽陰離子同時被置換去除。運行時監測；A進水壓力；B出水電導率。
進水壓力由壓力表監測，運行時隨時注意壓力表的變化，防止因壓力過高而損壞設備．
出水電導率用電導儀監測，對水質要求較高的設備，電導儀應盡量用工業電導儀（例如CM230）在管道系統中直接測量，防止取樣過程中因外部污染而影響測量准確性．運行時應隨時監看電導儀，臨近運行周期終點更應注意監看，一旦水質超標，即應停止運行，轉入再生操作。水質指標根據工工藝要求確定。
2）分層
陽陰兩種樹脂需分別用鹽酸和燒鹼再生，故再生前要將混合的兩種樹脂徹底分離開來，樹脂分層是混合離子交換器操作的最關鍵操作，它直接影響到樹脂的再生效果和出水水質，應充分注意。
分層方法是讓水從交換器底部進入，水自下而上沖洗樹脂層，使樹脂層松動膨脹。因陰陽兩種樹脂的比重不同，陽樹脂較重，樹脂層膨脹滾動時比重較大的陽樹脂將不斷沉積在交換器底部。比重較輕的陰樹脂則浮在陽樹脂層上面，這樣分層結束時，兩種樹脂將出現明顯的界面（可從視鏡中觀察到）。操作時應緩慢加大反洗水量，使樹脂充分膨脹，並保持10分鍾左右，再緩慢減小水量，如果一次操未能取得明顯的公層效果，可反復進行幾次，直至樹脂分層出現較明顯界面。如果樹脂未完全失效樹脂出現抱團現象，也可先向交換柱內吸入鹼溶液，強制樹脂失效，再進行分層操作，可以取得良好的效果。
3）陰樹脂再生
陰樹脂再生液（4-6%NaOH）自上而下通過樹脂層，使飽和的樹脂再生為新生樹脂，再生廢液從中排排出，NaOH用量按一般經驗為80~100克/升樹脂（100%NaOH）。進鹼液時控制流速不要太快，一般應從25-40分鍾左右用完所需的再生劑為宜，再生時還應控制再生廢液排放的速度不要太快，一般應維持再生液液面略高於陰樹脂為好。避免部份樹脂始終未被再生液浸泡。進鹼前應先將柱內積水排至樹脂層面以上50-100毫米處，避免不必要的再稀釋。
4）清洗陰樹脂
陰樹脂再生完畢，自上而下用清水沖洗樹脂，把殘留的再生劑清洗干凈。清洗一次一般需進行45分鍾之後開始測量清洗排水的鹼度直到鹼度值不再下降，基本保持恆定時，即可停止清洗，進行下一操作。一般控制進水PH值在8-9左右。
5）再生陽樹脂
鹽酸再生液（4-6%）由下部向上流過陽樹脂層，並經中間排水口排出。鹽酸用量按一般經驗為60-80克/升樹脂（HCL），進再生液時同樣要控制流速不要過快，一般以25-40分鍾左右用完所需再生劑為宜。再生廢液應排放及時，決不能使液位上升到陰樹脂層范圍內，否則會使陰樹脂污染。為減少這種可能性，在進行陽樹脂再生過程中，陰樹脂清洗水可以同時打開，以利用上部的清水壓住下部酸液進入陽樹脂層內。
6）清洗陽樹脂
進完再生液後，繼續自上而下用清水沖洗樹脂，將殘留的再生劑清洗干凈。清洗約30分鍾之後，測量排水閥出水的酸度，直到酸度值不再下降，基本保持恆定時，即可認為清洗完成，一般控制進水PH值在5-5.5左右。
7）混合
再生好的兩種樹脂要重新混合均勻經後才能使用。混合的方法是開啟進水閥，把塔內水位放至比樹脂（陰樹脂）要高出20-30厘米處，後打開頂部排氣閥使壓縮空氣自下而上攪動樹脂層，樹脂即會混合均勻。一般壓縮空氣時間為4-6分鍾，即可取得滿意的混合效果，壓縮空氣壓力應保持在0.1-0.15Mpa范圍內，壓力過低會影響混合效果，過高則影響設備及管道的安全。
混合結束時，用盡快的速度排水，使樹脂迅速下沉，防止樹脂再移層，排水至水面與樹脂平面齊即可。
混合樹脂前，必須先打開排氣閥，才可以緩慢向設備加氣進行混合，混合時要注意，設備 壓力表的壓力，發現異常要立刻停止，處理好後，才可以開始運行。
8）正洗
混合的樹脂再進行正洗，進一步去除樹脂層中殘留的廢掖．正洗流量可以接近運行流量，正洗時一般出水電導率會迅速下降，當出水電導率低於規定值時，即可停止正洗，重新投入運行．
正洗前應先打開排氣閥排氣，直到排氣管排出的水不帶有空氣，再打開正洗排水閥，關閉排氣閥．

『陸』 離子交換怎麼試驗

離子交換法是一種藉助於離子交換劑上的離子和廢水中的離子進行交換反應而除去廢水中有害離子的方法。離子交換是一種特殊吸附過程，通常是可逆性化學吸附；其特點是吸附水中離子化物質，並進行等電荷的離子交換。
離子交換劑分無機的離子交換劑如天然沸石，人工合成沸石，及有機的離子交換劑如磺化煤和各種離子交換樹脂。
在應用離子交換法進行水處理時，需要根據離子交換樹脂的性能設計離子交換設備，決定交換設備的運行周期和再生處理。通過本實驗希望達到下述目的：
1) 加深對離子交換基本理論的理解；學會離子交換樹脂的鑒別；
2) 學會離子交換設備操作方法；
3) 學會使用手持式鹽度計，掌握pH計、電導率儀的校正及測量方法。
二、實驗內容和原理
由於離子交換樹脂具有交換基因，其中的可游離交換離子能與水中的同性離子進行等當量交換。 用酸性陽離子交換樹脂除去水中陽離子，反應式如下：
nRH + M+n → RnM + nH+
M——陽離子 n——離子價數
R——交換樹脂
用鹼性陰離子交換樹脂除去水中的陰離子，反應式如下：
nROH + Y−n → RnY + nOH-
Y——陰離子
離子交換法是固體吸附的一種特殊形式，因此也可以用解吸法來解吸，進行樹脂再生。
本實驗採用自來水為進水，進行離子交換處理。因為自來水中含有較多量的陰、陽離
子，如Cl¯， NH4+，Ca，Mg，Fe，Al，K，Na等。在某些工農業生產、科研、醫療衛生等工作中所用的水，以及某些廢水深度處理過程中，都需要除去水中的這些離子。而採用離子交換樹脂來達到目的是可行的方法。

『柒』 離子交換法制備純水的實驗中陰陽離子交換樹脂為什麼在交換前要分別用酸鹼處理，並洗至中性

這個設備中，存在陽離子樹脂+惰性樹脂+陰離子樹脂

陰陽離子樹脂在出廠時是處在失效狀態，因此要先用酸鹼分別將兩種樹脂激活才能正常使用

『捌』 離子交換法制備純水

1.半透膜的選擇透過性
2.防止氣泡依附在交換樹脂上影響離子的交換
3.清理交換樹脂上有可能堵塞離子通過的雜質，洗至中性保證飲用的安全

『玖』 離子交換法制純水實驗的結論

這個設備中，存在陽離子樹脂+惰性樹脂+陰離子樹脂陰陽離子樹脂在出廠時是處在失效狀態，因此要先用酸鹼分別將兩種樹脂激活才能正常使用

『拾』 利用陰陽離子交換樹脂進行水的軟化

如果方便的話，建議你去查閱《給水排水設計手冊》第六冊《工業給水處理》，裡面有關於離子交換和反深透的詳細解釋，網上也有電子版可以下到的。其實問題還是比較復雜的，根據原水的水質情況不同，採用的工藝流程也不同。今天剛看，還有點印象。
離子交換樹脂可以用於硬水軟化、除鹼度、除鹽（這里的鹽指的是除去水中的離子，降低電導率）。如果用於硬水軟化，則只要使用陽離子（RNa或RH）交換樹脂即可，根據進出水質要求，採用單級鈉離子或二級鈉離子或氫離子交換樹脂，對於壓力要求不高，正常壓力0.2～0.3MPa左右就行了。如果用於海水淡化，也可以採用陰陽離子混合床或者陰陽離子串連床的離子交換樹脂，但是比較浪費，因為要再生交換樹脂耗費NaOH和HCl的，還要排污，其實海水淡化直接用反深透就好了，這也是通常的做法，反深透是利用較高的反深透壓來維持淡化的，一般要好幾MPa的壓力甚至幾十MPa才行，一般是用卷材的反深透膜，內管套外管。溫度要求不高，因為沒有生化反應，一般在25～35度都是可以的。反深透的濾速主要取決於壓力和出流量，離子交換一般在幾厘米每秒的樣子。
工藝流程沒有一定，但是都分為幾個固定的處理單元，每個處理單元可以多種組合，有的單元也是可以根據情況刪減的：
引水到水池——化學混凝——沉澱——多種過濾——加壓泵——主要處理環節（離子交換樹脂或反深透裝置）——可附加的深度處理環節——儲水箱——加壓出水。
每個環節都有多種組合方式，甚至可以多次循環處理環節。