離子交換鍵合相

Ⅰ 離子交換原理

離子交換的基本原理 離子交換的選擇性定義為離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著後要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說，離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中，原子序數較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 離子交換反應是可逆反應，但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的，而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。以D113型離子交換樹脂制備硫酸鈣晶須為例說明： D113丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂是一種大孔型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道裡面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當硫酸鋅溶液中的Zn2+，S042-擴散到樹脂的孔道中時，由於該樹脂對Zn2+選擇性強於對Ca2+的選擇性，，所以Zn2+就與樹脂孔道中的交換基團Ca2+發生快速的交換反應，被交換下來的Ca2+遇到擴散進入孔道的S042-發生沉澱反應，生成硫酸鈣沉澱。其過程大致為：
(1)邊界水膜內的擴散 水中的Zn2+，S042-離子向樹脂顆粒表面遷移，並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面； (2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散) Zn2+，S042-離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，並進行擴散，到達交換點；
(3)離子交換 Zn2+與樹脂基團上的可交換的Ca2+進行交換反應；
(4)交聯網孔內的擴散 被交換下來的Ca2+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散；部分交換下來的Ca2+在擴散過程中遇到由外部擴散進入孔徑的S042-發生沉澱反應，生成CaS04沉澱；
(5)邊界水膜內的擴散 沒有發生沉澱反應的部分Ca2+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜層，並進入水溶液中。 此外，由於離子交換以及沉澱反應的速度很快，硫酸鈣沉澱基本在樹脂的孔道里生成，因此樹脂的孔道就限制了沉澱的生長及形貌，對其具有一定的規整作用。通過調整攪拌速度、反應溫度等外界條件，可以使樹脂顆粒及其內部孔道發生相應的變化，這樣當沉澱在樹脂孔道中生成後，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸鈣沉澱。

Ⅱ ods柱幹了怎麼辦

順次採用20-30倍的色譜柱體積的甲醇：水=10：90（V/V），已腈，異丙醇作為流動相沖洗色譜柱，完成後再以相反順序沖洗色譜柱。

ODS柱是十八烷基硅烷鍵合硅膠填料（Octadecylsilyl，簡稱ODS）。

色譜柱的保存
一、反相色譜柱每天實驗後的保養
使用緩沖液（或含鹽）作流動相，每天實驗完成後，應用10倍柱體積的不含且可溶解緩沖鹽的流動相沖洗色譜柱，便色譜柱中的鹽完全洗掉。

應特別注意：不能用純有機溶劑直接沖洗色譜柱，以防止鹽析出，堵塞色譜柱或儀器管路，而使色譜柱報廢。

二、長期保存色譜柱
如色譜柱要長時間保存，必須存於合適的溶劑下。對於反相柱可以儲存於純甲醇或純已睛中，正相柱可以儲，並將購買新色譜柱時附送的堵頭堵上。

對使用過含鹽濃度較高的流動相的反相柱，在儲存之前，必須先用10倍柱體積的不含且可溶，儲存的溫度最好是室溫。

因為高效液相色譜柱是消耗品，隨著使用時間或進樣次數的增加，會出現色譜峰高降低，峰寬加大或出現肩峰的現象，一般來說可能是柱效下降。

近年來，為適應氨基酸、小肽等生物分子的分析任務，又發展了CH、C3、C4等短鏈烷基鍵合相和大孔硅膠（20～40μm）。

ODS柱分類：按鍵合到基質上的官能團可分為：

⑴反相柱：填料是非極性的，官能團為烷烴，例如：C18（ODS）、C8、C4等。

⑵正相柱：填料是極性的，官能團為－CN氰基、－NH2氨基等。

⑶離子交換鍵合相：陽離子官能團：－SO3H磺酸基、－COOH羧基等。 陰離子官能團：―R4N+季銨基、-氨基等。

Ⅲ 離子交換過程的5個步驟

離子交換過程歸納為如下幾個過程1.水中離子在水溶液中向樹脂表面擴散2.水中離子進入樹脂顆粒的交聯網孔，並進行擴散3.水中離子與樹脂交換基團接觸，發生復分解反應，進行離子交換4.被交換下來的離子，在樹脂的交聯網孔內向樹脂表面擴散5.被交換下來的離子，向水溶液中擴散影響交換的主要因素有流速、原料液濃度、溫度等。流速原料液的流速實際上反映了達到反應平衡的時間，在交換過程中，離子進行擴散—交換—擴散一系列步驟，有效地控制流速很重要。一般，交換液流速大，離子的透析量就高，未來及交換而通過樹脂層流失的量增多。因此，應根據交換容量等選擇適宜的流速。原料液濃度樹脂中可交換的離子與溶液中同性離子既有可能進行交換，也有可能相斥，液相離子濃度高，樹脂接觸機會多，較易進入樹脂網孔內，液相濃度低，樹脂交換容量大時，則相反。但液相離子濃度過高，將引起樹脂表面及內部交聯網孔收縮，也會影響離子進入網孔。實驗證明，在流速一定時，溶液濃度越高，溶質的流失量液越大。溫度溫度越提高，離子的熱運動越劇烈。單位時間碰撞次數增加，可加快反應速率。但溫度太高，離子的吸附強度會降低，甚至還會影響樹脂的熱穩定性，經濟上不利，實際生產中採用室溫操作較宜。

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Ⅳ 高效液相色譜中固定相分類最常用的是哪類

高效液相色譜柱大致可分為五類:一、高效反相液相色譜柱 以C18為代表的高效反相液相色譜柱一直被描述為葯物發現、開發、方法驗證(validation)的心臟! 高效反相液相色譜柱也極其廣泛應用在葯物代謝及動力學、生命科學、醫療健康、生物分析檢測、毒品和興奮劑檢測、食品安全分析、環境分析、軍事、國土安全等領域! 高效反相液相色譜制備柱也是最重要的分離純化技術之一! 無論是過去，現在和可預見的未來, 以球形B型硅膠(5um 或 3um)為材料骨架的高效反相液相色譜柱在實際應用中永遠佔有統治地位!常規HPLC方法的開發幾乎總是從C18作為出發點，反相色譜佔了80%以上的應用。 過去數十年來, 無數努力集注於: 1) 改善硅膠的品質, 優化鍵合化學; 2)開發新穎的材料骨架替代硅膠。十多年前, 使用有機硅材料取代無機硅材料作為起始原料生產球形硅膠代表一個劃時代的革命! 生產的球形硅膠命名為B型球形硅膠。無機A型硅膠重金屬含量很高, 硅膠表面若干位置嚴重酸化及螯合效應等導致許多鹼性化合物回收率低。球形B型硅膠重金屬含量很低, 在非常大的程度上消除了A型無機硅膠表面若干位置嚴重酸化及螯合效應等問題。用B型球形硅膠合成高效液相色譜填料, 導致高效液相色譜柱產品質量有質的飛躍!然而，另一方面，基於客戶的大量反饋和我們對幾乎所有色譜廠商產品的評估, 我們相信鍵合化學問題沒有獲得很好的解決。具體體現在:
(1) 「純粹」反相機理的鍵合相例如C18和C8市場上仍然是單功能，三功能和聚合物鍵合相"魚目混雜"。 (2) 鍵合相封端問題沒有獲得很好的解決, 一直是困擾色譜領域最大的問題! 迄今為止全部的嘗試只獲得有限的成功。
(3) 極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相
極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相是C18高效反相液相色譜"衛星群"中最重要的產品, 是C18和C8鍵合相最重要的補充。
極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相起源於Supelco ABZ。Supelco ABZ的鍵合方法是用aminopropyl鍵合相和長鏈羧酸縮合反應形成一個C16醯胺。 那麼市場上的極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相群的主要問題是什麼? 極性嵌入式鍵合相和所謂的水相C18主要問題是鍵合相泄漏, 鍵合相不穩定等。兩者之間的內在差異是: 極性嵌入式鍵合相鍵合相泄漏和鍵合相不穩定等問題能夠獲得很好的解決, 但使用極性硅烷試劑封端的所謂的水相C18鍵合相鍵合相泄漏和鍵合相不穩定等問題是不可逆轉的。 在類似C18鏈長度的硅烷試劑中嵌入極性醯胺或醯酯, 使得鍵合相親水, 在100%水相條件下穩定。但按照類似C18的鍵合化學, 鍵合覆蓋率低, 鍵合相不穩定。 Chrom-Matrix InnovationTM PEG鍵合相是非常極性的產品, 但測試結果表明: PEG鍵合相非常穩定, 在LC-MS測試中沒有檢測到泄漏。這一成功和我們在膠體與界面科學領域的長期經驗幫助我們成功開發了新型催化條件下新的鍵合化學。加上超臨界流體技術封端, Chrom-Matrix InnovationTM 極性醯胺或醯酯鍵合相比那麼市場上的極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相群穩定得多。色譜柱產品質量和壽命有質的飛躍! 即使這樣, LC-MS測試顯示: Chrom-Matrix InnovationTM 極性醯胺或醯酯鍵合相仍然有非常低的泄漏。(4) 無泄漏低孔和高比表面積C18鍵合相等是小分子化合物分離純化的終端保證!制備型高效反相液相色譜柱, 制備型高效正相液相色譜柱, 制備型高效離子交換色譜柱和對應的閃光色譜(flash chromatograpy) 是小分子化合物分離純化最重要的終端保證!但是市場上大多數色譜產品和閃光色譜(flash chromatograpy)鍵合相有明顯的泄漏。盡管泄漏在紫外可見檢測器中是看不見的, LC-MS信號非常明顯! 最重要的是泄漏的硅烷實實在在洗脫到顧客的終端純化產品中, 而且沒有考慮在內。

Chrom-Matrix公司成功地解決了上述所有問題! InnovationTM所有反相高效液相色譜產品都使用B型球形硅膠合成, 使用最優化個性化合成工藝, 使用超臨界流體封端, 使用LC-MS/MS和表面電荷滴定等多種獨特技術配合多種色譜測試保證產品的品質和批次重現性。其中大部分產品LC-MS/MS測試無泄漏, 極性嵌入式(Polar embedded)鍵合相非常低的泄漏。二、高效正相液相色譜柱 正相液相色譜是最早的色譜模式。直到現在, 合成後通過硅膠柱做進一步純化仍然是有機化學家日常工作的一個重要組成部分。在理論上, 幾乎所有的溶於正己烷，乙酸乙酯或異丙醇的有機化合物都可以用高效正相液相色譜分析。但在實際應用中，高效正相液相色譜的應用比高效反相色譜少得多。這是因為正己烷, 乙酸乙酯沒有像水，甲醇或乙腈那樣受歡迎。此外, A型硅膠正相液相色譜給客戶一個慣性思維: 高效正相液相色譜的平衡時間很長。事實上, 高效正相液相色譜在制備規模的色譜純化中一直發揮了重要作用。這是因為:(1) 高效正相液相色譜比高效反相色譜柱壓低得多。(2) 高效正相液相色譜用的溶劑例如正己烷, 乙酸乙酯很容易通過旋轉蒸發除去。(3) 吡咯等蒸發性溶劑徹底改善了鹼性有機化合物在B型球形硅膠, Diol和PEG正相液相色譜柱上的峰形。此外, 不管制備規模或分析測試,(1) 結構異構體分離分析必須使用正相液相色譜或超臨界流體色譜。(2) 環境中腐殖酸的結構鑒定必須使用甲基化或硅烷化消除小分子聚集, 然後使用正相液相色譜或超臨界流體色譜。這種小分子聚集的自然現象一定相當廣泛。PEG正相液相色譜鍵合相等將讓客戶重新評估高效正相液相色譜的價值。三、高效親水液相色譜柱 高效親水液相色譜是一個介於正相和反相高效液相色譜之間的運作模式。這個模式最早來自NH2色譜柱的糖分析應用。在此之後，逐步在Diol, 硅膠和親水性高分子鍵合相找到了一些有價值的應用。近年來，高效親水液相色譜成為比較流行的色譜的運作模式, 主要是因為親水性化合物有良好的保留和高效親水液相色譜在LC-MS/MS中的應用。盡管如此，迄今為止沒有權威的論文, 評論和教科書揭示了高效親水液相色譜真正的價值和局限性。近年來，我們幫助客戶採用高效親水液相色譜的運作模式成功地開發和驗證了數以百計的HPLC和LC-MS/MS應用。我們總結出:(1) 高效親水液相色譜是LC-MS/MS應用的第一選擇。請參閱我們的LC-MS/MS產品手冊應用案例。(2) 除了InnovationTM TX多功能色譜柱, 所有親水液相色譜僅可用於分析，而不是制備規模的分離。(3) 高效親水液相色譜流動相A是乙腈(pH值用少量的甲酸或其他調節), 流動相B是水(pH值用少量的甲酸或其他調節)。化合物洗脫秩序類似於正相液相色譜, 疏水性化合物首先洗脫, 然後是親水化合物。流動相A一般不使用甲醇或丙酮或其他有機溶劑。(4) 進樣體積太大會導致一些峰值扭曲或分裂。柱承載能力通常是非常小的。(5) InnovationTM TX, HP Amide, Silica三種高效親水液相色譜覆蓋99 ％以上的應用, NH2色譜柱用於簡單糖分析應用。(6) 除了InnovationTM TX多功能色譜柱, 所有親水高效液相色譜柱柱效不如正相和反相高效液相色譜。四、高效強陽離子交換液相色譜柱 離子交換液相色譜是生物分離最常見最有用的一種色譜模式。另一方面，小分子分離分析極少使用高效離子交換液相色譜。這是因為:(1) 新穎的反相和多功能鍵合相例如InnovationTM Polar-Embedded Stable Amide和TX連續出現, 在很大的程度上補償了常規C18鍵合相的缺點。 C18, C8鍵合相也有重大進展。高效親水液相色譜柱也覆蓋了許多分析應用。(2) 相比之下, 硅膠基質的高效離子交換鍵合相近幾十年來產品質量沒有取得質的突破。硅膠基質的高效離子交換鍵合相柱壽命普遍短, 疏水相互作用明顯。(3) 聚合物基質的高效離子交換鍵合相在生物分析上面的應用比較廣泛, 但其柱效過低，表面積太小，對小分子分離分析難有吸引力。 科學發明往往來自現實世界的挑戰! 在對海洋毒素, 微生物代謝產物和天然植物(包括中草葯)有效成分的分離純化過程中, 我們深深感到高質量的硅膠基質的高效離子交換鍵合相是必不可少的! 因此，我們開發了硅膠基質的SCX, WCX, DEAE和SAX高效離子交換鍵合相。五、InnovationTM高效多功能液相色譜柱我們介紹四種高效多功能液相色譜柱:(1) InnovationTMTX毒品分析HPLC柱 InnovationTM TX毒品分析HPLC柱是實際應用中最有價值的一種色譜柱。由於其在毒品分析上出色的表現, DEA專家稱它毒品分析HPLC柱。InnovationTM TX是一個多功能色譜柱, 具有反相, 弱陽離子離子交換, 親水等作用, 能夠使用在100%水相或100%有機相。由於它的弱陽離子離子交換機理, InnovationTM TX對鹼性化合物的分離效果是所有色譜柱中最好的。它對鹼性化合物有完美的峰形。它的絕對柱效和反相色譜分析柱相同的，甚至優於反相, 遠勝傳統的親水色譜分析柱。(2) InnovationTM DNPH HPLC柱 InnovationTM DNPH HPLC柱主要用於環境中醛和酮DNPH衍生物分析。在特定的DNPH衍生物分析應用中, 任何其他色譜柱沒有它優越的選擇性。(3) InnovationTM PAH HPLC柱 (4) 血漿，血清直接進樣的InnovationTM PEG色譜柱 限制進入鍵合相(Restricted access media)最早由Merck公司發明。一個典型的方法是首先製造Diol鍵合相, 然後通過醯酯或醯胺反應嵌入疏水鏈。硅膠外表面的醯酯或醯胺鏈使用酶切斷開。但酶不能擴散到內表面。由此外表面親水, 內表面疏水。血漿，血清, 尿樣可以直接進樣。蛋白質等生物流體通過親水外表面時沒有保留, 小分子化合物可以擴散到內表面通過反相保留最後洗脫。限制進入鍵合相(Restricted access media)在學術領域比較歡迎, 但隨著固相萃取產品的發展, 在工業領域的應用相當少。 但我們最後發現, 血漿，血清, 尿樣可以直接進樣的限制進入鍵合(Restricted access media), 尤其是InnovationTM PEG色譜柱在葯物代謝領域具有獨特價值。葯物代謝研究, 尤其是全盲條件下的早期葯物代謝研究, 追求絕對回收率! 一種葯物代謝之後, 打破成許多小分子化合物。全盲條件下不可能使用固相萃取回收全部小分子代謝產物。最理想的方法是, 血漿，血清, 尿樣可以直接進樣, 每毫升收集液使用14C同位素檢測, 然後建立一個明確的代謝概況。 InnovationTM PEG色譜柱是一種多功能色譜柱。它是最好的正相色譜柱! 同時，使用乙醇取代儲存溶劑後, 它能夠被用來作為反相讓血漿，血清, 尿樣可以直接進樣。

Ⅳ 離子交換的原理

有兩種理論可用於研究交換過程的選擇性：
① 多相化學反應理論假定離子A1與A2之間有如下的交換反應：
式中Z1和Z2分別為離子A1和A2的化合價;A1和A2表示存在於溶液相中的離子；凴1和凴2表示存在於樹脂相中的離子。以離子濃度C代替活度，依據質量作用定律,可得出離子交換平衡常數為： 式中C1、C2、叿1和叿2分別為A1、A2、凴1和凴2的離子濃度。此常數又稱選擇性系數。
②膜平衡理論認為樹脂表面相當於半透膜, 所交換的離子能自由通過；而連接在樹脂骨架上的離子不能通過。按照F.G.唐南膜平衡原理，可得出格雷戈爾公式：
式中R為摩爾氣體常數;T為絕對溫度；α1、α2、ā1和ā2分別為離子A1、A2、凴1和凴2的活度；π為滲透壓;堸為位於樹脂相的離子的偏摩爾體積。由上式可以看出，化合價較高、體積較小（即水化半徑較小）的離子，將優先與樹脂結合。因此，溶液中各種離子的化合價及體積相差越大，離子交換過程的選擇性越高。 離子交換是一種液固相反應過程，必然涉及物質在液相和固相中的擴散過程。在常溫下，交換反應的速度很快，不是控制因素。如果進行交換的離子在液相中的擴散速度較慢，稱為外擴散控制，如果在固相中的擴散較慢，則稱為內擴散控制。
早期的研究系從斐克定律（見分子擴散）出發，所導出的速率方程式只適用於同位素離子的交換。實際上，離子交換過程至少有兩種離子反向擴散。如果它們的擴散速率不等，就會產生電場，此電場必對離子的擴散產生影響。考慮到此電場的影響，F.G.赫爾弗里希導出相應的速率方程為：
式中N為物質通量；D為擴散系數；F為法拉第常數；φ為電極電位。

Ⅵ 高效液相層析法的主要類型

⑴ 液-固吸附層析：固定相是具有吸附活性的吸附劑，常用的有硅膠、氧化鋁、高分子有機酸或聚醯胺凝膠等。液-固吸附層析中的流動相依其所起的作用不同，分為 「底劑」和洗脫劑兩類，底劑起決定基本色譜的分離作用，洗脫劑起調節試樣組份的滯留時間長短，並對試樣中某幾個組份具有選擇性作用。流動相中底劑與洗脫劑成分的組合和選擇，直接影響色譜的分離情況，一般底劑為極性較低的溶劑，如正已烷、環已烷、戊烷、石油醚等，洗脫劑則根據試樣性質選用針對性溶劑，如醚、酯、酮、醇和酸等。本法可用於分離異構體、抗氧化劑與維生素等。
⑵ 液-液分配層析：固定相為單體固定液構成。將固定液的官能團結合在薄殼或多孔型硅膠上，經酸洗、中和、乾燥活化、使表面保持一定的硅羥基。這種以化學鍵合相為固定相的液-液層析稱為化學鍵合相層析。另一種利用離子對原理的液-液分配層析為離子對層析。化學鍵合層析分：①極性鍵合相層析：固定相為極性基團，氰基、氨基及雙羥基三種。流動相為非極性或極性較小的溶劑。極性小的組份先出峰，極性大的後出峰，這稱為正相層析法，適用於分離極性化合物。②非極性鍵合相層析：固定相為非極性基團，如十八烷基（C18）、辛烷基（C8）、甲基與苯基等，流動相用強極性溶劑，如水、醇、乙腈或無機鹽緩沖液。最常用的是不同比例的水和甲醇配製的混合溶劑，水不僅起洗脫作用還可掩蓋載體表面的硅羥基，防止因吸附而至的拖尾現象。極性大的組份先出峰，極性小的組份後出峰，恰好與正相法相反，故稱反相層析。本法適用於小分子物質的分離，如肽、核苷酸、糖類、氨基酸的衍生物等。離子對分配層析分：①正相離子對層析：此法常以水吸附在硅膠上作為固定相，把與分離組份帶相反電荷的配對離子以一定濃度溶於水或緩沖液塗漬在硅膠上。流動相為極性較低的有機溶劑。在層析過程中，待分離的離子與水相中配對離子形成中性離子對，在水相和有機相中進行分配，而達到分離。本法優點是流動相選擇餘地大，缺點是固定相易流失。②反向離子對層析：固定相是疏水性鍵合硅膠，如C18鍵合相，待分離離子和帶相反電荷的配對離子同時存在於強極性的流動相中，生成的中性離子對在流動相和鍵合相之間進行分配，而得到分離。本法優點是固定相不存在流失問題、流動相含水或緩沖液更適用於電離性化合物的分離。
⑶ 離子交換層析：原理與普通離子交換相同。在離子交換HPLC中，固定相多用離子性鍵合相，故本法又稱離子性鍵合相層析。流動相主要是水溶液，pH值最好在被分離酸、鹼的pK值附近。

Ⅶ 怎樣正確使用磺酸基陽離子交換鍵合硅膠柱

離子交換鍵合柱我們第一次應用時用純水平衡後應用就可以了內，分析完樣品我們容一般將他保存於迭氮鈉中，不過迭氮鈉不好購買哦！！

一般硅膠基的用疊氮化鈉的水溶液，聚合物基的用PH=2左右的硫酸處理。千成別用有機相，用完記得用與柱子購來時裡面充滿的酸濃度相當的酸沖洗 。購買色譜柱應帶有使用說明書，應仔細閱讀後，在使用。磺酸基陽離子交換鍵合硅膠色譜柱不能用純水洗，使用完後應用磷酸鹽緩沖液沖洗短時間保留也可用磷酸鹽緩沖液。