在离子交换中为何使用冲平

『壹』 简述离子交换色谱法

离子交换色谱法(ion exchange chromatography,IEC)
离子色谱分析法出现在20世纪70年代，80年代迅速发展起来，以无机、特别是无机阴离子混合物为主要分析对象。
离子交换色谱利用被分离组分与固定相之间发生离子交换的能力差异来实现分离。离子交换色谱的固定相一般为离子交换树脂，树脂分子结构中存在许多可以电离的活性中心，待分离组分中的离子会与这些活性中心发生离子交换，形成离子交换平衡，从而在流动相与固定相之间形成分配。固定相的固有离子与待分离组分中的离子之间相互争夺固定相中的离子交换中心，并随着流动相的运动而运动，最终实现分离。
表达式
离子交换色谱的分配系数又叫做选择系数，其表达式为：

K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}

其中[RX + ]表示与离子交换树脂活性中心结合的离子浓度，[X + ]表示游离于流动相中的离子浓度

分离原理
离子交换色谱（ion exchange chromatography，IEC）以离子交换树脂作为固定相，树脂上具有固定离子基团及可交换的离子基团。当流动相带着组分电离生成的离子通过固定相时，组分离子与树脂上可交换的离子基团进行可逆变换。根据组分离子对树脂亲合力不同而得到分离。

阳离子交换:

阴离子交换:

式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交换反应的平衡常数，Z+和X-代表被分析的组分离子。M+和Y-表示树脂上可交换的离子团。

离子交换反应的平衡常数分别为：

阳离子交换：

阴离子交换：

平衡常数K值越大，表示组分的离子与离子交换树脂的相互作用越强。由于不同的物质在溶剂中离解后，对离子交换中心具有不同的亲合力，因此具有不同的平衡常数。亲合力大的，在柱中的停留时间长，具有高的保留值。

固定相
离子交换色谱常用的固定相为离子交换树脂。目前常用的离子交换树脂分为三种形式，一是常见的纯离子交换树脂。第二种是玻璃珠等硬芯子表面涂一层树脂薄层构成的表面层离子交换树脂，第三种为大孔径网络型树脂。它们各有特点，例如第二种树脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三种树脂适用于非水溶液中物质的分离，因为它们的孔径和内表面积大，不需要用水溶胀，便可满意地使用。

典型的离子交换树脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交联共聚而成：

其中，二乙烯基苯起了交联和加牢整个构型的作用，其含量决定了树脂交联度大小。交联度一般控制在4％～16％范围内，高度交联的树脂较硬而且脆，也较渗透，但选择性较好。在基体网状结构上引入各种不同酸碱基团作为可交换的离于基团。

按结合的基团不同，离子交换树脂可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂上具有与样品中阳离子交换的基团。阳离子交换树脂又可分为强酸性和弱酸性树脂。强酸性阳离子交换树脂所带的基团为磷酸基（一），其中和有机聚合物牢固结合形成固定部分，是可流动的能为其他阳离子所交换的离子。

阴离子交换树脂具有与样品中阴离子交换的基团。阴离子交换树脂也可分为强碱性和弱碱性树脂。

阴离子交换树脂属强碱性，它是由有机聚合物骨架和一季胺碱基团所组成，它带有正电荷。而与相反的是可以移动的部分，它能被其它阴离子所交换

流动相
离子交换色谱的流动相最常使用水缓冲溶液，有时也使用有机溶剂如甲醇，或乙醇同水缓冲溶液混合使用，以提供特殊的选择性，并改善样品的溶解度。

离子交换色谱所用的缓冲液，通常用下列化合物配制：钠、钾、被的柠檬酸盐，磷酸盐，甲酸盐与其相应的酸混合成酸性缓冲液或氢氧化钠混合成碱性缓冲液等。

『贰』 制作混合床离子交换树脂柱时在操作上要注意哪些问题

在混床树脂使用的过程中，阳树脂会释放出H+离子，而阴树脂释放出OH-离子，这两内种容两种会结合成为水，阳树脂失去一些阳离子之后，会呈负电性，而阴树脂失去阴离子，呈正电性，这两种树脂就会相互吸引，导致两种树脂成为团状物，并且不易分离，而且一些碎树脂末和悬浮物也会增加树脂的“抱团”作用，这就是树脂出现“抱团”的原因，树脂如果被油脂污染也会造成树脂的“抱团”现象。

应该如何解决？

1.当混床树脂出现“抱团”的现象时，就会导致树脂再生时不能很好的分层，所以一般在树脂分层时，会加入一定量的电解质，比如碱等物质，阳树脂就会与阳离子结合成为中性，而阴树脂则会与阴离子结合，也呈中性，“抱团”的树脂也会随之分离，所以一般混床树脂在分层时都会使用一定的碱，能够有效的改善阴、阳树脂的分层效果。

2.被油脂污染的树脂，可以使用非离子型表面活性剂为主的碱性清洗剂进行处理，对树脂进行清洗，能够有效的去除树脂上的油脂。

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『叁』 离子交换器注入盐水为什么还原在生，半小时在把盐水冲淡，这样起什么作用

离子交换器中注入盐水叫再生，是针对阳离子交换柱而言的。高浓度的钠离子能够替换掉树枝上的重金属离子。半小时后冲洗掉多余的盐水是保持再生好的树脂处于工作状态。

『肆』 固相萃取前，为什么要对填料进行平衡调节

常 用 固 相 萃 取 程 序
反相填料——此类填料中包括应用最为广泛的反相填料C18。另外，C8，C2环已基和苯基键合相也有供应，并提供不同的选择性。一般来说，非极性到中等极性化合物在极性基质中保留于反相填料上。此种填料要求在使用前以有机溶剂和随后的水溶液进行平衡调节。中等极性化合物的洗脱通常采用甲醇，对于非极性的化合物的洗脱则需要极性更低的溶剂。

反相SPE操作步骤：
A、调节
先用3-5ml甲醇冲洗填料。再用3-5ml水或缓冲液冲洗填料。在上样前请勿让填料流干。
B、上样
将样品加到填充床的上面。将样品以1-5mL/min速度推或抽过填料。如果所需样品不被保留，请收集样品用于分析。
C、冲洗
如果所需样品被保留，使用极性溶剂将弱保留干扰物冲洗下来。
D、洗脱
使用1-2mL的非极性溶剂将所需化合物洗脱。收集样品用于分析。

正相填料——硅胶，Florisil，氨基，氰基，双醇基和氧化铝均有供应。正相填料保留溶于非极性介质中的极性化合物。使用非极性溶剂调节平衡，采用极性更大的溶剂洗脱。碱性化合物均保留于硅胶填料上，极性非常强的化合物（如碳水化合物）将不可逆地保留于硅胶填料。在此情况下，双醇基或氨基键合相是更好的选择。

正相SPE操作步骤：
A、调节
用3-5mL非极性溶剂冲洗填料。
B、上样
将样品加到填充床的上面。将样品以1-5mL/min速度推或抽过填料。如果所需样品不被保留，请收集样品用于分析。
C、冲洗
如果所需样品被保留，使用非极性溶剂将弱保留的干扰物冲洗下来。

固相萃取四步骤

弃去 弃去 弃去 收集分析

D、洗脱
使用1-2mL的极性溶剂将所需化合物洗脱。收集样品用于分析。

离子交换填料——强阴离子(SAX)和强阳离子（SCX）交换基均有供应。样品中阴/阳离子分别和树脂上的阴/阳离子交换使得阴/阳离子保留于相关树脂上。洗脱采用高离子强度的缓冲液（0.1M—0.5M），或者通过改变淋洗液的pH使得样品中化合物不再带电荷。这些树脂的骨架通常为苯乙烯—二乙烯基苯共聚物，样品中有机溶剂含量的增加将会导致交换容量的降低。

离子交换SPE操作步骤：
A、调节
用5mL去离子水或低离子强度的缓冲溶液(0.001M—0.01M)冲洗填料。
B、上样
将样品加到填充床的上面。将样品以1—2mL/min速度推或抽过填料。如果所需样品不被保留，请收集样品用于分析。
C、冲洗
如果所需样品被保留，使用去离子水或低离子强度的缓冲溶液将弱保留的干扰物冲洗下来。
D、洗脱
使用1-5mL的高浓度的盐溶液（0.1—0.5M）将所需化合物洗脱，或改变洗脱缓冲液的pH使得样品化合物不再离子化。收集样品用于分析。

『伍』 氨基酸用离子交换柱,色谱柱为什么需要平衡啊

如果你用的是一般的液相色谱仪,需要很长的时间平衡柱子和系统,因为离子交换柱对流动相中的离子很敏感,一般的液相色谱仪内壁是金属的,多会产生离子或静电荷,对分析造成干扰.推荐用离子色谱仪,或氨基酸分析仪,不过也要平衡一定的时间

『陆』 离子交换树脂的工作原理

离子交换树脂原理即是离子交换树把溶液中的盐分脱离出来的过程：

离子交换树脂作用环境中的水溶液中，含有的金属阳离子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)与阳离子交换树脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基团，在水中易生成H+离子)上的H+进行离子交换，使得溶液中的阳离子被转移到树脂上，而树脂上的H+交换到水中，（即为阳离子交换树脂原理）。

水溶液中的阴离子(Cl-、HCO3-等)与阴离子交换树脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亚胺基（—NH2）等碱性基团，在水中易生成OH-离子）上的OH-进行交换，水中阴离子被转移到树脂上，而树脂上的OH-交换到水中，（即为阴离子交换树脂原理）。而H+与OH-相结合生成水，从而达到脱盐的目的。

(6)在离子交换中为何使用冲平扩展阅读：

离子交换树脂使用方法：

1、预选。离子交换树脂的粒度一般控制在20-35目，有些可达到50目，因此在使用前要先干燥，粉碎，过筛，通常干燥时在烘箱中进行，亦可在装有五氧化二磷、氧化钙或者浓硫酸的干燥器中进行，粉碎时不要分得过细，否则影响实验收率。

2、预处理。强碱性离子交换树脂应先用20倍树脂体积的4%氢氧化钠水溶液处理，然后用10倍体积的水洗，再用10倍量4%盐酸处理，最后用蒸馏水洗至中性，然后将氯型转化成OH型，再转化成氯型，最后用10倍4%氢氧化钠水溶液处理。弱碱性离子交换树脂处理时只需用10倍量蒸馏水洗即可，不必洗至中性。

3、装柱。将处理好的树脂至于烧杯中，加水充分搅拌除掉气泡，静置几分钟待树脂大部分沉降后，倾去上层泥状颗粒；反复操作直至上层液澄清后，即可装柱。注意要在柱子底部放1cm后的玻璃丝，用玻璃棒将其压平，将树脂倒入柱子中，还要注意防止气泡产生。

4、树脂交换。将样品配制成一定浓度的水溶液，以适当流速通过柱子，亦可将样品溶液反复通过柱子，直到成分交换完全。用显色法检验成分是否交换彻底。

5、树脂洗脱。注意亲和力弱的成分先被洗下来，常用的离子交换树脂洗脱剂有强酸、强碱、盐类、不同pH缓冲溶液、有机溶液等，可选择梯度洗脱或者单一浓度洗脱。

6、树脂再生。

『柒』 离子交换树脂的一搬使用方法是什么

离子交换树脂的使用方法

1.装柱（采用湿法装柱）

A 实验室

量取：将一定量的树脂与去离子水在烧杯中进行混合，然后将混合的树脂水溶液倒入量筒中，使树脂充分沉降，通过补加和移取，使树脂床层与相应刻度持平，即完成树脂的量取。

装填：关闭离子交换柱下端的出口阀门，用水将量筒中的树脂全部导入离子交换柱中，然后打开交换柱出口阀门，使树脂在柱内沉降压实，然后关闭交换柱出口阀门，待用。（注意：须保留液面高于树脂床层1-2cm，避免干柱。）

B 工业化

新树脂装柱前，应该使用清水和碱液对树脂交换柱相关管道进行清洗，清理出焊渣等固体废料和附着在柱壁和管壁上的尘土与其他杂质。然后，向柱内注入 1/3 体积的水，取少量树脂，将树脂从交换柱顶部人孔处装入柱内。关闭人孔，向柱内注水，同时打开交换柱下部排水阀门，用≥80 目筛网在排水口拦截，观察是否有树脂泄露，如果有个别小颗粒，属于正常现象；如果有大颗粒树脂出现，且量比较多，说明交换柱下滤板有问题，应把树脂和水放出，检查下滤板焊缝和水帽，查找原因，进行检修。检修完毕后，再按照上面的方法检测，直至确定符合要求，然后再将剩余的树脂加入交换柱内。

树脂装柱完成后，先用去离子水对树脂进行反向清洗，清洗流速控制在2-4BV/h，清洗约1h，停止水洗，让树脂自然沉降完全；然后用去离子水对树脂柱床进行正向清洗，清洗流速控制在4-6BV/h，清洗约1h后停止。

2.Seplite树脂预处理

首先用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。

然后用4%的氢氧化钠溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的碱，至出口液pH≤10，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。

再用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。

最后再用95%以上的乙醇或甲醇溶液以1BV/h的流速进行树脂过柱处理，至进出口醇浓度一致，停止进醇，浸泡2-4h，然后继续过柱处理，至流出液澄清无浑浊时停止，再用去离子水以1～2BV/h的流速过柱清洗树脂，至出口液中无明显的醇味，待用。

3.树脂吸附

料液上柱吸附前须经必要的过滤预处理，以去除料液中的固形物杂质，防止堵塞树脂孔道，影响树脂吸附效果。吸附过程一般采取正向过柱的方式，吸附流速一般建议控制在1-2BV/h，通过检测出口液中目的物（或杂质）的含量，以确定树脂的吸附状态。

1. 吸附后水洗

树脂吸附完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的料液以及部分水溶性杂质。

2. 树脂解析

水洗完成后，可采用4-6%的盐酸溶液或硫酸溶液对树脂进行过柱解析再生，过柱流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。也可采用8-10%的氯化钠溶液进行解析再生，处理流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。

3. 解析后水洗

树脂解析再生完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的解析剂（酸、盐溶液）。

4. 树脂深度再生处理

树脂运行一段时间后，如出现交换容量下降，可用下面的方法对树脂进行深度再生处理。

1.碱再生

用4%的氢氧化钠溶液正向过柱，对树脂进行碱再生处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理约1.5h。热碱再生处理完毕后，用去离子水正向过柱清洗，清洗流速2-3BV/h，至出口液pH≤10。

1.酸再生

碱再生并水洗完成后，用4%的盐酸溶液进行正向过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理约1.5h。酸再生处理完毕后，用去离子水正向过柱清洗，清洗流速2-3BV/h，至出口液pH≥5。

注：树脂的具体使用方法与具体使用工况、工艺方案等有关，因此，树脂的具体使用方法及细则也可向蓝晓科技应用技术服务人员咨询。

离子交换树脂注意事项：

(1)使用中应尽量避免反复对树脂进行装卸，防止树脂床层不均匀导致偏流。

(2)短时间停运，应将树脂再生、清洗干净后置于清水中浸泡。

(3)长期停运或冬季室温低于5℃，则应将树脂浸泡于15%的NaCL或10%的氢氧化钠水溶液中，防止滋生

细菌与树脂冻结。

离子交换树脂储存方法：

(4)料液上柱前须经必要的过滤处理，以除去固形物杂质，防止堵塞树脂孔道，影响树脂吸附效果。

(1)树脂储运温度5℃—40℃，严禁雨淋、暴晒。

(2)保持树脂的内、外包装完整，防止树脂受污与失水。

(3)防止树脂受冻与受热，树脂一般要求室温避光保存。

(4)避免与有异味、有毒、氧化性物质混杂堆放。

『捌』 离子交换树脂用缓冲液平衡，为什么又用缓冲液冲洗

恢复树脂的原来的存在状态，使树脂再生利用。

『玖』 离子交换后为什么要用水洗涤树脂流出液至中性

氢氧化钠溶液浸泡2~4h(或以小流量清洗）,将碱液放尽之后，使用清水冲洗罗门哈斯离子交换树脂至排出水接近中性为止，可以去除有机物以及硅等杂质。

因此，初始洗脱液中的交换离子浓度将为零。随着洗脱的进行，洗脱液离子浓度逐渐增加，达到最大值，然后再逐渐降低。洗脱完成后，洗脱离子浓度将降低。它将再次等于零。对于阴离子交换树脂，通常将NaCl或NaOH溶液用作洗脱液，然后将树脂转换为氯或氢氧化物类型。因此，洗脱的树脂可以再生，用蒸馏水洗涤，然后再使用。

阴离子交换树脂的洗脱：

阴离子交换树脂在使用一段时间后，上层树脂的与水中离子交换的能力已完全失效了，下层树脂却还能继续使用。中间树脂部分失效。这部分称为“边界层”。当边界层达到一定水平时，水中的离子会某种程度地泄漏，并且一部分未交换的树脂保留在树脂层中，这时使用洗脱液洗脱树脂，把未失效的阴离子交换树脂洗脱出来，方便对已经失效的阴离子交换树脂进行再生。

『拾』 离子交换树脂的还原方式

离子交换树脂的还原一般是使用再生剂进行再生，从而达到还原的目的。

阳离子交换树脂的再生方法：
首先要将阳离子交换树脂床里面的水放空，然后关闭全部阀门，只需要打开进酸阀、上排阀，然后将酸泵打开，然后放入酸液，在液面超过树脂20厘米以上，打开下排，流速和进酸速度相同，流量一般在600-1000L/H左右，酸洗时间最好不要低于40分钟，酸洗之后可以直接清洗树脂，首先打开砂过滤和精密过滤，然后放掉酸液，再打开上进和下进，清除掉残留的酸液，然后关闭树脂床下进阀，开始进行清洗，清洗时打开树脂床上排阀，阳床内的水须始终漫过树脂，不要使树脂失水。清洗到下排阀出水接近中性为止。
对于污染较严重的树脂，可用碱性食盐溶液反复处理，一些报道有提到：某些络合剂、沉淀剂、增溶剂、氧化剂以及外力等能够改变树脂污染物的化学物理环境。在盐碱复苏液的基础上，加入一定浓度的腐殖酸络合剂、腐殖酸增溶剂、有机物的抗氧化剂及抗静电作用屏蔽剂等，阴离子吸附树脂复苏效果有所提高。当采用上述方式再生后制水量任无法达到原来制水置一半时，应考虑更换新树脂。

阳离子交换树脂再生剂：
1.再生剂的纯度
再生用的药品质量对阳离子交换树脂的再生效果有很大的影响，阴阳离子交换树脂再生采用高纯碱有利于对阴树脂的再生。根据离子交换平衡原理，对工业碱与高纯碱质量的理论分析得出，采用高纯碱再生时，其阴床出水Cl一含量仅为工业碱再生时的1/46。实践证明，采用高纯碱再生时，树脂的再生度提高了约77%，树脂的工作交换容量提高了约13%，同时设备的周期制水量提高了约16 %。
2.再生剂量
离子交换是可逆的，离子交换剂失效后理论上再生1 mol离子量需要再生剂的摩尔量称为再生比耗(或称再生水平)，以100%纯度再生剂表示。也可用实际再生剂的消耗量与理论需要量的比值来表示，如强碱阴树脂需要100%纯度NaOH的再生比耗为1.5，即实际再生lmol离子量需要的NaOH量1.5×40是60g(1molNaOH是40g)，也可以说强碱阴树脂需要100%纯度NaOH的再生比耗(再生水平)为60g/mol。再生比耗与进水水质、树脂质量、再生方式等因数有关。阳离子交换树脂首次再生，其再生剂量应是设计再生剂量的1.5~2倍，逆流再生设备在大反洗后的再生剂量要增加10%-50%。