脱盐离子交换柱

1. 蛋白纯化中用到的脱盐柱的种类及原理是什么

蛋白质分离纯化常用方法有：

1、沉淀

2、电泳：蛋白质在高于或低于其等电点的溶液中是带电的，在电场中能向电场的正极或负极移动。根据支撑物不同，有薄膜电泳、凝胶电泳等。

3、透析：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。

4、层析： a离子交换层析，利用蛋白质的两性游离。

蛋白的纯化大致分为粗分离阶段和精细纯化阶段二个阶段，一般蛋白纯化采用的方法为树脂法。粗分离阶段主要将目的蛋白和其它细胞成分如DNA、RNA等分开，由于此时样本体积大、成分杂,要求所用的树脂高容量、高流速、颗粒大。

(1)脱盐离子交换柱扩展阅读：

蛋白纯化要利用不同蛋白间内在的相似性与差异，利用各种蛋白间的相似性来除去非蛋白物质的污染，而利用各蛋白质的差异将目的蛋白从其他蛋白中纯化出来。每种蛋白间的大小、形状、电荷、疏水性、溶解度和生物学活性都会有差异，利用这些差异可将蛋白从混合物如大肠杆菌裂解物中提取出来得到重组蛋白。

如果所要的蛋白主要集中在某一细胞组分，如细胞核、染色体、核糖体或可溶性细胞质等，则可利用差速离心的方法将它们分开，收集该细胞组分作为下步纯化的材料。如果碰上所要蛋白是与细胞膜或膜质细胞器结合的，则必须利用超声波或去污剂使膜结构解聚，然后用适当介质提取。

2. 实验室超纯水设备的标准配置

1.一体式PPF精密滤芯：过滤泥沙、颗粒物;
2.一体式活性炭滤芯：吸附有机物、余氯 ;
3.反渗透膜装置：第一步脱盐和去除自来水中的细菌和有机物;
4.压力纯水桶：存放反渗透纯水，同时提供取水动力;
5.离子交换柱：第二步脱盐，电阻达10兆欧以上;
6.核级超纯化柱：第三步深度脱盐，电阻达18.2兆欧以上;
7.终端1微米微孔过滤：过滤细小颗粒物质;
8.超纯水专用0.45+0.2微米孔径终端过滤器(选配)：去除细菌及杂质;
9.电子元器件等：提供各种控制功能。

3. 离子交换设备的离子交换设备

离子交换设备介绍
离子交换的基本原理：
采用离子交换方法，可以把水中阳、阴离子去除。以氯化钠（NaCl）代表水中无机盐类，水质除盐的基本反应式：
1.阳离子交换柱：R-H+Na+=R–Na+H+2.阴离子交换柱：R–OH+Cl-=R–Cl+OH-
阳、阴离子交换柱串联以后称为复合床，其总的反应式：
R-H+R-OH+NaCl=R-Na+R-Cl+H2O
由此得出，水中的NaCl已分别被树脂上的H+和OH-所取代，而反应生成物为H2O，故达到了去除水中盐的作用。
3.混合离子交换柱（混床）：将阳、阴床尚未交换的剩余盐类进一步除去，由于通过混合离子交换后进入水中的H+和OH-立即生成电离度很低（H2O），几乎不存在阳床或阴床交换时产生的逆交换现象，使交换反应进行得十分彻底，因而混合床的出水水质优于阳、阴离子交换柱串联组成的复床所能达到的水质，能制取纯度相当高的成品水。
4.离子交换设备是通过离子交换树脂在电解质溶液中进行的，可去除水中的各种阴、阳离子，是制备高纯水工艺流程中不可替代的手段。离子交换器分为阳离子交换器、阴离子交换器等。 当原水通过离子交换柱时，水中的阳离子和水中的阴离子（HCO-等离子）与交换柱中的阳树脂的H+离子和阴树脂的OH-离子进行交换，从而达到脱盐的目的。阳、阴混柱的不同组合可使水质达到更高的要求。
应用领域：
1）水处理-离子交换设备
水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
2）食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。
3）制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。
4）合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。
甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5）环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。
6）湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

4. 离子交换树脂的原理

离子交换树脂是由空间网状结构骨架（即母体）与附属在骨架上的许多活性内基团所构成的容不溶性高分子化合物。活性基团遇水电离，分成二部分：（1）固定部分，仍与骨架牢固结合，不能自由移动，构成固定离子；（2）活动部分，能在一定空间内自由移动，并与其周围溶液中的其他同性离子进行交换反应，称为可交换离子或反离子。以强酸性阳离子交换树脂为例，可写成R-SO3-H+，其中R代表树脂母体即网状结构部分，-SO3- 代表活性基团的固定离子，H+为活性基团的可交换离子。有时更简单地写成R-H+。离子交换通过不溶性的电解质（树脂）与溶液中的另一种电解质进行化学反应。这一反应可以是中和反应、中性盐分解或复分解反应。譬如中和反应：
R-H+ + NaOH= RNa+H2O 利用这个反应可以去除水的碱度。

5. 离子交换树脂如何去除水中无机盐

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：
离子交版换树脂作用环境权中的水溶液中，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. 离子交换混床结构 工作原理 讲讲 详细 在什么情况下回楼树脂 另在附一张 混床结构图

混床么实际来就是里面装满了阴自阳树脂的圆柱形容器，柱身有玻璃钢、不锈钢、碳钢等材质，混床是混合离子交换柱的简称。装填方式都是上阴下阳，最底层是排水帽。
混床一般适用于反渗透后面，当然现在有取代混床的EDI装置，也可以为了更好效果，装在EDI后面，或直接应用于含盐量较低的水。离子交换是一种特殊的固体吸附过程，它是由离子交换剂的电解质溶液中进行的。混床为深度脱盐设备，用于制造高纯水，产水电阻率为10-18MΩ?CM(25C)，及使出水水质PH值接近中性。
阳树脂有酸箱、酸泵再生系统，阴树脂配备有碱箱、碱泵再生系统。反洗时候上进碱，下进酸，中间排放。排放时候防止树脂露出就用不锈钢筛网或者其他网状物。
漏树脂么你要看是哪里漏的，下面漏么证明排水帽老化或者松动了，如果是反洗时候从中排漏的话么证明筛网网眼太大。

7. 求分离，纯化,鉴定γ球蛋白的具体方法（包括原理，步骤，预期结果，注意事项）谢谢

[原理]

血清中蛋白质按电泳法一般可分为五类：清蛋白、α1-球蛋白、α2-球蛋白、β-球蛋白和γ-球蛋白，其中γ-球蛋白含量约占16％，100ml血清中约含1.2g左右。

首先利用清蛋白和球蛋白在高浓度中性盐溶液中(常用硫酸铵)溶解度的差异而进行沉淀分离，此为盐析法。半饱和硫酸铵溶液可使球蛋白沉淀析出，清蛋白则仍溶解在溶液中，经离心分离,沉淀部分即为含有γ-球蛋白的粗制品。

用盐析法分离而得的蛋白质中含有大量的中性盐，会妨碍蛋白质进一步纯化，因此首先必须去除。常用的方法有透析法、凝胶层析法等。本实验采用凝胶层析法，其目的是利用蛋白质与无机盐类之间分子量的差异。当溶液通过SephadexG--25凝胶柱时，溶液中分子直径大的蛋白质不能进入凝胶颗粒的网孔，而分子直径小的无机盐能进入凝胶颗粒的网孔之中．因此在洗脱过程中，小分子的盐会被阻滞而后洗脱出来，从而可达到去盐的目的。

脱盐后的蛋白质溶液尚含有各种球蛋白，利用它们等电点的不同可进行分离。α－球蛋白、β-球蛋白的PI<6.0；γ－球蛋白的PI为7.2左右。因此在PH6.3的缓冲溶液中，各类球蛋白所带电荷不同。经DEAE(二乙基氨基乙基)纤维素阴离子交换层析柱进行层析时，带负电荷的α－球蛋白和β-球蛋白能与DEAE纤维素进行阴离子交换而被结合；带正电荷的γ－球蛋白则不能与DEAE纤维素进行交换结合而直接从层析柱流出。因此随洗脱液流出的只有γ－球蛋白，从而使γ－球蛋白粗制品被纯化。其反应式如下：

用上述方法分离得到γ－球蛋白是否纯净，单一？可将纯化前后的γ－球蛋白进行电泳比较而鉴定之。

[操作]

(1)盐析――中性盐沉淀：取正常人血清2.0ml于小试管中，加0.9％氯化钠溶液2.0ml，边搅拌混匀边缓慢滴加饱和硫酸铵溶液乙4.0ml，混匀后于室温中放置10min，3000r／min离心10min。小心倾去含有清蛋白的上清液，重复洗涤一次，于沉淀中加入0.0175mol／L磷酸盐缓冲液(pH6.3)0.5～1.Oml使之溶解。此液即为粗提的γ－球蛋白溶液。

(2)脱盐――凝胶柱层析

①装柱

洗净的层析柱保持垂直位置，关闭出口，柱内留下约2.0ml洗脱液。一次性将疑胶从塑料接口加入层析柱内，打开柱底部出口，调节流速0.3ml/min。凝腔随柱内溶液慢慢流下而均匀沉降到层析柱底部，最后使凝胶床达20厘米高，床面上保持有洗脱液，操作过程中注意不能让凝胶床表面露出液面并防止层析床内出现“纹路”。在凝胶表面可盖一园形滤纸，以免加入液体时冲起胶粒。

②上样与洗脱：可以在凝胶表面上加圆形尼龙滤布或滤纸使表面平整，小心控制凝胶柱下端活塞，使柱上的缓冲液面刚好下降至凝胶床表面，关紧下端出口，用长滴管吸取盐析球蛋白溶液，小心缓慢加到凝胶床表面。打开下端出口，将流速控制在0.25ml/min使样品进入凝胶床内。关闭出口，小心加入少量0.0175mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.3)洗柱内壁。打开下端出口，待缓冲液进入凝胶床后再加少量缓冲液。如此重复三次，以洗净内壁上的样品溶液。然后可加入适量缓冲液开始洗脱。

加样开始应立即收集洗脱液。洗脱时接通蠕动泵，流速为0.5ml/min,用部分收集器收集，每管1ml。

③洗脱液中NH4+与蛋白质的检查：取比色板两个(其中一个为黑色背底)，按洗脱液的顺序每管取一滴，分别滴入比色板中，前者加20％磺基水杨酸溶液2滴，出现白色混浊或沉淀即示有蛋白质析出，由此可估计蛋白质在洗脱各管中的分布及浓度；于另一比色板中，加人奈氏试剂应用液l滴，以观察NH4+出现的情况。

合并球蛋白含量高的各管，混匀。除留少量作电泳鉴定外，其余用DEAE纤维素阴离子交换柱进一步纯化。

(3)纯化――DEAE纤维素阴离子交换层析：用DEAE纤维素装柱约8-10cm高度，并用0.0175mol／L磷酸盐缓冲液(pH6.3)平衡，然后将脱盐后的球蛋白溶液缓慢加于DEAE纤维素阴离子交换柱上，用同一缓冲液洗脱、分管收集。用20％磺基水杨酸溶液检查蛋白质分布情况。(装柱、上样、洗脱，收集及蛋白质检查等操作步骤同凝胶层析)。

(4)浓缩――经DEAE纤维素阴离于交换柱纯化的γ－球蛋白液往往浓度较低。为便于鉴定，常需浓缩。收集较浓的纯化的γ－球蛋白溶液2m1，按每ml加0.2～ 0.25gSephadex G一25干胶，摇动2～3min， 3000r／min 离心5min。上清液即为浓缩的γ-球蛋白溶液。

(5)鉴定――乙酸纤维素薄膜电泳 取乙酸纤维素薄膜2条，分别将血清、脱盐后的球蛋白、DEAE纤维素阴离子交换柱纯化的γ-球蛋白液等样品点上。然后参阅实验二十四：乙酸纤维薄膜电泳法进行电泳分离、染色。比较电泳结果。

[注意事项]

(1)凝胶及DEAE纤维处理期间，必须小心用倾泻法除去细小颗粒。这样可使凝胶及纤维素颗粒大小均匀，流速稳定，分离效果好。

(2)装柱是层析操作中最重要的一步。为使柱床装得均匀，务必做到凝胶悬液或DEAE纤维素混悬液不稀不厚，一般浓度为l：l，进样及洗脱时切勿使床面暴露在空气中，不然柱床会出现气泡或分层现象；加样时必须均匀，切勿搅动床面，否则均会影响分离效果。

(3)本法是利用γ-球蛋白的等电点与α-、β-球蛋白不同，用离子交换层析法进行分离的。因此层析过程中用的缓冲液pH要求精确。

(4)电泳注意事项见实验二十四。

(5)凝胶贮存：凝胶使用后如短期不用，为防止凝胶发霉可加防腐剂如0.02％叠氮钠。保存于4℃冰箱内。若长期不用，应脱水干燥保存。脱水方法：将膨胀凝胶用水洗净。用多孔漏斗抽干后，逐次更换由稀到浓的乙醇溶液浸泡若干时间，最后一次用95％乙醇溶液浸泡脱水，然后用多孔漏斗抽干后，于60～80℃烘干贮存。

(6)离子交换剂的再生和保存；离子交换剂的价格较贵，每次用后只需再生处理便能反复使用多次。处理方法是：交替用酸、碱处理，最后用水洗至接近中性。阳离子交换剂最后为Na型，阴离子以Cl型是最稳定型，故阴离子交换剂处理顺序为碱一水一酸一水。由于上述交换剂都是糖链结构。容易水解破坏，因此须避免强酸、强碱长时间浸泡和高温处理，一般纤维素浸泡时间为3-4h。

离子交换剂容易长霉引起变质，不用时，需洗涤干净，加防腐剂置冰箱内保存。常用0.02％叠氮钠防腐。叠氮钠遇酸放出有毒气体，也是剧毒与易爆的危险品。使用时要加倍小心。

除用凝胶层析法去除无机盐类外，最常用的去盐法就是透析。细的透析袋效率高，所需时间短。将透析袋一端折叠，用橡皮筋结扎，试验是否逸漏，然后倒入待透析的蛋白质溶液。勿装太满，将袋的上端也结扎好，即可进行透析。开始可用流动的自来水，待大部分盐被透析出后，再改为生理盐水、缓冲液或蒸馏水。透析最好在较低的温度下，并在磁力搅拌器上进行。此法简单，易操作，仪器及试剂要求不高，但不如凝胶层析法效率高。

浓缩γ-球蛋白粗提液除上述方法外还可用透析袋浓缩。将待浓缩的蛋白质溶液放入较细的透析袋中，置入搪瓷盘内。透析袋周围可撒上聚乙二醇6000(PEG6000)，或聚乙烯吡咯酮，或蔗糖。以上物质在使用后(吸了大量水)都可以通过加温及吹风而回收；将装有蛋白质溶液的透析袋悬挂起来，用电风扇高速吹风(10℃以下)，也可达到浓缩目的，以上两法虽不如 SephadexG一25干胶快，但价格较便宜，方法也不烦琐。

[试剂]

(1)饱和硫酸铵溶液：称固体硫酸铵(分析纯)850g，置于1000ml蒸馏水中，在70一80℃水温中搅拌溶解。将酸度调节至pH7.2，室温中放置过夜，瓶底析出白色结晶，上清液即为饱和硫酸铵溶液。

(2)葡聚糖凝胶G一25的处理：按每100ml凝胶床体积需要葡聚糖凝胶G一25干胶 25g。称取所需量置于锥形瓶中。每克干胶加入蒸馏水约30ml，用玻璃棒轻轻混匀，置于90～100℃水温中时时搅动，使气泡逸出。1h后取出，稍静置，倾去上清液细粒。也可于室温中浸泡24h，搅拌后稍静置，倾去上清液细粒，用蒸馏水洗涤2～3次，然后加0.017mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.3)平衡，备用。

(3)DEAE一32(二乙基氨基乙基一32)纤维素的处理：按100ml柱床体积需DEAE纤维素14g称取，每克加0.5mol／L盐酸溶液15ml，搅拌。放置30min(盐酸处理时间不可太长，否则DEAE纤维素变质)。加约l0倍量的蒸馏水搅拌，放置片刻，待纤维素下沉后，倾弃含细微悬浮物的上层液。如此反复数次。静置30min，虹吸去除上清液(也可用布氏漏斗抽干)，直至上清液pH>4为止。加等体积lmol/L氢氧化钠溶液，使最终浓度约为0.5mol/L氢氧化钠，搅拌后放置30min，以虹吸除去上层液体。同上用蒸馏水反复洗至pH<7为止。虹吸去除上层液体，然后加入0.0175mol/L磷酸盐缓冲液(pH6.3)平衡，备用。

(4)0.0175mol／L磷酸盐缓冲液(pH6.3)

A液：称取磷酸二氢钠(NaH2PO4.2H20)2.730g溶于蒸馏水中，加蒸馏水稀释至1000ml。

B液：称取磷酸氢二钠(Na2HPO4.12H20)6.269g，溶于蒸馏水中，加蒸馏水稀释至 1000mL。

取A液77.5ml，加于B液22.5ml，混匀后即成。

(5)20%磺基水杨酸溶液

(6)奈氏(Nessler)试剂应用液

①贮存液；称取碘化钾(KI)7.58于250ml三角烧瓶中，用蒸馏水5ml溶解，再加入碘（I2） 5.5g溶解，加7～7.5gHg用力振摇10min(此时产生高热，须冷却)，直至棕红色的碘转变成带绿色的碘化汞钾液为止，过滤上清液倾入100ml容量瓶，洗涤沉淀，洗涤液一并倒入容量瓶内，用蒸馏水稀释至100ml。

②应用液：取贮存液75ml加10％NaOH 350ml，加水至500mL。

(7)0.9％氯化钠溶液

(8)乙酸纤维素薄膜电泳有关试剂(见实验二十四)

(四)亲和层析

生物体中许多高分子化合物之间具有专—性可逆结合的特征，例如：酶蛋白和辅酶，抗原和抗体，激素与受体，核糖核酸与互补的脱氧核糖核酸等。生物分子间的这种专一性结合能力称为亲和力，根据生物分子间亲和力大小产生吸附和解吸作用而建立的层析方法称为亲和层析。

亲和层析的基本过程如下：具有亲和力的一对分子，其中一种分子作为配基，固定化结合在不溶性载体上装入层析柱成亲和柱，当含有另—种分子的混合液作为流动相流入亲和柱时，能与配基亲和结合的分子被吸附，其它杂质直接流出，再改变流动相的溶液，使配基与其亲和物解离从而解吸出待分离的分子来。

亲和层析中最常用的具有亲和力的生物体系有：

酶：底物、抑制剂、辅酶

抗体：抗原、病毒、细胞

外源凝集素：受体、载体蛋白

细胞：细胞表面特异蛋白，外源性凝集素

8. 什么是脱盐水脱盐有哪些方法一般工艺流程怎样

脱盐水（来desalted water）是将所含自易于除去的强电解质除去或减少到一定程度的水。脱盐水中的剩余含盐量应在1～5 毫克/升之间。
制取脱盐水的方法主要有以下三种：
①蒸馏法，使含盐的水加热蒸发，将蒸气冷凝即得脱盐水；
②离子交换法，使含盐的水通过装有泡沸石或离子交换剂的交换柱（见离子交换），钙、镁等离子留在交换柱上，滤过的水为脱盐水；
③电渗析法，借离子交换膜对离子的选择透过性，在外加电场作用下，使两种离子交换膜之间的水中的阳、阴离子，分别通过交换膜向阴、阳两极集中。于是膜间区成为淡水区，膜外为浓水区。从淡水区引出的水即为脱盐水。
蒸馏法多用于实验室用来洗刷容器或制备溶液，适用于量不多纯度要求较高场所。离子交换法与电渗析法多用于化工业如锅炉用水可以减少结垢和腐蚀，适用于量大纯度要求不是很高的场所。

9. 离子交换柱什么时候发明的

1935英国的Adams和Holmes发表了关抄于酚醛树脂袭和苯胺甲醛树脂的离子交换性能的工作报告，开创了离子交换树脂领域，同时也开创了功能高分子领域。离子交换树脂可以使水不经过蒸馏而脱盐，既简便又节约能源。因此根据Adams和Holmes的发明，带有磺酸基和氨基的酚醛树脂很快就实现了工业化生产并在水的脱盐中得到了应用。1944年D’Alelio合成了具有优良物理和化学性能的磺化苯乙烯-二乙烯苯共聚物离子交换树脂交联聚丙烯酸树脂，奠定了现代离子交换树脂的基础。

10. 生产木糖醇采用离子交换柱处理水解液的目的是什么

木糖生产一般使用离子交换法来达到脱盐脱灰的目的。最直接的可见效果是大幅度内降低电导率和提升容透光度。木糖生产一般采用玉米芯或秸秆的水解液，然后通过活性炭硅藻土脱色或膜法脱色（注意控制木质素，其会严重堵膜）、通过中合法或者酸糖分离法、电渗析等大幅度降低 料液电导至≤4000us/cm，再使用大孔吸附树脂提高透光度至80%，PH≥3的程度。此时糖液很涩，不符合要求，最后使用阴阳树脂进行脱盐脱灰。
料液电导仍有4000us是由于其游离的离子较多，离子分为阳离子和阴离子。色素也有离子型色素和苯酚类色素，离子交换法其应用原理是利用阴阳树脂所带的不同官能集团对不同的离子和色素进行交换。阳树脂吸附阳离子置换下来氢离子，阴树脂吸附阴离子置换下来氢氧根，两者中和电导降低，而离子型色素也吸附在树脂上以达到脱盐脱灰的效果。若前处理妥当，离子交换法能保证料液透光≥95%，电导≤50us/cm，此时已经完全没有涩味符合食品要求，接着进行浓缩、旋蒸、喷雾干燥得到合格产品。