離子交換層析小知識

　　離子交換層析利用含有能與周圍介質進行離子交換的不穩定離子的不溶 性基質來分離分離物質。

　　1、離子交換基質Adams 和Holnes 有1935 年通過酚、甲醛和磺酸縮 聚成不溶性樹脂，制成了第一個人工合成的離子交換材料。從此以后，人工 合成的離子交換樹脂日見增多（多數是從芳香族化合物合成的），由苯乙烯 及交聯劑二乙烯苯聚合得到的物質是一種常用的樹脂基質。

　　通過適當的反應再將可電離基團引入到芳香環上，二乙烯苯和苯乙烯的 相對含量決定了聚苯乙烯鏈之間的交聯度。交聯度是指這種樹脂骨架中含有 二乙烯苯的重量百分率。國產樹脂的交聯度一般為4%~14%。樹脂的交聯度 小時，則水溶性強，加水后樹脂的膨脹性大，網狀結構的網眼大，交換反應 快，交換選擇性低。相反，樹脂的交聯度大時，則水溶性弱，加水后樹脂的 膨脹性小，網眼小，交換慢，具有一定的選擇性。

　　離子交換樹脂適合分離小分子物質，如氨基酸，但對于大分子，如蛋白 質是不適合的，因為大分子不能進入樹脂緊密交聯結構的內部。因此大分子 可以用取代的纖維素和葡聚糖來分離，這些物質的分子是纖維狀的，它們的 大部分功能基團在表面。

　　2、可電離基團按照離子交換樹脂對陰離子或陽離子的親合特性可以 分為陰離子交換樹脂和陽離子交換樹脂。例如，陽離子交換樹脂交換周圍介 質的陽離子，也就是說，決定樹脂究竟是陰離子的還是陽離子樹脂的可交換 離子所帶的電荷，而不是基質上所帶的電荷。

　　這兩種類型又可進一步分成含有強電離基團的，如強酸型和強堿型；及 弱電離基團的，如弱酸型和弱堿型。強離子交換樹脂是完全電離的，并以帶 電形式存在（在極端pH 值時例外）。弱離子交換樹脂所 含基團的電離程度 依pH 一個狹窄的pH 范圍有最大交換容量方能使用。一般含羥基的樹脂在 pH6 左右有最大容量，而帶有氨基的那些樹脂在pH 低于6 時才有效。 離子交換纖維素含有取代了纖維素一OH 的弱電離基團，這些基團的密 度比較低，因為取代太多時就會使纖維素變得可溶。

　　對于分離結合較弱的大分子時，用弱電離部位密度較低的交換劑適合， 而且在溫和條件下容易解析。

　　3、離子交換平衡典型的離子交換反應過程說明，在這里用含有氨基的 陰離子交換樹脂分離兩個負電性離子。樹脂可電離基團的濃度幾乎可以達到 6~10mol/L，因此有很高的交換容量。

　　雖然一般以為離子交換樹脂的作用僅僅是通過離子交換過程來分離物 質，但實際上也可能存在吸附作用和分子篩作用。