离子交换层析法适用范围

『壹』 离子交换怎么试验

离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。离子交换是一种特殊吸附过程，通常是可逆性化学吸附；其特点是吸附水中离子化物质，并进行等电荷的离子交换。
离子交换剂分无机的离子交换剂如天然沸石，人工合成沸石，及有机的离子交换剂如磺化煤和各种离子交换树脂。
在应用离子交换法进行水处理时，需要根据离子交换树脂的性能设计离子交换设备，决定交换设备的运行周期和再生处理。通过本实验希望达到下述目的：
1) 加深对离子交换基本理论的理解；学会离子交换树脂的鉴别；
2) 学会离子交换设备操作方法；
3) 学会使用手持式盐度计，掌握pH计、电导率仪的校正及测量方法。
二、实验内容和原理
由于离子交换树脂具有交换基因，其中的可游离交换离子能与水中的同性离子进行等当量交换。 用酸性阳离子交换树脂除去水中阳离子，反应式如下：
nRH + M+n → RnM + nH+
M——阳离子 n——离子价数
R——交换树脂
用碱性阴离子交换树脂除去水中的阴离子，反应式如下：
nROH + Y−n → RnY + nOH-
Y——阴离子
离子交换法是固体吸附的一种特殊形式，因此也可以用解吸法来解吸，进行树脂再生。
本实验采用自来水为进水，进行离子交换处理。因为自来水中含有较多量的阴、阳离
子，如Cl¯， NH4+，Ca，Mg，Fe，Al，K，Na等。在某些工农业生产、科研、医疗卫生等工作中所用的水，以及某些废水深度处理过程中，都需要除去水中的这些离子。而采用离子交换树脂来达到目的是可行的方法。

『贰』 什么是氨基酸的离子交换

离子交换层析 (ion exchange chromatography，简称ICE)是分析和制备样品混合物的液-固相层析方法，是基于待测物质的阳离子或阴离子和相对应的离子交换剂间的静电结合，即根据物质的酸碱性、极性等差异，通过离子间的吸附和脱吸附原理将电解质溶液各组分分开。它是从复杂混合物体系中分离性质极为相似的生物分子的有效手段之一。由于带电荷不同的各种物质对离子交换剂有不同亲和力，通过改变洗脱液的离子强度和pH值，控制这种亲和力，即可使这些物质依据亲和力大小顺序依次从层析柱中洗脱下来。

氨基酸是两性电解质，分子 上的净电荷取决于氨基酸的等电点和溶液的pH值，各种氨基酸分子结构不同，在同一pH值时所带电荷的性质(正、负)和多少不同，与离子交换树脂的亲和力有差异，因此可根据亲和力从小到大的顺序被洗脱液分别洗脱下来，达到分离的效果。

三、仪器与试剂

(一)实验器材

(1)玻璃层析柱

(2)试管

(3)移液管

(4)恒压洗脱瓶

(5)部分收集器

(6)水浴锅

(7)分光光度计

(8)电炉

(二)材料与试剂

(1)苯乙烯磺酸钠型树脂(100~200目)

(2)2mol/L盐酸溶液

(3)2mol/L氢氧化钠溶液

(4)标准氨基酸溶液：将天门冬氨酸和赖氨酸分别配成2mg/mL的0.1mol/L盐酸溶液。

(5)混合氨基酸溶液：将上述天门冬氨酸和赖氨酸溶液按1：4比例混合。

(6)柠檬酸-氢氧化钠-盐酸溶液(pH5.8，钠离子浓度0.45mol/L)：取柠檬酸14.25克、氢氧化钠9.30克分别溶于水后混合，加入浓盐酸5.25毫升，定容至500毫升;4℃冰箱保存。

(7)显色剂：2克水合茚三酮溶于95%乙醇中，加水至100毫升。

『叁』 蛋白质层析、超滤常用技术手段

在分离分析特别是蛋白质分离分析中，层析是相当重要、且相当常见的一种技术，其原理较为复杂，对人员的要求相对较高，这里只能做一个相对简单的介绍。
一、 吸附层析
1、 吸附柱层析
吸附柱层析是以固体吸附剂为固定相，以有机溶剂或缓冲液为流动相构成柱的一种层析方法。
2、 薄层层析
薄层层析是以涂布于玻板或涤纶片等载体上的基质为固定相，以液体为流动相的一种层析方法。这种层析方法是把吸附剂等物质涂布于载体上形成薄层，然后按纸层析操作进行展层。
3、 聚酰胺薄膜层析
聚酰胺对极性物质的吸附作用是由于它能和被分离物之间形成氢键。这种氢键的强弱就决定了被分离物与聚酰胺薄膜之间吸附能力的大小。层析时，展层剂与被分离物在聚酰胺膜表面竞争形成氢键。因此选择适当的展层剂使分离在聚酰胺膜表面发生吸附、解吸附、再吸附、再解吸附的连续过程，就能导致分离物质达到分离目的。
二、 离子交换层析
离子交换层析是在以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的。离子交换剂是由基质、电荷基团和反离子构成的。离子交换剂与水溶液中离子或离子化合物的反应主要以离子交换方式进行，或借助离子交换剂上电荷基团对溶液中离子或离子化合物的吸附作用进行。`
三、 凝胶过滤
凝胶过滤又叫分子筛层析，其原因是凝胶具有网状结构，小分子物质能进入其内部，而大分子物质却被排除在外部。当一混合溶液通过凝胶过滤层析柱时，溶液中的物质就按不同分子量筛分开了。
四、 亲和层析
亲和层析的原理与众所周知的抗原一抗体、激素一受体和酶一底物等特异性反应的机理相类似，每对反应物之间都有一定的亲和力。正如在酶与底物的反应中，特异的废物(S')才能和一定的酶(E)结合，产生复合物(E－S')一样。在亲和层析中是特异的配体才能和一定的生命大分子之间具有亲和力，并产生复合物。而亲和层析与酶一底物反应不同的是，前者进行反应时，配体(类似底物)是固相存在；后者进行反应时，底物呈液相存在。实质上亲和层析是把具有识别能力的配体L(对酶的配体可以是类似底物、抑制剂或辅基等)以共价键的方式固化到含有活化基团的基质M(如活化琼脂糖等)上，制成亲和吸附剂M－L，或者叫做固相载体。而固化后的配体仍保持束缚特异物质的能力。因此，当把围相载体装人小层析柱(几毫升到几十毫升床体积)后，让欲分离的样品液通过该柱。这时样品中对配体有亲和力的物质S就可借助静电引力、范德瓦尔力，以及结构互补效应等作用吸附到固相载体上，而无亲和力或非特异吸附的物质则被起始缓冲液洗涤出来，并形成了第一个层析峰。然后，恰当地改变起始缓冲 液的PH值、或增加离子强度、或加人抑③剂等因子，即可把物质S从固相载体上解离下来，并形成了第M个层析峰(见图6－2)。显然，通过这一操作程序就可把有效成分与杂质满意地分离开。如果样品液中存在两个以上的物质与固相载体具有亲和力(其大小有差异)时，采用选择性缓冲液进行洗脱，也可以将它们分离开。用过的固相载体经再生处理后，可以重复使用。
上面介绍的亲和层析法亦称特异性配体亲和层析法。除此之外，还有一种亲和层析法叫通用性配体亲和层析法。这两种亲和层析法相比，前者的配体一般为复杂的生命大分子物质(如抗体、受体和酶的类似底物等)，它具有较强的吸附选择性和较大的结合力。而后者的配体则一般为简单的小分子物质(如金属、染料，以及氨基酸等)，它成本低廉、具有较高的吸附容量，通过改善吸附和脱附条件可提高层析的分辨率。
五、 聚焦层析
聚焦层析也是一种柱层析。因此，它和另外的层析一样，照例具有流动相，其流动相为多缓冲剂，固定相为多缓冲交换剂。
聚焦层析原理可以从PH梯度溶液的形成、蛋白质的行为和聚焦效应三方面来阐述。
1、PH梯度溶液的形成
在离子交换层析中，PH梯度溶液的形成是靠梯度混合仪实现的。例如，当使用阴离子 剂进行层析时，制备PH由高到低呈线性变化的梯度溶液的方法是，在梯度仪的混合室(这层析柱者)中装高PH溶液，而在另一室装低PH极限溶液，然后打开层析柱的下端出口，让洗脱液连续不断地流过柱体。这时从柱的上部到下部溶液的PH值是由高到低变化的。而在聚焦层析中，当洗脱液流进多缓冲交换剂时，由于交换剂带具有缓冲能力的电荷基团，故PH梯度溶液可以自动形成。例如，当柱中装阴离子交换剂PBE94(作固定相)时，先用起始缓冲液(配方见表了一2)平衡到PHg，再用含PH6的多缓冲剂物质(作流动相)的淋洗液通过柱体，这时多缓冲剂中酸性最强的组分与碱性阴离子交换对结合发生中和作用。随着淋洗液的不断加人，住内每点的PH值从高到低逐渐下降。照此处理J段时间，从层析柱顶部到底部就形成了PH6～9的梯度。聚焦层析柱中的PH梯度溶液是在淋洗过程中自动形成的，但是随着淋洗的进行，PH梯度会逐渐向下迁移，从底部流出液的PH却由9逐渐降至6，并最后恒定于此值，这时层析柱的PH梯度也就消失了。
2．蛋白质的行为
蛋白质所带电荷取决于它的等电点(PI)和层析柱中的PH值。当柱中的PH低于蛋白质的PI时，蛋白质带正电荷，且不与阴离于交换剂结合。而随着洗脱剂向前移动，固定相中的PH值是随着淋洗时间延长而变化的。当蛋白质移动至环境PH高于其PI时，蛋白质由带正电行变为带负电荷，并与阴离子交换剂结合。由于洗脱剂的通过，蛋白质周围的环境PH 再次低于PI时，它又带正电荷，并从交换剂解吸下来。随着洗脱液向柱底的迁移，上述过程将反复进行，于是各种蛋白质就在各自的等电点被洗下来，从而达到了分离的目的。
不同蛋白质具有不同的等电点，它们在被离子交换剂结合以前，移动之距离是不同的，洗脱出来的先后次序是按等电点排列的。

供静脉注射的25%人胎盘血白蛋白（即胎白）通常是用硫酸铵盐析法、透析脱盐、真空浓缩等工艺制备的，该工艺流程硫酸铵耗量大，能源消耗多，操作时间长，透析过程易产生污染。改用超滤工艺后，平均回收率可达97.18%；吸附损失为1.69%；透过损失为1.23%；截留率为98.77%。大幅度提高了白蛋白的产量和质量，每年可节省硫酸铵6.2吨，自来水16000吨。目前国外生产超滤膜和超滤装置最有名的厂家是美国的Milipore公司和德国的Sartorius公司。
随着现代生物技术的发展, 通过基因工程生产蛋白质药物在治疗人类面临的重大疾病如癌症等方面展示出巨大的潜力. 为满足生物技术产品工业化生产的需要, 开发高通量、低成本、高效的分离纯化方法已引起人们的高度关注. 超滤技术由于具有通量高, 操作条件温和, 易于放大等特点, 特别适合生物活性大分子的分离. 在生物技术领域, 超滤技术目前已广泛应用于细胞收集分离、除菌消毒、缓冲液置换、分级( fract ionatio n) 、脱盐及浓缩[ 1] . 近年来越来越多的研究表明, 通过选择适当的膜或膜表面改性,以及对分离过程进行优化, 充分利用和调控膜—蛋白质以及蛋白质—蛋白质之间的静电相互作用, 可以实现分子量相近的两种蛋白质的高选择性超滤分离[2- 7] .

为克服常规蛋白质超滤分离过程优化中存在的实验蛋白质消耗多、工作量大、费时以及费用高等缺点, 我们相继开发了脉冲进样技术( Pulsed sampleinject ion technique ) [8]和参数连续变化超滤技术( Parameter scanning ultraf ilt ration) [9]. 并以此为基础, 结合载体相超滤技术( Carrier phase ult rafil—t rat ion) [10]进一步提出了一种蛋白质超滤分离快速优化新方法[11], 实现了人血浆白蛋白—免疫球蛋白[12]、人源化单克隆抗体( A lemtuzumab) 单体— 二聚体[13]的超滤分离过程快速优化和高选择性分离,并在膜的筛选及其适用性快速评估方面展现出巨大的潜力. 该方法的主要特征是与AKTA Prime 系统联用, 采用脉动进样技术显著减少了蛋白质的用量;而利用双缓冲体系( 类似梯度洗脱) 的参数连续变化超滤技术, 在pH 或离子强度连续变化的情况下考查pH 或离子强度对蛋白质透过率或截留率的影响, 进一步缩短了实验时间, 降低了蛋白质的用量,极大地减少了实验量, 加快了过程优化进程; 另外,载体相超滤技术的应用则可保证超滤分离自始至终在设定的条件下进行, 从而最大限度地保证超滤过程的稳定性.

『肆』 浠涔堟槸绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽娉曪紵

瑙ｉ噴锛

绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽(ion-exchange chromatography,IEC) 鏄鍦ㄧ敓鐗╁ぇ鍒嗗瓙鎻愮函涓寰楀埌鏈骞挎硾搴旂敤鐨勬柟娉曚箣涓銆

绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽鍒嗙昏泲鐧借川鏄鏍规嵁鍦ㄤ竴瀹歱H 鏉′欢涓嬶紝铔嬬櫧璐ㄦ墍甯︾數鑽蜂笉鍚岃岃繘琛岀殑鍒嗙绘柟娉曘傚父鐢ㄤ簬铔嬬櫧璐ㄥ垎绂荤殑绂诲瓙浜ゆ崲鍓傛湁寮遍吀鍨嬬殑缇х敳鍩虹氦缁

绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽鍒嗙昏泲鐧借川鏄鏍规嵁鍦ㄤ竴瀹歱H 鏉′欢涓嬶紝铔嬬櫧璐ㄦ墍甯︾數鑽蜂笉鍚岃岃繘琛岀殑鍒嗙绘柟娉曘傚父鐢ㄤ簬铔嬬櫧璐ㄥ垎绂荤殑绂诲瓙浜ゆ崲鍓傛湁寮遍吀鍨嬬殑缇х敳鍩虹氦缁

绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽鍒嗙昏泲鐧借川鏄鏍规嵁鍦ㄤ竴瀹歱H 鏉′欢涓嬶紝铔嬬櫧璐ㄦ墍甯︾數鑽蜂笉鍚岃岃繘琛岀殑鍒嗙绘柟娉曘傚父鐢ㄤ簬铔嬬櫧璐ㄥ垎绂荤殑绂诲瓙浜ゆ崲鍓傛湁寮遍吀鍨嬬殑缇х敳鍩虹氦缁

『伍』 澶氱硸鐨勫垎绂诲拰绾鍖栧垎鍒鍖呮嫭鍝浜

銆愮瓟妗堛戯細(1)澶氱硸鐨勬彁鍙栧寘鎷锛氱█纰辨恫鎻愬彇锛屽逛簬婧朵簬鍐锋按鍜岀儹姘达紝浣嗗彲婧朵簬绋纰辩殑澶氱硸锛屽彲閲囩敤姝ゆ柟娉曡繘琛岀矖鎻愶紱鐑姘存彁鍙栨硶锛岄傜敤浜庨偅浜涗笉婧朵簬鍐锋按鍜屼箼閱囷紝鏄撴憾浜庣儹姘寸殑澶氱硸銆傞叾姘磋В娉曪紝铔嬬櫧閰舵按瑙ｆ硶宸茬粡閫愭笎鍙栦唬纰辨彁鍙栨硶鎴愪负甯哥敤鐨勫氱硸鎻愬彇娉曘
(2)澶氱硸鐨勭函鍖栧寘鎷锛氫箼閱囨矇娣娉曪紝璇ユ硶鏄鍒跺囬粡澶氱硸鐨勬渶甯哥敤鏂规硶锛涘垎绾ф矇娣娉曪紝鍗抽噰鐢ㄤ笉鍚屾祿搴︾殑鏈夋満婧跺墏鍒嗙骇娌夋穩鍒嗗瓙澶у皬涓嶅悓鐨勯粡澶氱硸锛涘ｉ摰鐩愮粶鍚堟硶锛岄粡澶氱硸鍙涓庝竴浜涢槼绂诲瓙琛ㄩ潰娲绘у墏褰㈡垚瀛ｉ摰鐩愮粶鍚堢墿锛岃繖浜涚粶鍚堢墿鍦ㄤ綆绂诲瓙娴撳害婧舵恫涓涓嶆憾瑙ｏ紝闅忕潃绂诲瓙娴撳害鐨勫炲姞锛岀粶鍚堢墿鍙閫愭笎瑙ｇ汇佹憾瑙ｃ侀噴鏀撅紱绂诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽娉曪紝榛忓氱硸鍒嗗瓙涓鍏锋湁閰告у熀鍥锛屽傜硸閱涢吀鍜屽悇绉嶇～閰稿熀锛屽洜姝ゅ湪婧舵恫涓浠ヨ仛闃寸诲瓙褰㈠紡瀛樺湪锛屽彲鐢ㄩ槾绂诲瓙浜ゆ崲鍓傝繘琛屼氦鎹㈠惛闄勶紝杈惧埌绾鍖栫洰鐨勩

『陆』 层析有哪些类型叙述其应用

不同分类法不同,会交叉
分类如下
◆按层析的机理划分：
吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等.
吸附层析：利用吸附剂表面对不同组分吸附性能的差异,达到分离鉴定的目的.
分配层析：利用不同组分在流动相和固定相之间的分配系数不同,使之分离.
离子交换层析：利用不同组分对离子交换剂亲和力的不同.
凝胶层析：利用某些凝胶对于不同分子大小的组分阻滞作用的不同.
◆按流动相与固定相的不同划分：
气相层析、液相层析.这两大类层析是以流动相不同来划分的.如同时区分流动相和固定相,划分为：气固层析、气液层析、液固层析和液液层析等.
◆按操作形式划分：
柱层析、纸层析、薄层层析、高效液相层析等.
柱层析：将固定相装于柱内,使样品沿一个方向移动而达到分离.
纸层析：用滤纸做液体的载体,点样后,用流动相展开,以达到分离鉴定的目的.
薄层层析：将适当粒度的吸附剂铺成薄层,以纸层析类似的方法进行物质的分离和鉴定.
以上划分无严格界限,有些名称相互交叉,如亲和层析应属于一种特殊的吸附层析,纸层析是一种分配层析,柱层析可做各种层析.

『柒』 离子交换层析可用于哪些种类蛋白质的分离

离子交换层析是利用蛋白质在不同PH带不同种电荷的方法，利用离子交换的方法分离专蛋白的。
离子交换属内的介质一般是树脂，阳离子交换型的，使用前树脂先用碱处理成钠型，将氨基酸混合液（pH=2-3)上柱，pH=2-3时，氨基酸主要以阳离子形式存在，与树脂上的钠离子发生交换而被“挂”在树脂上，再用洗脱剂洗脱。不同的氨基酸（带的电荷不同）与树脂的亲和力不同，要将其分离洗脱下来，需要降低它们之间的亲和力，方法是逐步提高洗脱剂的pH和盐浓度，这样各种氨基酸将以不同的速度被洗脱下来，反之亦然。

不同反荷离子与树脂亲和力是不同的，其强弱关系为阳性竞争离子：Ag+〉CS+〉K+〉NH4+〉Na+〉H+〉Li+ 阴性竞争离子：I->NO3->(PO4)3->CN-〉HSO3-〉Mg2+〉HCO3-〉HCOO-〉CH3COO-〉OH-〉F- 如果某种离子溶液洗脱效果不好，可用另一种亲和力强的离子代替之，等电点＞7选择阳离子交换树脂，等电点＜7选择阴离子交换树脂。

『捌』 铔嬬櫧鍒嗙荤函鍖栨柟娉曟湁鍝浜

甯歌佺殑铔嬬櫧鍒嗙荤函鍖栨柟娉曪細鐩愭瀽娉曘佺洂鏋愭硶銆佺诲瓙浜ゆ崲灞傛瀽娉曘佷翰鍜屽眰鏋愭硶銆佸嚌鑳剁數娉虫硶銆侀珮鏁堟恫鐩歌壊璋辨硶銆

1銆佺洂鏋愭硶锛氬埄鐢ㄤ笉鍚岃泲鐧借川瀵圭洂娴撳害鐨勬晱鎰熸у樊寮傦紝閫氳繃閫愭笎鍔犲叆鐩愮被浣胯泲鐧借川娌夋穩鏋愬嚭锛屽啀閫氳繃绂诲績鍘婚櫎娌夋穩鐗┿

2銆佺洂鏋愭硶锛氭牴鎹铔嬬櫧璐ㄥ垎瀛愬ぇ灏忕殑宸寮傦紝鍒╃敤鍑濊兌杩囨护浠嬭川鐨勫瓟闅欏ぇ灏忓皢铔嬬櫧璐ㄥ垎瀛愪粠婧舵恫涓鍒嗙诲嚭鏉ャ

5銆佸嚌鑳剁數娉虫硶锛氭牴鎹铔嬬櫧璐ㄧ殑鐢佃嵎銆佸ぇ灏忓拰褰㈢姸宸寮傦紝鍦ㄥ嚌鑳剁數娉崇郴缁熶腑鍒╃敤鐢靛満灏嗚泲鐧借川鍒嗗瓙杩佺Щ锛屼互瀹炵幇鍒嗙汇

6銆侀珮鏁堟恫鐩歌壊璋辨硶锛圚PLC锛夛細鏍规嵁铔嬬櫧璐ㄥ湪涓嶅悓娴佸姩鐩告潯浠朵笅鐨勪翰鍜屾у樊寮傦紝閫氳繃娑茬浉鑹茶氨鏌卞疄鐜板垎绂汇

鍦ㄨ繘琛岃泲鐧藉垎绂荤函鍖栨椂涓浜涙敞鎰忎簨椤归渶瑕佹敞鎰

1銆佹牱鍝佸勭悊锛氭牱鍝佺殑澶勭悊瀵逛簬铔嬬櫧鍒嗙荤函鍖栫殑鎴愬姛鑷冲叧閲嶈併傚簲閬垮厤鏍峰搧鍙楀埌鐑銆侀吀銆佺⒈绛夋瀬绔鏉′欢鐨勫奖鍝嶏紝鍚屾椂娉ㄦ剰閬垮厤铔嬬櫧璐ㄧ殑闄嶈В鍜屾哀鍖栥傚湪澶勭悊杩囩▼涓搴斿敖閲忓喎钘忓苟浣跨敤淇濇姢鍓傘

2銆侀夋嫨鍚堥傜殑鍒嗙绘柟娉曪細鏍规嵁鐩鏍囪泲鐧界殑鎬ц川鍜屾墍闇绾鍖栫骇鍒閫夋嫨鍚堥傜殑鍒嗙绘柟娉曘備笉鍚岀殑鍒嗙绘柟娉曢傜敤浜庝笉鍚岀嶇被鍜岀壒鎬х殑铔嬬櫧璐ㄣ傚繀瑕佹椂鍙浠ョ粨鍚堝氱嶆柟娉曡繘琛岀函鍖栥

3銆佸疄楠屽ゅ崼鐢熷拰鎿嶄綔鎶宸э細铔嬬櫧鍒嗙荤函鍖栭渶瑕佸湪娲佸噣鐨勫疄楠岀幆澧冧笅杩涜岋紝閬垮厤姹℃煋鍜屼氦鍙夋劅鏌撱傚疄楠屽ゆ搷浣滀汉鍛樺簲閬靛惊鑹濂界殑瀹為獙瀹ゅ崼鐢熸爣鍑嗭紝浣跨敤娑堟瘨鍓傝繘琛屾竻娲侊紝閬垮厤鏃犲叧铔嬬櫧鐨勬薄鏌撱