分離工程第六章ppt課件(編輯修改稿)
2024-10-08 18:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分為：強(qiáng)陽、弱陽 強(qiáng)陰、弱陰 離子交換的一般過程 根據(jù)有離子交換能力的 pH范圍不同分為： 強(qiáng)酸性、弱酸性陽離子交換劑 強(qiáng)堿性、弱堿性陰離子交換劑 常用的離子交換樹脂 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂：活性基團(tuán)是 SO3H（ 磺酸基）和 CH2SO3H（ 次甲基磺酸基）； 弱酸性陽離子交換樹脂：活性基團(tuán)有 COOH, OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基團(tuán)； 強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂：活性基團(tuán)為季銨基團(tuán)，如三甲胺基或二甲基 223。羥基乙基胺基； 弱堿性陰離子交換樹脂：活性基團(tuán)為伯胺或仲胺，堿性較弱； 強(qiáng)離子交換劑的離子化率基本不受 pH值影響，離子交換作用的 pH范圍寬，弱離子交換劑的離子化率受 pH值影響很大，離子交換作用的 pH范圍小。弱酸性陽離子交換劑在 pH值減低時，離子化率逐漸降低，離子交換能力逐漸減弱，弱堿性離子交換劑在 pH升高時，離子化率逐漸降低，離子交換能力逐漸喪失。 離子化率與離子交換能力成正比。 P184表 2列出了生物分離中常用的離子交換基團(tuán) 常用于蛋白質(zhì)交換的離子交換基團(tuán) 陰離子交換基：二乙胺乙基（ DEAE)季銨乙基（ QAE)。 陽離子交換基：羧甲基（ CM),膦酸基(P),磺丙基（ SP)。 所用的基質(zhì)材料主要有纖維素，葡聚糖凝膠和瓊脂凝膠。 DEAE anion exchanger CMC Cation Exchanger 離子交換操作方法 樹脂預(yù)處理 離子交換吸附 洗脫 交換容量：單位質(zhì)量的干燥離子交換劑或單位體積的濕離子交換劑所能吸附的一價離子的毫摩爾數(shù)。是表征離子交換能力的主要參數(shù)。 陽離子交換劑： RH+ + NaOH = RNa+ + H2O 陰離子交換劑： 2R + Cl + Na2SO4 = R2+SO42 + 2NaCl 蛋白質(zhì)等生物大分子與小分子化合物離子交換特性有很大差別： A、蛋白質(zhì)分子量大，樹脂孔道對其空間排阻作用大，不能與所有的離子交換活性中心接觸。 B、離子交換吸附蛋白質(zhì)分子會妨礙其他蛋白質(zhì)與未吸附蛋白質(zhì)離子交換基團(tuán)發(fā)生作用。 C、蛋白質(zhì)是多價電荷，離子交換中可與多個離子交換基發(fā)生作用。因此蛋白質(zhì)的交換容量遠(yuǎn)低于無機(jī)離子的交換容量。 第四節(jié) 離子交換層析 一、原理與操作 原理 ? 利用離子交換劑為固定相，根據(jù)荷電溶質(zhì)與離子交換劑之間靜電相互作用力的差別進(jìn)行溶質(zhì)分離的洗脫層析法。 ? 荷電溶質(zhì)在離子交換劑上的分配系數(shù)為： ??? mIAmB其中： I為流動相的離子強(qiáng)度； A和 B為常數(shù)； m∞ 為離子強(qiáng)度無限大時溶質(zhì)的分配系數(shù)。 對于不同的溶質(zhì)， A與 B不同，即在離子交換劑上的分配行為不同，在洗脫過程中彼此得到分離。 ? 蛋白質(zhì)是多價的兩性高分子電解質(zhì)，具有等點(diǎn) pI，當(dāng)溶液 pH偏離等電點(diǎn)， pH大于pI時，帶負(fù)電荷，可被陰離子吸附劑所吸附， pH小于 pI時，帶正電荷，可被陽離子交換劑吸附。 ? B值為蛋白質(zhì)的凈電荷數(shù)與反離子價數(shù)（離子交換基的離子價數(shù)）之比。由于蛋白質(zhì)凈電荷數(shù)常為兩位數(shù)以上， B值很大。因此離子強(qiáng)度的微小改變會引起分配系數(shù)很大改變。 反離子價數(shù)蛋白質(zhì)的靜電荷數(shù)?B? 由于離子交換過程中溶質(zhì)的分配系數(shù)隨離子強(qiáng)度增大而急劇降低，故離子交換操作需在低離子強(qiáng)度下進(jìn)行。 IEC操作（離子交換層析操作） ? 很少采用恒定洗脫。因?yàn)椋? ?蛋白質(zhì)的分配系數(shù)對離子強(qiáng)度非常敏感，即離子強(qiáng)度的微小改變，引起分配系數(shù)的很大變化； ?不同蛋白質(zhì)的 B值可能相差很大，即在同一離子強(qiáng)度下不同蛋白質(zhì)分配系數(shù)可能相差非常大。 ??? mIAmB?若采用離子強(qiáng)度不變的流動相進(jìn)行恒定洗脫，不同蛋白質(zhì)的洗脫體積相差很大，甚至分配系數(shù)大的蛋白質(zhì)很難洗脫，造成洗脫劑的大量消耗和洗脫時間的大幅度增加。 ? 多采用梯度洗脫法 ?線性梯度洗脫法 ?流動相離子強(qiáng)度線性增大，溶質(zhì)的分配系數(shù) m連續(xù)降低，移動速度逐漸增大，使恒定洗脫條件下難于洗脫的溶質(zhì)在較小的流動相體積下洗脫。通過改變流動相離子強(qiáng)度的增大速度，可調(diào)整溶質(zhì)的洗脫體積，在改善分離度的同時縮短洗脫時間。 ?特點(diǎn) ?優(yōu)點(diǎn)：流動相離子強(qiáng)度連續(xù)增大，不出現(xiàn)干擾峰，操作范圍廣； ?缺點(diǎn)：需要特殊的調(diào)配濃度梯度的設(shè)備。 ?逐次洗脫法 ?流動相離子強(qiáng)度階躍增大，溶質(zhì)的分配系數(shù)的降低和移動速度的增大也是階段式的。
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