第5章離子交換與色譜

1、裝載樹脂及平衡裝載樹脂及平衡;吸附樣品吸附樣品;樣品淋洗樣品淋洗(解吸、分離解吸、分離)樹脂再生。樹脂再生。待分離的待分離的A A+ +自溶液中擴散到樹脂表面；自溶液中擴散到樹脂表面；A A+ +從樹脂表面進入樹脂內部的活性中心；從樹脂表面進入樹脂內部的活性中心；A A+ +與與RBRB在活性中心上發(fā)生復分解反應；在活性中心上發(fā)生復分解反應；解吸附離子解吸附離子B B+ +自樹脂內部擴散至樹脂表面；自樹脂內部擴散至樹脂表面；B B+ +離子從樹脂表面擴散到溶液中；離子從樹脂表面擴散到溶液中；交換速度的控制步驟是擴散速度，不同的分交換速度的控制步驟是擴散速度，不同的分離體系可能由離體系可能由內部

2、擴散內部擴散或或外部擴散外部擴散控制?？刂?。A A+ +RB RARB RAB B+ + 離子交換機理：離子交換車間離子交換車間（一）間歇式離子交換設備（一）間歇式離子交換設備1. 1. 正向吸附離子交換罐正向吸附離子交換罐 一般的離子交換罐為具有橢圓形一般的離子交換罐為具有橢圓形封頭的圓筒形設備，樹脂層高度約占封頭的圓筒形設備，樹脂層高度約占圓筒高度的圓筒高度的505070%70%，須留有充分的空，須留有充分的空間，已備反沖時樹脂層的擴脹。間，已備反沖時樹脂層的擴脹。 交換罐上部有溶液分布裝置，使溶交換罐上部有溶液分布裝置，使溶液均勻通過樹脂層。液均勻通過樹脂層。 罐底有多孔板、篩網及濾布以

3、支持罐底有多孔板、篩網及濾布以支持樹脂層，或者用石英石或卵石直接鋪樹脂層，或者用石英石或卵石直接鋪于罐底以支持樹脂層。于罐底以支持樹脂層。 圖10-1 具有多孔支持板的離子交換罐1-視鏡 2-進料口 3-手孔 4-液體分布器 5-樹脂層 6-多孔板 7-尼龍布 8-出液口86754321 進料解吸制藥工業(yè)用反滲透加混合床生產純水工藝流程制藥工業(yè)用反滲透加混合床生產純水工藝流程123456789101211 圖10-9 半連續(xù)式移動床離子交換系統(tǒng)1-處理柱 2,3-中間循環(huán)柱 4-飽和樹脂存貯柱 5-再生柱 6,7,8-傳感器 9-樹脂計量段 10-緩沖段 11-再生段 12-清洗段 13-快速

4、清洗段13n123456789101211 圖 10-9 半 連 續(xù) 式 移 動 床 離 子 交 換 系 統(tǒng)1-處 理 柱 2,3-中 間 循 環(huán) 柱 4-飽 和 樹 脂 存 貯 柱 5-再 生 柱 6,7,8-傳 感 器 9-樹 脂 計 量 段 10-緩 沖 段 11-再 生 段 12-清 洗 段 13-快 速 清 洗 段13123456789101211 圖10-9 半連續(xù)式移動床離子交換系統(tǒng)1-處理柱 2,3-中間循環(huán)柱 4-飽和樹脂存貯柱 5-再生柱 6,7,8-傳感器 9-樹脂計量段 10-緩沖段 11-再生段 12-清洗段 13-快速清洗段13（三）連續(xù)式離子交換設備（三）連續(xù)式離

5、子交換設備 123456樹脂進口廢液出口溶液進口圖10-10 篩板式連續(xù)離子交換設備1-樹脂計量及加料口 2-塔身 3-漏斗形樹脂加料口 4-篩板 5-飽和樹脂受器 6-虹吸管屬連續(xù)逆流接觸的離子交換設備。屬連續(xù)逆流接觸的離子交換設備。樹脂經頂部計量加入到交換塔內樹脂經頂部計量加入到交換塔內, ,并經并經過漏斗形樹脂加料器加到每層篩板上過漏斗形樹脂加料器加到每層篩板上, ,篩板起支撐樹脂和對料液的分布作用；篩板起支撐樹脂和對料液的分布作用；待處理液從底部加入待處理液從底部加入, ,從頂部溢流出。從頂部溢流出。1. 篩板式連續(xù)離子交換設備色譜設備的組成色譜設備的組成流動相 泵色譜柱檢測器 輸液系

6、統(tǒng)輸液系統(tǒng)分離系統(tǒng)分離系統(tǒng) 檢測系統(tǒng)檢測系統(tǒng)記錄系統(tǒng)記錄系統(tǒng)AEGBCDF進樣閥進樣系統(tǒng)進樣系統(tǒng)洗脫洗脫進樣進樣進樣器進樣器閥閥流動相流動相泵泵閥閥柱柱檢測器檢測器組分收集與記錄儀組分收集與記錄儀 圖10-31 凝膠過濾層析原理示意圖多孔介質顆粒;大小不同的分子;液流21流動相儲罐進樣閥樣品多孔顆粒柱子檢測器2檢測器1數據處理系統(tǒng)洗脫時間信號色譜圖泵圖10-39 凝膠層析原理示意圖 樣品由進樣閥進入層析柱，小分子物質能進入凝膠顆粒的樣品由進樣閥進入層析柱，小分子物質能進入凝膠顆粒的內部，而大分子物質卻被排阻在外部，溶液中的物質就按不同內部，而大分子物質卻被排阻在外部，溶液中的物質就按不同分子質

7、量篩分開。柱后面連有的檢測儀能檢測出目標產物的出分子質量篩分開。柱后面連有的檢測儀能檢測出目標產物的出峰時間，并由電腦記錄，從而可實現目標產物的定時收集。峰時間，并由電腦記錄，從而可實現目標產物的定時收集。凝膠色譜原理凝膠色譜原理(a)混合蛋白物(b)A280分段收集分段數圖10-32 兩組分的凝膠層析分離及洗脫曲線 進口磨口塞柱砂心濾板出口恒溫浴進口濾板保溫夾層接泵螺絲尼龍管（1）（2）（3）砂心濾板柱柱濾板接泵濾板保溫夾層圖10-35 常用的幾種層析柱柱的兩端均密閉，柱下端柱的兩端均密閉，柱下端有濾板和濾布，濾板為有濾板和濾布，濾板為400目的尼龍布或聚四氟乙烯目的尼龍布或聚四氟乙烯布，樣

8、品和洗脫液均用微布，樣品和洗脫液均用微量泵傳送，這樣可使底部量泵傳送，這樣可使底部的死體積減少到最小值。的死體積減少到最小值。其中其中2、3柱還具有雙層管，柱還具有雙層管，管間可通溫水保溫，進出管間可通溫水保溫，進出口處可用尼龍管伸入柱內，口處可用尼龍管伸入柱內，連接一個附有濾板的漏斗連接一個附有濾板的漏斗狀托盤，以減少底部死體狀托盤，以減少底部死體積，托盤周圍用橡皮圈與積，托盤周圍用橡皮圈與柱壁密封。柱壁密封。 常用層析柱常用層析柱 徑向柱徑向柱濃度分布均勻濃度分布均勻, ,柱效高柱效高, ,規(guī)規(guī)模放大時模放大時, ,直徑不變直徑不變, ,只需只需增大柱高，易于工業(yè)放大。增大柱高，易于工業(yè)放

9、大。 1234567891011圖10-36 反轉式分離柱1-柱體 2-保溫夾套 3-密封橡膠圈 4-濾板 5-轉圈 6-支柱 7-支架8-保溫液進出口 9-固定螺釘 10-尼管 11-壓力表為一種反轉式層析柱。為一種反轉式層析柱。兩根支柱支撐在兩法蘭兩根支柱支撐在兩法蘭之間，在支柱的中部裝之間，在支柱的中部裝有轉軸，支撐在支架軸有轉軸，支撐在支架軸承中，這樣，分離柱就承中，這樣，分離柱就可以上下反轉，工作時可以上下反轉，工作時可用定位螺固定。這種可用定位螺固定。這種結構可避免柱中凝膠壓結構可避免柱中凝膠壓緊。緊。 （見演示見演示）廢液123456785被分離物洗脫液料液 圖10-41 工業(yè)規(guī)

10、模的凝膠分離裝置1-過濾器 2-泵 3-流速調節(jié)閥 4-單色儀 5-三通閥 6-分離柱 7-流量計 8-檢出儀 L L LS LS LS LS雜質1-酶與底物反應產生酶底復合物 2-活性基質與配體結合產生親和吸附劑3-親和吸附劑與樣品中有效成分（S）結合產生偶聯復合物和未結合的物質（雜質） 4、偶聯復合物經解體后，得到純有效成分（S）43 2 1圖10-42 親和層析的原理示意圖親和層析的原理與抗原-抗體、激素-受體和酶-底物等特異性反應的機理相類似，在親和層析中特異性的配體才能和一定結構的生物大分子之間具有親和力，并產生復合物?；|親和配基酶酶底物底物親和配基：料液清洗液 洗脫液清洗液a.進料吸附b.清洗c.洗脫 d.再生 圖10-47 親和層析操作示意圖 （-目標產物，-雜蛋白）吸附操作中要保證親和吸附介質對目標產物有較高的親和吸附作用和吸附