生物分离工程第六章离子交换与吸附.ppt

Chapter 6吸附与离子交换吸附与离子交换Adsorption and ion exchangeKnowledge pointsKnowledge pointsThe definition of adsorptionThe definition of adsorption什么是吸附过程？什么是吸附过程？什么是吸附过程？什么是吸附过程？The classification of adsorptionThe classification of adsorption吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？吸附的类型有哪些？它们是如何划分的？The normal adsorbentsThe normal adsorbents常用的吸附剂种类有哪些？常用的吸附剂种类有哪些？常用的吸附剂种类有哪些？常用的吸附剂种类有哪些？Adsorption isotherm and its significanceAdsorption isotherm and its significance吸附等温线及其意义吸附等温线及其意义吸附等温线及其意义吸附等温线及其意义The affecting adsorption elements The affecting adsorption elements 影响吸附过程的因素有哪些？影响吸附过程的因素有哪些？影响吸附过程的因素有哪些？影响吸附过程的因素有哪些？Affinity adsorption and its characteristicAffinity adsorption and its characteristic什么是亲和吸附？其特点有哪些？什么是亲和吸附？其特点有哪些？什么是亲和吸附？其特点有哪些？什么是亲和吸附？其特点有哪些？The normal ways of adsorption unit operationThe normal ways of adsorption unit operation常用的吸附单元操作方式？常用的吸附单元操作方式？常用的吸附单元操作方式？常用的吸附单元操作方式？Ion exchangeIon exchange离子交换离子交换离子交换离子交换The classification of ion exchange resin and its main physico-chemical The classification of ion exchange resin and its main physico-chemical propertiesproperties离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？离子交换树脂的分类？其主要的理化性质有哪些？The mechanism of ion exchangeThe mechanism of ion exchange离子交换的机理？离子交换的机理？离子交换的机理？离子交换的机理？The selectivity of ion exchange and its affecting elementsThe selectivity of ion exchange and its affecting elements什么是离子交换的选什么是离子交换的选什么是离子交换的选什么是离子交换的选择性？其选择性受哪些因素影响？择性？其选择性受哪些因素影响？择性？其选择性受哪些因素影响？择性？其选择性受哪些因素影响？The basic ion exchange unit operationThe basic ion exchange unit operation基本的离子交换操作？基本的离子交换操作？基本的离子交换操作？基本的离子交换操作？How to isolate the protein by ion exchange chromatographHow to isolate the protein by ion exchange chromatograph如何利用离子交换如何利用离子交换如何利用离子交换如何利用离子交换法分离蛋白质？法分离蛋白质？法分离蛋白质？法分离蛋白质？什么是吸附？什么是吸附？什么是吸附？什么是吸附？吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。

力，使其富集在吸附剂表面的过程力，使其富集在吸附剂表面的过程力，使其富集在吸附剂表面的过程吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合混合混合混合、吸附质、吸附质、吸附质、吸附质被吸附被吸附被吸附被吸附到到到到吸附剂表面、料液吸附剂表面、料液吸附剂表面、料液吸附剂表面、料液流出流出流出流出、吸附质、吸附质、吸附质、吸附质解吸解吸解吸解吸回收等四个过程回收等四个过程回收等四个过程回收等四个过程料液与吸料液与吸料液与吸料液与吸附剂混合附剂混合附剂混合附剂混合吸附质吸附质吸附质吸附质被吸附被吸附被吸附被吸附料液料液料液料液流出流出流出流出吸附质解吸附质解吸附质解吸附质解吸附吸附吸附吸附Step1Step2Step3Step4常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点物理吸附：物理吸附：物理吸附：物理吸附： 吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。

吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点常见的吸附类型及其主要特点物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附吸附作用力吸附作用力吸附作用力吸附作用力 分子间引力分子间引力分子间引力分子间引力化学键合力化学键合力化学键合力化学键合力选择性选择性选择性选择性较差较差较差较差较高较高较高较高所需活化能所需活化能所需活化能所需活化能低低低低高高高高吸附层吸附层吸附层吸附层单层或多层单层或多层单层或多层单层或多层单层单层单层单层达到平衡所需时间达到平衡所需时间达到平衡所需时间达到平衡所需时间快快快快慢慢慢慢常用吸附剂种类常用吸附剂种类常用吸附剂种类常用吸附剂种类吸附剂通常应具备以下特征：吸附剂通常应具备以下特征：吸附剂通常应具备以下特征：吸附剂通常应具备以下特征：n n对被分离的物质具有较强的吸附能力对被分离的物质具有较强的吸附能力对被分离的物质具有较强的吸附能力对被分离的物质具有较强的吸附能力n n有较高的吸附选择性有较高的吸附选择性有较高的吸附选择性有较高的吸附选择性n n机械强度高机械强度高机械强度高机械强度高n n再生容易、性能稳定再生容易、性能稳定再生容易、性能稳定再生容易、性能稳定n n价格低廉。

价格低廉价格低廉价格低廉活活活活 性性性性 炭（炭（炭（炭（Active carbonActive carbon））））活性炭种类活性炭种类活性炭种类活性炭种类颗粒大小颗粒大小颗粒大小颗粒大小表面积表面积表面积表面积吸附力吸附力吸附力吸附力吸附量吸附量吸附量吸附量洗脱洗脱洗脱洗脱粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭小小小小大大大大大大大大大大大大难难难难颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭较小较小较小较小较大较大较大较大较小较小较小较小较小较小较小较小难难难难锦纶活性炭锦纶活性炭锦纶活性炭锦纶活性炭大大大大小小小小小小小小小小小小易易易易粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭锦纶活性炭锦纶活性炭活性炭对物质的吸附规律活性炭对物质的吸附规律活性炭对物质的吸附规律活性炭对物质的吸附规律活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：（（（（1 1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物（（（（2 2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物（（（（3 3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物（（（（4 4））））pH pH 值的影响值的影响值的影响值的影响 碱性碱性碱性碱性 中性吸附中性吸附中性吸附中性吸附 酸性洗脱酸性洗脱酸性洗脱酸性洗脱 酸性酸性酸性酸性 中性吸附中性吸附中性吸附中性吸附 碱性洗脱碱性洗脱碱性洗脱碱性洗脱（（（（5 5）温度）温度）温度）温度 未平衡前未平衡前未平衡前未平衡前 吸附速率随温度升高而增加，平衡后几乎不受影响吸附速率随温度升高而增加，平衡后几乎不受影响吸附速率随温度升高而增加，平衡后几乎不受影响吸附速率随温度升高而增加，平衡后几乎不受影响硅胶硅胶硅胶硅胶 层析用硅胶有多孔网状结构，优点：惰性，有较大吸附量。

易制备不层析用硅胶有多孔网状结构，优点：惰性，有较大吸附量易制备不层析用硅胶有多孔网状结构，优点：惰性，有较大吸附量易制备不层析用硅胶有多孔网状结构，优点：惰性，有较大吸附量易制备不同类型、孔径、表面积的多孔性硅胶分离范围广；缺点：同类型、孔径、表面积的多孔性硅胶分离范围广；缺点：同类型、孔径、表面积的多孔性硅胶分离范围广；缺点：同类型、孔径、表面积的多孔性硅胶分离范围广；缺点：难以工难以工难以工难以工业化氧化铝氧化铝氧化铝氧化铝 特点：亲水性吸收剂；较高的吸附容量；分离效果好；特别适用于亲特点：亲水性吸收剂；较高的吸附容量；分离效果好；特别适用于亲特点：亲水性吸收剂；较高的吸附容量；分离效果好；特别适用于亲特点：亲水性吸收剂；较高的吸附容量；分离效果好；特别适用于亲脂性成分的分离；缺点：脂性成分的分离；缺点：脂性成分的分离；缺点：脂性成分的分离；缺点：难以工业化难以工业化难以工业化难以工业化大孔网状吸附剂大孔网状吸附剂大孔网状吸附剂大孔网状吸附剂( (macroporous resin)特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化特点：脱色去臭效果理想；对有机物具有良好的选择性；物化性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易。

性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易性质稳定；机械强度好；吸附速度快；解吸、再生容易价格较高，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响价格较高，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响价格较高，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响价格较高，吸附效果易受流速以及溶质浓度等因素的影响大孔网状吸附树脂的种类大孔网状吸附树脂的种类大孔网状吸附树脂的种类大孔网状吸附树脂的种类非极性吸附树脂：非极性吸附树脂：非极性吸附树脂：非极性吸附树脂：苯乙烯苯乙烯苯乙烯苯乙烯交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称交联而成，交联剂为二乙烯苯，又称芳香族吸附剂芳香族吸附剂芳香族吸附剂芳香族吸附剂中等极性吸附树脂：中等极性吸附树脂：中等极性吸附树脂：中等极性吸附树脂：甲基丙烯酸酯甲基丙烯酸酯甲基丙烯酸酯甲基丙烯酸酯交联而成，交联剂亦为甲交联而成，交联剂亦为甲交联而成，交联剂亦为甲交联而成，交联剂亦为甲基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂基丙烯酸酯，故又称脂肪族吸附剂。

极性吸附剂：极性吸附剂：极性吸附剂：极性吸附剂：丙烯酰胺或亚砜丙烯酰胺或亚砜丙烯酰胺或亚砜丙烯酰胺或亚砜经聚合而成，通常含有硫氧、经聚合而成，通常含有硫氧、经聚合而成，通常含有硫氧、经聚合而成，通常含有硫氧、酰胺、氮氧等基团酰胺、氮氧等基团酰胺、氮氧等基团酰胺、氮氧等基团大孔吸附树脂的吸附机理大孔吸附树脂的吸附机理大孔吸附树脂的吸附机理大孔吸附树脂的吸附机理非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸非离子型共聚物，借助于范德华力从溶液中吸附各种有机物，其吸附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关附能力与树脂的化学结构、物理性能以及与溶质、溶剂的性质有关通常遵循以下规律：通常遵循以下规律：通常遵循以下规律：通常遵循以下规律：n n非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；非极性吸附剂可从极性溶剂中吸附非极性溶质；n n极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；极性吸附剂可从非极性溶剂中吸附极性物质；n n中等极性吸附剂兼有以上两种能力中等极性吸附剂兼有以上两种能力中等极性吸附剂兼有以上两种能力中等极性吸附剂兼有以上两种能力常用的解吸方法常用的解吸方法常用的解吸方法常用的解吸方法低级醇、酮或水溶液解吸附低级醇、酮或水溶液解吸附低级醇、酮或水溶液解吸附低级醇、酮或水溶液解吸附 原理：使大孔树脂溶胀，减弱溶质与吸附剂间的相互作用力原理：使大孔树脂溶胀，减弱溶质与吸附剂间的相互作用力原理：使大孔树脂溶胀，减弱溶质与吸附剂间的相互作用力原理：使大孔树脂溶胀，减弱溶质与吸附剂间的相互作用力碱解吸附碱解吸附碱解吸附碱解吸附 原理：成盐，主要针对弱酸性溶质原理：成盐，主要针对弱酸性溶质原理：成盐，主要针对弱酸性溶质原理：成盐，主要针对弱酸性溶质酸解吸附酸解吸附酸解吸附酸解吸附————原理同上原理同上原理同上原理同上水解吸附水解吸附水解吸附水解吸附 原理：降低体系中的离子强度，降低溶质的吸附量原理：降低体系中的离子强度，降低溶质的吸附量原理：降低体系中的离子强度，降低溶质的吸附量原理：降低体系中的离子强度，降低溶质的吸附量吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。

概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线概念：当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线LangmuirLangmuirLangmuirLangmuir吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线 q q q q是吸附容量，是吸附容量，是吸附容量，是吸附容量，q q q qo o o o和和和和K K K K是经验常数，是经验常数，是经验常数，是经验常数，c c c c代表溶液中溶质浓度代表溶液中溶质浓度代表溶液中溶质浓度代表溶液中溶质浓度蛋白质分离提纯时适合此吸附方程蛋白质分离提纯时适合此吸附方程蛋白质分离提纯时适合此吸附方程蛋白质分离提纯时适合此吸附方程 Irving Irving LangmuirLangmuir   (31 (31 Jan. Jan. 1881 1881 – – 16 16 Aug. Aug. 1957) 1957) was was an an American American chemist chemist and and physicistphysicist.  . His His most most noted noted publication publication was was the the famous famous 1919 1919 article article "The "The Arrangement Arrangement of of Electrons Electrons in in Atoms Atoms and and Molecules" Molecules" in in which, which, building building on on Gilbert Gilbert  N. N.  Lewis's Lewis's  cubical cubical  atom atom  theorytheory    and and  Walther Walther  Kossel's Kossel's  chemical chemical bonding bonding  theorytheory,  ,  he he  outlined outlined  his his  " "concentric concentric  theory theory  of of  atomic atomic  structurestructure". ". Langmuir Langmuir became became embroiled embroiled in in a a priority priority dispute dispute with with Lewis Lewis over over this this work; work; Langmuir's Langmuir's presentation presentation skills skills were were largely largely responsible responsible for for the the popularization popularization of of the the theory, theory, although although the the credit credit for for the the theory theory itself itself belongs belongs mostly mostly to to Lewis. Lewis. While While at at General General ElectricElectric   (GE (GE company), company), from from 1909–1950, 1909–1950, Langmuir Langmuir advanced advanced several several basic basic fields fields of of physics physics and and chemistry, chemistry, invented invented the the  gas-filled gas-filled  incandescent incandescent  lamplamp,  ,  the the  hydrogen hydrogen  welding welding  techniquetechnique,  ,  and and was was  awarded awarded  the the 1932 1932  Nobel Nobel  Prize Prize  in in  Chemistry Chemistry  for for his his  work work  in in  surface surface chemistrychemistry.  . He He was was the the first first industrial industrial chemist chemist to to become become a a Nobel Nobel laureate. laureate. The The  Langmuir Langmuir  Laboratory Laboratory  for for  Atmospheric Atmospheric  ResearchResearch    near near  Socorro, Socorro,  New New Mexico Mexico  was was  named named in in  his his  honor honor as as was was  the the American American  Chemical Chemical  Society Society journaljournal for Surface Science, called  for Surface Science, called LangmuirLangmuir. .backLangmuirLangmuir吸附等温线吸附等温线吸附等温线吸附等温线影响吸附的主要因素影响吸附的主要因素影响吸附的主要因素影响吸附的主要因素吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性吸附剂的性质：比表面积、粒度大小、极性……吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量吸附质的性质：对表面张力的影响，溶解度，极性，相对分子量……温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性温度：吸附是放热过程，吸附质的稳定性溶液溶液溶液溶液pHpH值：影响吸附质的解离值：影响吸附质的解离值：影响吸附质的解离值：影响吸附质的解离溶液中其它溶质的影响：一般吸附剂对缓和组分的溶质吸附比纯溶质溶液中其它溶质的影响：一般吸附剂对缓和组分的溶质吸附比纯溶质溶液中其它溶质的影响：一般吸附剂对缓和组分的溶质吸附比纯溶质溶液中其它溶质的影响：一般吸附剂对缓和组分的溶质吸附比纯溶质 的吸附差的吸附差的吸附差的吸附差盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定盐浓度：影响复杂，要视具体情况而定什么是亲和吸附？什么是亲和吸附？什么是亲和吸附？什么是亲和吸附？(Affinity adsorption)(Affinity adsorption)亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现亲和吸附分离是利用溶质和吸附剂之间特殊的化学作用，从而实现分离。

分离吸附剂由载体（吸附剂由载体（吸附剂由载体（吸附剂由载体（CarrierCarrier）和配位体）和配位体）和配位体）和配位体(Ligand)(Ligand)组成组成组成组成Affinity adsorptionAffinity adsorption亲和吸附的特点亲和吸附的特点亲和吸附的特点亲和吸附的特点效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性效率高：利用亲和吸附可以从粗提液中一次性分离得到高纯度的活性物质分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物分离精度高：可用于分离含量极低，结构相近的化合物通用性较差，洗脱条件苛刻通用性较差，洗脱条件苛刻通用性较差，洗脱条件苛刻通用性较差，洗脱条件苛刻亲和吸附载体的种类亲和吸附载体的种类亲和吸附载体的种类亲和吸附载体的种类种种种种 类类类类组组组组 成成成成性性性性 能能能能多孔玻璃载体多孔玻璃载体多孔玻璃载体多孔玻璃载体硅酸盐硅酸盐硅酸盐硅酸盐坚硬、耐酸碱、易修饰坚硬、耐酸碱、易修饰坚硬、耐酸碱、易修饰坚硬、耐酸碱、易修饰聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺凝胶载体凝胶载体凝胶载体凝胶载体丙烯酰胺丙烯酰胺丙烯酰胺丙烯酰胺N,N-N,N-N,N-N,N-亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺亚甲基双丙烯酰胺亲水性好亲水性好亲水性好亲水性好可供活化基团多可供活化基团多可供活化基团多可供活化基团多纤维素载体纤维素载体纤维素载体纤维素载体多糖类物质多糖类物质多糖类物质多糖类物质来源丰富，但非特异性吸附来源丰富，但非特异性吸附来源丰富，但非特异性吸附来源丰富，但非特异性吸附及空间位阻强，对分离不利及空间位阻强，对分离不利及空间位阻强，对分离不利及空间位阻强，对分离不利葡聚糖凝胶载体葡聚糖凝胶载体葡聚糖凝胶载体葡聚糖凝胶载体经环氧丙烷交联的多糖类经环氧丙烷交联的多糖类经环氧丙烷交联的多糖类经环氧丙烷交联的多糖类理化性质稳定，但粒径太小理化性质稳定，但粒径太小理化性质稳定，但粒径太小理化性质稳定，但粒径太小载体的活化和偶联载体的活化和偶联载体的活化和偶联载体的活化和偶联亲和吸附的载体通常是惰性的，往往不能直接与配基亲和吸附的载体通常是惰性的，往往不能直接与配基亲和吸附的载体通常是惰性的，往往不能直接与配基亲和吸附的载体通常是惰性的，往往不能直接与配基连接，偶联前需要先活化，活化的方法主要有：连接，偶联前需要先活化，活化的方法主要有：连接，偶联前需要先活化，活化的方法主要有：连接，偶联前需要先活化，活化的方法主要有：n n溴化氰活化法：琼脂糖、葡聚糖引入亚氨基碳酸盐溴化氰活化法：琼脂糖、葡聚糖引入亚氨基碳酸盐溴化氰活化法：琼脂糖、葡聚糖引入亚氨基碳酸盐溴化氰活化法：琼脂糖、葡聚糖引入亚氨基碳酸盐n n高碘酸活化法：氧化多糖，生成烷基胺高碘酸活化法：氧化多糖，生成烷基胺高碘酸活化法：氧化多糖，生成烷基胺高碘酸活化法：氧化多糖，生成烷基胺n n环氧化法：多糖类载体与环氧氯丙烷作用生成环氧化合物，环氧化法：多糖类载体与环氧氯丙烷作用生成环氧化合物，环氧化法：多糖类载体与环氧氯丙烷作用生成环氧化合物，环氧化法：多糖类载体与环氧氯丙烷作用生成环氧化合物，再与氨基偶联再与氨基偶联再与氨基偶联再与氨基偶联n n甲苯磺酰氯法：双功能试剂法甲苯磺酰氯法：双功能试剂法甲苯磺酰氯法：双功能试剂法甲苯磺酰氯法：双功能试剂法 二乙烯砜二乙烯砜二乙烯砜二乙烯砜例如：载体活化中的环氧化法例如：载体活化中的环氧化法例如：载体活化中的环氧化法例如：载体活化中的环氧化法表氯醇Activation配基偶联方法配基偶联方法配基偶联方法配基偶联方法载体经活化后，就可以进行与配基的偶联反应。

具体方法如下：载体经活化后，就可以进行与配基的偶联反应具体方法如下：载体经活化后，就可以进行与配基的偶联反应具体方法如下：载体经活化后，就可以进行与配基的偶联反应具体方法如下：n n碳二亚胺缩合法碳二亚胺缩合法碳二亚胺缩合法碳二亚胺缩合法( ( ( (脱水脱水脱水脱水) ) ) )：常用的水溶性碳二亚胺为：常用的水溶性碳二亚胺为：常用的水溶性碳二亚胺为：常用的水溶性碳二亚胺为1-1-1-1-乙基乙基乙基乙基-3--3--3--3-（（（（3-3-3-3- 二甲氨丙基）碳二亚胺，简称二甲氨丙基）碳二亚胺，简称二甲氨丙基）碳二亚胺，简称二甲氨丙基）碳二亚胺，简称EDCEDCEDCEDCn n酸酐法酸酐法酸酐法酸酐法n n叠氮化法叠氮化法叠氮化法叠氮化法n n重氮化法重氮化法重氮化法重氮化法影响亲和吸附的因素影响亲和吸附的因素影响亲和吸附的因素影响亲和吸附的因素配基浓度配基浓度配基浓度配基浓度 配基浓度高有利；配基浓度高有利；配基浓度高有利；配基浓度高有利；空间位阻空间位阻空间位阻空间位阻 加入加入加入加入“ “手臂链手臂链手臂链手臂链” ”以降低空间位阻的影响；以降低空间位阻的影响；以降低空间位阻的影响；以降低空间位阻的影响；配基与载体的结合位点配基与载体的结合位点配基与载体的结合位点配基与载体的结合位点 就蛋白质等大分子作为配基时，与载体连接就蛋白质等大分子作为配基时，与载体连接就蛋白质等大分子作为配基时，与载体连接就蛋白质等大分子作为配基时，与载体连接的键越少越好；的键越少越好；的键越少越好；的键越少越好；载体孔径：孔道大小；载体孔径：孔道大小；载体孔径：孔道大小；载体孔径：孔道大小；微环境：载体或微环境：载体或微环境：载体或微环境：载体或“ “手臂链手臂链手臂链手臂链” ”的极性、电性的极性、电性的极性、电性的极性、电性. .常用的吸附单元操作方式常用的吸附单元操作方式常用的吸附单元操作方式常用的吸附单元操作方式间歇吸附间歇吸附间歇吸附间歇吸附 依据是吸附等温线和物料衡算方程依据是吸附等温线和物料衡算方程依据是吸附等温线和物料衡算方程依据是吸附等温线和物料衡算方程连续搅拌吸附连续搅拌吸附连续搅拌吸附连续搅拌吸附固定床吸附固定床吸附固定床吸附固定床吸附 柱式塔柱式塔柱式塔柱式塔 穿透点穿透点穿透点穿透点离子交换离子交换离子交换离子交换(ion exchange)(ion exchange) 概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据概念：利用离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的待分离组分，依据其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸其电荷差异，依靠库仑力吸附在树脂上，然后利用合适的洗脱剂将吸附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的。

附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的附质从树脂上洗脱下来，达到分离的目的离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构离子交换树脂的结构具有三维空间立体结构的网络骨架具有三维空间立体结构的网络骨架具有三维空间立体结构的网络骨架具有三维空间立体结构的网络骨架联接在骨架上的活性基团联接在骨架上的活性基团联接在骨架上的活性基团联接在骨架上的活性基团活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）活性基团所带的相反电荷的活性离子（可交换离子）树脂的网络骨架（类似于大孔树脂）树脂的网络骨架（类似于大孔树脂）离子交换树脂三维空间立体结构离子交换树脂三维空间立体结构离子交换的分类离子交换的分类离子交换的分类离子交换的分类按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cation exchange)(cation exchange)（含酸（含酸（含酸（含酸性基团）和阴离子交换树脂性基团）和阴离子交换树脂性基团）和阴离子交换树脂性基团）和阴离子交换树脂(anion exchange)(anion exchange)（含碱性基团）。

含碱性基团）含碱性基团）含碱性基团）具体又可以分为：强阳、弱阳具体又可以分为：强阳、弱阳具体又可以分为：强阳、弱阳具体又可以分为：强阳、弱阳 强阴、弱阴强阴、弱阴强阴、弱阴强阴、弱阴离子交换的一般过程离子交换的一般过程常用的离子交换树脂常用的离子交换树脂常用的离子交换树脂常用的离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂：活性基团是强酸性阳离子交换树脂：活性基团是强酸性阳离子交换树脂：活性基团是强酸性阳离子交换树脂：活性基团是- -SOSO3 3H H（（（（磺酸基）和磺酸基）和磺酸基）和磺酸基）和- -CHCH2 2SOSO3 3H H（（（（次甲基磺酸基）；次甲基磺酸基）；次甲基磺酸基）；次甲基磺酸基）；弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有- -COOH, -OCHCOOH, -OCH2 2COOH, COOH, C C6 6H H5 5OHOH等弱酸性基团；等弱酸性基团；等弱酸性基团；等弱酸性基团；强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺基或二甲基- -ß-ß-羟基乙基胺基；羟基乙基胺基；羟基乙基胺基；羟基乙基胺基；弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较弱. .新型离子交换树脂新型离子交换树脂新型离子交换树脂新型离子交换树脂大孔离子交换树脂大孔离子交换树脂大孔离子交换树脂大孔离子交换树脂 大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附大孔离子交换树脂具有和大孔吸附剂相同的骨架结构，在大孔吸附剂合成后（加入致孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离剂合成后（加入致孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离剂合成后（加入致孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离剂合成后（加入致孔剂），再引入化学功能基团，便可得到大孔离子交换树脂子交换树脂子交换树脂子交换树脂大孔离子交换树脂的优点大孔离子交换树脂的优点大孔离子交换树脂的优点大孔离子交换树脂的优点通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现通过在合成时加入惰性致孔剂，克服了普通凝胶树脂由于溶胀现象，产生的象，产生的象，产生的象，产生的“ “暂时孔暂时孔暂时孔暂时孔” ”现象，从而强化了离子交换的功能；现象，从而强化了离子交换的功能；现象，从而强化了离子交换的功能；现象，从而强化了离子交换的功能；减少了凝胶树脂在离子交换过程中的减少了凝胶树脂在离子交换过程中的减少了凝胶树脂在离子交换过程中的减少了凝胶树脂在离子交换过程中的“ “有机污染有机污染有机污染有机污染” ”现象（大分子现象（大分子现象（大分子现象（大分子不易洗脱）；不易洗脱）；不易洗脱）；不易洗脱）；可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不可以通过致孔剂选择调整孔径大小、树脂的比表面积，以适应不同的分离要求。

同的分离要求同的分离要求同的分离要求常用的致孔剂有：常用的致孔剂有：常用的致孔剂有：常用的致孔剂有： 良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳；良溶剂（能与单体互溶的）甲苯、四氯化碳； 不良溶剂不良溶剂不良溶剂不良溶剂 长链醇（碳长链醇（碳长链醇（碳长链醇（碳4-104-104-104-10）））） 煤油；高分子聚合物煤油；高分子聚合物煤油；高分子聚合物煤油；高分子聚合物 聚苯乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯其它离子交换树脂类型其它离子交换树脂类型其它离子交换树脂类型其它离子交换树脂类型两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂；两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂；两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂；两性树脂：同时含有酸、碱两种基团的树脂；均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均孔型离子交换树脂：主要是阴离子型凝胶离子交换树脂，孔径均匀，交换容量高、机械强度好；均匀，交换容量高、机械强度好；均匀，交换容量高、机械强度好；均匀，交换容量高、机械强度好；螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的基团，既可以形成离子键，螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的基团，既可以形成离子键，螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的基团，既可以形成离子键，螯合树脂：树脂上含有具有螯合能力的基团，既可以形成离子键，又可以形成配位键；主要用于脱除金属离子；又可以形成配位键；主要用于脱除金属离子；又可以形成配位键；主要用于脱除金属离子；又可以形成配位键；主要用于脱除金属离子；多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换多糖基离子交换树脂：固相载体为多糖类物质，亲水性强、交换空间大、对生物大分子物致变性作用空间大、对生物大分子物致变性作用空间大、对生物大分子物致变性作用空间大、对生物大分子物致变性作用主要的多糖基离子交换树脂主要的多糖基离子交换树脂主要的多糖基离子交换树脂主要的多糖基离子交换树脂离子交换纤维素离子交换纤维素离子交换纤维素离子交换纤维素 树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴树脂骨架为纤维素，根据活性基团的性质可分为阳离子交换纤维素和阴离子交换纤维素两类离子交换纤维素两类离子交换纤维素两类离子交换纤维素两类 特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换特点：骨架松散、亲水性强、表面积大、交换容量大、吸附力弱、交换和洗脱条件温和、分辨率高和洗脱条件温和、分辨率高和洗脱条件温和、分辨率高和洗脱条件温和、分辨率高 常用的离子交换纤维素有：常用的离子交换纤维素有：常用的离子交换纤维素有：常用的离子交换纤维素有： 甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙基纤维素甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙基纤维素甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙基纤维素甲基磺酸纤维素、羧甲基纤维素、二乙基氨基乙基纤维素   葡聚糖凝胶离子交换树脂葡聚糖凝胶离子交换树脂葡聚糖凝胶离子交换树脂葡聚糖凝胶离子交换树脂骨架为葡聚糖凝胶，如骨架为葡聚糖凝胶，如骨架为葡聚糖凝胶，如骨架为葡聚糖凝胶，如sepharosesepharose、、、、sephadexsephadex，根据功能基团，根据功能基团，根据功能基团，根据功能基团的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换树脂的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换树脂的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换树脂的不同，亦可分为阳离子交换和阴离子交换树脂命名方法：交换活性基团命名方法：交换活性基团命名方法：交换活性基团命名方法：交换活性基团+ +骨架骨架骨架骨架+ +原骨架编号原骨架编号原骨架编号原骨架编号特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了特点：除了具有离子交换功能以外，兼有分子筛的功能，提高了分离的效率分离的效率分离的效率分离的效率常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：常用的葡聚糖凝胶离子交换树脂：CM-sephadex C-25CM-sephadex C-25、、、、DEAE-DEAE-sephadex A-25sephadex A-25等等等等DEAE anion exchangerCMC Cation Exchanger离子交换树脂的命名方法离子交换树脂的命名方法根据离子交换树脂的功能基的性质，将其分为强酸(0)、弱酸(1)、强碱(2)、弱碱(3)、螯合(4)、两性(5)和氧化还原(6)七类(各类后面的数字为其分类代号)。

离子交换树脂的骨架分为苯乙烯系(0)、丙烯酸系(1)、酚醛系(2)、环氧系(3)、乙烯吡啶系(4)、脲醛系(5)、氯乙烯系(6)七类(各类后面的数字为骨架分类代号) 命名方法：D  ¤  △  ▼  ×  ■ ，其中：D    大孔树脂在名称前加D     ¤  分类代号（阴、阳、酸、碱、强、弱）    △  骨架分类代号    ▼   顺序号      ×  ■  凝胶型树脂后加*并注明交联度 举例001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂D001大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂   D113    大孔弱酸性丙烯酸系阴离子交换树脂 离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号离子交换树脂命名法中分类代号和骨架代号代号代号代号代号分类名称分类名称分类名称分类名称¤骨架名称骨架名称骨架名称骨架名称△0 0强酸性强酸性强酸性强酸性苯乙烯系苯乙烯系苯乙烯系苯乙烯系1 1弱酸性弱酸性弱酸性弱酸性丙烯酸系丙烯酸系丙烯酸系丙烯酸系2 2强碱性强碱性强碱性强碱性酚醛系酚醛系酚醛系酚醛系3 3弱碱性弱碱性弱碱性弱碱性环氧系环氧系环氧系环氧系4 4螯合性螯合性螯合性螯合性乙烯哌啶系乙烯哌啶系乙烯哌啶系乙烯哌啶系5 5两性两性两性两性脲醛系脲醛系脲醛系脲醛系6 6氧化还原氧化还原氧化还原氧化还原氯乙烯系氯乙烯系氯乙烯系氯乙烯系离子交换树脂的制备离子交换树脂的制备离子交换树脂的制备离子交换树脂的制备加聚法和缩聚法（依聚合方法分类）加聚法和缩聚法（依聚合方法分类）加聚法和缩聚法（依聚合方法分类）加聚法和缩聚法（依聚合方法分类）n n加聚：指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相加聚：指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相加聚：指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相加聚：指具有一个或一个以上双键的单体为原料，在分散相中进行聚合中进行聚合中进行聚合中进行聚合n n缩聚法是基于缩合反应的聚合过程；缩聚法是基于缩合反应的聚合过程；缩聚法是基于缩合反应的聚合过程；缩聚法是基于缩合反应的聚合过程；共聚法和均聚法（以单体分类）共聚法和均聚法（以单体分类）共聚法和均聚法（以单体分类）共聚法和均聚法（以单体分类）n n共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合共聚是指两个或两个以上的单体进行聚合n n均聚是指以一种单体进行聚合均聚是指以一种单体进行聚合均聚是指以一种单体进行聚合均聚是指以一种单体进行聚合几种主要的离子交换树脂制备方法几种主要的离子交换树脂制备方法苯乙烯型离子交换树脂苯乙烯型离子交换树脂苯乙烯型离子交换树脂苯乙烯型离子交换树脂 单体：苯乙烯、二乙烯苯单体：苯乙烯、二乙烯苯单体：苯乙烯、二乙烯苯单体：苯乙烯、二乙烯苯 酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季铵，伯、叔胺酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季铵，伯、叔胺酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季铵，伯、叔胺酸性树脂引入磺酸基，碱性树脂引入季铵，伯、叔胺酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂 单体：水杨酸、苯酚、甲醛经缩聚而成单体：水杨酸、苯酚、甲醛经缩聚而成单体：水杨酸、苯酚、甲醛经缩聚而成单体：水杨酸、苯酚、甲醛经缩聚而成离子交换树脂的理化性能离子交换树脂的理化性能外观：球形、浅色为宜，粒度大小为外观：球形、浅色为宜，粒度大小为外观：球形、浅色为宜，粒度大小为外观：球形、浅色为宜，粒度大小为16~6016~60目目目目>90%>90%；；；；机械强度：机械强度：机械强度：机械强度：>90%>90%；；；；含水量：含水量：含水量：含水量：0.3~0.7g/g 0.3~0.7g/g 树脂；树脂；树脂；树脂；交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换容量或称表观交换交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换容量或称表观交换交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换容量或称表观交换交换容量：重量交换容量、体积交换容量、工作交换容量或称表观交换容量（在某一条件下）；容量（在某一条件下）；容量（在某一条件下）；容量（在某一条件下）；稳定性：化学稳定性、热稳定性；稳定性：化学稳定性、热稳定性；稳定性：化学稳定性、热稳定性；稳定性：化学稳定性、热稳定性；膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子的性质、介质的性膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子的性质、介质的性膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子的性质、介质的性膨胀度：交联度、活性基团的性质与数量、活性离子的性质、介质的性质和浓度、骨架结构；质和浓度、骨架结构；质和浓度、骨架结构；质和浓度、骨架结构；湿真密度：单位体积湿树脂的重量；湿真密度：单位体积湿树脂的重量；湿真密度：单位体积湿树脂的重量；湿真密度：单位体积湿树脂的重量；孔度、孔径、比表面积孔度、孔径、比表面积孔度、孔径、比表面积孔度、孔径、比表面积离子交换过程离子交换过程离子交换过程是可逆多相化学反应离子交换过程是可逆多相化学反应离子交换过程是可逆多相化学反应离子交换过程是可逆多相化学反应 式中式中式中式中 A1A1，，，，A2——A2——液相中的离子液相中的离子液相中的离子液相中的离子 ————吸附的离子吸附的离子吸附的离子吸附的离子 Z1Z1，，，，Z2 —— A1Z2 —— A1，，，，A2A2的价数的价数的价数的价数 ————液相和树脂相中的溶剂液相和树脂相中的溶剂液相和树脂相中的溶剂液相和树脂相中的溶剂 n ns s —— —— 离子交换时，溶剂从树脂移入液相的毫摩尔数离子交换时，溶剂从树脂移入液相的毫摩尔数离子交换时，溶剂从树脂移入液相的毫摩尔数离子交换时，溶剂从树脂移入液相的毫摩尔数离子交换机理离子交换机理离子交换机理离子交换机理A A+ +自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面自溶液中扩散到树脂表面A A+ +从树脂表面进入树脂内部的活性从树脂表面进入树脂内部的活性从树脂表面进入树脂内部的活性从树脂表面进入树脂内部的活性中心中心中心中心A A+ +与与与与RBRB在活性中心上发生复分解在活性中心上发生复分解在活性中心上发生复分解在活性中心上发生复分解反应反应反应反应解吸附离子解吸附离子解吸附离子解吸附离子B+B+自树脂内部扩散至树自树脂内部扩散至树自树脂内部扩散至树自树脂内部扩散至树脂表面脂表面脂表面脂表面B B+ +离子从树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中离子从树脂表面扩散到溶液中交换速度的控制步骤是扩散速度，交换速度的控制步骤是扩散速度，交换速度的控制步骤是扩散速度，交换速度的控制步骤是扩散速度，不同的分离体系可能由不同的分离体系可能由不同的分离体系可能由不同的分离体系可能由内部扩散内部扩散内部扩散内部扩散或或或或外部扩散外部扩散外部扩散外部扩散控制控制控制控制交换速度方程交换速度方程外部扩散控制外部扩散控制外部扩散控制外部扩散控制内部扩散控制内部扩散控制内部扩散控制内部扩散控制K1—外扩散速度常数F—时间为t时，树脂的饱和度r0为树脂颗粒半径D1为液相中的扩散系数γ为吸附常数影响交换速度的因素影响交换速度的因素影响交换速度的因素影响交换速度的因素颗粒大小：愈小越快颗粒大小：愈小越快颗粒大小：愈小越快颗粒大小：愈小越快交联度：交联度小，交换速度快交联度：交联度小，交换速度快交联度：交联度小，交换速度快交联度：交联度小，交换速度快温度：越高越快温度：越高越快温度：越高越快温度：越高越快离子化合价：化合价越高，交换越快离子化合价：化合价越高，交换越快离子化合价：化合价越高，交换越快离子化合价：化合价越高，交换越快离子大小：越小越快离子大小：越小越快离子大小：越小越快离子大小：越小越快搅拌速度：在一定程度上，越大越快搅拌速度：在一定程度上，越大越快搅拌速度：在一定程度上，越大越快搅拌速度：在一定程度上，越大越快溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快溶液浓度：当交换速度为外扩散控制时，浓度越大，交换速度越快离子交换的选择性离子交换的选择性离子交换的选择性离子交换的选择性离子交换常数：交换势或交换系数离子交换常数：交换势或交换系数[R-A]、[R-B]表示结合在树脂上的A离子和B离子浓度[A]S、[B]S表示溶液中A离子和B离子越大B越易被交换影响离子交换选择性的因素影响离子交换选择性的因素影响离子交换选择性的因素影响离子交换选择性的因素水合离子半径：半径越小，亲和力越大；水合离子半径：半径越小，亲和力越大；水合离子半径：半径越小，亲和力越大；水合离子半径：半径越小，亲和力越大；离子化合价：高价离子易于被吸附；离子化合价：高价离子易于被吸附；离子化合价：高价离子易于被吸附；离子化合价：高价离子易于被吸附；溶液溶液溶液溶液pHpH：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容：影响交换基团和交换离子的解离程度，但不影响交换容量；量；量；量；离子强度：越低越好；离子强度：越低越好；离子强度：越低越好；离子强度：越低越好；有机溶剂：不利于吸附；有机溶剂：不利于吸附；有机溶剂：不利于吸附；有机溶剂：不利于吸附；交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度、膨胀度、分子筛：交联度大，膨胀度小，筛分能力增大；交联度小，膨胀度大，吸附量减少；交联度小，膨胀度大，吸附量减少；交联度小，膨胀度大，吸附量减少；交联度小，膨胀度大，吸附量减少； 树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等树脂与粒子间的辅助力：除静电力以外，还有氢键和范德华力等辅助力辅助力辅助力辅助力. .离子交换操作方法离子交换操作方法离子交换操作方法离子交换操作方法树脂预处理树脂预处理树脂预处理树脂预处理离子交换吸附离子交换吸附离子交换吸附离子交换吸附洗脱洗脱洗脱洗脱再生再生再生再生树脂预处理树脂预处理树脂预处理树脂预处理物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；物理处理：水洗、过筛，去杂，以获得粒度均匀的树脂颗粒；化学处理：转型（氢型或钠型）化学处理：转型（氢型或钠型）化学处理：转型（氢型或钠型）化学处理：转型（氢型或钠型） 阳离子树脂阳离子树脂阳离子树脂阳离子树脂 酸酸酸酸——碱碱碱碱——酸酸酸酸 阴离子树脂阴离子树脂阴离子树脂阴离子树脂 碱碱碱碱——酸酸酸酸——碱碱碱碱 最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡最后以去离子水或缓冲液平衡离子交换操作方式离子交换操作方式离子交换操作方式离子交换操作方式静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全静态：操作简单、但是分批操作，交换不完全动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离动态：离子交换柱，操作连续、交换完全，适宜多组份分离 柱式固定床（柱式固定床（柱式固定床（柱式固定床（FixedFixed－－－－BedBed）））） 模拟移动床（模拟移动床（模拟移动床（模拟移动床（SMBSMB））））模拟移动床（模拟移动床（模拟移动床（模拟移动床（SMBSMB））））洗脱方式洗脱方式洗脱方式洗脱方式离子交换完成后，将树脂吸附的物质重新转入溶液的方法离子交换完成后，将树脂吸附的物质重新转入溶液的方法离子交换完成后，将树脂吸附的物质重新转入溶液的方法离子交换完成后，将树脂吸附的物质重新转入溶液的方法洗脱方法洗脱方法洗脱方法洗脱方法（（（（1 1）改变溶液）改变溶液）改变溶液）改变溶液pHpH值值值值（（（（2 2）改变溶液离子强度）改变溶液离子强度）改变溶液离子强度）改变溶液离子强度树脂再生树脂再生树脂再生树脂再生是指使离子交换树脂重新具有交换能力的过程是指使离子交换树脂重新具有交换能力的过程是指使离子交换树脂重新具有交换能力的过程是指使离子交换树脂重新具有交换能力的过程酸性阳离子树脂酸性阳离子树脂酸性阳离子树脂酸性阳离子树脂 酸酸酸酸- -碱碱碱碱- -酸酸酸酸- -缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗碱性阴离子树脂碱性阴离子树脂碱性阴离子树脂碱性阴离子树脂 碱碱碱碱- -酸酸酸酸- -碱碱碱碱- -缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗缓冲溶液淋洗方式有：顺流再生和逆流再生方式有：顺流再生和逆流再生方式有：顺流再生和逆流再生方式有：顺流再生和逆流再生硬水软化硬水软化硬水软化硬水软化离子交换应用实例离子交换应用实例离子交换应用实例离子交换应用实例离子交换法提取蛋白质离子交换法提取蛋白质离子交换法提取蛋白质离子交换法提取蛋白质较无机离子的离子交换平衡复杂，其吸附行为与离子间的静电引力、较无机离子的离子交换平衡复杂，其吸附行为与离子间的静电引力、较无机离子的离子交换平衡复杂，其吸附行为与离子间的静电引力、较无机离子的离子交换平衡复杂，其吸附行为与离子间的静电引力、氢键、疏水作用以及范德华力有关氢键、疏水作用以及范德华力有关氢键、疏水作用以及范德华力有关氢键、疏水作用以及范德华力有关蛋白质是生物大分子物质，因此，其扩散行为也较无机离子复杂蛋白质是生物大分子物质，因此，其扩散行为也较无机离子复杂蛋白质是生物大分子物质，因此，其扩散行为也较无机离子复杂蛋白质是生物大分子物质，因此，其扩散行为也较无机离子复杂 Some of the charged Some of the charged regions which will regions which will influence ion influence ion exchangeexchange Different proteins Different proteins have different charges have different charges and different patterns and different patterns of surface chargeof surface chargeBasis for selectivityBasis for selectivityNH3RCOOH+NH3RCOO+-RNH2COO-Low pHPositive chargeHigh pHNegative chargeHydrogen gainedHydrogen lostEffect of pH on chargeEffect of pH on charge-+Overall charge on proteinNH3RCOOH+NH3RCOO+-RNH2COO-acid                           isoelectric point        alkalineexcess positive charge              balanced positive and negative charge    excess negative chargepH310Titration curvesTitration curves蛋白质离子交换分离的基本步骤蛋白质离子交换分离的基本步骤蛋白质离子交换分离的基本步骤蛋白质离子交换分离的基本步骤平衡平衡平衡平衡上样吸附上样吸附上样吸附上样吸附洗脱洗脱洗脱洗脱再生再生再生再生++++++-------anion exchange beadEquilibrationSample applicationand wash-----------++++++----Elution----------------------------------++++++++++++--Regeneration-----------------------++++++Sampleapplicationand washElutionEquilibrationRegeneration--------------------------------------------------------------------++++++++++++++++++++++++++++++-----------常用于蛋白质提取分离的离子交换剂常用于蛋白质提取分离的离子交换剂常用于蛋白质提取分离的离子交换剂常用于蛋白质提取分离的离子交换剂要求：良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨要求：良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨要求：良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨要求：良好的亲水性、具有较大的均匀网格结构、粒度越小分辨率越高率越高率越高率越高种类：多糖类种类：多糖类种类：多糖类种类：多糖类 离子交换纤维素离子交换纤维素离子交换纤维素离子交换纤维素 交联葡聚糖交联葡聚糖交联葡聚糖交联葡聚糖 交联琼脂糖交联琼脂糖交联琼脂糖交联琼脂糖 聚乙烯醇类聚乙烯醇类聚乙烯醇类聚乙烯醇类 MonoMono系列系列系列系列 Amersham PharmaciaAmersham Pharmacia本章作业本章作业本章作业本章作业P173 T1-10P173 T1-10题题题题影响吸附的主要因素？（影响吸附的主要因素？（影响吸附的主要因素？（影响吸附的主要因素？（T5T5重复）重复）重复）重复）亲和吸附的原理和特点是什么？亲和吸附的原理和特点是什么？亲和吸附的原理和特点是什么？亲和吸附的原理和特点是什么？常用的离子交换树脂类型有哪些？（常用的离子交换树脂类型有哪些？（常用的离子交换树脂类型有哪些？（常用的离子交换树脂类型有哪些？（T7T7重复）重复）重复）重复）影响离子交换速度的因素有哪些？（影响离子交换速度的因素有哪些？（影响离子交换速度的因素有哪些？（影响离子交换速度的因素有哪些？（T8T8重复）重复）重复）重复）用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几用于蛋白质提取分离的离子交换剂有哪些特殊要求，主要有哪几类？类？类？类？。