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離子交換層析流動相的選擇與影響因素
流動相及其選擇
離子交換色譜的流動相必須是有一定離子強(qiáng)度的并且對pH有一定緩沖能力的溶液。選擇流動相時需要考慮以下幾方面。
離子交換后，流動相pH的改變
基于離子交換的原理，目的分子在與介質(zhì)上的反離子交換后，釋放到溶液中的反離子可以使液相中的離子強(qiáng)度增大，pH可能會發(fā)生改變，有可能導(dǎo)致目的分子失活。所以，使用緩沖液可穩(wěn)定流動相的pH，同時還可穩(wěn)定目的分子上的電荷量，保證分離結(jié)果的重現(xiàn)性。
選擇一合適的吸附pH
要使目的分子帶有電荷并以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度結(jié)合到離子交換介質(zhì)上，需要選擇一個合適的吸附pH。對于陰離子交換介質(zhì)來說，吸附pH至少應(yīng)高于目的分子等電點1個pH單位；而對于陽離子交換介質(zhì)，則應(yīng)至少低于目的分子等電點1個pH單位，這樣可保證目的分子與介質(zhì)間吸附的*性。
吸附pH選好后，還需選擇流動相的離子強(qiáng)度
吸附階段應(yīng)選擇允許目的分子與介質(zhì)結(jié)合達(dá)到的最高離子強(qiáng)度，而洗脫時要選擇可使目的分子與介質(zhì)解吸的zui低離子強(qiáng)度。這也就定出了洗脫液離子強(qiáng)度的梯度起止范圍。在介質(zhì)再生之前，往往還需用第三種離子強(qiáng)度更高的緩沖液流洗柱床，以*清除可能殘留的牢固吸附雜質(zhì)。在大部分情況下，吸附階段溶液鹽濃度至少應(yīng)在10mmol/mL以上，以提供足夠的緩沖容量，但濃度不可過高，否則將影響載量。
影響離子交換速率的因素
因為離子交換反應(yīng)的速率極快，所以離子交換過程不是離子交換色譜中的控制步驟。離子交換包括離子在顆粒內(nèi)的擴(kuò)散和在顆粒外的擴(kuò)散。離子在顆粒內(nèi)的擴(kuò)散速率與樹脂結(jié)構(gòu)、顆粒大小、離子特性等因素有關(guān)；而在顆粒外的擴(kuò)散速率與溶液的性質(zhì)、濃度、流動狀態(tài)等因素有關(guān)。離子交換速率主要由內(nèi)部擴(kuò)散速率所控制。影響離子交換速率的因素主要有以下幾個方面。
顆粒大小
樹脂顆粒增大，內(nèi)擴(kuò)散速率減小，交換速率減小。減小樹脂顆粒直徑，可有效提高離子交換速率。
交聯(lián)度
離子交換樹脂載體聚合物的交聯(lián)度大，樹脂孔徑小，離子內(nèi)擴(kuò)散阻力大，其內(nèi)擴(kuò)散速率慢，交換速率小。降低樹脂交聯(lián)度，可提高離子交換速率。
溫度
溫度升高，離子內(nèi)、外擴(kuò)散速率都將加快。溫度每升高25℃，離子交換速率可增加1倍，但應(yīng)考慮被交換物質(zhì)對溫度的敏感性。
離子化合價
被交換離子的化合價越高，引力的影響越大，離子的內(nèi)擴(kuò)散速率越慢。
離子大小
被交換離子越小，內(nèi)擴(kuò)散阻力越小，離子交換速率越快。
攪拌速率或流速
攪拌速率或流速越大，液膜的厚度越薄，外擴(kuò)散速率越高。但當(dāng)攪拌速率增大到一定程度后，影響逐漸減小。
離子濃度
當(dāng)離子濃度低于0.01mol/L時，離子濃度增大，外擴(kuò)散速率增加。但當(dāng)離子濃度達(dá)到一定值后，濃度增加對離子交換速率增加的影響逐漸減小。
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