生物制药工艺学习题集离子交换法
第八章离子交换法
一、填空题
1、离子交换剂由______________ 、______________ 和____________ 组成。平衡离子带
_________ 为阳离子交换树脂，平衡离子带___________ 称阴离子交换树脂。
2、常见的离子交换剂有_____________ ， _____________ ， _________________________ 等。
3、离子交换树脂的基本要求有_____________________ 、 ______________________ 、
____________________ 、________________ 和___________________ 。
4、影响离子交换选择性的因素主要有______________________ 、____________________ 、
5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是 _______________ ，属于________ 交换纤维素；DEAE-C 的名称是________________ ，属于_____________ 交换纤维素；。
6、色谱聚焦（chromatofocusi ng ）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根
据_____________ ，结合 ___________________ ，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效
应浓缩，分辨率很高，操作简单。
7、写出下列离子交换剂类型：732 _________________ ，724 _____________________ ，717 _________________ ，CM-C ___________________ QEAE-C _____________________ ，PBE94 ______________ 。
&在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH 值下降到蛋白质组分_________ 值以下时，它因带________ 电荷而 ________ ，如果柱中有两
种蛋白组分，pl值较________ 者会超过另一组分，移动至柱下部pH较 _______ 的位点进
行_________ 。
9、影响离子交换选择性的因素有__________________ 、________________ 、________________ 、
、选择题
1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（）
A.偶极排斥
B.离子竞争
C.解离低
D.其它
2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（）
A.羟型阴B氯型阴 C.氢型阳
3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数,
A.小于平衡离子
B.大于平衡离子
D.钠型阳
K>1说明树脂对交换离子吸引力（）C.等于平衡离子 D.其它
三、 名词解释 1、 蛇笼树脂：
2、 尼柯尔斯基方程式：
3、 偶极离子排斥作用： 四、 问答题
1、 简述离子交换纤维素的特点有哪些？
2、 请以CM-C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种 方法的洗脱原理。
3、 请以DEAE-C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各 种方法的洗脱原理。
4、 由下图，利用给出的两种离子交换剂（ E i ，曰）分离3种蛋白质（P i 、P 2、P 3），用箭头 流程
图表示（并指出E i , E 2的类型）。
5、 下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树 脂，阳离子交换树脂， 0.05mol/L 氨水，O.1mol/L 氨水，2mol/L 氨水）。简述从"滤液”开始, 以后步骤的分离原理？
____ 诙縮启胖査：天「亠 脱色陷谑除醛耗审酬稀释液闭訂
第八章 离子交换法（答案）
一、填空题
1、 离子交换剂由 惰性的不溶性载体 、功能基团 和 平衡离子 组成。 平衡离子带_正
电荷 为阳离子交换树脂，平衡离子带
负电荷 称阴离子交换树脂。
2、 常见的离子交换剂有离子交换树脂，离子交换纤维素，葡聚糖凝胶离子交换剂等。
3、 离子交换树脂的基本要求有 有尽可能大的交换容量
、 有良好的交换选择性
、
化学性质稳定、
化学动力学性能好
和物理性能好
。
4、 影响离子交换选择性的因素主要有 离子价与离子水合半径
、
离子价与离子浓
度 ______ 、交换环境 、
树脂结构、 偶极离子排斥 等。
5、 请写出下列离子交换剂的名称和类型： CM-C 的名称是羧甲基纤维素，属于弱酸型阳离
GliXpH4 5)
L 珥肝A 7.5)
洗般
1
4* (pa y J M l.i
子交换纤维素；DEAE-C的名称是二乙基氨基乙基纤维素，属于强碱型阴离子交换纤维素
；。
6、色谱聚焦（chromatofocusing ）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根据蛋白_______
质的等电点,结合离子交换技术的大容量色谱，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦
效应浓缩，分辨率很高，操作简单。
7、写出下列离子交换剂类型：732 强酸型阳离子交换树脂，724弱酸型阳离子交换树
脂，7仃强碱型阴离子交换树脂，CM-C 阳离子交换纤维素,DEAE-C 阴离子交
换纤维素，PBE94 阴离子交换剂。
&在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH 值下降到蛋白质组分Pl（等电点）值以下时，它因带正电荷而下移，
如果柱中有两种蛋白组分，pI值较大（高）者会超过另一组分，移动至柱下部pH较_______ 高
的位点进行聚焦（交换）。
9、影响离子交换选择性的因素有__________ 、离子价与离子浓度_________ 、
交换环境、树脂结构、偶极离子排斥。
二、选择题
1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为
（C）
A.偶极排斥
B.离子竞争
C.解离低
D.其它
2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量
其中m 1、m 2及0、C 2分别代表树脂上和溶液中的两种离子的浓度。 和交换离子的性质，以及交换条件。
K > 1时说明离子 A 1比离子A 2对树脂有较大的吸引力;
反之，Kv 1时树脂对A 2的吸引力大于 A 1。
3、偶极离子排斥作用：许多生化物质都是两性物质。其中有些是偶极离子。因为它们即使 净电荷为零时，正电中心和负电中心并不重叠， 遂成偶极。偶极离子在离子交换过程中的行
为是很特殊的。现以氨基酸的离子交换为例。
SO 3 Na H 3NRCCO ------------------ - SO 3H 3NRCOO
Na
式中由于使用了钠型树脂， 被吸附氨基酸的羧基所带的负电荷与树脂磺酸基之负电荷产生排 斥力。这就是所谓偶极离子的排斥作用。因此使树脂对氨基酸的吸附量大大降低。
四、问答题
1、 简述离子交换纤维素的特点有哪些？
答：离子交换纤维素的特点是： 离子交换纤维素为开放的长链骨架，
大分子物质能自由地在
其中扩散和交换，亲水性强，表面积大，吸易附大分子；交换基团稀疏，对大分子的实际交 换容量大；吸附力弱，交换和洗脱条件缓和，不易引起变性；分辨力强，能分离复杂的生物 大分子混合物。 2、 请以CM-C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种 方法的洗脱原理。
答：无论是升高环境的 pH 还是降低pH 或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。现 以羧甲基纤维素为例加以说明，图中
H 2N-P 表示蛋白质，C 表示纤维素。
A.羟型阴
B.氯型阴
C.氢型阳
3、在尼柯尔斯基方程式中，K 值为离子交换常数,
A.小于平衡离子
B.大于平衡离子
D.钠型阳
K > 1说明树脂对交换离子吸引力 （）。
C.等于平衡离子
D.其它
三、名词解释
1、蛇笼树脂：由丙烯酸或甲基丙烯酸在季胺型阴离子交换树脂（如
Dowex ）中聚合而成的
一类树脂称蛇笼树脂。它是一种两性树脂，它适宜于从有机物质（如甘油）
水溶液中吸附盐
类，再生时用水洗，就可将吸着的离子洗下来。
2、尼柯尔斯基方程式:
i
1
Z 1
石
m-i C 2
1 ~ 乙石
m 2 C 1
K,
m 1Z 1
Z 1 1
K 值的大小取决于树脂
OH * I - I—‘
C； OCH2COO + H2N P + H2O --- - + H++ —
C OCH2COO H3N — P C- OCH2COOH + H3 ^P_
—NaC— ]C-0CH2C00-Na++ 出1 P + C-
（1）、升高环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与CM-C结合力而被
洗脱下来。
（2）、降低环境的pH，使CM-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱下
来。
（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。
3、请以DEAE-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各
种方法的洗脱原理。
答：无论是升高环境的pH还是降低pH或是增加离子强度都能将被吸附物质洗脱下来。
（1）、升高环境的pH，使DEAE-C在此pH下不解离，从而不能吸附蛋白质而被洗脱
下来。
（2）、降低环境的pH，使蛋白质在此pH下失去电荷，从而丧失与DEAE-C结合力而被洗脱下来。
（3）、用高浓度的同性离子根据质量作用定律将目的物离子取代下来。
4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E i,已）分离3种蛋白质（P i、P2、P3），用箭头
流程图表示（并指出E i，E2的类型）。
E i为阴离子交换剂
E2为阳离子交换剂
E.
F” P a , I't ___________
PH e~7
5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流
程中的空格（可选因素：阴离子交换树
脂，阳离子交换树脂， 0.05mol/L 氨水，O.1mol/L 氨水，2mol/L 氨水）。简述从"滤液”开始, 以后步骤的分离原理？ 答：阳离子交换树脂，
0.05mol/L 氨水，0.1mol/L 氨水，2mol/L 氨水
滤液调节到PH2.5时，氨基酸带正电荷，因此选用阳离子交换树脂，
之后根据氨基酸等电点
的不同，依次用 0.05mol/L 氨水，0.1mol/L 氨水，2mol/L 氨水洗脱。酸性氨基酸等电点低， 因此用0.05mol/L 氨水就可洗脱下来，而碱性氨基酸等电点高，因此需用 2mol/L 氨水才能
将之洗脱下来。
勒粉
g 忑m 施■鴻那辻渡吊加热
一 ^P H3. 4
申活性炭90贮
GlufprH.S)
巳
稀释液PHN5
洗烧开始
离子交换柱层析原理
离子交换层析介质的应用 离子交换层析分离纯化生物大分子的过程，主要是利用各种分子的可离解性、离子的净电荷、表面电荷分布的电性差异而进行选择分离的。现已成为分离纯化生化制品、蛋白质、多肽等物质中使用最频繁的纯化技术之一。 子交换层析（Ion Exchange Chromatography 简称为IEC）是以离子交换剂为固定相，依据流动相中的组分离子与交换剂上的平衡离子进行可逆交换时的结合力大小的差别而进行分离的一种层析方法。离子交换层析是目前生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。 1.离子交换层析的基本原理： 离子交换层析是通过带电的溶质分子与离子交换层析介质中可交换离子进行交换而达到分离纯化的方法，也可以认为是蛋白质分子中带电的氨基酸与带相反电荷的介质的骨架相互作用而达到分离纯化的方法。 离子交换层析法主要依赖电荷间的相互作用，利用带电分子中电荷的微小差异而进行分离，具有较高的分离容量。几乎所有的生物大分子都是极性的，都可使其带电，所以离子交换层析法已广泛用于生物大分子的分离、中等纯化及精制的各个步骤中。 由于离子交换层析法分辨率高，工作容量大，并容易操作，因此它不但在医药、化工、食品等领域成为独立的操作单元，也已成为蛋白质、多肽、核酸及大部分发酵产物分离纯化的一种重要的方法。目前，在生化分离中约有75%的工艺采用离子交换层析法。 2.离子交换层析介质： 离子交换层析的固定相是离子交换剂，它是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质通过一定的化学反应共价结合上某种电荷基团形成的。离子交换剂可以分为三部分：高分子聚合物基质、电荷基团和平衡离子。电荷基团与高分子聚合物共价结合，形成一个带电的可进行离子交换的基团。平衡离子是结合于电荷基团上的相反离子，它能与溶液中其它的离子基团发生可逆的交换反应。平衡离子带正电的离子交换剂能与带正电的离子基团发生交换作用，称为阳离子交换剂；平衡离子带负电的离子交换剂与带负电的离子基团发生交换作用，称为阴离子交换剂。在一定条件下，溶液中的某种离子基团可以把平衡离子置换出来，并通过电荷基团结合到固定相上，而平衡离子则进入流动相，这就是离子交换层析的基本置换反应。通过在不同条件下的多次置换反应，就可以对溶液中不同的离子基团进行分离。下面以阴离子交换剂为例简单介绍离子交换层析的基本分离过程。 阴离子交换剂的电荷基团带正电，装柱平衡后，与缓冲溶液中的带负电的平衡离子结合。待分离溶液中可能有正电基团、负电基团和中性基团。加样后，负电基团可以与平衡离子进行可逆的置换反应，而结合到离子交换剂上。而正电基团和中性基团则不能与离子交换剂结合，随流动相流出而被去除。通过选择合适的洗脱方式和洗脱液，如增加离子强度的梯度洗脱。随着洗脱液离子强度的增加，洗脱液中的离子可
离子交换树脂基础知识
离子交换树脂基础知识
离子交换树脂的基础知识 一、离子交换树脂发展简史 离子交换剂是一类能发生离子交换的物质，分为无机离子交换剂和有机离子交换剂。有机离子交换剂又称离子交换树脂。无机离子交换剂（如沸石）早在一百多年前就已发现并应用，人类就已经会利用沙砾净水。而有机离子交换树脂是在1933年由英国人亚当斯（Hdams）和霍姆斯（Holms）首先用人工方法制造酚醛类型的阳、阴离子交换树脂。 在第二次世界大战期间，德国首先进行工业规模的生产。战后英、美、苏、日等国的发展很快。1945年美国人迪阿莱里坞（D’Alelio）发表了关于聚苯乙烯型强酸性阳离子交换树脂及聚丙烯酸型弱酸性阳离子交换树脂的制备方法。后来聚苯乙烯阴离子交换树脂、氧化还原树脂以及螯合树脂等也相继出现，在应用技术及其范围上也日益广大。到了上世纪五十年代后期，各种大孔型的树脂又相继发展起来，在生产及科学研究中，离子交换树脂起着越来越重要的作用。 解放前，我国的离子交换树脂的科研和生产完全空白，解放后，从五十年代初期开始，我国在北京、上海和天津的一些科研单位和高等学校分别开始了离子交换树脂的研究。1953年酚醛磺化树脂产生，1958年凝胶型苯乙烯树脂投入生产，1959年南开大学何炳林用苯乙烯做致孔剂合成孔径大、强度高和交换速度快的大孔型交联聚苯乙烯离子交换树脂。60年代我国生产了大孔型苯乙烯系、丙烯酸系离子交换树脂。到70年代中、后期又合成了多种吸附树脂、碳化树脂，并已先后投入生产。 经过50年的努力，我国的离子交换树脂的生产和工业应用得到了飞速
也属于功能高分子。 阳离子交换树脂是一类骨架上结合有磺酸（-SO3H）和羧酸（-COOH）等酸性功能基的聚合物。将此树脂浸渍于水中时，交换基部分可如同普通酸那样发生电离。以R表示树脂的骨架部分，阳离子交换树脂R-SO3H或R-COOH在水中的电离如下： RSO3H RSO3- + H+ RCOO-+ H+ RSO3H型的树脂易于电离，具有相当于盐酸或硫酸的强酸性，称为强酸性阳离子交换树脂。而RCOOH型的树脂类似有机酸，较难电离。具有弱酸的性质，因此称为弱酸性阳离子交换树脂。 阴离子交换树脂是一类在骨架上结合有季胺基、伯胺基、仲胺基、叔胺基的聚合物。其中以季胺基上的羟基为交换基的树脂具有强碱性，称为强碱性阴离子交换树脂。用R表示树脂中的聚合物骨架时，强碱性阴离子交换树脂在水中会发生如下的电离： R—N+（CH3）3OH-R—N+（CH3）3 + OH-- 具有伯胺、仲胺、叔胺基的阴离子交换树脂碱性较弱，称为弱碱性阴离子交换树脂。强碱性阴离子交换树脂一般以化学稳定的CL盐型出售，应用时要用N a OH溶液进行转型。 三、离子交换树脂的分类 按骨架结构不同，离子交换树脂可分为凝胶性和大孔型树脂两大类。 由苯乙烯和二乙烯苯混合物在引发剂存在下进行自由基悬浮聚合，得到具有交联网状结构的聚合体。这种聚合体一般是呈透明状态的，无孔的
离子交换树脂的原理及应用总结归纳(重点阅读)
精心整理如何筛分混合的阴阳离子交换树脂？ 离子交换树脂的工作原理及优缺点分析 将离子性官能基结合在树脂（有机高分子）上的材料，称之为“离子交换树脂”。树脂表面带有磺酸(sulfonic acid) 者，称为阳离子交换树脂，而带有四级氨离子的，则为阴离子交换树脂。由於离子交换树脂可以有效去除水中阴阳离子，所以经常使用於纯水、超纯水的制造程序中。(见下图) 离子交换树脂上的官能基虽可去除原水(Feed water) (Fouling)。方。 原理 软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。
由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般 需要5-15分钟左右。 吸盐(再生) (只要进水有一定的压力即可) 慢冲洗(置换) 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
离子交换树脂的制备方法
离子交换树脂的制备方法 离子交换树脂的发展是以缩聚产品开始的，然后出现了加聚产品，在合成离子交换树脂的初期，主要是以缩聚型为主，但是合成的树脂难以成球状并且化学稳定性较差，机械强度不好，在使用过程中常有可溶性物质渗出。现在使用的离子交换树脂几乎都是加聚产品。 一、苯乙烯系离子交换树脂的合成 苯乙烯系离子交换树脂是苯乙烯和二乙烯苯（DVB）在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。苯乙烯系离子交换树脂的用量占离子交换树脂总用量的95%以上，这是因为苯乙烯单体相对便宜并可大量得到，并且不易因氧化、水解或高温而降解。聚苯乙烯树脂以聚苯乙烯为骨架，与小分子的功能基以化学键的形式结合，因此既保留了原有低分子的各种优良性能，又由于高分子效应可增添新的功能，这使得离子交换树脂的性能大幅度提高，品种成倍地增加，应用范围迅速扩大，大大促进了化工企业、制药工业、环保等行业的发展，对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响【1】。 将苯乙烯，二乙烯苯进行悬浮共聚，加入分散稳定剂，在搅拌的条件下可以得到粒度合适，大小均匀的球状共聚体（PS）。稳定剂的性质、搅拌条件、温度等因素对悬浮聚合的影响很大。用难溶性无机物微粉末作悬浮稳定剂时，得到的聚合球粒大小比较均匀，并且在微粉末稳定剂用量相同时，粉末越细，得到的球粒越小。在苯乙烯，二乙烯苯悬浮共聚时加入沉淀剂、良溶剂或线型高聚物等做致孔剂，聚合结束后将致孔剂提取出来，得到多孔性的共聚物【2】（Pst型，称为大孔树脂）。把这种共聚物进一步制成离子交换树脂，发现其离子交换速度加快，机械强度增大，稳定性增强。由于这类树脂其具有与活性炭类似的吸附能力【3】，可以回收吸附质，所以被广泛用于有机物的分离纯化【4】、工业有机废水的处理【5-6】、生化产品【7】等。值得注意的是，在合成大孔共聚物时，为保证孔结构的稳定，交联剂用量比合成凝胶型时要多。王亚宁等【8】以液体石蜡、甲苯和环己酮作致孔剂，采用悬浮聚合合成大孔吸附树脂，研究了单体和致孔剂组成对孔结构的影响。V everka等【9】将大孔型低交联苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）共聚物（DVB含量在2 % ~ 8 %之间）在二氯乙烷、硝基苯或其混合溶剂中充分溶胀后，在一定温度及催化剂存在下与交联剂发生后交联反应，制得高比表面积（约1000m2/g）及包含微孔、中孔结构的超高交联聚苯乙烯树脂。 二、丙烯酸系离子交换树脂的合成 1. 丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成 丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯与二乙烯苯进行自由基悬浮共聚合，然后在强酸或强碱条件下使酯基水解，可得到丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂。由丙烯酸甲酯制得的弱酸性阳离子交换树脂有较高的交换容量，因此应由也较广。 2. 丙烯酸系碱性阴离子交换树脂的合成 聚丙烯酸甲酯与多胺反应，形成含有氨基的弱碱性阴离子交换树脂。多乙烯多胺中的任何一个氨基都有可能与酯基反应。一个多乙烯多胺分子中也可能有多于一个的氨基参与反应，结果产生附加交联。由于附加交联的形成，由丙烯酸甲酯与二乙烯苯形成的共聚物与多乙烯多胺反应，仍可形成机械强度高的弱碱性阴离子交换树脂。 三、缩聚型离子交换树脂的合成 1．缩聚型强酸性阳离子交换树脂的合成 可通过两种方法由苯酚、甲醛和硫酸合成缩聚型强酸性阳离子交换树脂。第一种方法为甲醛与苯酚缩聚，然后用硫酸磺化酚醛缩聚物；第二种方法为先合成苯酚磺酸，接着与甲醛缩聚。 第二种方法更可取。具体合成方法是：将硫酸加到苯酚中，在100℃搅拌4h，生成苯
离子交换层析柱的装填及处理
离子交换层析柱的装填及处理 一、原理： 有些高分子物质含有一些可以分离的基因，例如-SO3H，-COOH等，因此可以和溶液中的离子产生交换反应。如：R-SO3H＋M+ R-S3M＋H+ 或R-NH3OH＋CL－— R-NH3CL＋OH －这类高分子物质通称离子交换剂，其中使用最普遍的是离子交换树脂。由于一定的离子交换剂对不同离子的亲和力不同，因此在洗提过程中，不同的离子在离子交换柱上的迁移速度也不同，最后得到分离。 二、目的与要求： 本实验是采用Zerolit225型阳离子交换树脂所装的柱，选以特定的PH缓冲洗脱液来分离含有两个性质不同的氨基酸溶液。通过实验要求掌握装柱、上样、洗脱、收集等离子交换柱层析技术的要点。 三、仪器与装置： 玻璃层析柱：长19cm，内径1、2cm，3# 砂芯。H L-2型恒流泵。H D-4型电脑核酸蛋白检测仪。B S-100A自动部份收集器。 250ml烧杯。 1ml吸管。 水浴锅。 72型（或721型）分光光度计。
四、试剂与药品： 树脂：Zerolit225型阳离子交换树脂。 洗脱液：0、45N，PH5、3柠檬酸缓冲液，取285g柠檬酸 （C6O7H8?H2O）；186g97℅NaOH；105ml浓硫酸溶于水中稀释至10升。 样品液：0、005M ASP和LYs的0、02N HCL混合溶液。 显色剂：显色剂列出两种可任选一种。 显色剂（Ⅰ）茚三酮-TiCL3溶液。 10g茚三酮溶于500ml乙二醇甲醚，再加入0、85 ml TiCL3（15%）显色剂（Ⅱ）：茚三酮-KCN溶液。 0、1M KCN:0、1628g KCN溶于水中稀释至250ml A、将1、25g茚三酮溶于25ml乙二醇甲醚，配成5%（W/V）浓度的溶液。B 、将2、5ml 0、01M KCN溶液与125ml乙醇甲醚混合。将A和B合并置棕色瓶中过夜即可使用。此溶剂用时， A、B两溶液在前一天合并，配好的溶液仅能在1-2天内使用，过时失效须重配。 五、方法与步骤： 1、树脂的处理： 关于市售新树脂的处理见 7、，本实验采用处理好的树脂。 2、装柱：将层析柱垂直装好，关闭柱底出口，在柱内注入约1cm高的柠檬酸缓冲液。
离子交换层析柱的装填及处理
一、原理： 有些高分子物质含有一些可以分离的基因，例如-SO3H，-COOH等，因此可以和溶液中的离子产生交换反应。如： R-SO3H＋M+ ————R-S3M＋H+ 或R-NH3OH＋CL－—————R-NH3CL＋OH－ 这类高分子物质通称离子交换剂，其中使用最普遍的是离子交换树脂。由于一定的离子交换剂对不同离子的亲和力不同，因此在洗提过程中，不同的离子在离子交换柱上的迁移速度也不同，最后得到分离。 二、目的与要求： 本实验是采用Zerolit225型阳离子交换树脂所装的柱，选以特定的PH缓冲洗脱液来分离含有两个性质不同的氨基酸溶液。通过实验要求掌握装柱、上样、洗脱、收集等离子交换柱层析技术的要点。 三、仪器与装置： 玻璃层析柱：长19cm，内径1.2cm，3# 砂芯。 HL-2型恒流泵。 HD-4型电脑核酸蛋白检测仪。 BS-100A自动部份收集器。 250ml烧杯。 1ml吸管。 水浴锅。 72型（或721型）分光光度计。 四、试剂与药品： 树脂：Zerolit225型阳离子交换树脂。 洗脱液：0.45N，PH5.3柠檬酸缓冲液，取285g柠檬酸（C6O7H8?H2O）；186g 97℅NaOH；105ml浓硫酸溶于水中稀释至10升。 样品液：0.005M ASP和LYs的0.02N HCL混合溶液。 显色剂：显色剂列出两种可任选一种。 显色剂（Ⅰ）茚三酮-TiCL3溶液。 10g茚三酮溶于500ml乙二醇甲醚，再加入0.85 ml TiCL3（15%） 显色剂（Ⅱ）：茚三酮-KCN溶液。 0.1M KCN:0.1628g KCN溶于水中稀释至250ml A、将1.25g茚三酮溶于25ml乙二醇甲醚，配成5%（W/V）浓度的溶液。 B、将2.5ml 0.01M KCN溶液与125ml乙醇甲醚混合。将A和B合并置棕色瓶中过夜即可使用。此溶剂用时，A、B两溶液在前一天合并，配好的溶液仅能在1-2天内使用，过时失效须重配。 五、方法与步骤： 1、树脂的处理： 关于市售新树脂的处理见7、，本实验采用处理好的树脂。 2、装柱：将层析柱垂直装好，关闭柱底出口，在柱内注入约1cm高的柠檬酸缓冲液。将经处理已成钠型的树脂置于烧杯中，加进1倍体积的柠檬酸缓冲液，搅成悬浮状沿柱内壁细心地把柱灌满。倒时不要太快，以免产生泡沫。待树脂在柱底逐渐沉积至约1cm高时，用吸管吸去柱内上层所出现的清液，慢慢打开柱底出口，继续加注树脂悬液直至柱体装到8cm高度为止。 在装柱时要避免使柱内液体流干而使装柱失败，另外树脂悬浮液的温度要相对恒定（特别是
8生物制药工艺学习题集 离子交换法
第八章离子交换法 一、填空题 1、离子交换剂由、和组成。平衡离子带 为阳离子交换树脂，平衡离子带称阴离子交换树脂。 2、常见的离子交换剂有，，等。 3、离子交换树脂的基本要求有、、 、和。 4、影响离子交换选择性的因素主要有、、 、、等。 5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C的名称是，属于交换纤维素; DEAE-C的名称是，属于交换纤维素;。 6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨的新型的蛋白质纯化技术。它是根据，结合，能分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓缩，分辨率很高，操作简单。 7、写出下列离子交换剂类型：732 ，724 ，717 ，CM-C ,DEAE-C ，PBE94 。 8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH 值下降到蛋白质组分值以下时，它因带电荷而，如果柱中有两种蛋白组分，pI值较者会超过另一组分，移动至柱下部pH较的位点进行。 9、影响离子交换选择性的因素有、、、 、。 二、选择题 1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（） A.偶极排斥 B.离子竞争 C.解离低 D.其它 2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（） A.羟型阴 B.氯型阴 C.氢型阳 D.钠型阳 3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常数，K＞1说明树脂对交换离子吸引力（） A.小于平衡离子 B.大于平衡离子 C.等于平衡离子 D.其它
三、名词解释 1、蛇笼树脂： 2、尼柯尔斯基方程式： 3、偶极离子排斥作用： 四、问答题 1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？ 2、请以CM-C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。 3、请以DEAE-C 为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。 4、由下图，利用给出的两种离子交换剂（E 1，E 2）分离3种蛋白质（P 1、P 2、P 3），用箭头流 程图表示(并指出E 1，E 2的类型)。 5、下图为离子交换法应用实例，请填写生产工艺流程中的空格（可选因素：阴离子交换树脂，阳离子交换树脂， 0.05mol/L 氨水，0.1mol/L 氨水，2mol/L 氨水）。简述从“滤液”开始，以后步骤的分离原理？
蛋白纯化离子交换层析法
蛋白纯化离子交换层析 研究生的生活，单调的科研，重复的脚印，匆匆的轨迹，踩着早上的时光一如往常的走进实验室，摊开实验记录本，写上日期，就像每天写日记一样开始计划今天的实验日记，用笔似乎要绘制一副有关实验的画面。 如果你处在这样的科研氛围里，慢慢的就会体味到科学本身就像窗外的大自然一样的美，绿色撩人，诗意陶醉…… 今天，我们写下的实验日记——蛋白纯化离子交换层析法，文章详细的总结了离子交换层析的定义、离子交换层析的原理、离子交换剂的种类，似乎要提醒一下脑子要保持清醒了，不然，看完之后，你能分清楚阴阳离子交换剂的概念，熟知它们的区别么？ ————你会创造规律科研生活的美 我，生在春天里，刚发芽的地方是实验室 知了也睡了，而我刷夜实验室 因为我在等待秋天收获的季节 虽然有可能错过成功的喜悦，却收获心灵上的成长
离子交换层析技术是以离子交换剂为固定相，常见的离子交换剂是由一类不溶于水的惰性高分子聚合物基质，通过共价键结合某种电荷基团，形成带电基质，带异性电荷的平衡离子能够通过静电力作用结合在电荷基质上，而平衡离子能够与样品流动相中的离子基团发生可逆交换而吸附在交换剂上，不同带电荷蛋白间结合吸附固定相的能力不同。离子交换技术就是根据蛋白质样品间带电性质的差别而进行分离的一种层析方法。 常见的离子交换剂有离子交换纤维素、离子交换树脂和离子交换葡聚糖凝胶。根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的性质不同，可以将离子交换剂分为阳离子交换剂和阴离子交换剂，在阳离子交换剂中，带正电荷的平衡离子能够和流动相中带正电荷的离子基团进行交换。例如DEAE纤维素阳离子交换剂，当纤维素交换剂分子上结合阳离子基团二乙氨乙基（DEAE）时，形成阳离子纤维素—O—C6 H14N+H，可与带负电荷的蛋白质进行结合，交换阴离子。 根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的解离度不同，又可以分为强酸型、中等酸型、弱酸型三类阳离子交换剂，强酸型离子交换剂在较大的pH范围内电荷基团完全解离，而弱酸型只能在较小的pH范围内完全解离，如结合羧甲基的离子交换剂在pH小于6时就失去了交换能力。 强酸型阳离子交换剂一般结合的基团有：磺酸甲基、磺酸乙基；中等酸型阳离子交换剂有：磷酸基团和亚磷酸基团；弱酸型离子交换剂有：酚羟基和羧基类； 在阴离子交换剂中，带负电荷的平衡离子能与流动相中带负电的离子基团进行交换，例如阴离子交换剂CM纤维素，当纤维素交换剂分子上结合羧甲基（CM）时，形成带有负电荷的阴离子（纤维素－O－CH2－COO一），可与带正电荷蛋白质结合，交换阳离子。 根据与高分子聚合物基质共价结合的电荷基团的解离度不同，可分为强碱型、中等碱型、弱碱型阴离子交换剂。一般结合季胺基团基质的交换剂为强碱型离子交换剂，结合叔胺、仲胺、伯胺等为中等或者弱碱型离子交换剂。 蛋白质是两性电解质，当溶液的pH值与蛋白质等电点相同时，蛋白质的静
离子交换树脂使用方法
离子交换树脂的使用方法 1.装柱（采用湿法装柱） A 实验室 量取：将一定量的树脂与去离子水在烧杯中进行混合，然后将混合的树脂水溶液倒入量筒中，使树脂充分沉降，通过补加和移取，使树脂床层与相应刻度持平，即完成树脂的量取。 装填：关闭离子交换柱下端的出口阀门，用水将量筒中的树脂全部导入离子交换柱中，然后打开交换柱出口阀门，使树脂在柱内沉降压实，然后关闭交换柱出口阀门，待用。（注意：须保留液面高于树脂床层1-2cm，避免干柱。） B 工业化 新树脂装柱前，应该使用清水和碱液对树脂交换柱相关管道进行清洗，清理出焊渣等固体废料和附着在柱壁和管壁上的尘土与其他杂质。然后，向柱内注入1/3 体积的水，取少量树脂，将树脂从交换柱顶部人孔处装入柱内。关闭人孔，向柱内注水，同时打开交换柱下部排水阀门，用≥80 目筛网在排水口拦截，观察是否有树脂泄露，如果有个别小颗粒，属于正常现象；如果有大颗粒树脂出现，且量比较多，说明交换柱下滤板有问题，应把树脂和水放出，检查下滤板焊缝和水帽，查找原因，进行检修。检修完毕后，再按照上面的方法检测，直至确定符合要求，然后再将剩余的树脂加入交换柱内。 树脂装柱完成后，先用去离子水对树脂进行反向清洗，清洗流速控制在2-4BV/h，清洗约1h，停止水洗，让树脂自然沉降完全；然后用去离子水对树脂柱床进行正向清洗，清洗流速控制在4-6BV/h，清洗约1h后停止。
2.Seplite树脂预处理 首先用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液 pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 然后用4%的氢氧化钠溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量 3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的碱，至出口液pH≤10，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 再用4%的盐酸溶液进行过柱处理，处理流速控制在1-2BV/h，处理量3-4BV；处理完毕后，用去离子水过柱清洗掉柱床及树脂孔道内残留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，树脂床层上至少保留20-30cm的液面层，防止干柱。 最后再用95%以上的乙醇或甲醇溶液以1BV/h的流速进行树脂过柱处理，至进出口醇浓度一致，停止进醇，浸泡2-4h，然后继续过柱处理，至流出液澄清无浑浊时停止，再用去离子水以1～2BV/h的流速过柱清洗树脂，至出口液中无明显的醇味，待用。 3.树脂吸附 料液上柱吸附前须经必要的过滤预处理，以去除料液中的固形物杂质，防止堵塞树脂孔道，影响树脂吸附效果。吸附过程一般采取正向过柱的方式，吸附流速一般建议控制在1-2BV/h，通过检测出口液中目的物（或杂质）的含量，以确定树脂的吸附状态。 1. 吸附后水洗 树脂吸附完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在 1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的料液以及部分水溶性杂质。 2. 树脂解析 水洗完成后，可采用4-6%的盐酸溶液或硫酸溶液对树脂进行过柱解析再生，过柱流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。也可采用8-10%的氯化钠溶液进行解析再生，处理流速一般控制在1-2BV/h，处理量控制在3BV以内。 3. 解析后水洗 树脂解析再生完成后，用去离子水正向过柱清洗树脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床内残留的解析剂（酸、盐溶液）。 4. 树脂深度再生处理 树脂运行一段时间后，如出现交换容量下降，可用下面的方法对树脂进行深度再生处理。
离子交换层析
实验二离子交换层析纯化兔血清IgG 【原理】 DEAE-Sephadex A-50 （二乙氨基- 乙基- 葡萄糖凝胶A-50 ）为弱碱性阴离子交换剂。用NaOH 将Cl - 型转变为OH - 型后，可吸附酸性蛋白。血清中的γ 球蛋白属于中性蛋白（等电点为pH6.85 ～7.5 ），其余均属酸性蛋白。pH7.2 ～7.4 的环境中。酸性蛋白均被DEAE-Sephadex A-50 吸附，只有γ 球蛋白便可在洗脱液中先流出，而其他蛋白则被吸附在柱上，从而便可分离获得纯化的IgG 。 【试剂与器材】 1. DEAE-Sephadex A-50 2.0.5mol/L HCl 和NaOH 3.0.1mol/L pH7.4 PBS 4.0.1mol/L Tris-HCl(pH7.4)
5.0.02 ％NaN 3 6.PEG 7. 无水乙醇 8. 紫外分光光度计 9.1cm×20cm 玻璃层析柱 10. 自动部分收集器 【操作步骤】 1 ．DEAE-Sephadex A-50 预处理称DEAE-Sephadex A-50 （下称A-50 ）5g ，悬于500ml 蒸馏水内，1h 后倾去上层细粒。按每克A-50 加0.5mol/L NaOH 15ml 的比例，将浸泡于0.5mol/L NaOH 液中，搅匀，静置30min ，装入布氏漏斗（垫有 2 层滤纸）中抽滤，并反复用蒸馏水抽洗至pH 呈中性；再以0.5mol/L HCl 同上操作过程处理，最后以0.5mol/L NaOH 再处理一次，处理完后，将A-50 浸泡于0.1mol/L pH7.4 PBS 中过夜。
2 ．装柱 （ 1 ）将层析柱垂直固定于滴定架上，柱底垫一圆形尼龙纱，出水口接一乳胶或塑料管并关闭开关。 （2 ）将0.1mol/L Tris-HCl(pH7.4) 沿玻璃棒倒入柱中至1/4 高度，再倒入经预处理并以同上缓冲液调成稀糊状的A-50 。待A-50 凝胶沉降2 ～3cm 高时，开启出水口螺旋夹，控制流速1ml/min ，同时连续倒入糊状A-50 凝胶至所需高度。 （ 3 ）关闭出水口，待A-50 凝胶完全沉降后，柱面放一圆形滤纸片，以橡皮塞塞紧柱上口，通过插入橡皮塞之针头及所连接的乳胶或塑料管与洗脱液瓶相连接。 3 ．平衡启开出水口螺旋夹，控制流速 4 滴/min ，使约2 倍床体积的洗脱液流出。并以pH 计与电导仪分别测定洗脱液及流出液之PH 值与离子强度，两者达到一致时关闭出水口，停止平衡。 4 ．加样及洗脱启开上口橡皮塞及下口螺旋夹，使柱中液体缓慢滴出，当柱面液体与柱面相切时，立即关闭出水口，以毛细滴管沿柱壁加入样品（0.5ml 血清，体积应小于床体积的2% ，蛋白浓度以＜100mg 为宜）。松开出水口螺旋夹使面样品缓慢进入柱内，至与柱面
离子交换树脂的制备方法
离子交换树脂的制备方法 0708010103 贺竹 离子交换树脂的发展是以缩聚产品开始的，然后出现了加聚产品，在合成离子交换树脂的初期，主要是以缩聚型为主，但是合成的树脂难以成球状并且化学稳定性较差，机械强度不好，在使用过程中常有可溶性物质渗出。现在使用的离子交换树脂几乎都是加聚产品。 一、苯乙烯系离子交换树脂的合成 苯乙烯系离子交换树脂是苯乙烯和二乙烯苯（DVB）在水相中进行悬浮共聚合得到共聚物珠体，然后向共聚体中引入可离子化的基团而合成的。苯乙烯系离子交换树脂的用量占离子交换树脂总用量的95%以上，这是因为苯乙烯单体相对便宜并可大量得到，并且不易因氧化、水解或高温而降解。聚苯乙烯树脂以聚苯乙烯为骨架，与小分子的功能基以化学键的形式结合，因此既保留了原有低分子的各种优良性能，又由于高分子效应可增添新的功能，这使得离子交换树脂的性能大幅度提高，品种成倍地增加，应用范围迅速扩大，大大促进了化工企业、制药工业、环保等行业的发展，对世界经济、政治、军事的发展产生了巨大的影响【1】。 将苯乙烯，二乙烯苯进行悬浮共聚，加入分散稳定剂，在搅拌的条件下可以得到粒度合适，大小均匀的球状共聚体（PS）。稳定剂的性质、搅拌条件、温度等因素对悬浮聚合的影响很大。用难溶性无机物微粉末作悬浮稳定剂时，得到的聚合球粒大小比较均匀，并且在微粉末稳定剂用量相同时，粉末越细，得到的球粒越小。在苯乙烯，二乙烯苯悬浮共聚时加入沉淀剂、良溶剂或线型高聚物等做致孔剂，聚合结束后将致孔剂提取出来，得到多孔性的共聚物【2】（Pst型，称为大孔树脂）。把这种共聚物进一步制成离子交换树脂，发现其离子交换速度加快，机械强度增大，稳定性增强。由于这类树脂其具有与活性炭类似的吸附能力【3】，可以回收吸附质，所以被广泛用于有机物的分离纯化【4】、工业有机废水的处理【5-6】、生化产品【7】等。值得注意的是，在合成大孔共聚物时，为保证孔结构的稳定，交联剂用量比合成凝胶型时要多。王亚宁等【8】以液体石蜡、甲苯和环己酮作致孔剂，采用悬浮聚合合成大孔吸附树脂，研究了单体和致孔剂组成对孔结构的影响。V everka等【9】将大孔型低交联苯乙烯-二乙烯苯（PSt-DVB）共聚物（DVB含量在2 % ~ 8 %之间）在二氯乙烷、硝基苯或其混合溶剂中充分溶胀后，在一定温度及催化剂存在下与交联剂发生后交联反应，制得高比表面积（约1000m2/g）及包含微孔、中孔结构的超高交联聚苯乙烯树脂。 二、丙烯酸系离子交换树脂的合成 1. 丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂的合成 丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯与二乙烯苯进行自由基悬浮共聚合，然后在强酸或强碱条件下使酯基水解，可得到丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂。由丙烯酸甲酯制得的弱酸性阳离子交换树脂有较高的交换容量，因此应由也较广。 2. 丙烯酸系碱性阴离子交换树脂的合成 聚丙烯酸甲酯与多胺反应，形成含有氨基的弱碱性阴离子交换树脂。多乙烯多胺中的任何一个氨基都有可能与酯基反应。一个多乙烯多胺分子中也可能有多于一个的氨基参与反应，结果产生附加交联。由于附加交联的形成，由丙烯酸甲酯与二乙烯苯形成的共聚物与多乙烯多胺反应，仍可形成机械强度高的弱碱性阴离子交换树脂。 三、缩聚型离子交换树脂的合成 1．缩聚型强酸性阳离子交换树脂的合成 可通过两种方法由苯酚、甲醛和硫酸合成缩聚型强酸性阳离子交换树脂。第一种方法为甲醛与苯酚缩聚，然后用硫酸磺化酚醛缩聚物；第二种方法为先合成苯酚磺酸，接着与甲
离子交换层析实验原理及步骤
离子交换层析实验原理及步骤 离子交换层析实验方法 阴离子交换剂与阳离子交换剂的装柱和层析过程基本相同。交联葡聚糖的预处理只需充分溶胀和平衡，不需要除去细粒碎片和酸碱处理。其他步骤也基本同离子交换纤维素。 1. 剂型的选择 根据蛋白质在所用缓冲液pH值下带电荷的种类选择，如pH高于蛋白质等电点，应选阴离子交换剂，反之应选阳离子交换剂。一般情况下，DEAE-纤维素用于分离酸性蛋白，而CM纤维素用于分离碱性蛋白质。 下面以DEAE-纤维素操作为例，介绍试验方法 2. 膨胀活化 此步的目的在于除去杂质，暴露DEAE-纤维素上的极性基团。DEAE-纤维素的用量则根据柱容积的大小和所需过柱样品的量来决定。一般是1.0g DEAE-纤维素相当于6ml～8ml柱床体积。 表1－4 分离的血清与所需DEAE—纤维素量及其他条件的大致关系 血清样品量（ml） DEAE需用量（g） 选层析柱规格（cm） 选脱液量（ml） 1~2 2 1×25 100~150 5 5 2×12 200~300 10 10 2×20 300~400 20 20 2×37
400~800 称取所需的量，撒于0.5Mol/L NaOH溶液中（1g DEAE—纤维素干粉约需15倍NaOH液），浸泡1h左右，不时搅拌。抽滤（以布氏漏斗加两层滤纸或尼龙纱布抽滤），以蒸馏水洗涤，再抽滤，直至滤液近中性为止，再将纤维素浸泡于0.5Mol/L HCl中1h，同样抽滤液至近中性。再将纤维素浸于0.5Mol/L NaOH液中，同样处理，洗至中性。 3. 平衡 将DEAE—纤维素放入0.0lMol/L pH 7. 4 PB液中（即起始缓冲液），静止1h，不时搅拌，待纤维素下沉后，倾去上清液或抽滤除去洗液，如此反复几次至倾出液体的pH值与加入的PB液的pH值相近时为止。 4. 装柱 层析柱的选择要大小、长度适当。一般而言，柱长和柱直径之比为10∶1～20∶1，柱的内径上下要均匀一致。用前将层析柱在清洁液内浸泡处理24h，然后依次用常水、蒸馏水、起始缓冲液充分洗涤。 装柱时，先剪一块圆形的尼龙纱布（直径与层析柱内径一致），放入层析柱底部。将柱下端连接细塑料管，夹上螺旋夹。把层析柱垂直固定在三角铁架上，倒入起始缓冲液至一半的柱高，除去死区及塑料管内的气泡。再将平衡的DEAE－纤维素糊状物沿管壁倒入柱中。注意不要产生气泡，如有气泡应排除或重装。拧开螺旋夹，使流速至1ml/5min，待缓冲液快接近纤维素面时，继续倒入纤维素糊，同时用玻璃棒搅拌表面层，以免使两次加入的纤维素形成分界层，通过进出缓冲液调节流量，也可通过塑料管的升降来控制，至柱床体积不变为止。剪一圆形滤纸（与柱内径大小一致），从柱的上端轻轻放入，使其沉接于纤维素床表面，以免在加样时打乱纤维素层。装好柱的柱面应该是平整的，无倾斜，整个柱床内无气泡、不分层。继续平衡，使流出液的pH值与流入液的pH值完全一致为止。 5. 上样 要层析的样品首先必须用起始缓冲液（4℃）平衡过夜，中间可换液数次。将柱的上端打开，用吸管将纤维素柱上面的缓冲液吸出，不要吸净，留一薄层液面，以免空气进入。沿管壁缓缓加入样品，注意不要打乱纤维素表层。拧开下端的螺旋夹，使样品进入交换剂中，快要进完时，加1ml～2ml缓冲液冲洗柱壁，随即用多量的洗脱液洗脱。 样品的加量与DEAE—纤维素有一个最适比的关系，超过这个比值，吸附就不完全，直接影响到分离的纯度。经过粗提的—球蛋白50mg～100mg，用干重约4g DEAE－纤维素装柱分离，可获得理想结果。
8生物制药工艺学习题集-离子交换法
8生物制药工艺学习题集-离子交换法
第八章离子交换法 一、填空题 1、离子交换剂由、和组成。平衡离子带 为阳离子交换树脂，平衡离子带称阴离子交换树脂。 2、常见的离子交换剂有，，等。 3、离子交换树脂的基本要求 有、 、 、 和。 4、影响离子交换选择性的因素主要有、、 、、等。 5、请写出下列离子交换剂的名称和类型：CM-C 的名称是，属于交换纤维素; DEAE-C的名称是，属于
交换纤维素;。 6、色谱聚焦（chromatofocusing）是一种高分辨 的新型的蛋白质纯化技术。它是根 据，结合，能 分离几百毫克蛋白质样品，洗脱峰被聚焦效应浓 缩，分辨率很高，操作简单。 7、写出下列离子交换剂类型： 732 ， 724 ， 717 ， CM-C ,DEAE-C ，PBE94 。 8、在采用多缓冲阴离子交换剂作固定相的离子 交换聚焦色谱过程中，当柱中某位点之pH值下 降到蛋白质组分值以下时，它因带 电荷而，如果柱中有两种蛋白组分， pI值较者会超过另一组分，移动至柱下 部pH较的位点进行。 9、影响离子交换选择性的因素 有、、 、 、。
二、选择题 1、用钠型阳离子交换树脂处理氨基酸时，吸附量很低，这是因为（）A.偶极排斥B.离子竞争C.解离低D.其它 2、在酸性条件下用下列哪种树脂吸附氨基酸有较大的交换容量（） A.羟型阴 B.氯型阴 C.氢型阳 D.钠型阳 3、在尼柯尔斯基方程式中，K值为离子交换常
A.小于平衡离子 B.大于平衡离子 C.等于平衡离子 D.其它 三、名词解释 1、蛇笼树脂： 2、尼柯尔斯基方程式： 3、偶极离子排斥作用： 四、问答题 1、简述离子交换纤维素的特点有哪些？ 2、请以CM-C为例说明离子交换纤维素分离纯化蛋白质时的洗脱方法有哪些？并说出各种方法的洗脱原理。
离子交换树脂再生办法
离子交换树脂再生方法 一.阳床 1.阳床再生（顺流再生） ①配酸比重≥3，同时将阳床内水全部放空； ②打开进酸阀、上排阀，其他阀门全部关闭，打开酸泵； ③待进酸液面超过树脂以上20cm后，开启下排，下排流量和进酸流量相同，此时流量控制在600～1000L/h，进 酸时间不低于40分钟。 1.阳床清洗 进酸完毕后可直接进行清洗，先开启砂过滤，精密过滤，精密过滤处于上排上进状态。放掉阳床进酸管道、上进管道内的残酸方法为：开启上进下进，下排开启进酸阀。此时将精密过滤出水阀打开、关闭上排阀，将进酸管道内的残酸冲洗到酸槽后关闭进酸阀。关闭阳床下进阀，开始进行清洗，清洗时打开阳床上排阀，阳床内的水须始终漫过树脂，注意不要使树脂失水。清洗到下排阀出水PH值为7左右（接近中性）为止。 二.阴床 1.阴床再生（水流再生） ①配碱比重≥5，将阴床内水放空； ②打开进碱阀、上排阀，其他阀门全部关闭，然后开启碱泵； ③待碱液液面超过树脂20cm后，开启下排，下排流量与进碱流量一致，此时流量控制在600～1000L/h，进碱时间不得少于60min，进碱完毕后放空阴床内碱液。 2.阴床清洗 清洗时打开中间水箱泵、风机，防止碱液倒流至中间水箱槽。将进碱管道内残碱冲洗到碱槽内及即可以开始阴床清洗。同阳床清洗一样，清洗到下排排出水PH值约为7（中性），测试电导率小于5即可。 三.混床 1.混床再生 ①阴阳树脂同步再生。首先对混床内树脂进行分层：开启清洗阀、上排阀并启动清洗泵，此时分层开始。若分层困难，可进少量酸帮助树脂分层，在混床内树脂出现明显分层时分层完毕，再开启上进阀、中排阀（同时混床以前的阴、阳床正常开启运行）将阴离子交换树脂冲洗干净直至排出的水呈中性。 ②进酸进碱 配碱比重≥5、配酸比重≥3，碱液由上排进入，中排排出；酸液由下排进入、中排排出。进酸进碱在同步进行时，必须保证各泵的流量一致，泵流量应保持在600～1000L/h，时间不低于30min。阴、阳离子交换树脂再生完毕后进行清洗时清洗水分别从上排阀、下排阀进入，由中排阀排出，此时须确保清洗的同步进行以及进水流量的一致。待中排排水呈中性时清洗操作完毕。 进酸进碱也可以分别进行，按此操作再生时进酸、碱的方式、流量与时间和同步再生时一样。步骤如下：首先将混床内阴离子交换树脂柱内的水排空，再进碱对树脂进行再生，再生完毕后将阴树脂清洗干净直至排出的水呈中性，然后将阴离子交换树脂柱内的水排空。在进酸对阳离子交换树脂进行清洗时，也应先将阳树脂柱内水排空，再进酸液进行再生，再生完毕后将阳树脂清洗干净直至排出的水呈中性，随后也应将阳树脂柱内水排空。 ③阴阳离子交换树脂的混合 清洗操作完毕后，开启压缩空气对阴、阳离子交换树脂进行混合，直至阴、阳离子交换树脂均匀混合为止。 压缩空气压力范围为：0.15～0.25MPa。 ④阴、阳离子交换树脂混合完毕后再由上、下排进水对其进行清洗，水由中排排出。清洗至出水之电导率达到规定范围时即可将混床投入运行。
离子交换层析
离子交换层析 1、定义 2、发展 1848年，Thompson等人在研究土壤碱性物质交换过程中发现离子交换现象。本世纪40年代，出现了具有稳定交换特性的聚苯乙烯离子交换树脂。50年代，离子交换层析进入生物化学领域，应用于氨基酸的分析。目前离子交换层析仍是生物化学领域中常用的一种层析方法，广泛的应用于各种生化物质如氨基酸、蛋白、糖类、核苷酸等的分离纯化。常用的离子交换剂有：离子交换纤维素、离子交换葡聚糖和离子交换树脂。 3、基本信息 离子交换层析中，基质是由带有电荷的树脂或纤维素组成。带有正电荷的称之阳离子交换树脂；而带有负电荷的称之阴离子树脂。离子交换层析同样可以用于蛋白质的分离纯化。由于蛋白质也有等电点，当蛋白质处于不同的pH条件下，其带电状况也不同。阴离子交换基质结合带有负电荷的蛋白质，所以这类蛋白质被留在柱子上，然后通过提高洗脱液中的盐浓度等措施，将吸附在柱子上的蛋白质洗脱下来。结合较弱的蛋白质首先被洗脱下来。反之阳离子交换基质结合带有正电荷的蛋白质，结合的蛋白可以通过逐步增加洗脱液中的盐浓度或是提高洗脱液的pH值洗脱下来。 4、具体操作 预处理和装柱 对于离子交换纤维素要用流水洗去少量碎的不易沉淀的颗粒，以保证有较好的均匀度，对于已溶胀好的产品则不必经这一步骤。溶胀的交换剂使用前要用稀酸或稀碱处理，使之成为带H+或OH-的交换剂型。阴离子交换剂常用“碱-酸-碱”处理，使最终转为-OH-型或盐型交换剂；对于阳离子交换剂则用“酸-碱-酸”处理，使最终转为-H-型交换剂。 洗涤好的纤维素使用前必须平衡至所需的pH和离子强度。已平衡的交换剂在装柱前还要减压除气泡。为了避免颗粒大小不等的交换剂在自然沉降时分层，要适当加压装柱，同时使柱床压紧，减少死体积，有利于分辨率的提高。
离子交换树脂原理
离子交换树脂原理 离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交换树脂带有大量的钠离子。当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。 当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫作“再生”。 由于实际工作的需要，软化水设备的标准工作流程主要包括：工作(有时叫做产水，下同)、反洗、吸盐(再生)、慢冲洗(置换)、快冲洗五个过程。不同软化水设备的所有工序非常接近，只是由于实际工艺的不同或控制的需要，可能会有一些附加的流程。任何以钠离子交换为基础的软化水设备都是在这五个流程的基础上发展来的(其中，全自动软化水设备会增加盐水重注过程)。 反洗：工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。这个过程一般需要5-15分钟左右。 吸盐(再生)：即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入(只要进水有一定的压力即可)。在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。 慢冲洗(置换)：在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。 快冲洗：为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。 应用 1）水处理 水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。 2）食品工业 离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。 3）制药行业 制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。 4）合成化学和石油化学工业 在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染