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技术交流 / Technical Exchange

离子交换树脂在色谱分离上的应用

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离子交换树脂在色谱分离上的应用,除了在无机物的分离上,也在如糖类、蛋白质、氨基酸等有机酸类和碱土金属、重金属、稀土金属等的分离上广泛应用。
一、树脂色谱分离的原理:离子交换法是利用离子交换树脂(固体相)与溶液(液体相)中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法。主要应用于微量组分的富集和高纯度物质的制备。树脂对离子的亲和力反映了离子在树脂上的交换能力,水合离子的半径越小,电荷越高,其亲和力也越大。将含有不同离子的溶液通过离子交换树脂,树脂将根据对这些离子的不同亲和力,将其依此吸附在树脂的基团上(这实际相似于水处理上的离子层态分布图)。然后,选用不同的洗脱液,依次将这些吸附物洗脱下来,通过对洗脱液的分析,选取不同时间段的物质成分加以回收的过程。
而对有机物质的提取和分离中,则主要是依靠树脂的极性、孔径、比表面积、粒度等物理因素,对有机混合物中不同的成分按其分子量的大小将其依此按序的吸附在树脂上,饱和后,再通过不同的溶剂,依此将其解析并分段予以回收和浓缩的过程。
二、色谱分离的核心构件是色谱柱,而其中的填料的优劣(固定相)又是色谱柱的核心。色谱柱的填料种类繁多,有硅胶,聚合树脂等,现在用树脂作填料的越来越多。使用填料的选择主要取决于样品的分离模式。
三、决定色谱柱的性能好坏主要由以下几方面:
1、填料树脂本身的质量问题,这主要包括它的理化性能指标方面。
2、色谱柱的高径比。高径比越大,则分离的效果越佳,但运行的阻力也相对较大。高径比以4:1较佳。
3、过料的质量有关。料液的温度对色普的影响有一定的关系。
4、洗脱液的选择和浓度的高低对洗脱的效果也有一定的影响。因此,对一种混合物的色谱分离,何种工艺是最佳的,有必要通过一定的试验,摸索出最佳的运行工况。
四、现以我公司的DTF-01色谱树脂在低聚糖和葡萄糖上的色谱分离使用方法介绍如下:
DTF-01色谱树脂在使用前都要经过预处理(若是直接呈使用态Rca型则直接纯水冲洗后使用),使树脂在使用时达到正常的状态。预处理的步骤为:
1、树脂装柱后,用纯水浸泡,使树脂充分吸水膨胀,然后,进行反洗,控制适当(80-100%)的膨胀率,以去除细小的树脂颗粒和可能的杂物,直到反洗出水澄清、无色、无泡沫止;
2、通入1mol/l的HCl溶液,当出口浓度达0.5mol/l时,浸泡树脂24小时,然后用纯水冲洗到中性;
3、通入约0.5mol/l的NaOH溶液,当出口浓度达到0.3 mol/l时,浸泡24小时,然后用纯水冲洗到中性;
4、转型:通入约3BV-4BV的l mol/lCaCl2溶液使树脂彻底转为R2Ca型(若出厂是R2Ca型则只需反洗、清洗即可),并且浸泡12小时以上,然后用纯水洗到中性备用。
五、色谱分离操作:一定温度(70℃)下的料液,以一定的流速通过树脂柱(或说色谱柱),当糖液完全进入色谱柱,并使色谱柱饱和后(或出口有一定浓度的糖液),用同一流速的纯水对树脂进行洗脱,并在树脂柱的出口端收集洗脱液,并及时取样分析糖的成分和浓度。
分离效果:在70℃,洗脱流速5.6m/h,DTF-01树脂的分离效果为:在分离液收集的开始阶段低聚糖的含量高达92%,而葡萄糖的含量只有1.6%。随着时间的推移,低聚糖的流出量逐渐减少,而且浓度变化较快。
试验结果表明:采用我公司的DTF-01树脂,对发酵法制造的低聚糖进行分离提纯能够得到很好的效果。低聚糖中大部分的葡萄糖成分可以被去除,使低聚糖含量由60%提高到90%以上,葡萄糖的含量少于2%。
同样DTF系列色谱分离树脂对葡萄糖和果糖的分离以及在中草药的提纯分离上也有成熟良好的分离效果。另外,同一种树脂呈不同的离子形态,其功能也有所差别如:
钙型:果糖/葡萄糖;山梨糖醇/甘露糖醇;甘露糖/右旋糖;半乳糖/葡萄糖
钠型或钾型:右旋糖/聚合物;麦芽糖/聚合物;

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