離子交換樹脂在色譜分離上的應用

離子交換樹脂在色譜分離上的應用,除了在無機物的分離上,也在如糖類、蛋白質、氨基酸等有機酸類和堿土金屬、重金屬、稀土金屬等的分離上廣泛應用。

一、樹脂色譜分離的原理:離子交換法是利用離子交換樹脂(固體相)與溶液(液體相)中的離子之間所發生的交換反應來進行分離的方法。主要應用于微量組分的富集和高純度物質的制備。樹脂對離子的親和力反映了離子在樹脂上的交換能力,水合離子的半徑越小,電荷越高,其親和力也越大。將含有不同離子的溶液通過離子交換樹脂,樹脂將根據對這些離子的不同親和力,將其依此吸附在樹脂的基團上(這實際相似于水處理上的離子層態分布圖)。然后,選用不同的洗脫液,依次將這些吸附物洗脫下來,通過對洗脫液的分析,選取不同時間段的物質成分加以回收的過程。

而對有機物質的提取和分離中,則主要是依靠樹脂的極性、孔徑、比表面積、粒度等物理因素,對有機混合物中不同的成分按其分子量的大小將其依此按序的吸附在樹脂上,飽和后,再通過不同的溶劑,依此將其解析并分段予以回收和濃縮的過程。

二、色譜分離的核心構件是色譜柱,而其中的填料的優劣(固定相)又是色譜柱的核心。色譜柱的填料種類繁多,有硅膠,聚合樹脂等,現在用樹脂作填料的越來越多。使用填料的選擇主要取決于樣品的分離模式。

三、決定色譜柱的性能好壞主要由以下幾方面:

    1、填料樹脂本身的質量問題,這主要包括它的理化性能指標方面。

    2、色譜柱的高徑比。高徑比越大,則分離的效果越佳,但運行的阻力也相對較大。高徑比以4:1較佳。

    3、過料的質量有關。料液的溫度對色普的影響有一定的關系。

    4、洗脫液的選擇和濃度的高低對洗脫的效果也有一定的影響。因此,對一種混合物的色譜分離,何種工藝是最佳的,有必要通過一定的試驗,摸索出最佳的運行工況。

四、現以我公司的色譜樹脂在低聚糖和葡萄糖上的色譜分離使用方法介紹如下:

  色譜樹脂在使用前都要經過預處理(若是直接呈使用態Rca型則直接純水沖洗后使用),使樹脂在使用時達到正常的狀態。預處理的步驟為:

    1、樹脂裝柱后,用純水浸泡,使樹脂充分吸水膨脹,然后,進行反洗,控制適當(80-100%)的膨脹率,以去除細小的樹脂顆粒和可能的雜物,直到反洗出水澄清、無色、無泡沫止;

    2、通入1mol/l的HCl溶液,當出口濃度達0.5mol/l時,浸泡樹脂24小時,然后用純水沖洗到中性;

    3、通入約0.5mol/l的NaOH溶液,當出口濃度達到0.3 mol/l時,浸泡24小時,然后用純水沖洗到中性;

    4、轉型:通入約3BV-4BV的l mol/lCaCl2溶液使樹脂徹底轉為R2Ca型(若出廠是R2Ca型則只需反洗、清洗即可),并且浸泡12小時以上,然后用純水洗到中性備用。

五、色譜分離操作:一定溫度(70℃)下的料液,以一定的流速通過樹脂柱(或說色譜柱),當糖液完全進入色譜柱,并使色譜柱飽和后(或出口有一定濃度的糖液),用同一流速的純水對樹脂進行洗脫,并在樹脂柱的出口端收集洗脫液,并及時取樣分析糖的成分和濃度。

  分離效果:在70℃,洗脫流速5.6m/h,DTF-01樹脂的分離效果為:在分離液收集的開始階段低聚糖的含量高達92%,而葡萄糖的含量只有1.6%。隨著時間的推移,低聚糖的流出量逐漸減少,而且濃度變化較快。

  試驗結果表明:采用我公司的色譜樹脂,對發酵法制造的低聚糖進行分離提純能夠得到很好的效果。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%。

  同樣色譜分離樹脂對葡萄糖和果糖的分離以及在中草藥的提純分離上也有成熟良好的分離效果。另外,同一種樹脂呈不同的離子形態,其功能也有所差別如:

  鈣型: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

  鈉型或鉀型:右旋糖/聚合物;麥芽糖/聚合物;


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