離子交換色譜的流動相必須是有一定離子強度的并且對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。
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度增大,pH可能會發(fā)生改變,有可能導致目的分子失活。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。
要使目的分子帶有電荷并以適當?shù)膹姸冉Y(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。
吸附階段應選擇允許目的分子與介質(zhì)結(jié)合達到的最高離子強度,而洗脫時要選擇可使目的分子與介質(zhì)解吸的zui低離子強度。這也就定出了洗脫液離子強度的梯度起止范圍。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。
因為離子交換反應的速率極快,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)的擴散和在顆粒外的擴散。離子在顆粒內(nèi)的擴散速率與樹脂結(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。
樹脂顆粒增大,內(nèi)擴散速率減小,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。
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)擴散阻力大,其內(nèi)擴散速率慢,交換速率小。降低樹脂交聯(lián)度,可提高離子交換速率。
溫度升高,離子內(nèi)、外擴散速率都將加快。溫度每升高25℃,離子交換速率可增加1倍,但應考慮被交換物質(zhì)對溫度的敏感性。
被交換離子的化合價越高,引力的影響越大,離子的內(nèi)擴散速率越慢。
被交換離子越小,內(nèi)擴散阻力越小,離子交換速率越快。
攪拌速率或流速越大,液膜的厚度越薄,外擴散速率越高。但當攪拌速率增大到一定程度后,影響逐漸減小。
當離子濃度低于0.01mol/L時,離子濃度增大,外擴散速率增加。但當離子濃度達到一定值后,濃度增加對離子交換速率增加的影響逐漸減小。
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