A. 蛋白質等生物大分子的分離提取應選用哪種離子交換劑為什麼
常用的蛋白質純化方法有離子交換色譜、親和色譜、電泳、疏水色譜等等
離子交換色譜：蛋白質和氨基酸一樣會兩性解離，所帶電荷決定於溶液pH。pH小於pI時蛋白質帶正電，pH大於pI時蛋白質帶負電。不同蛋白質等電點的蛋白質在同一個溶液中，表面電荷情況不同。離子交換就是利用不同蛋白質在同一溶液中表面電荷的差異來實現分離的。
親和色譜：生物大分子有一個特性，某些分子或基因對它們有特異性很強的吸附作用。如鎳柱中Ni可以與His標簽的蛋白結合，這種只針對一種或一類物質的吸附就是親和色譜的原理。
電泳：SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳，SDS能斷裂分子內和分子間氫鍵，破壞蛋白質的二級和三級結構，強還原劑能使半胱氨酸之間的二硫鍵斷裂，蛋白質在一定濃度的含有強還原劑的SDS溶液中， 與SDS分子按比例結合，形成帶負電荷的SDS-蛋白質復合物，這種復合物由於結合大量的SDS，使蛋白質喪失了原有的電荷狀態形成僅保持原有分子大小為特徵的負離子團塊，從而降低或消除了各種蛋白質分子之間天然的電荷差異，由於SDS與蛋白質的結合是按重量成比例的，因此在進行電泳時，蛋白質分子的遷移速度取決於分子大小。
疏水色譜：疏水色譜基於蛋白質表面的疏水區與介質疏水配體間的相互作用，在高濃度鹽作用下，蛋白質的疏水區表面上有序排列的水分子通過鹽離子的破壞被釋放，裸露的疏水區與疏水配體相互作用而被吸附。疏水色譜就是利用樣品中各組分在色譜填料上配基相互作用的差異，在洗脫時各組分移動速度不同而達到分離的目的。隨著鹽離子濃度的降低，疏水作用降低，蛋白質的水化層又形成，蛋白質被解吸附。
B. 什麼叫離子交換樹脂的選擇性有什麼規律
離子交換樹脂的顆粒尺寸和有關的物理性質對它的工作和性能有很大影響。離子交換樹脂通常製成珠狀的小顆粒，它的尺寸也很重要。樹脂顆粒較細者，反應速度較大，但細顆粒對液體通過的阻力較大，需要較高的工作壓力；特別是濃糖液粘度高，這種影響更顯著。因此，樹脂顆粒的大小應選擇適當。如果樹脂粒徑在0.2mm(約為70目)以下，會明顯增大流體通過的阻力，降低流量和生產能力。樹脂顆粒大小的測定通常用濕篩法，將樹脂在充分吸水膨脹後進行篩分，累計其在20、30、40、50……目篩網上的留存量，以90%粒子可以通過其相對應的篩孔直徑，稱為樹脂的「有效粒徑」。多數通用的樹脂產品的有效粒徑在0.4～0.6mm之間。樹脂顆粒是否均勻以均勻系數表示。它是在測定樹脂的「有效粒徑」坐標圖上取累計留存量為40%粒子，相對應的篩孔直徑與有效粒徑的比例。如一種樹脂(ir-120)的有效粒徑為0.4～0.6mm，它在20目篩、30目篩及40目篩上留存粒子分別為：18.3%、41.1%、及31.3%，則計算得均勻系數為2.0。樹脂在乾燥時的密度稱為真密度。濕樹脂每單位體積(連顆粒間空隙)的重量稱為視密度。樹脂的密度與它的交聯度和交換基團的性質有關。通常，交聯度高的樹脂的密度較高，強酸性或強鹼性樹脂的密度高於弱酸或弱鹼性者，而大孔型樹脂的密度則較低。例如，苯乙烯系凝膠型強酸陽離子樹脂的真密度為1.26g/ml，視密度為0.85g/ml；而丙烯酸系凝膠型弱酸陽離子樹脂的真密度為1.19g/ml，視密度為0.75g/ml。(3)樹脂的溶解性離子交換樹脂應為不溶性物質。但樹脂在合成過程中夾雜的聚合度較低的物質，及樹脂分解生成的物質，會在工作運行時溶解出來。交聯度較低和含活性基團多的樹脂，溶解傾向較大。高價離子通常被優先吸附，而低價離子的吸附較弱。在同價的同類離子中，直徑較大的離子的被吸附較強。一些陽離子被吸附的順序如下：Fe3+>Al3+>Ra2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Ni2+>Cd2+>Cu2+>Co2+>Zn2+>Mg2+>Ba2+>K+>NH4+>Na+>Li+對強酸性陽樹脂，H+的選擇性介於Na+和Li+之間。但對弱酸性陽樹脂，H+的選擇性最強。
C. 怎麼選擇離子交換樹脂
選擇離子交換樹脂來的一自般原則是選擇交換容量大、容易再生、而且使用耐久的樹脂。具體來說：交換容量越大則同體積的樹脂能吸附的離子越多,一個交換周期的制水量也越大。從這一角度出發,弱酸或弱鹼性樹脂比強酸或強鹼性的樹脂交換容量大。另外,在同類樹脂中,由於樹脂的交聯度不同,交換容量也不同。選擇樹脂時應注意。
D. 在離子交換色譜操作中，怎樣選擇離子交換樹脂
需要考慮哪些因素？
顆粒尺寸：
樹脂一般是顆粒狀的固體，離子交換樹脂顆粒的尺寸是非常重要的一個因素，樹脂顆粒太大，反應速度就比較慢一些，樹脂顆粒小，反應的速度就快一些，但是樹脂的顆粒太小，液體通過時的阻力就會增大，所以一般樹脂的尺寸都是經過嚴格的篩選之後，才能夠確定，一般樹脂的顆粒尺寸在0.4-06mm左右。
交聯度：
樹脂中含交聯劑的重量稱為離子交換樹脂的交聯度，一般以百分比表示。樹脂的交聯度與樹脂的再生、密度、選擇性、耐用性都是息息相關的，交聯度越高，樹脂的再生就比較困難、密度就越高、選擇性更強、耐用性也好一些，交聯度越低則相反。一般樹脂的交聯度在4-14%之間，交聯度為7%左右的性能是比較理想的。
耐熱性：
樹脂無論是儲存還是使用，都需要考慮到溫度的問題，不同的樹脂因為使用的材質不同，具有不同的耐溫性，一般超純水設備樹脂可耐100℃或更高些的溫度，而H型應在100~120℃下使用。苯乙烯系陰樹脂、強鹼性陰離子交換樹脂的使用溫度不超過50~60℃，弱鹼性陰離子交換樹脂可在80℃下使用，丙烯酸系強鹼性陰樹脂的使用溫度應低於38℃。
交換容量：
離子交換樹脂的交換容量，簡單來說就是樹脂能夠交換多少離子，一般單位是meq/g(干樹脂)或 meq/mL(濕樹脂)，交換容量可以分為三種，分別是「總交換容量」、「工作交換容量」和「再生交換容量」
E. 如何選擇好的離子交換樹脂
用於提取、分離、吸附及精製等不同目的的實驗，需要選擇不同性能的離子交換樹脂，這對於實驗結果是至關重要的。
一般說來，如果吸附的物質是無機陽離子或有機鹼時，宜用陽離子交換樹脂，比如，測定疏時，為了分離Fe3+與SO42-，可選用強酸性陽離子交換樹脂
如果吸附的物質是無機陰離子或有機酸時，則宜用陰離子交換樹脂，比如測定Al3+時，為了排除千擾需要除去Fe3+,這時可選用強鹼性陰離子交換樹脂。
當然有時也利用陰離子交換樹脂吸附金屬離子，這時，金屬離子往往是帶負電荷的絡離子。氨基酸的兩性物質，使用陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂皆可。
確定了陰、陽離子交換樹脂以後，尚須確定交換基的種類，比如，對於吸附性強的離子，可採用弱酸性或弱鹼性離子交換樹脂，對於吸附性弱的離子，則應採用強酸性或強戚性離子交換樹脂。
在數種離子存在的情況下，其操作程序是先使用吸附性弱的離子交換樹脂，然後依次用吸附性強的離子交換樹脂。當用樹脂作催化劑或抗菌劑時，應選擇強酸型或強戚型離子交換樹脂。
在此基礎上，再選擇離子交換樹脂的其它性能，例如，要盡量選擇交換容量大的樹脂，一般實驗多選用均勻的球形產品，粒度在80〜100目之間，最好不要粉碎，粉碎後的交換能力不均勻。
同時要考慮樹脂對化學試劑的穩定性，多數情況下陽離子交換樹脂比陰離子交換樹脂穩定。常選用的是苯乙烯強酸性陽離子交換樹脂，它是最穩定的一種。此外，還要考慮樹脂的耐熱性，在這方面較好的是苯乙烯強酸性陽離子交換樹脂。
F. 18．離子交換樹脂包括那些類型，在化學成分分離方面有何特點
一、離子交換樹脂基礎介紹
離子交換樹脂的全名稱由分類名稱、骨架（或基因）名稱、基本名稱組成。孔隙結構分凝膠型和大孔型兩種，凡具有物理孔結構的稱大孔型樹脂，在全名稱前加「大孔」。分類屬酸性的應在名稱前加「陽」，分類屬鹼性的，在名稱前加「陰」。如：大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂。
離子交換樹脂還可以根據其基體的種類分為苯乙烯系樹脂和丙烯酸系樹脂。樹脂中化學活性基團的種類決定了樹脂的主要性質和類別。首先區分為陽離子樹脂和陰離子樹脂兩大類，它們可分別與溶液中的陽離子和陰離子進行離子交換。陽離子樹脂又分為強酸性和弱酸性兩類，陰離子樹脂又分為強鹼性和弱鹼性兩類 (或再分出中強酸和中強鹼性類)。
離子交換樹脂的命名方式：
離子交換產品的型號以三位阿拉伯數字組成，第一位數字代表產品的分類，第二位數字代表骨架的差異，第三位數字為順序號用以區別基因、交聯劑等的差異。第一、第二位數字的意義，見表8-1。
表8-1 樹脂型號中的一、二位數字的意義
代號 0 1 2 3 4 5 6
分類名稱 強酸性 弱酸性 強鹼性 弱鹼性 螫合性 兩性 氧化還原性
骨架名稱 苯乙烯系 丙烯酸系 醋酸系 環氧系 乙烯吡啶系 脲醛系 氯乙烯系
大孔樹脂在型號前加「D」，凝膠型樹脂的交聯度值可在型號後用「×」號連接阿拉伯數字表示。如D011×7，表示大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂，其交聯度為7。
離子交換樹脂在國內外都有很多製造廠家和很多品種。國內製造廠有數十家，主要的有上海樹脂有限公司、南開化工廠、晨光化工研究院樹脂廠、江蘇色可賽思樹脂有限公司、等；國外較著名的如美國Rohm & Hass公司生產的Amberlite系列、Success公司生產Ionresin系列、Dow化學公司的Dowex系列、法國Duolite系列和Asmit系列、日本的Diaion系列，還有Ionac系列、Allassion系列等。樹脂的牌號多數由各製造廠或所在國自行規定。國外一些產品用字母C代表陽離子樹脂(C為cation的第一個字母)，A代表陰離子樹脂(A為Anion的第一個字母)，如Amberlite的IRC和IRA分別為陽樹脂和陰樹脂，亦分別代表陽樹脂和陰樹脂。我國化工部規定(HG2-884-76)，離子交換樹脂的型號由三位阿拉伯數字組成。第一位數字代表產品的分類：0 代表強酸性，1代表弱酸性，2代表強鹼性，3代表弱鹼性，4代表螯合性，5代表兩性，6代表氧化還原。第二位數字代表不同的骨架結構：0代表苯乙烯系，1代表丙烯酸系，2代表酚醛系，3代表環氧系等。第三位數字為順序號，用以區別基體、交聯基等的差異。 此外大孔型樹脂在數字前加字母D。因此，D001是大孔強酸性苯乙烯系樹脂。
二、離子交換樹脂的基本類型
(1) 強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。
(2) 弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+ 而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
(3) 強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
(4) 弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
(5) 離子樹脂的轉型
以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上，常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行，以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應時沒有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。這種樹脂以鈉型運行使用後，可用鹽水再生(不用強酸)。又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用，工作時放出Cl－而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3－)運行。強酸性樹脂及強鹼性樹脂在轉變為鈉型和氯型後，就不再具有強酸性及強鹼性，但它們仍然有這些樹脂的其他典型性能，如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。
三、離子交換樹脂基體的組成
離子交換樹脂(ionresin)的基體(matrix)，製造原料主要有苯乙烯和丙烯酸(酯)兩大類，它們分別與交聯劑二乙烯苯產生聚合反應，形成具有長分子主鏈及交聯橫鏈的網路骨架結構的聚合物。苯乙烯系樹脂是先使用的，丙烯酸系樹脂則用得較後。
這兩類樹脂的吸附性能都很好，但有不同特點。丙烯酸系樹脂能交換吸附大多數離子型色素，脫色容量大，而且吸附物較易洗脫，便於再生，在糖廠中可用作主要的脫色樹脂。苯乙烯系樹脂擅長吸附芳香族物質，善於吸附糖汁中的多酚類色素(包括帶負電的或不帶電的)；但在再生時較難洗脫。因此，糖液先用丙烯酸樹脂進行粗脫色，再用苯乙烯樹脂進行精脫色，可充分發揮兩者的長處。
樹脂的交聯度，即樹脂基體聚合時所用二乙烯苯的百分數，對樹脂的性質有很大影響。通常，交聯度高的樹脂聚合得比較緊密，堅牢而耐用，密度較高，內部空隙較少，對離子的選擇性較強；而交聯度低的樹脂孔隙較大，脫色能力較強，反應速度較快，但在工作時的膨脹性較大，機械強度稍低，比較脆而易碎。工業應用的離子樹脂的交聯度一般不低於4%；用於脫色的樹脂的交聯度一般不高於8%；單純用於吸附無機離子的樹脂，其交聯度可較高。
除上述苯乙烯系和丙烯酸系這兩大系列以外，離子交換樹脂還可由其他有機單體聚合製成。如酚醛系(FP)、環氧系(EPA)、乙烯吡啶系(VP)、脲醛系(UA)等。
G. 離子交換樹脂按作用和用途可分為哪幾種
1、強酸性陽離子交換樹脂
強酸性陽離子交換樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性，樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子，這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。
強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用，如強酸性陽離子交換樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。
2、弱酸性陽離子交換樹脂
弱酸性陽離子交換樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。
弱酸性陽離子交換樹脂離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5-14)起作用，這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
3、強鹼性陰離子交換樹脂
強鹼性陰離子交換樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH-而呈強鹼性，這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
強鹼性陰離子交換樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
4、弱鹼性陰離子交換樹脂
弱鹼性陰離子交換樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性，這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
弱鹼性陰離子交換樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附，只能在中性或酸性條件(如pH1-9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
H. 酚型離子交換樹脂則應在什麼ph溶液中才能進行反應
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子回與溶液中的同號離答子進行交換。按交換基團性質的不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。 陽離子交換樹脂大都含有磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH...3535
I. 離子交換樹脂有哪幾種
離子交換樹脂的基本類型
1、強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。
2、弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。
3、強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。
4、弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。
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