離子交換試驗樣品配製

『壹』 求分子生物學實驗講義

【實驗目的】
（1）了解實驗的常規儀器、設備、耗材。
（2）掌握本實驗所用儀器的功能和使用方法。
【實驗內容】
一、驗室的常規儀器、設備
(一) 溫度控制系統：
1. 冰箱: 根據葯品、試劑及多種生物制劑保存的需要，必須具備不同控溫級別的冰箱，最常使用的有：4℃、-20℃、-80℃冰箱。
4℃適合儲存某些溶液、試劑、葯品等。
-20℃適用於某些試劑、葯品、酶、血清、配好的抗生素和DNA、蛋白質樣品等。
-80℃適合某些長期低溫保存的樣品、純化的樣品、特殊的低溫處理消化液等的保存。
0-10℃的冷櫃適合低溫條件下的電泳、層析、透析等實驗。
2．液氮罐：有些實驗材料、某些器官組織、細胞株、菌株及純化的樣品等，要求速凍和長期保存在超低溫環境下，就需要一個液氮罐（-196℃）具有經濟、省力和較好地保持細胞生物學特性的優點。
3．培養箱：37℃恆溫箱用於細菌的固體培養和細胞培養。
CO2培養箱適用於培養各種細胞，可恆定地提供一定量的CO2（通常5%），用來維持培養液的酸度（pH值）。
37℃恆溫空氣搖床可進行液體細菌的培養。
4. 水浴鍋：用於保溫。
25-100℃水浴搖床可用於分子雜交試驗，各種生物化學酶反應等試驗的保溫。
25-100℃水浴箱用於常規試驗。
5. 烘箱：主用於烘乾實驗器皿，有些需要溫度高些，有些需要溫度低些。用於RNA方面的實驗用具，需要在250℃烤箱中烘乾，有些塑料用具只能在42-45℃的烤箱中進行烘乾。
（二）水的凈化裝置：隨著分子生物學的飛速發展，許多實驗對水純度的要求越來越高。
1. 蒸餾水皿：單蒸水常難以滿足實驗要求。雙蒸水、三蒸水配液，許多實驗要去離子水。
多次蒸餾水可除去水中揮發性雜質，不能完全除去水中溶解的氣體雜質（Mn2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Mo(Ⅵ)）。
2. 離子交換器：去離子水—用離子交換法製取的水，稱去離子水。
去離子效果好，但不能除去水中的非離子型雜質，其中常含有微量的有機物（樹脂等）。
1
3．超純水：用蒸餾水、離子交換水、反滲透純水做為供水，磁鐵耦合齒輪泵作用使水循環。用於PCR、PCR氨基酸分析、DNA測序、酶反應、組織和細胞培養等。
（三）菌消毒設備：分子生物學所用大部分試劑，而且實驗用具都應嚴格消毒滅菌。。
1．蒸汽消毒鍋：用於小批量物品的隨時消毒。大批實驗物品、試劑、培養基可使用大型消毒且定時進行消毒
2. 紫外線：75%乙醇 、0.1%SDS（消毒劑）
一些耐高壓、高溫消毒且可用紫外線照射或乙醇和SDS浸泡。
紫外線照射使用方便，且很方便，但滅菌效果與距離有關，且產生臭氧污染安全，用於無菌室，超凈台和塑料用具的消毒。
3. 濾器濾膜：不耐高溫、高壓的試劑用其處菌。
4. 煮沸消毒：主用於金屬器械和針急需時採用。
（四） 計量系統：
1. 稱量系統：（各種天平）台秤、托盤天平、鈕力擺動天平、
光電分子天平、精密電子分析天平
2. 液體體積的度量：精：量筒、移液管、微量取液器
粗：刻度試管、燒杯、錐形瓶
3. pH值測量：
pH計：測定溶液中H+的直接電位的儀器，主要通過一對電極，在不同的pH溶液中產生不同的電動勢用pH值表示出來。
pH試紙：只適用於培養液、酚飽和液、緩沖液或其它試劑溶液的pH值的粗略估計。而大部分試劑的配製要求嚴格的pH值，需精確度高（小數點後兩位）的pH計。
4. OD值測量：光密度、分光光度計是利用物質在可見光和紫外線區域中的吸收光譜來鑒定該物質的性質及其含量的一種儀器。它是由光源、單色器、吸收池、接收器、測量儀表或顯示屏幕所組成。OD值是許多溶液中溶質定量的方便指標之一，通過所產生的單色光而測定某一溶液對該單色光的吸收值，利用它可進行核酸溶液定量和純度的初步判斷。
（五）離心機：離心技術是研究生物的結構和功能中不可缺少的一種物理技術手段。因為各種物質在沉澱系數、浮力、和質量等方面有差異，可利用強大的離心力場，使其分離、純化和濃縮。目前有各種各樣的離心機。可供少於0.05ml到幾升的樣品離心之用。離心技術應用廣泛，包括收集和分離細胞、細胞器和生物大分子等。據其轉速的不同，可分為以下幾種類型：
1. 普通離心機：最大轉速6000 r/m ，最大離心力6000g
①醫用或台式離心機：是離心機中最簡單而廉價的，最常用於收集快速沉降系數的物質，如紅細胞、粗大的沉澱物、酵母菌和細菌等。
②低速冷凍離心機：主要用於細胞、細胞核、細胞膜和細菌的沉澱和收集等。 2
2. 高速離心機：最大轉速25000 r/m ，最大離心力89000g
有冷凍和常溫兩種，多用於制備和手收集微生物、細胞碎片、細胞、大的細胞器、硫酸銨沉澱物以及免疫沉澱物等。
3. 超速離心機：最大轉速9000 r/m ，最大離心力694000g。
4. 台式超速離心機：最大轉速12000r/m ，最大離心力625000g。
（六）超凈工作台：內有紫外燈、照明燈、還應有酒精燈火焰、75%乙醇等滅菌的設備，是一種提供局部潔凈度的設備。其原理是鼓風機驅動空氣，經過低、中效的過濾器後，通過工作檯面，使實驗操作區域成為無菌的環境。超凈台按氣流方向的不同大致有幾種類型：
①側流式：凈化後氣流，從左側或右側通過工作檯面，流向對側，或者從上往下或從下往上流向對側，他們都能形成氣流屏障而保障檯面無菌。
缺點：在凈化氣流和外邊氣體交界處，可因氣體的流向而出現負壓，使少量的未凈化氣體混入，而造成污染。
②外流式：氣流是面向操作人員的方向流動，從而保證外面氣體不能混入。
缺點：在進行有害物質實驗時，對操作人員不利，但可採用有機玻璃把上半部分遮擋起來，使氣流往下方流出。（七）電泳系統：電泳技術是檢測、鑒定各種生物大分子的純度、含量及描述它們的特徵，甚至還是分離、純化、回收和濃縮樣品的工具之一。核酸和蛋白質等都帶有電荷，當它們被置於電場中時，能夠移動。
電泳裝置由兩部分組成：電源裝置和電泳槽裝置。
① 電泳裝置：電源需經穩流通過穩壓器，既能提供穩定的直流電，又能輸出穩定的電壓。可用於三種：
常度穩壓電泳儀：輸出電壓0-500v 0-15mA
中度穩壓電泳儀：輸出電壓400-1000v
高度穩壓電泳儀：輸出電壓1000以上的電源裝置。
② 電泳槽裝置：分兩種
水平式電泳槽：一般分為微型電泳槽和大號水平式電泳槽
垂直式電泳槽：分垂直平板電泳槽和圓柱形電泳槽裝置。
（八）PCR儀：Polymerase Chain Reaction儀，也稱DNA熱循環儀，基因擴增，它是使一對寡核苷酸引物結合到正負DNA鏈上的靶序列兩側，從而酶促合成拷貝數百萬倍的靶序列DNA片段，它的每一循環包括在三種不同溫度進行的DNA變性，引物復性，DNA聚合酶催化的延伸反應三個過程。
（九）凝膠成像分析系統:
對電泳後含溴乙錠（EB）核酸樣品的觀察分析。
（十）乾燥設備： 3
1. 真空加熱乾燥箱：核酸在硝酸纖維素膜和尼龍膜上固定，用於雜交實驗。
2. 電泳凝膠乾燥箱：電泳後的凝膠進行脫水乾燥的儀器，一般可將凝膠乾燥到一些玻璃紙上，乾燥後的凝膠易於保存。
3. 液氮冷凍乾燥：適用於活性蛋白質樣品的乾燥與結晶。
4. 真空泵：許多實驗都需要抽真空。如：乙醇沉澱後核酸樣品的乾燥，電泳凝膠的乾燥等。
（十一） 其他
1. 微波爐：便於一些溶液的快速加熱和定溫加熱，電泳瓊脂糖凝膠配製、溶化等。
2. 製冰機：用於製造大多數核酸、蛋白質的實驗操作所需的低溫環境，以減少核酸酶或蛋白質酶的水解。
3. 層析裝置：（色譜分離）是一種分離多組分混合物的有效物理方法。
真空印記系統，DNA合成/測序儀：這些都是對核酸進行深入研究的必備儀器。
4. 磁力攪拌器：多角度旋轉混勻器、快速振盪混合器：用於混合儀器。
5. 組織勻漿器：超聲組織及細胞破碎器，用其進行樣品的分離提純實驗。
6. 通風櫥：很多溶劑能逸出毒氣，必備櫃 ，放射性試驗還要有有機玻璃屏蔽。
7. 玻璃蒸餾器、電熱加帽、變壓器：用於酚等有機溶劑的蒸餾。
8. Tip頭、Eppendorf管：
微管移液器tip頭（吸液尖）、Eppendorf管（微量離心管）可洗滌，硅化消毒後反復使用。對一些要求嚴格的實驗，如RNA的提取、保存等操作，應使用新的消毒tip頭與Eppendorf管。另外還應備有常用規格的離心管（1000ml、500 ml、250 ml、50 ml、7 ml等）及96孔、24孔、12孔、6孔的細胞培養塑料平板等。
9. 小型設備、用具：
定時器、濾膜、保鮮膜、防護眼鏡鴨嘴鑷、常規的玻璃或塑料器皿（包括平皿、試管、燒杯、量瓶、試劑分液漏斗、避光保存的試劑應使用棕色試劑瓶，如飽和酚、巰基乙醇等）、記號筆、各種手套PE、乳膠、家用、防酸的等）
二、本期實驗所用主要儀器、 設備的功能及操作
1. 酚的重蒸餾裝置：空氣冷凝式玻璃蒸餾器。
一般酚是無色透明的結晶，如呈粉色或黃色，表明其中含有酚的氧化產物，如醌、二酸等，變色的酚不能用於實驗，因其中的酚氧化物可破壞核酸的磷酸二酯鍵，並引起DNA鏈的交聯。使用前必須在160℃-180℃重蒸餾以去除能引起RNA和DNA斷裂和交聯的污染雜質，從而得到純凈的酚。
2. 磁力攪拌器：81-2型恆溫磁力攪拌器
將導電溫度表用導線與二芯插頭連接，插入後面的溫度表孔內，當溫度上升到預先調整好的度數時即自動停止加熱（控溫攪拌）。主要用於物質的快速攪拌、溶解和混勻。如配製試劑，制備酚的水飽和液等。 4
3. 蒸餾水器：1810B自動雙重純水蒸餾器，石英管加熱式，本器的一次及二次蒸餾均有保護裝置，使用安全可靠，熱繼電器當冷卻水突然中斷或缺水的情況下，即自動切斷電源。干簧繼電器控制二次蒸餾瓶內的水位，其高度應以在水位降低時能自動切斷電源為准，從而達到自動控制水位的目的。
該儀器主要用於制備雙蒸水和三蒸水。
4. 離心機：TGL-16G台式高速離心機，最大轉速20000rpm，主要用於核酸提取時蛋白質的沉澱和有機相與水相的分層，PCR檢測的瞬時離心。
5. 微量取液器：主要用於精確量取微量液體體積和核酸水相的轉移。
6. 勻漿器：5ml、10ml玻璃勻漿器。
主用於組織細胞的破碎。
7. 凝膠成像分析系統
主用於核酸樣品瓊脂糖凝膠和PCR電泳結果的紫外觀察和照像。
8. PCR儀：PTC-200基因擴增儀
體外擴增核酸的儀器
9. 蒸汽消毒鍋：用於實驗用試劑、器皿、用具等的滅菌清毒
有電加熱式、電爐加熱式兩種。
10. 超凈台：JJT-1300型潔凈工作台，側流式。
原理：吸進氣經過初、中級過濾皿（無紡布濾過）後，再通過風機經高級過濾器（超細玻璃纖維濾紙製成）而形成潔凈空氣。主要是在局部空氣造成潔凈空氣環境，以使工作區域中的懸浮粒子及微生物控制在最低限度內。
本台操作壓為垂直層流壓，因此出風面與操作位置不應放置多餘的物品，以免妨礙氣流的正常流動，影響潔凈度，檯面板上的孔作為通風孔，使用時避免有液體或其他物品漏入空中，以免影響內部構件。風速可調。
使用：75%乙醇消毒2-3次，擺放好實驗用品。插上電源，紫外消毒30分鍾，啟動風機5m後關燈，關燈後10分鍾打開照明燈，即可使用。
11. 電泳系統：
①電泳儀：HV-3000型高度三恆多用電泳儀（恆壓、恆流、恆功率）
②電泳槽：水平式兩種。
12．微波爐：主要用於瓊脂糖的快速溶解。

『貳』 簡述離子交換色譜法

離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代，80年代迅速發展起來，以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂，樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心，待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換，形成離子交換平衡，從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，並隨著流動相的運動而運動，最終實現分離。
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數，其表達式為：

K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}

其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度，[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度

分離原理
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。

陽離子交換:

陰離子交換:

式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。

離子交換反應的平衡常數分別為：

陽離子交換：

陰離子交換：

平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。

固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式，一是常見的純離子交換樹脂。第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂，第三種為大孔徑網路型樹脂。它們各有特點，例如第二種樹脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離，因為它們的孔徑和內表面積大，不需要用水溶脹，便可滿意地使用。

典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成：

其中，二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用，其含量決定了樹脂交聯度大小。交聯度一般控制在4％～16％范圍內，高度交聯的樹脂較硬而且脆，也較滲透，但選擇性較好。在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團。

按結合的基團不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團。陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂。強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基（一），其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分，是可流動的能為其他陽離子所交換的離子。

陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂。

陰離子交換樹脂屬強鹼性，它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成，它帶有正電荷。而與相反的是可以移動的部分，它能被其它陰離子所交換

流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。

離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、被的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。

『叄』 離子交換怎麼試驗

離子交換法是一種藉助於離子交換劑上的離子和廢水中的離子進行交換反應而除去廢水中有害離子的方法。離子交換是一種特殊吸附過程，通常是可逆性化學吸附；其特點是吸附水中離子化物質，並進行等電荷的離子交換。
離子交換劑分無機的離子交換劑如天然沸石，人工合成沸石，及有機的離子交換劑如磺化煤和各種離子交換樹脂。
在應用離子交換法進行水處理時，需要根據離子交換樹脂的性能設計離子交換設備，決定交換設備的運行周期和再生處理。通過本實驗希望達到下述目的：
1) 加深對離子交換基本理論的理解；學會離子交換樹脂的鑒別；
2) 學會離子交換設備操作方法；
3) 學會使用手持式鹽度計，掌握pH計、電導率儀的校正及測量方法。
二、實驗內容和原理
由於離子交換樹脂具有交換基因，其中的可游離交換離子能與水中的同性離子進行等當量交換。 用酸性陽離子交換樹脂除去水中陽離子，反應式如下：
nRH + M+n → RnM + nH+
M——陽離子 n——離子價數
R——交換樹脂
用鹼性陰離子交換樹脂除去水中的陰離子，反應式如下：
nROH + Y−n → RnY + nOH-
Y——陰離子
離子交換法是固體吸附的一種特殊形式，因此也可以用解吸法來解吸，進行樹脂再生。
本實驗採用自來水為進水，進行離子交換處理。因為自來水中含有較多量的陰、陽離
子，如Cl¯， NH4+，Ca，Mg，Fe，Al，K，Na等。在某些工農業生產、科研、醫療衛生等工作中所用的水，以及某些廢水深度處理過程中，都需要除去水中的這些離子。而採用離子交換樹脂來達到目的是可行的方法。

『肆』 離子交換樹脂的一搬使用方法是什麼

離子交換樹脂的使用方法

1.裝柱（採用濕法裝柱）

A 實驗室

量取：將一定量的樹脂與去離子水在燒杯中進行混合，然後將混合的樹脂水溶液倒入量筒中，使樹脂充分沉降，通過補加和移取，使樹脂床層與相應刻度持平，即完成樹脂的量取。

裝填：關閉離子交換柱下端的出口閥門，用水將量筒中的樹脂全部導入離子交換柱中，然後打開交換柱出口閥門，使樹脂在柱內沉降壓實，然後關閉交換柱出口閥門，待用。（注意：須保留液面高於樹脂床層1-2cm，避免干柱。）

B 工業化

新樹脂裝柱前，應該使用清水和鹼液對樹脂交換柱相關管道進行清洗，清理出焊渣等固體廢料和附著在柱壁和管壁上的塵土與其他雜質。然後，向柱內注入 1/3 體積的水，取少量樹脂，將樹脂從交換柱頂部人孔處裝入柱內。關閉人孔，向柱內注水，同時打開交換柱下部排水閥門，用≥80 目篩網在排水口攔截，觀察是否有樹脂泄露，如果有個別小顆粒，屬於正常現象；如果有大顆粒樹脂出現，且量比較多，說明交換柱下濾板有問題，應把樹脂和水放出，檢查下濾板焊縫和水帽，查找原因，進行檢修。檢修完畢後，再按照上面的方法檢測，直至確定符合要求，然後再將剩餘的樹脂加入交換柱內。

樹脂裝柱完成後，先用去離子水對樹脂進行反向清洗，清洗流速控制在2-4BV/h，清洗約1h，停止水洗，讓樹脂自然沉降完全；然後用去離子水對樹脂柱床進行正向清洗，清洗流速控制在4-6BV/h，清洗約1h後停止。

2.Seplite樹脂預處理

首先用4%的鹽酸溶液進行過柱處理，處理流速控制在1-2BV/h，處理量3-4BV；處理完畢後，用去離子水過柱清洗掉柱床及樹脂孔道內殘留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，樹脂床層上至少保留20-30cm的液面層，防止干柱。

然後用4%的氫氧化鈉溶液進行過柱處理，處理流速控制在1-2BV/h，處理量3-4BV；處理完畢後，用去離子水過柱清洗掉柱床及樹脂孔道內殘留的鹼，至出口液pH≤10，停止水洗，樹脂床層上至少保留20-30cm的液面層，防止干柱。

再用4%的鹽酸溶液進行過柱處理，處理流速控制在1-2BV/h，處理量3-4BV；處理完畢後，用去離子水過柱清洗掉柱床及樹脂孔道內殘留的酸，至出口液pH≥4，停止水洗，樹脂床層上至少保留20-30cm的液面層，防止干柱。

最後再用95%以上的乙醇或甲醇溶液以1BV/h的流速進行樹脂過柱處理，至進出口醇濃度一致，停止進醇，浸泡2-4h，然後繼續過柱處理，至流出液澄清無渾濁時停止，再用去離子水以1～2BV/h的流速過柱清洗樹脂，至出口液中無明顯的醇味，待用。

3.樹脂吸附

料液上柱吸附前須經必要的過濾預處理，以去除料液中的固形物雜質，防止堵塞樹脂孔道，影響樹脂吸附效果。吸附過程一般採取正向過柱的方式，吸附流速一般建議控制在1-2BV/h，通過檢測出口液中目的物（或雜質）的含量，以確定樹脂的吸附狀態。

1. 吸附後水洗

樹脂吸附完成後，用去離子水正向過柱清洗樹脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床內殘留的料液以及部分水溶性雜質。

2. 樹脂解析

水洗完成後，可採用4-6%的鹽酸溶液或硫酸溶液對樹脂進行過柱解析再生，過柱流速一般控制在1-2BV/h，處理量控制在3BV以內。也可採用8-10%的氯化鈉溶液進行解析再生，處理流速一般控制在1-2BV/h，處理量控制在3BV以內。

3. 解析後水洗

樹脂解析再生完成後，用去離子水正向過柱清洗樹脂柱床，清洗流速一般控制在1-2BV/h，清洗1-2h，以清除柱床內殘留的解析劑（酸、鹽溶液）。

4. 樹脂深度再生處理

樹脂運行一段時間後，如出現交換容量下降，可用下面的方法對樹脂進行深度再生處理。

1.鹼再生

用4%的氫氧化鈉溶液正向過柱，對樹脂進行鹼再生處理，處理流速控制在1-2BV/h，處理約1.5h。熱鹼再生處理完畢後，用去離子水正向過柱清洗，清洗流速2-3BV/h，至出口液pH≤10。

1.酸再生

鹼再生並水洗完成後，用4%的鹽酸溶液進行正向過柱處理，處理流速控制在1-2BV/h，處理約1.5h。酸再生處理完畢後，用去離子水正向過柱清洗，清洗流速2-3BV/h，至出口液pH≥5。

註：樹脂的具體使用方法與具體使用工況、工藝方案等有關，因此，樹脂的具體使用方法及細則也可向藍曉科技應用技術服務人員咨詢。

離子交換樹脂注意事項：

(1)使用中應盡量避免反復對樹脂進行裝卸，防止樹脂床層不均勻導致偏流。

(2)短時間停運，應將樹脂再生、清洗干凈後置於清水中浸泡。

(3)長期停運或冬季室溫低於5℃，則應將樹脂浸泡於15%的NaCL或10%的氫氧化鈉水溶液中，防止滋生

細菌與樹脂凍結。

離子交換樹脂儲存方法：

(4)料液上柱前須經必要的過濾處理，以除去固形物雜質，防止堵塞樹脂孔道，影響樹脂吸附效果。

(1)樹脂儲運溫度5℃—40℃，嚴禁雨淋、暴曬。

(2)保持樹脂的內、外包裝完整，防止樹脂受污與失水。

(3)防止樹脂受凍與受熱，樹脂一般要求室溫避光保存。

(4)避免與有異味、有毒、氧化性物質混雜堆放。

『伍』 離子交換色譜法的原理，裝置及應用

原理：
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。

裝置：
（1）分離柱 裝有離子交換樹脂，如陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂或螯合離子交換樹脂。為了減小擴散阻力，提高色譜分離效率，要使用均勻粒度的小球形樹脂。最常用的陽離子交換樹脂是在有機聚合物分子（如苯乙烯－二乙烯基苯共聚物）上連接磺酸基官能團（─SO3─）。最常用的陰離子交換劑是在有機聚合物分子上連接季銨官能團(─NH4)。這些都是常規高交換容量的離子交換樹脂，由於它們的傳質速度低，使柱效和分離速度都低。C.霍瓦特描述了一種薄膜陰離子交換樹脂，它是在苯乙烯－二乙烯基苯共聚物核心上沉澱一薄層陰離子交換樹脂，就象雞蛋有一薄層外皮那樣，離子交換反應只在外皮上進行,因此縮短了擴散的路徑,所以離子交換速度高，傳質快，提高了柱效。同樣，在小顆粒多孔硅膠上塗一薄層離子交換材料也可得到相同類型的樹脂。螯合離子交換樹脂具有絡合某些金屬離子而同時排斥另一些金屬離子的能力，因此這種樹脂具有很高的選擇性。除了離子交換柱外，其他高效液相色譜柱也可用於分離離子。
（2）抑制柱和柱後衍生作用 常用的檢測器不僅能檢測樣品離子，而且也對移動相中的離子有響應，所以必須消除移動相離子的干擾。在離子色譜中，消除(抑制)移動相離子干擾的常用方法有兩種。
①抑制反應，用抑制反應來改變移動相，使移動相離子不被檢測器測出。離子色譜通常使用電導檢測器。在抑制反應中??綞匝衾胱佣?裕?把高電導率移動相的氫氧化物轉變成水,而樣品離子則轉變成它們相應的酸：
NaOH+H+─→Na++H2O
NaX+H+─→HX+Na+
在裝有強酸性陽離子交換樹脂的柱中進行抑制反應，使用一段時間後，這種樹脂就需要再生，很不方便。改用連接有磺酸基(─SO3H)的離子交換膜(陽離子交換膜)或用連接有銨基(─NH4)的離子交換膜(陰離子交換膜)，就可以連續進行抑制反應。例如，陽離子交換膜可使陽離子通過它擴散過去，而陰離子則不能擴散過去。
1981年，T.S.史蒂文斯和斯莫爾等報道了中空纖維抑製法。這種纖維是由陽離子交換膜材料拉制而成。用這種方法不僅不需要再生抑制柱而且減小了峰的加寬，提高了柱效。一種比較新的膜技術是加一電場以加速離子的傳遞，該法與中空纖維法比較，其優點是反應時間短、交換能力高，並且可以用於陽離子和陰離子兩者。
②柱後衍生作用，將從柱子流出的洗出液與對被測物有特效作用的試劑相混合，在一反應器中生成帶色的絡合物（見配位化合物）。對衍生試劑最重要的要求是它們與被測物能生成絡合物，但不與移動相生成絡合物。柱後衍生法能用於測定重金屬離子，所用的衍生試劑有茜素紅S等。
（3）檢測器 分為通用型和專用型。通用型檢測器對存在於檢測池中的所有離子都有響應。離子色譜中最常用的電導檢測器就是通用型的一種。紫外－可見分光光度計是專用型的檢測器，對離子具有選擇性響應。可變波長紫外檢測器與電導檢測器聯用,能幫助鑒定未知峰,分辨重疊峰和提供電導檢測器不能測定的陰離子，如硫化物及亞砷酸中的陰離子的檢測。
在離子色譜中，電導檢測法總是和抑制反應配合使用。這種檢測器對分子不響應，如水、乙醇或者不離解的弱酸分子等。對於電導檢測器，一個重要的條件是溫度要穩定，所以檢測池要放在恆溫箱中，1982年H.薩托設計一種雙示差電導檢測器，消除了溫度變化對檢測的影響，可測定10-9摩爾的陰離子。

應用：
離子色譜主要用於測定各種離子的含量，特別適於測定水溶液中低濃度的陰離子，例如飲用水水質分析，高純水的離子分析，礦泉水、雨水、各種廢水和電廠水的分析，紙漿和漂白液的分析，食品分析，生物體液(尿和血等)中的離子測定，以及鋼鐵工業、環境保護等方面的應用。離子色譜能測定下列類型的離子：有機陰離子、鹼金屬、鹼土金屬、重金屬、稀土離子和有機酸,以及胺和銨鹽等。

『陸』 離子交換色譜法的流動相

離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或內乙醇同容水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。
離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、鋇的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。

『柒』 離子交換層析的具體操作

對於離子交換纖維素要用流水洗去少量碎的不易沉澱的顆粒，以保證有較好的均勻度，對於已溶脹好的產品則不必經這一步驟。溶脹的交換劑使用前要用稀酸或稀鹼處理，使之成為帶H+或OH-的交換劑型。陰離子交換劑常用「鹼-酸-鹼」處理，使最終轉為-OH-型或鹽型交換劑；對於陽離子交換劑則用「酸-鹼-酸」處理，使最終轉為-H-型交換劑。
洗滌好的纖維素使用前必須平衡至所需的pH和離子強度。已平衡的交換劑在裝柱前還要減壓除氣泡。為了避免顆粒大小不等的交換劑在自然沉降時分層，要適當加壓裝柱，同時使柱床壓緊，減少死體積，有利於解析度的提高。
柱子裝好後再用起始緩沖液淋洗，直至達到充分平衡方可使用。 加樣：
層析所用的樣品應與起始緩沖液有相同的pH和離子強度，所選定的pH值應落在交換劑與被結合物有相反電荷的范圍，同時要注意離子強度應低，可用透析、凝膠過濾或稀釋法達此目的。樣品中的不溶物應在透析後或凝膠過濾前，以離心法除去。為了達到滿意的分離效果，上樣量要適當，不要超過柱的負荷能力。柱的負荷能力可用交換容量來推算，通常上樣量為交換劑交換總量的1%-5%。 已結合樣品的離子交換前，可通過改變溶液的pH或改變離子強度的方法將結合物洗脫，也可同時改變pH與離子強度。為了使復雜的組份分離完全，往往需要逐步改變pH或離子強度，其中最簡單的方法是階段洗脫法，即分次將不同pH與離子強度的溶液加入，使不同成分逐步洗脫。由於這種洗脫pH與離子強度的變化大，使許多洗脫體積相近的成分同時洗脫，純度較差，不適宜精細的分離。最好的洗脫方法是連續梯度洗脫，洗脫裝置見圖16-6.兩個容器放於同一水平上，第一個容器盛有一定pH的緩沖液，第二個容器含有高鹽濃度或不同pH的緩沖液，兩容器連通，第一個容器與柱相連，當溶液由第一容器流入柱時，第二容器中的溶液就會自動來補充，經攪拌與第一容器的溶液相混合，這樣流入柱中的緩沖液的洗脫能力即成梯度變化。第一容器中任何時間的濃度都可用下式進行計算：
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分別代表兩容器的截面積：C1、C2分別表示容器中溶液的濃度；V為流出體積對總體積之比。當A1=A2時為線性梯度，當A1>A2時為凹形梯度，A1>A2時為凸形梯度。
洗脫時應滿足以下要求：
①洗脫液體積應足夠大，一般要幾十倍於床體積，從而使分離的各峰不至於太擁擠。
②梯度的上限要足夠高，使緊密吸附的物質能被洗脫下來。
③梯度不要上升太快，要恰好使移動的區帶在快到柱末端時達到解吸狀態。目的物的過早解吸，會引起區帶擴散；而目的物的過晚解吸會使峰形過寬。
洗脫餾份的分析按一定體積（5-10ml/管）收集的洗脫液可逐管進行測定，得到層析圖譜。依實驗目的的不同，可採用適宜的檢測方法（生物活性測定、免疫學測定等）確定圖譜中目的物的位置，並回收目的物。
離子交換劑的再生與保存離子交換劑可在柱上再生。如離子交換纖維素可用2mol/：NaCl淋洗柱，若有強吸附物則可用0.1mol/LNaOH洗柱；若有脂溶性物質則可用非離子型去污劑洗柱後再生，也可用乙醇洗滌，其順序為：0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存離子交換劑時要加防腐劑。對陰離子交換劑宜用0.002%氯已定（洗必泰），陽離子交換劑可用乙基硫柳汞（0.005%）。有些產品建議用0.02%疊氮鈉。

『捌』 陽離子交換量的試驗步驟

取4隻100 mL離心管，分別稱出其重量（准確至0.0001 g,下同）。在其中2隻加入專1.0 g污灌區表層屬風干土壤樣品，其餘2隻加入1.0 g深層風干土壤樣品，並作標記。向各管中加入20 mL氯化鋇溶液，用玻棒攪拌4 min後，以3000r/min轉速離心至下層土樣緊實為止。棄去上清液，再加20 mL氯化鋇溶液，重復上述操作。
在各離心管內加20 mL蒸餾水，用玻棒攪拌1 min後，離心沉降，棄去上清液。稱出離心管連同土樣的重量。移取25.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至各離心管中，攪拌10 min後，放置20 min，離心沉降，將上清液分別倒入4隻試管中。再從各試管中分別移取10.00 mL上清液至4隻100 mL錐形瓶中。同時，分別移取10.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至另外2隻錐形瓶中。在這6隻錐形瓶中分別加入10 mL蒸餾水、1滴酚酞指示劑，用標准氫氧化鈉滴定，溶液轉為紅色並數分鍾不褪色為終點。

『玖』 離子交換樹脂的工作原理

離子交換樹脂原理即是離子交換樹把溶液中的鹽分脫離出來的過程：

離子交換樹脂作用環境中的水溶液中，含有的金屬陽離子（Na+、Ca2+、 K+、 Mg2+、Fe3+等)與陽離子交換樹脂(含有的磺酸基（—SO3H）、羧基（—COOH）或苯酚基（—C6H4OH）等酸性基團，在水中易生成H+離子)上的H+進行離子交換，使得溶液中的陽離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的H+交換到水中，（即為陽離子交換樹脂原理）。

水溶液中的陰離子(Cl-、HCO3-等)與陰離子交換樹脂（含有季胺基[-N（CH3）3OH]、胺基（—NH2）或亞胺基（—NH2）等鹼性基團，在水中易生成OH-離子）上的OH-進行交換，水中陰離子被轉移到樹脂上，而樹脂上的OH-交換到水中，（即為陰離子交換樹脂原理）。而H+與OH-相結合生成水，從而達到脫鹽的目的。

(9)離子交換試驗樣品配製擴展閱讀：

離子交換樹脂使用方法：

1、預選。離子交換樹脂的粒度一般控制在20-35目，有些可達到50目，因此在使用前要先乾燥，粉碎，過篩，通常乾燥時在烘箱中進行，亦可在裝有五氧化二磷、氧化鈣或者濃硫酸的乾燥器中進行，粉碎時不要分得過細，否則影響實驗收率。

2、預處理。強鹼性離子交換樹脂應先用20倍樹脂體積的4%氫氧化鈉水溶液處理，然後用10倍體積的水洗，再用10倍量4%鹽酸處理，最後用蒸餾水洗至中性，然後將氯型轉化成OH型，再轉化成氯型，最後用10倍4%氫氧化鈉水溶液處理。弱鹼性離子交換樹脂處理時只需用10倍量蒸餾水洗即可，不必洗至中性。

3、裝柱。將處理好的樹脂至於燒杯中，加水充分攪拌除掉氣泡，靜置幾分鍾待樹脂大部分沉降後，傾去上層泥狀顆粒；反復操作直至上層液澄清後，即可裝柱。注意要在柱子底部放1cm後的玻璃絲，用玻璃棒將其壓平，將樹脂倒入柱子中，還要注意防止氣泡產生。

4、樹脂交換。將樣品配製成一定濃度的水溶液，以適當流速通過柱子，亦可將樣品溶液反復通過柱子，直到成分交換完全。用顯色法檢驗成分是否交換徹底。

5、樹脂洗脫。注意親和力弱的成分先被洗下來，常用的離子交換樹脂洗脫劑有強酸、強鹼、鹽類、不同pH緩沖溶液、有機溶液等，可選擇梯度洗脫或者單一濃度洗脫。

6、樹脂再生。

『拾』 樣品和標准樣品的制備

1.固體樣品

野外採回的土壤樣品和岩石樣品，經自然風干、粉碎、研磨、過篩(100～200目)，混合均勻，乾燥保存；稱樣50mg到1g，用高純鋁箔包好(作好編號)。

根據待測元素的種類及核反應特徵，制備標准樣品。一般使用光譜純或分析純的待測元素的金屬或化合物，根據(估計)待測元素含量范圍，稱取一定量的化學物質，經溶解，稀釋，混合，配合成標准溶液。取一定量(40μL)標准溶液滴在六層疊合的直徑6～10mm的濾紙上，放在乾燥器中，自然乾燥後，與樣品相一致的用高純鋁箔包好。

固體岩石標准樣品，一般選用基體相同岩石作成標准樣品，以利於消除基體的影響。在我國通常使用美國地質調查局的USGSPCC-1(橄欖岩)，BCR-1(玄武岩)，AVG-1(安山岩)，G-2(花崗岩)以及中國地質標准岩石樣GSR3(玄武岩)和GSR1(花崗岩)等。

2.水樣品

水是環境中物質循環的紐帶，深受自然因素和人為因素的影響。

需要注意的是水中元素含量極微，在取水樣的容器中貯存期間，其中的金屬離子在不同pH值下會被玻璃或聚乙烯容器吸附，引起濃度降低。一般認為pH=1.5時，水在聚乙烯瓶中貯存一個月無明顯影響。

由於水中許多元素濃度極低，因此需要經過預濃集過程，以提高分析靈敏度。一般採用離子交換、溶劑萃取、電沉積、低溫蒸發、活性炭吸附、共沉積和冷凍乾燥等方法。常用的方法是冷凍乾燥、低溫蒸發(取100mL水在60～70℃下濃縮至1mL)和活性炭吸附法(取200mL水，調節pH值=6.5，用30mg活性炭，攪拌15min後過濾)。

樣品包裝與標准樣品制備和前述的固體樣品方法相同。

3.大氣氣溶膠樣品

採集氣溶膠樣品的方法，主要有自然重力沉降等八種，常用的方法是濾膜和撞擊式采樣。

(1)配有抽氣系統的過濾膜。有機膜(或核孔濾膜)對於粒徑顆粒有很高的收集效率。Whatman41濾紙對亞微米顆粒收集效率達85%～90%，Zefluor濾膜在32L/min流量條件下，對0.3μm顆粒效率達90%。聚苯乙烯纖維膜(Micro-sorban)和玻璃纖維膜(Glass-fibre)適於大流量采樣。

(2)撞擊式采樣。主要是干撞擊，適用於採集不同粒徑的氣溶膠顆粒。

4.標准參考物質樣品

標准參考物質是材質均勻、性能穩定、化學或物理性質已經准確測定，主要用作物質組成成分或特性測量的標准參考值，或用於評價測量方法，或用於校準儀器。

我國1991年由國家技術監督局審批發布的一級標准物質，包括：地質、冶金、環境、核材料、物理學和物理化學等領域共529種，二級標准物質264種。

美國1991年國家標准技術研究院頒布的標准參考物質1160種。

中子活化分析主要選用國家標准物質或國際標准物質。如果對待測元素的准確率要求不是很高，也可以用標准試劑進行准確物質配製。