Giáo trình chiết và cô lập các hợp chất tự nhiên, chương 5 sắc ký trao đổi ion

CHƯƠNG 5:

SẮC KÝ TRAO ĐỔI ION
I. NGUYÊN TẮC
Sắc ký trao đổi ion là quá trình trong đó dung dịch của một chất điện ly được cho tiếp
xúc với nhựa (resin) trao đổi ion và những ion hoạt động trên bề mặt của nhựa được thế
chỗ bằng những ion có cùng điện tích của dung dịch chất điện ly. Nhựa trao đổi ion là
những chất không tan trong nước, mang những nhóm chức có điện tích, các nhóm chức
này sẽ liên kết với các đối-ion (contre-ions) có trong dung dịch cần phân tích. Nếu nhựa
mang nhóm chức có điện tích dươn,g thì đối-ion sẽ có điện tích âm và sẽ trao đổi với các
ion âm, nhựa loại này được gọi là nhựa trao đổi anion. Ngược lại, nhựa mang các nhóm
chức có điện tích âm, đối-ion có điện tích dương, nhựa thực hiện trao đổi với các ion
dương, nên gọi là nhựa trao đổi cation.

II. PHÂN LOẠI
Nhựa trao đổi anion mang những nhóm chức phân cực amonium tam hoặc tứ cấp (CH2NR2 hoặc –CH2-N+R3). Nhựa trao đổi anion thường được sản xuất ở dạng Clorur (Cl -)
hơn là dạng hydroxid (OH-) vì dạng Clorur bền hơn.
Nhựa trao đổi cation mang những nhóm chức phân cực có tính acid, thường là SO 3H;
COOH; OH; H3PO4. Các nhóm này được gắn vào những phân tử polimer (nhựa) theo
những khoảng cách đều đặn.

III. CÁC LOẠI NHỰA TRAO ĐỔI ION
Các loại nguyên liệu để làm nhựa trao đổi ion bao gồm những hạt không tan trong
nước, trên bề mặt của những hạt có mang những nhóm chức có điện tích dương hoặc điện
tích âm. Các đối-ion tự do sẽ liên kết với những nhóm chức này.
Các nguyên liệu làm nhựa trao đổi ion có thể là polysaccharid hoặc resin tổng hợp.
Có 3 nguyên liệu chính: nhựa polystyren, các polymer carbonhydrat và silica gel.
-

Nhựa polystyren là nguyên liệu thông dụng nhất, đó là polystyren hoặc metacrylat
mang nhiều nhóm thế mang điện tích. Mạng nhựa rắn chắc và bền về mặt hóa học.

Mạng polystyren chịu được khoảng pH từ 1-14, còn mạng metacrylat chịu được
khoảng pH từ 2-10.Nhựa thông dụng nhất là Dowex, được tổng hợp từ styren với
divyninbenzen (DVB) để nối mạng ngang.


-

Polymer carbohydrat: Hạt nhựa là các polysaccharid có tính ái nước (hydrophilic)
nên thường được sử dụng để tách các protein.

-

Một loại nhựa thông dụng là Sephadex. Sephadex là dextran được nối mạng ngang
tạo mạng 3 chiều, trong đó các nhóm chức hoạt động được gắn lên dextran ngang
qua những cầu nối ether. Nhựa ở dạng hình cầu nên cho dòng chảy qua giải ly khá
dễ. Nhựa trương nở trong nước nên dễ nạp vào cột.

Có 2 loại nhựa Sephadex:
-

Sephadex 25 có độ nối mạng ngang chặt chẽ, hạt gel trương nở ít, phù hợp để tách
các hợp chất tự nhiên.

-

Sephadex 50 có độ rỗng lớn hơn, thường được dùng để tách các đại phân tử hữu cơ
có trọng lượng lớn hơn 30.000 dalton như các phân tử protein hay những phân tử
dễ bị hư hại. Ngoài ra còn có loại nhựa Sepharose (là agarose nối mạng ngang) và
cellulose.

Gần đây trên thị trường có loại hạt nhựa tạo bởi silica. Ngược lại với những hạt nhựa
trên, hạt nhựa silica không trương nở theo thành phần dung môi sử dụng. Hạt nhựa có
nhược điểm là cần có sự ổn định về pH, nhựa bền trong khoảng pH=2-7,5.

II. ĐẶC ĐIỂM CỦA NHỰA TRAO ĐỔI ION
Trong sắc ký trao đổi ion, yếu tố quan trọng nhất là những nhóm chức (thực hiện sự
trao đổi) gắn trên nhựa. Việc trao đổi sẽ xảy ra một phần trên bề mặt dung môi tiếp xúc
với bề mặt hạt nhựa và một phần bên trong hạt nhựa. Người ta thấy rằng với những ion
nhỏ (ion kim loại, anion vô cơ có kích cỡ nhỏ, ion hữu cơ kích cỡ nhỏ) dễ dàng bị hấp thu
hết bởi những nhóm hoạt động của nhựa trao đổi ion. Nhựa có độ nối mạng ngang (crosslinkage) lớn thì kích thuớc lỗ rỗng nhỏ, có tính lựa chọn cao đối với những ion nhỏ, còn
những ion lớn sẽ bị đuổi ra khỏi cột nhựa.
Nhựa được dùng làm sắc ký trao đổi ion cần có những đặc điểm sau:
-

Độ nối mạng ngang 4-8%.

-

Kích cỡ hạt càng nhỏ càng tốt.

-

Các hạt phải đồng đều.

Trong quá trình trao đổi ion, việc gắn hoặc tách rời các hợp chất ra khỏi nhựa trao đổi
ion là một quá trình hấp phụ thuận nghịch, xảy ra chủ yếu theo lực Vander Walls, và có
tương tác lưỡng cực. Mỗi nhựa được xác định bởi khả năng trao đổi ion của nó. Khả năng
này được xác định bằng số các nhóm chức mang điện tích trên 1g resin khô. Thí dụ, nhựa
có khả năng trao đổi được ghi là 3 meq/g nghĩa là 1g nhựa khô có khả năng trao đổi ion
với 3 milimol loại phân tử đơn diện tích hoặc 1 milimol loại phân tử 3 điện tích.

Nhựa mạnh (acid mạnh, baz mạnh) được sử dụng nhiều hơn loại yếu nhờ thực hiện
việc trao đổi trong khoảng pH mạnh. Các loại nhựa acid yếu và baz yếu chỉ hiện diện ở
dạng ion khi nó ở dạng muối nên hoạt động trong khoảng pH giới hạn.
Nhựa loại baz yếu sẽ hấp phụ các chất có tính acid mạnh và ngược lại.
Những loại nhựa trao đổi ion cổ điển thường không thể tách được những phân tử sinh
học (có tính phân cực mạnh và có điện tích) ra khỏi hỗn hợp của chúng, bởi vì những
phân tử này không chui được vào trong hạt nhựa. Hiện nay, một số loại nhựa thương mại
dextran rất hiệu quả trong việc tách các hợp chất đại phân tử.
Bảng 11: Các đặc tính tổng quát của các loại nhựa trao đổi ion
Loại

Nhóm chức trao đổi

Khoảng pH

Nhựa trao đổi ion cation acid mạnh

-SO3H

1-14

Nhựa trao đổi ion cation acid yếu

-COOH

5-14

Nhựa trao đổi ion anion baz mạnh

-CH2-N+R3

1-15

Nhựa trao đổi ion anion baz yếu

-CH2NR2

1-9

III. NHỰA SEPHADEX
ĐẶC ĐIỂM: Nhựa Sephadex không tan trong dung môi, bền trong nước, các dung
dịch nước muối, dung dịch có tính acid hoặc baz yếu. Trong dung dịch có tính acid mạnh,
có thể gây ra sự thủy giải chuỗi dây glucose. Cho nên khi sử dụng cần tránh môi trường
có pH<2, tránh nhiệt độ cao và tránh những chất có tính oxi hóa mạnh.
Độ rỗng của hạt nhựa không ảnh hưởng đến cơ chế của hạt nhựa gắn vào hợp chất mà
chỉ ảnh hưởng đến các nhóm chức hoạt động ở vị trí bên trong hạt nhựa. Thí dụ các loại
hạt nhựa trao đổi A-25, C-25 thích hợp để sắc ký các hợp chất peptid, protein và nhất là
những chất tan có khả năng chui vào bên trong hạt nhựa.
Việc chọn lựa một loại nhựa thích hợp tùy thuộc vào điện tích toàn phần của hợp chất
cần khảo sát. Các hợp chất sẽ gắn vào nhựa trao đổi ion (bằng một lực tĩnh điện) nếu
chúng có mang điện tích trái dấu với điện tích của nhựa. Nếu hợp chất khảo sát chỉ mang
một loại điện tích (điện tích dương hoặc điện tích âm) thì việc chọn nhựa trao đổi ion đơn
giản. Nếu hợp chất khảo sát mang cả 2 loại điện tích thì điện tích toàn phần của hợp chất
sẽ phụ thuộc vào pH. Ở pH nhỏ, hợp chất có điện tích toàn phần là điện tích dương; ở pH
lớn, hợp chất có điện tích toàn phần âm, ở pH=pI (pI là điểm đẳng điện của hợp chất) thì
hợp chất sẽ có điện tích toàn phần là zero, hợp chất sẽ không gắn vào nhựa.

Các protein là hợp chất luỡng cực nên tùy thuộc vào pH mà protein có khả năng gắn
vào nhựa trao đổi anion hay nhựa trao đổi cation.
-

Tại pH>pI: phân tử protein ở dạng anion (H2N-CR2-COO-) và chúng sẽ được tách
bởi nhựa trao đổi anion.

-

Tại pHtách bởi nhựa trao đổi canion.

Tuy nhiên do mỗi loại protein chỉ bền trong một khoảng pH nhất định, vì thế khi chọn
loại nhựa trao đổi ion nào phải xem xét đến khoảng pH ổn định của protein đó.
-

Nếu protein không bị hư ở khoảng pH>pI, có thể dùng nhựa trao đổi anion như
DEAE hoặc QAE.

-

Nếu protein không bị hư ở khoảng pHCM hoặc SP.

(Bảng 12 nêu một số loại nhựa trao đổi ion dextran hiện đang được sử dụng phổ biến)
Bảng 12: Một số loại nhựa trao đổi ion thương mại
Tên nhựa

Loại

Nhóm chức hoạt động

Khả năng trao
đổi M mol H+
(OH-) /g nhựa

SP-Sephadex

Acid mạnh

Sulphoxyl

2,3

CM-Sephadex

Acid yếu

Carboxi methyl

4,5

QAE-Sephadex

Baz mạnh

Diethyl-(2-hydroxipropyl)aminoethyl

3,0

DEAE-Sephadex

Baz yếu

Diethylaminoethyl

3,5

DEAE-Agarose

Baz yếu

Diethylaminoethyl

1,5

CM-Agarose

Acid yếu

Carboxi methyl

2,5

Việc chọn lựa nhựa sẽ dựa trên vùng bền của protein. Tuy nhiên ta rất khó biết điểm
đẳng điện của protein nên cũng sẽ không biết vùng bền của protein đó.
Thí dụ trong hình dưới đây, nếu vùng bền của protein có pH trong khoảng từ 4-7 thì có
thể chọn loại nhựa trao đổi anion hay cation đều được.

Điện tích toàn phần của protein thay đổi theo pH
Nếu chất cần phân tích là một hỗn hợp nhưng biết được điện tích toàn phần của chất
cần quan tâm thì có thể chọn được loại nhựa trao đổi ion thích hợp.
Trong trường hợp chất cần khảo sát gồm 2 loại: bền và không bền thì nên chọn loại
nhựa có thể gắn vào hợp chất có tính bền hơn, hợp chất không bền sẽ bị đuổi ra khỏi cột
trước.
Việc lựa chọn loại nhựa mạnh hay yếu tùy thuộc vào ảnh hưởng của pH lên điện tích
của hợp chất và độ bền của hợp chất đó.
Nhựa trao đổi anion mạnh QAE thường được dùng khi sắc ký với hợp chất có tính
acid yếu, cần phải ở pH nhỏ mới có thể biến hợp chất đó thành dạng ion. Nhựa SP được
sử dụng khi thực hiện ở pH có tính baz cao. Những hợp chất dễ bị hư hỏng nên thực hiện
với chất trao đổi ion yếu như DEAE và CM.

IV. DUNG DỊCH ĐỆM VÀ pH
Dung dịch đệm được lụa chọn theo nguyên tắc: dung dịch đệm cation sử dụng cho
nhựa trao đổi anion và ngược lại.
Lựa chọn pH và nồng độ của dung dịch đệm sao cho hợp chất cần khảo sát phải gắn
vào nhựa trao đổi. Các điều kiện về pH và nồng độ của dung dịch không khác biệt nhiều
khi gắn hợp chất vào nhựa cũng như trong quá trình giải ly ra khỏi cột.
pH của dung dịch đệm được chọn sao cho khi ở trong dung dịch đệm đó, hợp chất
khảo sát sẽ có điện tích toàn phần trái dấu với điện tích của nhựa trao đổi.


Dung dịch đệm phải có pH lớn hơn một đơn vị so với điểm đẳng điện của nhựa trao
đổi anion và nhỏ hơn một đơn vị pH so với điểm đẳng điện của nhựa trao đổi cation .
Bảng 13: Các dung dịch đệm thông dụng
Dung dịch đệm

Giá trị

Acid citric - Citrat natri

2,0-6,0

Acid acetic - Acetat natri

4,2-5,4

Tris-acid phosphoric

5,0-10,0

Hydrogen phosphat natri

5,0-7,4

Acid boric - borax

6,8-10,0

Tris-acid chlohidric

7,5-9,5

Amoniac - clorur amonium

8,2-10,2

Borax - hydroxid natri

10,6-11,6

Bicarbonat natri - hydroxid natri

9,0-12,0

Triethanolamin

6,7-8,7

V. SẮC KÝ CỘT TRAO ĐỔI ION
V.1. Chuẩn bị nhựa
Muốn cho kết quả tốt cần phải chuẩn bị tốt việc cân bằng nhựa. Nhựa cần phải trương
nở hòan toàn ở pH sẽ sử dụng trong quá trình sắc ký cột.
Nhựa được làm trương nở bằng cách ngâm trong dung dịch đệm thích hợp trong
khoảng 48 tiếng, ở nhiệt độ phòng. Không được khuấy trộn nhựa quá mạnh vì có thể làm
hư hạt nhựa.
Nhựa được cung cấp dưới dạng muối, với đối-ion là Cl - hoặc Na+. Dung dịch đệm ban
đầu phải có đối-ion giống với đối-ion trong nhựa trao đổi. Thường phải thay đổi dung
dịch đệm nhiều lần trong quá trình làm trương nở nhựa. Thí dụ như khi sử dụng SP
Sephadex (-O-CH2-CH2-CH2-SO3- +Na) trong dung dịch đệm acetat thì nên cho nhựa


trương nở trong dung dịch đệm “acetat natri - acid acetil” để giữ nguyên phần đối-ion của
nhựa.
Khi muốn thay dung dịch đệm mà phần đối-ion khác Cl - hoặc Na+ thì trước hết phải
khuấy nhẹ nhựa trao đổi ion trong lượng thừa dung dịch đệm muối đối-ion mới với nồng
độ của dung dịch đệm mới đậm đặc. Sau khi nhựa đã trương nở hòan toàn trong dung
dịch muối này, lắng gạn thu lấy nhựa rồi cho nhựa lơ lững vào dung dịch đệm mới với
nồng độ thấp hơn để cân bằng nhựa.

Thí dụ cần cân bằng nhựa DEAE (-O-C2H4+NH(C2H5)2-Cl ) với dung dịch đệm acetat
amonium. Đầu tiên nhựa được cho trương nở trong dung dịch acetat amonium hoặc
acetat natri. Các ion Cl – của nhựa DEAE sẽ được thay thế bằng ion acetat. Lọc thu lấy
nhựa. Tiếp theo, nhựa DEAE sẽ được cho cân bằng nhiều lần trong dung dịch acetat
amonium có nồng độ bằng nồng độ khi áp dụng cho sắc ký cột.
Nếu biết số lượng hợp chất cần được khảo sát, dựa vào lực của nhựa do nhà sản xuất
cung cấp, có thể biết được số nhựa cần dùng. Thông thường, tỷ lệ giữa thể tích nhựa và
thể tích hợp chất cần sắc ký vào khoảng 10:1 đến 20:1.
V.2. Nhồi cột và nạp mẫu
Thường thì kích thước của cột sắc ký trao đổi ion không quan trọng như quá trình sắc
ký cột hấp phụ. Có thể dùng cột ngắn và có đường kính lớn hơn cột sắc ký hấp phụ. Trên
thị trường có bán sẵn loại cột dùng cho sắc ký cột trao đổi ion, thường dài từ 20-30 cm.
Khi nhồi cột, giữ cột thẳng đứng trên giá. Khóa vòi ở bên dưới cột. Nhựa trao đổi ion
được pha loãng trong dung dịch đệm (pha loãng sao cho có thể rót nhựa vào cột một cách
nhẹ nhàng;. nếu quá đậm đặc, giữa các hạt nhựa có nhiều bọt khí) Để yên từ 5-10 phút
cho hạt nhựa lắng xuống, sau đó rót thêm dung dịch đệm vào cột, mở vòi cho dung dịch
đệm chảy ra giúp cho hạt nhựa đều và ổn định.
Trước khi bắt đầu sắc ký, cần phải cân bằng cột với dung dịch đệm bằng cách cho
dung dịch đệm chảy qua cột (với thể tích dung dịch đệm bằng 2 lần thể tích cột). Cuối
cùng, kiểm tra pH của dung dịch giải ly ra khỏi cột trước khi nạp mẫu vào cột.
Lượng mẫu phải tùy vào khả năng và lượng nhựa trao đổi ion nạp vào cột. Điều kiện
quan trọng nhất là làm sao để tất cả các cấu tử quan trọng trong hỗn hợp mẫu chất đều
được hấp thu trên đầu cột, nghĩa là số lượng mẫu quan trọng hơn thể tích của mẫu.
Thí dụ, muốn tách một hỗn hợp hemoglobin trên cột SP-Sephadex C-50. Theo tiêu
chuẩn của nhà sản xuất thì 1g nhựa SP C-50 khô có thể gắn 7,0 g hợp chất hemoglobin,
thường thì người ta thực hiện 10-20% khả năng của nhựa. Vậy tỉ lệ cần là 0,7g
hemoglobin/1g SP C-50 khô. Như vậy nếu muốn sắc ký 0,7g hemoglobin thì có thể hòa
tan lượng hemoglobin này vào 1ml hay 10ml cũng không quan trọng. Trong thực nghiệm,

một lượng lớn thể tích cửa hỗn hợp mẫu có thể được nạp trực tiếp vào cột mà không cần
phải cô cho đậm đặc.
V.3. Giải ly cột
Hỗn hợp mẫu chất cần khảo sát chứa nhiều loại hợp chất khác nhau nên những hợp
chất này gắn vào nhựa trao đổi ion với những ái lực khác nhau. Nếu muốn tách riêng từng
loại chất phải thay đổi pH hoặc nồng độ dung dịch đệm giải ly để từng loại chất này được
tách ra khỏi nhựa và giải ly ra khỏi cột.
-

Thay đổi pH: như trên đã nói, điện tích toàn phần của phân tử luỡng cực thay đổi
theo pH, khi pH của môi trường thay đổi cho đến khi pH=pI của hợp chất, hợp chất
đó sẽ trở nên trung tính, không còn gắn vào nhựa nữa và sẽ giải ly ra khỏi cột. Vì
vậy muốn thay đổi theo pH thì chỉnh pH sao cho chất tan không còn mang điện
tích để không bám vào nhựa nữa. Thí dụ, các acid carboxylic tại pH=6 sẽ hiện diện
dưới dạng anion carboxylat R-COO - nên bị hấp phụ vào nhựa, khi pH=4 các anion
carboxylat biến thành phân tử trung tính, không bám vào nhựa và bị giải ly ra khỏi
cột.
Sự tăng dần pH một cách tuyến tính rất khó thực hiện trong thực nghiệm vì sẽ
đồng thời có sự gia tăng nồng độ.

-

Thay đổi nồng độ dung dịch đệm:
Nồng độ của dung dịch đệm ban đầu thấp, hỗn hợp mẫu chất gắn vào nhựa trao đổi
ion. Khi tăng nồng độ dung dịch đệm (thường người ta gia tăng lực ion của dung
dịch đệm bằng cách dùng NaCl cho cả loại nhựa anion và nhựa cation), thì ion của
dung dịch đệm sẽ cạnh tranh với hỗn hợp mẫu, để lấy những nhóm chức hoạt động
mang điện tích của nhựa trao đổi ion. Như thế chất cần sắc ký sẽ tách rời khỏi nhựa
và được giải ly ra khỏi cột.
Nồng độ dung dịch đệm có thể được tăng dần theo 2 cách:

• Nồng độ tăng dần theo tuyến tính: thực hiện bằng cách trộn lẫn 2 dung dịch
đệm có nồng độ khác nhau (cho dung dịch đệm có nồng độ lớn từ từ vào
dung dịch đệm có nồng độ nhỏ).
• Nồng độ tăng bậc thang: dung dịch đệm được pha với những nồng độ khác
nhau. Kỹ thuật này đơn giản, dễ thực hiện. Trong kỹ thuật này, người ta
thường dùng những dung môi hữu cơ để giảm bớt những tương tác với chất
nền, là tương tác xảy ra giữa phần có tính ái nước của phân tử cần sắc ký
với phần ái nước của nhựa trao đổi ion. Hiện tượng này thường gặp khi
phân tử cần sắc ký là hợp chất thơm và nhựa trao đổi ion là polystyren. Sử
dụng hỗn hợp dung môi-muối là để loại bỏ tương tác này. Ngoài ra, dung
môi hỗn hợp cũng tránh được trường hợp phân tử sắc ký trở nên trung tính.


(do điều chỉnh pH) tính ái nước sẽ giảm, không bám vào nhựa nữa mà sẽ kết
tủa. Lúc này dung môi hữu cơ là methanol, acetonitryl là dung môi có thể
hòa tan trong nước, giúp hòa tan chất.
-

Vận tốc giải ly được tính theo thể tích dung dịch giải ly ml/giờ. Vận tốc trung bình
khoảng 5-10 ml/phút. Vận tốc này tùy thuộc vào :
• Chiều cao và đường kính cột: cột càng cao thì vận tốc càng giảm. Khi giải
ly bằng cách tăng nồng độ NaCl trong dung dịch đệm: càng tăng nồng độ
NaCl thì chiều cao cột nhựa càng giảm, gây nên việc gia tăng vận tốc. Muốn
tránh điều này thì nên sử dụng một bơm đẩy để bơm dung dịch đệm vào đầu
cột thay vì để dung môi giải ly ra khỏi cột bằng trọng lực.
• Độ nhớt của dung dịch mẫu: độ nhớt của dung dịch mẫu chất giảm thì vận
tốc giải ly sẽ tăng.
• Loại nhựa: các nhựa trao đổi A-25 và C-25 là những hạt rắn chắc, nên
không ảnh hưởng khi cho bơm đẩy ở áp lực cao. Các nhựa trao đổi A-50 và
C-50 có một chỉ số chịu lực, khi cho bơm đẩy hoạt động ở áp lực cao hơn

chỉ số chịu lực thì các hạt nhựa bị ép chặt vào nhau làm vận tốc giải ly
giảm.

V.4. Tái sinh nhựa
Nhựa trao đổi ion thường đắt tiền, nên sau khi sử dụng người ta thường tái sinh để sử
dụng lại bằng cách rửa nhựa với dung dịch nước muối đậm đặc và có nồng độ tăng dần
đến 2M/lít để loại bỏ những hợp chất đã gắn vào nhựa và các chất bẩn. Các muối này phải
có đối-ion giống với đối-ion của nhựa trao đổi nguyên thủy, để giúp cho việc cân bằng
được dễ dàng nhanh chóng.
Các hơp chất bẩn như lipid, protein … có thể loại khỏi nhựa bằng dung dịch NaOH
0,1 M; sau đó rửa nhựa với nước cất và các dung dịch muối cho đến khi nước qua lọc
không còn tính kiềm.
Khi tồn trữ nhựa trong dung dịch đệm, phải cho vào dung dịch đệm những chất chống
mốc với nồng độ thấp như azid natri (NaN 3) nồng độ 0,02 % hay chlorethon nồng độ
0,05%.
Bảng 14, 15, 16, 17: Một vài loại nhựa trao đổi ion thương mại.


Bảng 14: Nhựa trao đổi anion yếu
Tên thương mại

Hãng
xuất

DEAE Sephadex C-25

Pharmacia

sản Nhóm chức

Đối-ion

Dietilaminoetil Cl-

Chất mang

Khả
năng Khoảng
trao
đổi pH
(meq/100 ml)

Hạt
gel
(mesh)
và
kích cở (µm)

Dextran

50

100-400

2-12

40-120
Amberlite IRA-35

Rohm và Haas Dietilaminoetil Baz tự do

Acrylic DVB

110

0-9

16-50
500-1000

Amberlite IRA-68

Rohm và Haas Dietilaminoetil Baz tự do

Acrylic DVB

160

0-7

16-50
500-1000

Amberlite A-21

Rohm và Haas Dietilaminoetil Cl-

Styren DVB

260

0-9

500

Diaion WA-10

Mitsubishi

Poliacrylat

120

0-9

40-60

Dietilaminoetil Baz-tự do

350-550
Diaion WA-20

Mitsubishi

Poliamin

Baz-tự do

Polistyren

250

0-9

40-60
350-550

TSKgel DEAE-5PW

TSKgel DEAE-2SW

TosoHaas

TosoHaas

Dietilaminoetil Cl-

Dietilaminoetil Cl-

Metacrylat có >10
lỗ rỗng

2-12

Silica

2-7,5

>30

>400
10
>400
5


Bảng 15: Nhựa trao đổi anion mạnh
Tên thương mại Hãng sản xuất

Nhóm chức

Đốiion

Chất mang

Dowex 1X2-100

Dow

Cl-

Polistyren nối mạng 2%

Dowex 1X8-400

Dow

Trimetilbenzyl
amonium
Trimetilbenzyl

amonium
Amonium tứ cấp

Khả
năng Khoảng
trao
đổi pH
(meq/100 ml)
70
0-14

Cl-

Polistyren nối mạng 8%

120

0-14

Cl-

Polistyren nối mạng 8%

140

0-14

Cl-

Polistyren

130

0-14

Cl-

Polistyren

130

0-14

Cl-

Polistyren có lỗ rỗng

100

0-14

Cl-

0-14

Cl-

Polistyren có lỗ
nối mạng 6%
Dextran

rỗng 120

Pharmacia

Trimetilbenzyl
amonium
Trimetilbenzyl
hidroxietil
amonium
Trimetilbenzyl
Amonium
Trimetilbenzyl
amonium
Aminoetil tứ cấp

TosoHaas

Aminoetil tứ cấp

Cl-

Polistyren divinilbenzen

Amberlite IRA- Rohm và Haas
400
Diaion SA10A
Mitsubishi
Diaion SA10A

Mitsubishi

Amberlite IRA- Rohm và Haas
900
Daion PA-312
Mitsubishi
QAE-Sephadex
A-25
TSKgel SAX

50

2-12

>370

1-14

Hạt
gel
(mesh)
và
kích cở (µm)
50-100
150-250
200-400
35-75
16-50
500-1000
40-60

350-550
40-60
350-550
16-50
500-1000
16-50
500-1000
100-400
40-120
>400
5


Bảng 16: Nhựa trao đổi cation yếu
Tên thương mại

Hãng
xuất

sản Nhóm chức

Đối-ion

Chất mang

Khả năng trao Khoảng
đổi
pH
(meq/100 ml)

CM-Sephadex
25

A- Pharmacia

Amberlite IRC-50

Dianion WK10

Duolite C-433

Dianion CR 10

Carboximetil

Na+

Dextran

56

2-12

Hạt gel (mesh)
và kích cở
(µm)
100-400
40-120

Rohm

Haas
Mitsubishi

Rohm
Haas
Mitsubishi

và Acid
carboxilic

H+

Acid
carboxilic

H+

và Acid
carboxilic

H+

Polistyren
4%

nối 350

Polimetacrylat

5-14

16-50
500-1000

250

5-14

40-60
350-550

Polistyren

420

5-14

16-50
500-1000

Acid
carboxilic

Na+

Polistyren

50

1-5

40-60
350-550

Cellex CM

Bio Rad

Carboximetil

H+

Cellulose

70

5-12

200-400

TSKgel CM-3SW

TosoHaas

Carboximetil

Na+

Silica

>30

2-7,5

>400
10


Bảng 17: Nhựa trao đổi Cation mạnh
Tên thương mại

Hãng
xuất

SP-Sephadex A- Pharmacia
25
Dowex-50X2-100 Dow
Dowex-50X8-100
Diaion SK1B
Amberlite IR-I22
Diaion SK122
TSKgel Sp-5PW
TSKgel SCX

sản Nhóm
chức
Sulfopropil

Acidsulfoni
c

Dow
Acidsulfoni
c
Mitsubishi
Acidsulfoni
c
Rohm & Haas Acidsulfoni
c
Mitsubishi
Acidsulfoni
c
TosoHaas
Acidsulfoni
c
TosoHaas
Acidsulfoni
c

Đối-ion Chất mang

Na+

Dextran

H+

Polistyren
2%
Polistyren
8%

Polistyren

nối 60

0-14

Hạt
gel
(mesh)
và
kích
cở
(µm)
100-400
40-120
50-100

nối 170

0-14

50-100

190

0-14

nối 210

0-14

nối 210

0-9

Na+

Polistyren
10%
Polistyren
12%
Metacrylat

Na+

Polistyren/DVB

40-60
400-600
16-50
500-1000
16-50
500-1000
>400
10
>400
5

H+
Na+

Na+
Na+

Khả
năng Khoảng
trao
đổi pH
(meq/100
ml)
30
2-12

>10

2-12

>420

1-14


Đối-ion của dung dịch đệm ban đầu (о)
Các hợp chất cần tách : (▲) và (▄)
Ion của các dung dịch giải ly tuyến tính (•) và (о)
-

Giai đoạn 1: Nhựa trao đổi ion đang cân bằng với đối-ion của nó. Các hợp chất
cần phân tích đang chuẩn bị đi ngang qua nhựa.

-

Giai đoạn 2: nhựa trao đổi ion đang trao đổi với các hợp chất cần phân tích . Sau
giai đoạn hấp thu này, việc giải ly tuyến tính sẽ được áp dụng.

-

Giai đoạn 3: Ion của dung dịch giải ly tuyến tính đã tranh giành trao đổi với nhựa
và đẩy hợp chất cần tách (▲) ra khỏi nhựa trao đổi ion.

-

Giai đoạn 4: Tiếp theo, ion của dung dịch giải ly tuyến tính cũng tranh giành trao
đổi với nhựa và đẩy hợp chất (▄) ra khỏi nhựa trao đổi ion.

-

Giai đoạn 5: Tái tạo nhựa: các ion của dung dịch giải ly được trao đổi với các đốiion để trả lại tình trạng nhựa ban đầu.