離子交換色譜法

離子交換是利用一種不溶性高分子化合物，它的分子中具有解離性基團(交換基)，在水溶液中能與溶液中的其他陽離子或陰離子起交換作用。此種交換反應都是可逆的，一般也都是遵循化學平衡的規律。雖然交換反應都是平衡反應，但在色譜柱上進行時，由於連續添加新的交換溶液，平衡不斷按正反應方向進行，直至完全，因此可以把離子交換劑上的原有離子全部洗脱下來。當一定量的溶液通過交換柱時，由於溶液中的離子不斷被交換而濃度逐漸減少，因此也可以全部被交換而吸着在交換劑上，根據這一原理可以用離子交換法直接從植物提取液中交換含遊離離子基團的酸、鹼及兩性成分，使與糖類等無遊離離子基團的中性物質分開，而被吸着的物質也可用另一洗脱液洗脱下來，這就是常用的離子交換法。

如有兩種以上的成分被吸着在離子交換劑上，用另一洗脱液洗脱時，它們的被洗脱能力取決於各物質洗脱反應的平衡常數，利用物質“吸附”及“解吸附”能力的不同進行分離即為離子交換色譜。

離子交換色譜法大部分採用合成離子交換劑。一種是單體在聚合前本身就含有交換基團，另一種是首先形成聚合物，然後引進交換基團。其中用途最廣的是離子交換樹脂。另外也有在纖維素或多聚糖上人工引入交換基團所成的離子交換劑。大多用於植物大分子蛋白質、核酸、酵素及多糖體的分離精製。 ^[1] 

離子交換色譜法的固定相為離子交換劑，常用的有離子交換樹脂和化學鍵合離子交換劑。經典離子交換色譜法的固定相為離子交換樹脂，其缺點是易於膨脹，傳質較慢，柱效低。不耐高壓。HPLC中的固定相是鍵合在薄殼型和多孔微粒硅膠上的離子交換劑，其機械強度高，不溶脹，耐高壓，傳質快，柱效高。

離子交換色譜法的流動相是具有一定pH值和離子強度的緩衝溶劑，或含有少量有機溶劑，如乙醇、四氫呋喃、乙腈等，以提高色譜選擇性。 ^[2] 

離子交換色譜法的保留行為和選擇性與被分離的離子、離子交換劑以及流動相的性質等有關。離子交換劑對不同離子的交換選擇性不同，一般來説，離子的價數越高，原子序數越大，水和離子半徑越小，則該離子在離子交換劑上的選擇性係數就越大。例如，強酸型陽離子交換樹脂對陽離子的選擇性係數順序為：

Fe³⁺〉Al²⁺〉Ba²⁺》Pb²⁺〉Sr²⁺〉Ca²⁺〉Ni²⁺〉Cd²⁺》Cu²⁺》Co²⁺》Mg²⁺》Zn²⁺》Mn²⁺〉Ag⁺〉Cs〉Rb⁺〉K⁺》NH⁴⁺〉Na⁺〉H⁺〉Li⁺。

弱酸型陽離子交換樹脂的基團（如一COOH）的離解受溶液中H⁺抑制，所以H⁺在該類樹脂上的保留能力很強，甚至大於二價、三價陽離子。

強鹼型陰離子交換樹脂對陰離子的選擇性係數順序為：檸檬酸根〉PO₄^3-〉SO₄^2-〉I^-〉NO^3-〉SCN^-〉NO^2-〉Cl^-〉HCO^3-〉CH₃COO^-〉OH^-〉F^-。

離子的保留還受流動相的組成和pH值的影響：交換能力強、選擇性係數大的離子組成的流動相具有強的洗脱能力。流動相的離子強度增大，其洗脱能力增強，使組分的保留值降低。強離子交換樹脂的交換容量在很寬的範同內不隨流動相的pH值變化。pH值的調節主要體現其對弱電解質離解的控制，溶質的離解受到抑制，其保留時間變短。因此，pH值的變化，對弱離子交換樹脂的交換能力影響較大。 ^[2] 

離子交換色譜主要是用來分離離子或可離解的化合物。它不僅廣泛地應用於無機離子的分離，而且廣泛地應用於有機和生物物質，如氨基酸、核酸、蛋白質等的分離，在生物化學領域得到了廣泛的應用。