交换容量

交换容量是指离子交换剂能提供交换离子的量，它反映离子交换剂与溶液中离子进行交换的能力。通常所说的离子交换剂的交换容量是指离子交换剂所能提供交换离子的总量，又称为总交换容量，它只和离子交换剂本身的性质有关。在实际实验中关心的是层析柱与样品中各个待分离组分进行交换时的交换容量，它不仅与所用的离子交换剂有关，还与实验条件有很大的关系，一般又称为有效交换容量。后面提到的交换容量如未经说明都是指有效交换容量。

影响交换容量的因素很多，主要可以分为两个方面。一方面是离子交换剂颗粒大小、颗粒内孔隙大小以及所分离的样品组分的大小等的影响。这些因素主要影响离子交换剂中能与样品组分进行作用的有效表面积。样品组分与离子交换剂作用的表面积越大，交换容量越高。一般离子交换剂的孔隙应尽量能够让样品组分进入，这样样品组分与离子交换剂作用面积大。分离小分子样品，可以选择较小孔隙的交换剂，因为小分子可以自由地进入孔隙，而小孔隙离子交换剂的表面积大于大孔隙的离子交换剂。对于较大分子样品，可以选择小颗粒交换剂，因为对于很大的分子，一般不能进入孔隙内部，交换只限于颗粒表面，而小颗粒的离子交换剂表面积大。 ADFASDFAF23RQ23R

另一些影响因素如实验中的离子强度、pH值等主要影响样品中组分和离子交换剂的带电性质。一般pH对弱酸和弱碱型离子交换剂影响较大，如对于弱酸型离子交换剂，在pH较高时，电荷基团充分解离，交换容量大；而在较低的pH时，电荷基团不易解离，交换容量小。同时pH也影响样品组分的带电性，尤其对于蛋白质等两性物质，在离子交换层析中要选择合适的pH以使样品组分能充分地与离子交换剂交换、结合。一般来说，离子强度增大，交换容量下降。实验中增大离子强度进行洗脱，就是要降低交换容量以将结合在离子交换剂上的样品组分洗脱下来。 ADFASDFAF23RQ23R

离子交换剂的总交换容量通常以每毫克或每毫升交换剂含有可解离基团的毫克当量数（meq/mg或meq/mL）来表示。通常可以由滴定法测定。阳离子交换剂首先用HCl处理，使其平衡离子为H+。再用水洗至中性，对于强酸型离子交换剂，用NaCl充分置换出H+，再用标准浓度的NaOH滴定生成的HCl，就可以计算出离子交换剂的交换容量；对于弱酸型离子交换剂，用一定量的碱将H+充分置换出来，再用酸滴定，计算出离子交换剂消耗的碱量，就可以算出交换容量。阴离子交换剂的交换容量也可以用类似的方法测定。

ADFASDFAF23RQ23R

对于一些常用于蛋白质分离的离子交换剂也通常用每毫克或每毫升交换剂能够吸附某种蛋白质的量来表示，一般这种表示方法对于分离蛋白质等生物大分子具有更大的参考价值。实验前可以参阅相应的产品介绍了解各种离子交换剂的交换容量。 ADSFAEQWER353423413434

• 博研联盟论坛. 交换容量[EB/OL]. (2008-12-01). http://www.boyanluntan.com/thread-12345-1-1.html.
• 张玉奎, 王俊德, 张维冰. 分析化学手册(第5分册): 离子交换色谱[M]. 2版. 北京: 化学工业出版社, 2000.
• Helfferich F. Ion Exchange[M]. New York: McGraw-Hill, 1962.
• 阿特金斯 P W, 德·保拉 J. 物理化学[M]. 沈文霞, 姚天扬, 侯文华, 等译. 11版. 北京: 高等教育出版社, 2020.
• Gao S, Zhao M, Zhang J, et al. Ion-exchange chromatography for protein separation: recent advances and applications[J]. Journal of Chromatography A, 2021, 1639: 461902.
• 李斌, 刘志红. 离子交换层析法分离纯化蛋白质的研究进展[J]. 化工进展, 2019, 38(1): 356-363.