
【化】 ion exclusion
ion
【化】 ion
【醫】 ion
exclude; reject; blackball; fight off; ostracize; repel; reprobation
repulsion
【醫】 repulsion
離子排斥(Ion Exclusion)是一種基于離子交換樹脂的色譜分離技術,主要用于分離離子型物質與非離子型物質(如有機酸、糖類、醇類等),或不同離子之間的分離。其核心原理是利用離子交換樹脂對溶液中帶電離子與不帶電分子的不同作用力實現分離。
電荷排斥效應
離子交換樹脂骨架帶有固定電荷(如磺酸基陽離子樹脂帶負電荷)。當溶液流經樹脂時,與樹脂固定電荷同性的離子(如陰離子流經陰離子交換樹脂)會受到靜電排斥(Donnan排斥),無法進入樹脂微孔内部,較早被洗脫;而非離子型物質或弱離解物質不受排斥,可進入樹脂孔道,洗脫時間較長。
Donnan膜平衡理論
該理論描述離子在樹脂相與溶液相之間的分布平衡。固定電荷基團形成的“Donnan勢壘”阻止同電荷離子進入樹脂内部,其排斥強度遵循公式:
$$ frac{[I^+]_r}{[I^+]_s} = expleft(-frac{zFDeltapsi}{RT}right) $$
其中 ([I^+]_r) 和 ([I^+]_s) 分别代表離子在樹脂相和溶液相的濃度,(z) 為離子價态,(Deltapsi) 為Donnan電位差。
有機酸純化
在食品工業中用于分離檸檬酸、乳酸等有機酸與無機鹽雜質。例如,發酵液中的有機酸(弱酸)因離解度低,受排斥作用弱,保留時間較長;而無機陰離子(如Cl⁻、SO₄²⁻)被強烈排斥而先流出。
糖類脫鹽
制糖工藝中去除糖漿中的離子雜質。蔗糖等非離子物質可進入樹脂孔道,延遲洗脫;離子型雜質被排斥并快速洗脫,實現高效脫鹽。
權威參考文獻來源:
離子排斥(Ion Exclusion)是化學分析中的一種分離機制,主要用于離子色譜技術。以下是詳細解釋:
離子排斥指溶液中帶電離子因靜電作用被固定相排斥的現象。其核心是帶相同電荷的離子與固定相之間的Donnan膜效應,導緻離子無法進入固定相的多孔結構,從而實現分離。該術語對應的英文為"Ion Exclusion"。
分離模式 | 原理 | 適用物質 |
---|---|---|
離子排斥色譜 | Donnan膜排斥帶電離子 | 弱酸/弱堿、糖類 |
離子交換色譜 | 離子交換作用 | 強電離離子(Na⁺、Cl⁻) |
離子對色譜 | 形成離子對吸附 | 表面活性劑、大分子離子 |
Donnan平衡關系可表示為: $$ frac{[H^+]{内}}{[H^+]{外}} = frac{[Cl^-]{外}}{[Cl^-]{内}} $$ 其中固定相内部(内)與外部溶液(外)的離子濃度受靜電排斥作用影響。
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