離子交換技術

概念

離子交換技術是根據某些溶質能解離為陽離子或陰離子的特性,利用離子交換劑與不同離子結合力強弱的差異,將溶質暫時交換到離子交換劑上,然後用適合的洗脫劑將溶質離子洗脫下來,使溶質從原溶液中分離、濃縮或提純的操作技術。利用離子交換技術進行分離的關鍵是離子交換劑。離子交換劑是一種不溶性的、具有網狀立體結構的、可解離陽離子或陰離子基團的固態物質,可分為無機質和有機質兩大類。無機質類又可分為天然的(如海綠石)和人造的(如合成沸石);有機質類又分為天然的(如磺化煤)和合成的(如合成樹脂)。其中合成高分子離子交換樹脂具有不溶於酸鹼溶液及有機溶劑、性能穩定、經久耐用、選擇性高等特點,在製藥工業中套用較多。
在抗生素的提取分離中,利用離子交換法將抗生素從發酵液中有選擇性地交換到離子交換樹脂上,然後在適宜的條件下將其洗脫下來,這樣能使體積縮小到幾十分之一,從而使抗生素被分離提取。由於離子交換技術具有成本低、設備簡單、操作方便、不用或少用有機溶劑等優點,已成為提取抗生素的重要方法之一。如鏈黴素、新黴素、卡那黴素、慶大黴素、土黴素、多黏菌素等的提取均可採用離子交換法。
離子交換技術最早套用於製備軟水和無鹽水,藥品生產用水多採用此法。在生化製藥領域中,離子交換技術也逐漸套用於蛋白質、核酸等物質的分離和提取,從微量到常量的生物活性物質的提取;一些經典的生產工藝也正等待著用離子交換技術去替代或改造。

特點

1.離子交換操作屬於液—固非均相擴散傳質過程。所處理的溶液一般為水溶液,多相操作使分離變得容易。
2.離子交換可看作是溶液中的被分離組分與離子交換劑中可交換離子進行離子置換反應的過程。其選擇性高,而且離子交換反應是定量進行的,即離子交換樹脂吸附和釋放的離子的物質的量相等。
3.離子交換劑在使用後,其性能逐漸消失,需用酸、鹼再生而恢復使用。
4.離子交換技術具有較高的濃縮倍數,操作方便,效果突出。
但是,離子交換法也有其缺點,如生產周期長,成品質量有時較差,生產過程中pH值變化較大,故不適於穩定性較差的抗生素和生物藥物的分離,在選擇分離方法時應予以考慮。

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