Iyon Degisim Kromatografisi Ve Iyon Degistiriciler

8/2/2019 Iyon Degisim Kromatografisi Ve Iyon Degistiriciler

1/34

YON DEMYON DEM

KROMATOGRAFSKROMATOGRAFSveve

YON DETRCLERYON DETRCLER


2/34

yon Deitirmenin Tarihesi

Doadaki srekli deiimin nedenlerinden biriDoadaki srekli deiimin nedenlerinden biriiyon deiimidir. Toprak, kum ve kayalar gibiiyon deiimidir. Toprak, kum ve kayalar gibicansz varlklarda ve canl organizmalardakicansz varlklarda ve canl organizmalardaki

yaamsal fonksiyonlarda iyon deiimine ait biryaamsal fonksiyonlarda iyon deiimine ait birok rnek mevcuttur.ok rnek mevcuttur.

Bir ok organik inorganik madde iyon deitiriciBir ok organik inorganik madde iyon deitiriciolarak kullanlmaktadr.olarak kullanlmaktadr.


3/34

Protein, selloz, karbon, basit balk ve birokProtein, selloz, karbon, basit balk ve birokmineral gibi doal rnler ile evrelenmi birmineral gibi doal rnler ile evrelenmi birortamdaki dier iyonlar deitiren tanabilirortamdaki dier iyonlar deitiren tanabilir

iyon ierirler. Bu doal maddeler dk biriyon ierirler. Bu doal maddeler dk birdeitirme kapasitesine sahiptir.deitirme kapasitesine sahiptir. Bu zelliklerde pek tercih edilmeyen fiziksel veBu zelliklerde pek tercih edilmeyen fiziksel ve

kimyasal zelliklerdir ki iyon deitiricikimyasal zelliklerdir ki iyon deitiricimaddelerin pratik kullanm snrlandrrlar.maddelerin pratik kullanm snrlandrrlar.


4/34

1850de Thompson ve Way ilenmi toprakta1850de Thompson ve Way ilenmi topraktaamonyum gibi eitli iyonlarn,kalsiyum veamonyum gibi eitli iyonlarn,kalsiyum vemagnezyum iyonlaryla yerdeitirebildiklerimagnezyum iyonlaryla yerdeitirebildikleri

eklindeki gzlemlerini yaynladlar.eklindeki gzlemlerini yaynladlar. Thompsonun almasndan yararlanarak SpenceThompsonun almasndan yararlanarak Spence

bir cam kolonda amonyum slfatla ileme tabibir cam kolonda amonyum slfatla ileme tabitutulmu kumlu kil yatak hazrlayp yataktantutulmu kumlu kil yatak hazrlayp yataktansuyu geirdii zaman,yatakta amonyum slfatsuyu geirdii zaman,yatakta amonyum slfatyerine al bulunduunu grmtr.yerine al bulunduunu grmtr.


5/34

lk sentetik iyon deitiriciler 1903telk sentetik iyon deitiriciler 1903te

Harm ve Rmpler ile 1905te GansHarm ve Rmpler ile 1905te Ganstarafndan hazrlanmtr.tarafndan hazrlanmtr.

Bylece rnein deniz suyundan altnBylece rnein deniz suyundan altntutulmas gibi uygulamalartutulmas gibi uygulamalargerekleebilecekti.gerekleebilecekti.


6/34

Modern iyon deitirici teknolojisi 1935Modern iyon deitirici teknolojisi 1935

ylnda Adams ve Holmesin imdiki klasikylnda Adams ve Holmesin imdiki klasikaratrmalaryla balad.aratrmalaryla balad.

Adam ve Holmes genel olarak reine diyeAdam ve Holmes genel olarak reine diyebilinen iyonlar deitirme zeliine sahipbilinen iyonlar deitirme zeliine sahipolan sentetik polimerleri kefedenolan sentetik polimerleri kefedenkiilerdir.kiilerdir.


7/34

yon Deiim Kromatografisi (Ion ExchangeChromatography, IEC)

yon deiim kromatografisi zellikle gda, evreyon deiim kromatografisi zellikle gda, evreve metal endstrisi, atk su artm ve biyolojikve metal endstrisi, atk su artm ve biyolojiksistemlerde kullanlan analitik bir ayrmasistemlerde kullanlan analitik bir ayrma

tekniidir.tekniidir. yon kromatografisi, zerinde ykl gruplaryon kromatografisi, zerinde ykl gruplar

bulunan kat ve poroz bir destek materyalindenbulunan kat ve poroz bir destek materyalindeniyonize analit karmnn ele edilmesiiyonize analit karmnn ele edilmesiprensibine dayanan bir sv kromatografisi olarakprensibine dayanan bir sv kromatografisi olaraksnflandrlabilir.snflandrlabilir.


8/34

Elektrostatik ekime dayanan buElektrostatik ekime dayanan buadsorpsiyon kromatografisinde rnekteadsorpsiyon kromatografisinde rnektebulunan bileenler ykl duraan fazabulunan bileenler ykl duraan faza

olan afinitelerine gre ayrlrlar.olan afinitelerine gre ayrlrlar.

yon deitiriciler iki ksmdan oluur;yon deitiriciler iki ksmdan oluur;


9/34

I.I. inde ve yzeyinde kimyasal olarakinde ve yzeyinde kimyasal olarak

(kovalent balarla) balanm ykl(kovalent balarla) balanm yklgruplar bulunan boyutlu ve aprazgruplar bulunan boyutlu ve aprazbalarla balanm znr olmayanbalarla balanm znr olmayandolgu maddesi (matriks)dolgu maddesi (matriks)

II.II. Hareketli kar iyonlarHareketli kar iyonlar


10/34

yon deiim kromatografisi temel olarak iki anayon deiim kromatografisi temel olarak iki anagruba ayrlr;gruba ayrlr;

1. Katyon deitiriciler1. Katyon deitiriciler

2. Anyon deitiriciler2. Anyon deitiriciler


11/34

Anyon Deitiriciler

Bu iyon deiim kromatografisinde dolguBu iyon deiim kromatografisinde dolgu

maddesi pozitif gruplarla kimyasal olarakmaddesi pozitif gruplarla kimyasal olarakbalanm olup kar iyonlar negatiftir. Bubalanm olup kar iyonlar negatiftir. Butr iyon deitiriciler negatif iyonlartr iyon deitiriciler negatif iyonlar

deitirdiklerinden Anyon deitiricilerdeitirdiklerinden Anyon deitiricileradn alrlar.adn alrlar.


12/34

Katyon Deitiriciler

Katyon deiim kromatografisinde anyonKatyon deiim kromatografisinde anyondeiim kromatografisine benzer ekildedeiim kromatografisine benzer ekilde

dolgu maddesi negatif gruplarla kimyasaldolgu maddesi negatif gruplarla kimyasalolarak balanm olup kar iyonlarolarak balanm olup kar iyonlarpozitiftir. Bu tr iyon deitiriciler pozitifpozitiftir. Bu tr iyon deitiriciler pozitif

iyonlar deitirdiklerinden Katyoniyonlar deitirdiklerinden Katyondeitiriciler adn alrlar.deitiriciler adn alrlar.


13/34

Anyon ve Katyon deitiricileri ve kar iyonlar


14/34

yon Deitirici Dolgular

lk kullanlan iyon deitiricileri sentetiklk kullanlan iyon deitiricileri sentetikreineler olup suyun demineralizasyonu ve sureineler olup suyun demineralizasyonu ve sukalitesini dzeltmede ayrca atklardan iyonlarnkalitesini dzeltmede ayrca atklardan iyonlarn

kazanlmasnda kullanlmtr.kazanlmasnda kullanlmtr.

Bu tr iyon deitiriciler yksek derecede yklBu tr iyon deitiriciler yksek derecede yklgruplarla kovalent olarak balanm hidrofobikgruplarla kovalent olarak balanm hidrofobikpolimer dolgu maddeleri olup biyolojikpolimer dolgu maddeleri olup biyolojikmaddelerin saflatrlmasnda uygun deildir.maddelerin saflatrlmasnda uygun deildir.


15/34

Biyolojik maddelerin ayrmnda ilk kullanlanBiyolojik maddelerin ayrmnda ilk kullanlaniyon deitiriciler Peterson ve Sober tarafndaniyon deitiriciler Peterson ve Sober tarafndangelitirilen selloz iyon deitiricilerdir.gelitirilen selloz iyon deitiricilerdir.

Sellozun hidrofilik yaps sebebiyle proteinleriSellozun hidrofilik yaps sebebiyle proteinleridenatre etme eilimi olduka dktr. Bunadenatre etme eilimi olduka dktr. Bunaramen farkl birok selloz, dzensiz bir yapyaramen farkl birok selloz, dzensiz bir yapyasahip olmalarndan dolay kapasiteleri dktr.sahip olmalarndan dolay kapasiteleri dktr.


16/34

Daha sonralar yaplan almalarla hidrofilikDaha sonralar yaplan almalarla hidrofilikkaraktere sahip olan selloz, modifiye dekstran,karaktere sahip olan selloz, modifiye dekstran,apraz bal agaroz ve epiklorohidrin ile aprazapraz bal agaroz ve epiklorohidrin ile apraz

balanarak kuvvetlendirilmi ve bylece kreselbalanarak kuvvetlendirilmi ve bylece kreseltanecikli yksek gzenekli ilk iyon deitiricitanecikli yksek gzenekli ilk iyon deitiricisentezlenmitir.sentezlenmitir.

Bylece uygun geometride, yksek porozite veBylece uygun geometride, yksek porozite ve

kapasitede ve yksek ak hzlarnda alabilenkapasitede ve yksek ak hzlarnda alabileniyon deitirme dolgu maddeleri retilmitir.iyon deitirme dolgu maddeleri retilmitir.


17/34

Yapsndaki iyonik gruplarn birbirinden farklYapsndaki iyonik gruplarn birbirinden farklolmasndan dolay iki ana gruba ayrlan iyonolmasndan dolay iki ana gruba ayrlan iyondeitiricilerden pozitif(+) ykl olanlar asidikdeitiricilerden pozitif(+) ykl olanlar asidik

karakterde, negatif(-) ykl olanlar bazikkarakterde, negatif(-) ykl olanlar bazikkarakterdedir.karakterdedir.

Ayrca sahip olunan iyonik grubun iyonikAyrca sahip olunan iyonik grubun iyonikkuvvetine gre zayf ve kuvvetli iyonkuvvetine gre zayf ve kuvvetli iyondeitiriciler olarak iki alt gruba ayrlr.deitiriciler olarak iki alt gruba ayrlr.


18/34

Kuvvetli asidik veya kuvvetli bazik grubaKuvvetli asidik veya kuvvetli bazik grubasahip olan fonksiyonel gruplar ortamn pHsahip olan fonksiyonel gruplar ortamn pHdeerinden bamsz olarak tam olarakdeerinden bamsz olarak tam olarakiyonlar.iyonlar.

rnein Kuaterner amin gruplar (Rrnein Kuaterner amin gruplar (R33NN++))

pozitif olarak yklenirken Slfonik asitpozitif olarak yklenirken Slfonik asitgruplar(SOgruplar(SO33-

-) negatif olarak yklenir.) negatif olarak yklenir.


19/34

Kuaterner amin grubunun pK deeri 14Kuaterner amin grubunun pK deeri 14iken slfonik asit grubunun pK deeri 1iken slfonik asit grubunun pK deeri 1civarndadr.civarndadr.

Zayf bazik karakterdeki iyonZayf bazik karakterdeki iyondeitiricilerin pK deeri 811, zayf asidikdeitiricilerin pK deeri 811, zayf asidikkarakterdeki iyon deitiricilerin pK deerikarakterdeki iyon deitiricilerin pK deeriise 46 civarndadr.ise 46 civarndadr.


20/34

Dolaysyla zayf anyon deitiriciler pHDolaysyla zayf anyon deitiriciler pH8.5 dan aa bir pH aralnda8.5 dan aa bir pH aralndakullanlmaldr. Zayf katyon deitiricilerkullanlmaldr. Zayf katyon deitiriciler

ise pH 6 dan daha yksek deerlerdeise pH 6 dan daha yksek deerlerdekullanlmaldr.kullanlmaldr.

Bu pH snrlar dnda gl anyon yadaBu pH snrlar dnda gl anyon yadagl katyon deitiriciler kullanlmaldr.gl katyon deitiriciler kullanlmaldr.


21/34

Yaygn olarak kullanlan iyon deitirici gruplar vebunlarn fonksiyonel gruplar ile kar iyonlar


22/34

Silika Bazl yon Deitiriciler

Temel olarak iki tip silika bazl iyon deitiriciTemel olarak iki tip silika bazl iyon deitiricimevcuttur;mevcuttur;

Birincisinde fonksiyonel grup silika partikleBirincisinde fonksiyonel grup silika partiklekimyasal olarak dorudan balanmtr.kimyasal olarak dorudan balanmtr.

kinci tip ise silikann nce polistiren, silikonkinci tip ise silikann nce polistiren, silikon

veya florokarbon gibi ince bir polimer ileveya florokarbon gibi ince bir polimer ilekaplanp sonra fonksiyonelletirildii gruptur.kaplanp sonra fonksiyonelletirildii gruptur.


23/34

Bu partikllerin temel avantaj, mobilBu partikllerin temel avantaj, mobilfazn bu ince polimer kapl tabakaya dahafazn bu ince polimer kapl tabakaya dahahzl difzyonu neticesinde, sabit fazlahzl difzyonu neticesinde, sabit fazladaha iyi bir ktle transferi salamasdr.daha iyi bir ktle transferi salamasdr.Bu gelitirilmi ktle transferi, daha etkinBu gelitirilmi ktle transferi, daha etkin

bir ayrma salar.bir ayrma salar.


24/34

Birinci tip silika bazl iyon deitiricilerBirinci tip silika bazl iyon deitiricilerorta kapasitede bir iyon deiimorta kapasitede bir iyon deiimkapasitesine sahiptir.kapasitesine sahiptir.

kinci tip iyon deitiricilerin kapasitesi isekinci tip iyon deitiricilerin kapasitesi isebirinci tipe gre daha dktr.birinci tipe gre daha dktr.


25/34

Silika bazl iyon deitiricilerin en bykSilika bazl iyon deitiricilerin en bykavantaj ise yksek basnlarda daha iyi biravantaj ise yksek basnlarda daha iyi birkromatografik verim, kararllk vekromatografik verim, kararllk vedayanklldr.dayanklldr.

En byk dezavantajlar ise sadece snrlEn byk dezavantajlar ise sadece snrlbir pH limiti (pH 2-7) ierisindebir pH limiti (pH 2-7) ierisindekullanlabiliyor olmalardr.kullanlabiliyor olmalardr.


26/34

Polimer Bazl yon Deitiriciler

yon deitirme kromatagrafisinde kullanlan iyonyon deitirme kromatagrafisinde kullanlan iyondeitiriciler ayn zamanda reine olarak dadeitiriciler ayn zamanda reine olarak daisimlendirilirler. Bu partikller genelde sentetikisimlendirilirler. Bu partikller genelde sentetik

organik polimerlerin kimyasal olarakorganik polimerlerin kimyasal olaraktrevlendirilmesiyle retilirler.trevlendirilmesiyle retilirler. Polimer bazl iyon deitiriciler en fazla stiren-Polimer bazl iyon deitiriciler en fazla stiren-

divinilbenzen(PS-DVB) kopolimerizasyonu yadadivinilbenzen(PS-DVB) kopolimerizasyonu yada

akrilik veya metakrilik asitin divinil benzenleakrilik veya metakrilik asitin divinil benzenlekopolimerizasyonu neticesinde retilir.kopolimerizasyonu neticesinde retilir.


27/34

Son zamanlarda iyonik grubu tayan fonksiyonelSon zamanlarda iyonik grubu tayan fonksiyonelgrubun polimerik partikln yzeyinegrubun polimerik partikln yzeyinetutturulmas yerine iyon deitirici grup yzeyetutturulmas yerine iyon deitirici grup yzeye

lineer polimer zincirleri yoluyla kimyasal olaraklineer polimer zincirleri yoluyla kimyasal olarakbalanmaktadr.balanmaktadr. Bylece sterik engeller ortadan kaldrlarak hemBylece sterik engeller ortadan kaldrlarak hem

kolonlarn proteinleri ayrma kapasitesi nemlikolonlarn proteinleri ayrma kapasitesi nemli

derecede arttrmakta hem de proteinlerinderecede arttrmakta hem de proteinlerindenatrasyonu engellenebilmektedir.denatrasyonu engellenebilmektedir.


28/34

Silika Bazl yon Deitiriciler le Polimer Bazlyon Deitiricilerin

Karlatrlmas

Polimer bazl iyon deitiricilerin en byk avantaj,Polimer bazl iyon deitiricilerin en byk avantaj,silika bazl iyon deitiriciler ancak limitli bir pHsilika bazl iyon deitiriciler ancak limitli bir pHaralnda(2-7) alabiliyor iken bu tip iyonaralnda(2-7) alabiliyor iken bu tip iyondeitiricilerin ok geni bir pH aralnda(0-14)deitiricilerin ok geni bir pH aralnda(0-14)

alabiliyor olmalardr.alabiliyor olmalardr. Dier taraftan silika bazl iyon deitiriciler iin birDier taraftan silika bazl iyon deitiriciler iin bir

basn limiti yokken polimer bazl iyon deitiricilerbasn limiti yokken polimer bazl iyon deitiricilernispeten yumuak olduklarndan kolon uzunluu ve aknispeten yumuak olduklarndan kolon uzunluu ve ak

hz snrldr. Fakat makrogzenekli partikllerhz snrldr. Fakat makrogzenekli partikllerkullanldnda ak hz ve kolon uzunluu deerlerinikullanldnda ak hz ve kolon uzunluu deerleriniarttrmak mmkndr.arttrmak mmkndr.


29/34

yon deitiricilerin znrl

yon deitirici maddeler normal kullanmyon deitirici maddeler normal kullanmkoullar altnda znmemelidirler.koullar altnda znmemelidirler.

Gnmzde kullanlan iyon deitirici reinelerinGnmzde kullanlan iyon deitirici reinelerin

tm yksek molekler arlkl poliasitler ya datm yksek molekler arlkl poliasitler ya dabazlardr. Bunlar sulu ve susuz ortamlarnbazlardr. Bunlar sulu ve susuz ortamlarnounda znmezler fakat bu durum belli birounda znmezler fakat bu durum belli birscakla kadar geerlidir. rnein baz anyonscakla kadar geerlidir. rnein baz anyon

deitirici reineler maksimum 40deitirici reineler maksimum 4000C ileC ilesnrlandrlmtr.snrlandrlmtr.


30/34

yon deitiricilerin tanecikbykl

yon deitirici reineler maksimumyon deitirici reineler maksimum

homojenlikte kresel granl formdahomojenlikte kresel granl formdaolmaldrlar.olmaldrlar. Boluk hacimleri belirlenmi tip iinBoluk hacimleri belirlenmi tip iin

sabit olmal, paketlemede fazla yersabit olmal, paketlemede fazla yerkaplamamal ve sv kaybkaplamamal ve sv kaybdengelenebilmelidir.dengelenebilmelidir.


31/34

Heterodispers iyon deitirici taneciklerinHeterodispers iyon deitirici taneciklerinbyklkleri 0,3-1,2 mm arasndabyklkleri 0,3-1,2 mm arasndadeiirken monodispers iyon deitiricideiirken monodispers iyon deitiricireinelerin tanecik bykl yaklakreinelerin tanecik bykl yaklak0,65 mmdir.0,65 mmdir.


32/34

yon deitiricilerin dayankll

yon deitirici reinenin tutmas gerekenyon deitirici reinenin tutmas gerekeniyonlar veya iyonize kompleksler eitliiyonlar veya iyonize kompleksler eitliboyut ve arlkta olabilirler.boyut ve arlkta olabilirler.

Reinenin tkenmesi ve rejenerasyonuReinenin tkenmesi ve rejenerasyonusrasnda reine taneciinin ime vesrasnda reine taneciinin ime vebzlme miktarlar krlmaya yolbzlme miktarlar krlmaya yolamamaldr.amamaldr.


33/34


34/34

Kaynaklar

Akman,A,.Polar Formda Monodispers Partikllerin Sentezi veDestek Materyali Olarak Kullanm, Yksek Lisans Tezi, Hacettepeniversitesi Fen Bilimleri Enstits, Ankara,2005

Kaya,Y,.Su Artmnda Kullanlan yon Deitiricilerin Baz Metalyonlaryla Kirlenmesinin Aratrlmas, Yksek Lisans Tezi, stanbulniversitesi Fen Bilimleri Enstits,stanbul,2002

Documents

Iyon Degisim Kromatografisi Ve Iyon Degistiriciler