イオンクロマトグラフデータシートテクニカルチップ No.0020T_0910YS イオン交換分離(その 1) イオン交換樹脂イオンクロマトグラフィーの分離法として主にイオン交換が用いられていますが、原理がわかると測定目的に合った分離の調節やカラムの選択に役立ちます。そこでイオン交換分離の原理を数回に分けて説明します。1 回目はイオンクロマトグラフィー用カラムに充填されているイオン交換樹脂についてです。イオン交換樹脂は、基材表面をイオン交換基で修飾したものです。イオン交換樹脂の性質は、基材の材質、基材の大きさ（粒子径）、基材自体にあいている小さな孔（ポーラス）、イオン交換基の種類、イオン交換基の結合様式、イオン交換基の数などによって変わります。基材は、スチレン－ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ビニルアルコールなどのポリマーが主ですが、一部にはシリカが用いられています。樹脂の直径は 5-13μm 程度です。図 1 に弊社の代表的な樹脂の例を挙げます。A はマイクロポーラス（微細孔）型の基材表面にイオン交換基を結合した数十 nm の微細粒子（ラテックス）を配しています。ラテックスは、十分な分離を得られるよう、イオン交換基の数（イオン交換容量）を多く結合させるための工夫のひとつです。ラテックス型の樹脂は基材からの距離が近いため、疎水性の基材の影響を受けやすいのが特長です。B はスーパーマクロポーラス（巨大孔）型で表面にラテックスを配しています。イオン性の弱い成分がポーラス内を通過することで十分に保持されます。C はマクロポーラス（大孔）型で、基材に直接イオン交換基を結合させています。直接イオン交換基を結合させると、十分なイオン交換容量が得られないため、図 2 のように、枝を伸ばしてその各先端にイオン交換基が結合したグラフト型にしています。枝を伸ばすことによって基材からの距離が遠くなるため、疎水性の基材の影響を受けにくい樹脂にすることができます。 A. マイクロポーラス B. スーパーマクロポーラス C. マクロポーラス図 1 イオン交換樹脂ラテックス（表面にイオン交換基）基材 A. ラテックス型グラフト（先端にイオン交換基）基材 B. グラフト型図 2 イオン交換基の結合の違い陰イオン交換基には第 4 級アンモニウム基が用いられますが、アルキル基の部分をアルカノール基に変えたタイプもあります。アルカノール基にすると樹脂表面の疎水性が低下するため、水酸化カリウムのような溶出力の弱い溶離液を用いても十分に分離できます。陽イオン交換基には、スルホ基、カルボキシル基などがあります。スルホ基に比べカルボキシル基は保持が弱く、1 価と 2 価の陽イオンの一斉測定に適しています。近年の多成分一斉測定のニーズにより、分離をより細かく調整できるよう、イオン交換樹脂の疎水性を抑えたり、交換基を増やしたり、交換能の低いイオン交換基を結合させるなど、イオン交換樹脂にもさまざまな工夫が施されています。