实验52高效毛细管电泳电导检测法分离检测水中阴离子

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1、实验名称：高效毛细管电泳/电导检测法测定饮用水中阴离子实验学时：5实验类型：基础性实验主讲教师：谢天尧副教授♦引言♦毛细管电泳基本理论♦毛细管电泳中的电渗流♦参数与关系式♦进样方式♦检测器及数据工作站♦毛细管电泳仪结构♦应用示例♦实验目的♦实验内容♦预习要求内容在电解质溶液中，位于电场中的带电离子在电场力的作用下，以不同的速度向其所带电荷相反的电极方向迁移的现象，称之为电泳。由于不同离子所带电荷及性质的不同，迁移速率不同，可实现分离。引言1937年，蒂塞利乌斯（Tiselius，瑞典)将蛋白质混合液放在两段缓冲溶液之间，两端施以电压进行自

2、由溶液电泳，第一次将人血清提取的蛋白质混合液分离出白蛋白和α、β、γ球蛋白；1948年，获诺贝尔化学奖。利用电泳现象对某些化学或生物物质进行分离分析的方法和技术叫电泳法或电泳技术。按形状分类：U型管电泳、柱状电泳、板电泳；按载体分类：滤纸电泳、琼脂电泳、聚丙烯酰胺电泳、自由电泳；传统电泳分析：操作烦琐，分离效率低，定量困难，无法与其他分析相比。1981年，Jorgenson和Luckas，用75m内径石英毛细管进行电泳分析，柱效高达40万/m，促进电泳技术发生了根本变革，迅速发展成为可与GC、HPLC相媲美的崭新的分离分析技术——高效毛细管

3、电泳（highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE）。高效毛细管电泳在技术上采取了两项重要改进：一是采用了50微米（mm)内径的毛细管,；二是采用了高达万伏的分离电压。毛细管的采用使产生的热量能够较快散发，大大减小了温度效应，使电场电压可以很高。电压升高，电场推动力大，又可进一步使柱径变小，柱长增加，高效毛细管电泳的柱效远高于高效液相色谱，理论塔板数高达几十万块/米，特殊柱子可以达到数百万。高效毛细管电泳分析的特点1.仪器简单、易自动化电源、毛细管、检测器、溶液瓶2.分析速度快、分离效率高在3.1

4、min内分离36种无机及有机阴离子，4.1min内分离了24种阳离子；分离柱效：105～107/m理论塔板数；3.操作方便、消耗少进样量极少，水介质中进行；4.应用范围极广有机物、无机物、生物、中性分子；生物大分子等；分子生物学、医学、药学、化学、环境保护、材料等；高效毛细管电泳(HPCE)基本理论basicprinciplesofHPCE电泳是指带电离子在电场中的定向移动，不同离子具有不同的迁移速度，迁移速度与哪些因素有关？当带电离子以速度ν在电场中移动时，受到大小相等、方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力：FE=qE阻力：F

5、=fν故：qE=fνq—离子所带的有效电荷；E—电场强度；ν—离子在电场中的迁移速度；f—平动摩擦系数(对于球形离子：f=6πηγ；γ—离子的表观液态动力学半径；η—介质的粘度；)所以，迁移速度：或物质离子在电场中差速迁移是电泳分离的基础。淌度μ：单位电场强度下的平均电泳速度。毛细管电泳中的电渗流electroosmoticflow，EOF1.HPCE中的电渗流现象当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界面形成双电层。当充满液体的毛细管两端施加电压时，就会发生管中液体相对于毛细管管

6、壁表面作整体移动的现象，称之为电渗流（electroosmoticflow，简称EOF）。2.电渗流形成的原因石英毛细管柱，内充液pH>3时，表面电离成-SiO-,管内壁带负电荷，与溶液离子间形成双电层。在高压电场的作用下，带正电荷的溶液表面及扩散层向阴极移动，由于这些阳离子实际上是溶剂化的，故将引起柱中的溶液整体向负极移动，速度ν电渗流。3.电渗流的大小与方向电渗流的大小用电渗流速度ν电渗流表示，取决于电渗淌度μ和电场强度E。即ν电渗流=μE电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即μ=ε0εξε0—真空介电常数；ε—介电常数；ξ—

7、毛细管壁的Zeta电势。ν电渗流=ε0εξE实际电泳分析，可在实验测定相应参数后，按下式计算ν电渗流=Lef/teoLef—毛细管有效长度；teo—电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。孔隙率与孔径：电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极；改变电渗流方向的方法：（1）毛细管改性表面键合阳离子基团；（2）加电渗流反转剂内充液中加入大量的阳离子表面活性剂，将使石英毛细管壁带正电荷，溶液表面带负电荷。电渗流流向阳极。4

8、.电渗流的流型电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为平流，塞式流动（谱带展宽很小）；液相色谱中的溶液流动为层流，抛物线流型，管壁处流速为零，管中心处的速度为平均速度的2倍（引起谱