高效毛细管电泳色谱仪分析中的电渗现象微型马达

高效毛细管电泳色谱仪分析中的电渗现象

高效毛细管电泳色谱仪（CE）是以毛细管为分离通道，以电渗流为驱动力，利用带电粒子之间的淌度差异和分配系数差异进行分离，电渗流在CE中起着极其重要的作用。

一、电渗：电渗是指在电场作用下，毛细管中液体沿毛细管内表面或或固相多孔物质内液体沿固体表面移动的现象。毛细管一般采用石英管，管内表面为硅胶，当内充缓冲液pH＞3时，管内表面的硅醇基（－SiOH）离解成硅醇基阴离子（－SiOˉ），使管内表面带负电荷，溶液表面带正电荷，在管内表面和溶液之间形成双电层。在外电场作用下，溶液中溶剂化了的阳离子向负极移动，使毛细管中的溶液整体向负极移动。这就是CE中的电渗现象。二、电渗流：电渗现象中整体移动着的液体称为电渗流。电渗流来源于外电场对毛细管内表面和溶液之间双电层的作用。扩散层中的阳离子相对于毛细管内表面的负电荷形成一个圆筒形的阳离子鞘，在外电场作用下，溶液中溶剂化了的阳离子沿滑动面作相对运动，携带着溶剂一起向负极移动，而形成电渗流。电渗流是CE的主要驱动力，沿毛细管均匀分布，电渗流的径向分布几乎是均匀的，使整个液体象塞子一样以均匀的速度向前运动，呈平面流（塞式流形）。电渗流速度除在管内表面附近因摩擦力迅速减小到零以外，其余部分几乎处处相等，引起的谱峰展宽很小。而HPLC流动相的流形为抛物线形的层流，在管内表面处的速度为零，管中心的速度是平均速度的两倍，引起的谱峰展宽较大。这是CE能获得比HPLC更高分离效率的主要原因。电渗流使不同电性的粒子均向负极移动，中性分子也随电渗流一起移动。三、电渗流速度veo：1、电渗流大小：电渗流大小用电渗流速度veo表示，其大小决定于电渗淌度μeo和电场强度E。即：veo =μeoE =（εζ/η）Eveo可通过实验测定：veo = Lef/teo式中：Lef为毛细管有效长度，teo为电渗标记物（中性物质）的迁移时间。2、电渗流方向：电渗流方向取决于毛细管内表面的电荷性质。石英毛细管内表面带负电荷，溶液表面带正电荷，电渗流流向负极。但如果将毛细管内表面改性和加电渗流反向剂，使管内表面带正电荷，则溶液表面带负电荷，电渗流流向正极。（1）毛细管内表面改性：在毛细管内表面键合或涂渍一层阳离子表面活性剂。（2）加电渗流反向剂：在运行缓冲液中加入大量阳离子表面活性剂，使毛细管内表面带正电荷，溶液表面带负电荷，电渗流流向正极。四、电渗淌度μeo：μeo =εζ/η电渗淌度又称电渗迁移率，取决于毛细管内表面的Zeta电位、电泳介质的介电常数和电泳介质粘度，与E无关。五、电渗流作用：电渗流通常流向负极，电渗流速度约是一般离子电泳速度的5～7倍。各种粒子在毛细管中的迁移速度是电渗流速度和电泳速度的矢量和，称为表观电泳速度vap。各种粒子在毛细管中的表观电泳速度vap分别为：阳离子：vap = veo+ vep，阳离子电泳方向与电渗流方向一致。阴离子：vap = veo－vep，阴离子电泳方向与电渗流方向相反。中性粒子：vap = veo，中性粒子运动方向与电渗流方向一致。当样品从正极端注入毛细管中时，不同粒子将以不同速度向负极迁移，从负极端先后流出毛细管，出峰顺序依次是阳离子、中性粒子和阴离子。中性粒子无电泳现象，随电渗流同行，在阳离子后流出，但不同结构的中性粒子无法相互分离。电渗流在CE中起着极其重要的作用：1、电渗流具有象HPLC中泵一样的作用，驱动粒子前进，加上不同粒子电泳速度和方向的差异，完成阳离子、阴离子和中性粒子的分离。2、改变电渗流的大小和方向，可改变分离效率和选择性。这是CE优化分离的重要因素。3、电渗流的微小变化影响分离结果的重现性（迁移时间和峰面积）。六、控制电渗流的三个重要手段：1、毛细管内表面改性：在毛细管内表面键合或涂渍一层阳离子表面活性剂，消除电渗流的影响。2、加添加剂：（1）有机溶剂可降低电渗流的大小，增加分离的有效距离。（2）表面活性剂可有效改变电渗流方向和大小。主要是在阴离子分析时使用。3、改变pH：可调整电渗流大小。（1）当pH＜3时，电渗流很小。（2）当pH＞10时，电渗流基本不增加。

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