毛細(xì)管電泳03ppt課件

1、Theoretical Basis of Capillary Electrophoresis毛細(xì)管電泳的理論基礎(chǔ)ContentnElectrophoresis mobility 電泳淌度nElectroosmosis mobility 電滲淌度nSeparation efficiency 分離效率nJoule heating 焦耳熱Electrophoresis mobility of ions離子的電泳淌度n荷電粒子傳輸電荷的能力n離子的導(dǎo)電能力極限電導(dǎo)n離子極限電導(dǎo)和離子淌度的關(guān)系EqF荷電粒子在電場中受力荷電粒子在溶液中勻速運(yùn)動(dòng)受到溶液阻力vfF動(dòng)力和阻力相等，因此有如下關(guān)系fEqv電場

2、靜電力介質(zhì)阻力運(yùn)動(dòng)方向不同荷電粒子在溶液介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)阻力不同，例如對(duì)于球形荷電粒子電阻力系數(shù)為rf6rEqv6電泳淌度的定義Erq6球形荷電粒子的電泳淌度可表示為SignalTimeKNaLii / cm2/s VLi 4.0110-4Na 5.1910-4K 7.6110-4Fii/離子的淌度和電導(dǎo)的關(guān)系iiiak電阻率與電導(dǎo)率1kElectroosmosis / 電滲nElectrokinetic Phenomena 電動(dòng)現(xiàn)象nFree and immobilized charge 自由和固定電荷nDouble electric layer 雙電層nElectro-osmosis mobi

3、lity 電滲淌度nDirection of electro-osmosis flow (EOF/電滲流)nProfile of the flow speed 流型nInfluencing factors 影響因素Double layer and zeta potential毛細(xì)管中電和動(dòng)的轉(zhuǎn)換玻璃石英聚合物，TeflonkPVrrLPvr0220)(4壓力與流動(dòng)速度的關(guān)系壓力差與電位差的關(guān)系Smoluchowski方程eofeofElectroosmosis mobility電滲淌度雙電層厚度表面電荷密度zeta電勢粘度介電常數(shù)Thickness of double layerFlow ve

4、locity distribution)(4)(22raPrvd/251020501000.10.390.640.810.920.98av流路孔徑d和比值與電滲流水平注：對(duì)應(yīng)d/比值趨于無窮時(shí)的值電滲速度與管壁距離的關(guān)系Ref. P.H.Paul et al (Sandial, Cal. USA), Anal.Chem., p2459(2019)毛細(xì)管壓力流型毛細(xì)管電滲流型電泳淌度的測定方法 電中性標(biāo)志物法 電流法 流動(dòng)電勢法EeofEii電中性標(biāo)志物電中性標(biāo)志物 在給定檢測器上需要有響應(yīng)；在給定檢測器上需要有響應(yīng)；214214或或200nm UV200nm UV檢測檢測時(shí)經(jīng)常使用時(shí)經(jīng)常使用D

5、MFDMF二甲基甲酰胺，二甲基甲酰胺，DMSODMSO二甲亞砜二甲亞砜例：石英毛細(xì)管長度例：石英毛細(xì)管長度100cm100cm，進(jìn)口到檢測器之間的，進(jìn)口到檢測器之間的距離為距離為90cm90cm，給定支持電解質(zhì)條件下施加電壓，給定支持電解質(zhì)條件下施加電壓+20kV+20kV時(shí)時(shí)UV256nmUV256nm測得測得DMSODMSO的遷移時(shí)間為的遷移時(shí)間為300sec300sec，試計(jì)算電滲淌度。，試計(jì)算電滲淌度。電流法電流法 用電導(dǎo)率有差別的兩個(gè)緩沖溶液互相替代的方法，用電導(dǎo)率有差別的兩個(gè)緩沖溶液互相替代的方法，通過電流的過渡曲線測定。通過電流的過渡曲線測定。i1i2t1t2Buffer 1Bu

6、ffer 2kPV3.3.流動(dòng)電勢法流動(dòng)電勢法P 壓力差，V電勢差，k 電導(dǎo)率eofPkVeofSmolucowski方程+-EEOF-+EEOF如何判斷毛細(xì)管中電滲流的方向?Control of EOFMethodResultNoteEProportional to EOFLow E results in low NToo high E results in High TpHLow pH, low EOF; high pH high EOFOften used. May result in change in charge state Buffer concentrationZeta pot

7、ential will decrease by increasing the concentration, results in low EOFJoule heating TemperatureViscosity change by T, 23% per KT should be under controlOrganic additiveChange Zeta potential and viscosityChange may be unpridicablesurfactantChange the property of the wallMay also bring change in sel

8、ectivityNeutral hydrophilic polymerChange the nature of the wallCover the surface charge; increase viscosity, thus decrease EOFChemical coatingBonded to the wallStability of the coating為解離度。兩個(gè)弱酸根離子的淌度相同。通過調(diào)節(jié)pH條件使其有效淌度產(chǎn)生區(qū)別從而達(dá)到進(jìn)行電泳分離的目的利用淌度隨pH的變化進(jìn)行分離條件的優(yōu)化表面活性劑對(duì)電滲流的影響Absolute mobility 絕對(duì)淌度無限稀釋時(shí)單位電場強(qiáng)度下的

9、平均遷移速度。Effective mobility 有效淌度和解離程度有關(guān)，弱酸在低pH時(shí)不荷電；成為分離優(yōu)化的重要條件之一。Apparent mobility 表觀淌度考慮到EOF的存在，觀測到的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。問題：石英毛細(xì)管中施加正高壓時(shí)，陰離子可否出峰？條件是什么？eofieia,DvrvDH482開口柱無填料色譜非保留組分的理論塔板公式，由擴(kuò)散項(xiàng)和流動(dòng)壓力傳質(zhì)阻力項(xiàng)組成：因?yàn)槊?xì)管電泳中的電滲流為平流，因此流動(dòng)相傳質(zhì)阻力為0，即第二項(xiàng)為零，因此如上公式變?yōu)椋好?xì)管電泳的分離效率vDH2vDH2HLN LVEvDVN2塔板理論淌度的定義式Dt22Einstein 公式LH2塔板高度的統(tǒng)計(jì)

10、描述DVN2HLN LVEv22/1)(54. 5WtNrDVN2理論推導(dǎo)實(shí)際測算例馬心肌紅蛋白13.9 kD）擴(kuò)散系數(shù) 10-6 cm2/s 電泳淌度 6.510-5 cm2/s V電壓 30 kVDVN24rstR例：使電泳淌度只有1差別的兩個(gè)組分達(dá)到分離度1.5完全分離需要的分離塔板數(shù)360000。分離區(qū)帶變寬的因素根據(jù)偶然誤差傳遞規(guī)則，為各種因素導(dǎo)致的方差之和22det22222othersadstempinjdift1222ll用于估算進(jìn)樣和檢測器導(dǎo)致的峰變寬Joule heating /焦耳熱nTemperature distributionnConsequences of Joule heating石英毛細(xì)管柱i.d.25 m75 m100 mo.d.360 mT毛細(xì)管內(nèi)徑i.d/m溫度T/K溫差T/K25299.00.5350301.21.3975304.23.14100307.75.58125311.68.72毛細(xì)管內(nèi)徑和溫差的關(guān)系測測 驗(yàn)驗(yàn) 有一毛細(xì)