12 其他分析技术简介（课件）- 《水分析化学》同步教学（水利水电版）

第十二章 其他分析技术简介 第十二章 其他分析技术简介 主要内容： 流动注射分析（FIA） 毛细管电泳技术（CE） 联用技术 第十二章 其他分析技术简介 12.1 毛细管电泳技术（CE） 一、毛细管电泳技术概述 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带电现象，称为电泳。迁移速度和方向由其电荷和淌度决定。 毛细管电泳（CE）是以毛细管为分离通道，以高压电场为驱动的一种新型液相分离技术。 第十二章 其他分析技术简介 毛细管电泳与色谱都是一种分离技术，但二者的原理不同，主要表现为： 分离原理：电泳是指带电粒子在一定介质中因电场作用而发生定向运动，因粒子所带的电荷数、形状、离解度不同，有不同的迁移而分离。而色谱是不同组分在两相（固定相和流动相）中分配系数的不同而分离。但毛细管电泳的一些分离模式也包含了色谱的分离机制。 分离过程：电泳和色谱的分离过程是差速迁移过程，可用相同的理论来描述。色谱中所用的一些术语和基本理论，如保留值、塔板理论和速率理论等均可借用毛细管电泳中。 仪器流程：色谱与电泳的仪器，都包括进样部分、分离柱、检测器和数据处理等部分。 第十二章 其他分析技术简介 毛细管电泳和高效液相色谱都是液相分离技术，它们可以互为补充，但无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳更具有优势，主要表现为： 高效：毛细管电泳的塔板数目在每米105~106块，而高效液相色谱的塔板数每米可达107块以上。 快速：毛细管电泳一般在十几分钟内完成分离。 微量：毛细管电泳进样所需的体积为纳升（10-9L）级。 多模式：毛细管电泳可根据需要选用不同的分离模式。 第十二章 其他分析技术简介 实验消耗不过几毫升缓冲溶液，维持费用很低。 应用范围极广：毛细管电泳可用于无机物、有机物、生物小分子、中性分子、生物大分子等均可分离分析 自动：毛细管电泳是目前自动化程度较高的分离方法。 毛细管电泳的缺点：由于进样量少，因而制备能力差；由于毛细管直径小，使光路太短，用一些检测方法（如紫外吸收光谱）时，灵敏度较低；此外电渗会因样品组成而变化，进而影响分离重现性。 第十二章 其他分析技术简介 二、毛细管电泳的基本原理 毛细管电泳通常采用25~75μm内径、长30~80cm的弹性石英毛细管，使用10~30kV直流高压，形成高强度电场。 由于细管径的毛细管电阻率大、电流小，有效地抑制了焦耳热效应，而且具有较大的散热比表面积，也限制了电泳过程中溶液温度的升高，使得分离柱效高、分离速度快。 第十二章 其他分析技术简介 1、电泳速率和电流淌度 电泳淌度是指溶质在给定的缓冲溶液中，单位时间在单位电场下移动的距离，也就是单位电场强度下的电泳速率。 电荷粒子的淌度与其所带电量成正比，与离子半径和溶液黏度成反比。因此粒子的大小与形成及其有效电荷的差异，就构成了电泳分离的基础。 电泳是指在电场作用下带电粒子在缓冲溶液中的定向移动，这种移动的速率称为电泳速率（ ） 第十二章 其他分析技术简介 2、电渗流（EOF） 电渗流（是指体相溶液在外电场的作用下整体朝向一个方向运动的现象，它在毛细管电泳中扮演着重要的角色。 由于液固界面存在双电层，在高压电场的作用下，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。由于它们是溶剂化的，故将拖动毛细管中的溶液整体向负极流动，这便形成了电渗流。 第十二章 其他分析技术简介 电渗流的方向决定于毛细管内壁表面电荷的性质。一般情况下，在pH＞3时，石英毛细管内壁表面带负电荷，电渗流的方向有阳极到阴极。但如果将毛细管内壁表面改性，电渗流的方向将会有阴极到阳极。 无论被分析物质的电荷性质如何，几乎可使所有被分析物向同一方向运动。这是由于一般离子的电渗速率是电泳速率的5~7倍。即使离子的电泳方向与电渗方向相反，电渗流仍可带动阳离子和阴离子以不同的速度从阴极端流出毛细管。 电渗流速率的大小与电场强度E、Zeta电势 、溶液黏度 和介电常数 存在以下关系： 第十二章 其他分析技术简介 电渗流的作用： 电渗流在毛细管电泳中起到像高效液相色谱中高压泵一样的作用。 在一次电泳操作中，可同时完成阳离子和阴离子的分离。 改变电渗流的大小和方向，可改变分离效率和选择性，这也是毛细管电泳和高效液相色谱相比能优化分离的重要因素。 由于电渗流明显影响各种电性物质在毛细管中的迁移速率，所以电渗流的微小变化就会影响分离结果。而影响电渗流的因素很多，因此控制电渗流恒定是毛细管电泳分析中的关键所在。 第十二章 其他分析技术简介 3、毛细管电泳的分离原理 毛细管电泳的分离原理是以毛细管为分离通道，基于电渗流为驱动力，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离。在毛细管电泳分离