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电渗——不可不知关键参数

nini2006

2013/01/17

毛细管电泳（CE）

电渗是CE的基本现象之一，它可以控制组分的迁移速度和方向，进而影响CE的分离效率和重现性，所以电渗的控制是CE研究的一大关键。
影响电渗的因素很多，直接影响因素有：分离电场、粘度、介电常数和电动势等；间接影响因素有：温度、缓冲液的组成和pH、管壁的性质、外加电磁场等。温度和缓冲液的组成是通过影响粘度、介电常数和管壁的ξ等来影响电渗的。外加电磁场则通过改变管壁表面的电荷数量及其分布来改变电渗的。一般地，所有能改变ξ、ε和η的任何直接或间接的因素都可能用来控制电渗。
（1）温度增加温度会使缓冲液粘度下降、管壁硅羟基的解离能力增强，进而提高电渗速度，反之亦然。但是温度只能在小范围内改变电渗的大小，不能改变电渗的方向。必需注意，温度设置通常取决于分离效率，有些样品如某些糖类需要高温电泳条件，大多数生化样品则需要室温或更低的分离温度。
（2）分离电场（E） 增加E可以提高电渗速度，但不改变电渗率。分离电场主要根据分离效率和分析速度来选择。
（3）pH 电泳缓冲液pH影响管壁基团的解离度，不同的pH对应于不同的ξ，因此对电渗会产生很大的影响。对于石英毛细管，在pH<2.5时，硅羟基基本不解离，电渗接近于零；而pH>10时，硅羟基解离基本完全，电渗变化很小；在pH=4-10之间，硅羟基的解离度随pH上升而迅速增加，电渗亦迅速增强。pH同样影响样品的解离能力，不同的样品需要不同的pH分离条件，利用pH来控制电渗的自由度比较小，且一般只能改变电渗的大小。
（4）缓冲液溶 CE一般使用水溶液，但可添加有机溶剂以改变电渗，其中醇类特别是甲醇等可引起电渗的大幅度减小。不同溶剂的粘度、介电常数等不同，对应的电渗也不一样，比如用D2O代替H2O时，溶液的粘度增加，电渗降低。利用溶剂变化来控制电渗，有一定的发展余地，但也不是很理想或定量的方法。
（5）离子缓冲液中的离子主要起导电作用并影响分离效率，是电泳条件选择的关键因素之一。离子一般通过影响双电层的厚度来影响电渗，离子浓度上升，双电层厚度减小，电渗下降。离子还可通过与管壁作用以及影响溶液的粘度、介电常数、离子活度等来影响电渗。离子对电渗的影响幅度一般很小，而且过高或过低的离子强度，对提高分离效率不利。
（6）毛细管孔径 改变毛细管的孔径，会改变电渗的大小。早期的毛细管等速电泳正是通过使用大内径管（500μm）来抑制电渗的。相反，欲加强电渗，可以选用细孔毛细管。
（7）添加剂 添加剂的种类众多，性质各异，通过在管壁上的可逆和不可逆的吸附，可影响壁上电荷的数量及其分布，甚至改变电荷的性质，具有很大的发展潜力。
（8）管壁涂层 涂层技术是目前控制电渗的一种比较可用的方法，随着制管技术的发展，有可能成为一种有效的方法。
（9）外加电磁场 外加电磁场属物理方法，具有随机调节电渗的潜力，是一种值得重视的方法，其研究和应用正在发展之中。

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老多_小多

第1楼2013/01/17

仪器控制这个参数应该是智能化的吧？

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nini2006

第2楼2013/01/17

要是能智能控制就不那么纠结啦，哈哈。这个东西像泥鳅一样不好抓住，所以才需要人为的小心控制各种条件。
老多_小多(emoc98311) 发表:仪器控制这个参数应该是智能化的吧？

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ericwong

第3楼2013/01/18

电渗在CE中的重要性不言而喻，正因为有了电渗，才使得在不转换电源极性的情况下，中性粒子和负电荷离子的分析得以实现。
正如：CE不知有电渗，做尽实验也枉然

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该帖子已被版主-nini2006加3积分，加2经验;加分理由:赞同

nini2006

第4楼2013/01/18

哈哈，专家最近说话真是各种精辟啊！“CE不知有电渗，做尽实验也枉然”，好！
ericwong(ericwong) 发表:电渗在CE中的重要性不言而喻，正因为有了电渗，才使得在不转换电源极性的情况下，中性粒子和负电荷离子的分析得以实现。
正如：CE不知有电渗，做尽实验也枉然

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ericwong

第5楼2013/01/18

呵呵，都是一时兴致所然。

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flysky97

第6楼2013/01/19

对于石英毛细管，溶液pH增高时，表面电离多，电荷密度增加，管壁zeta电势增大，电渗流增大，pH=7，达到最大； pH<3，完全被氢离子中和，表面电中性，电渗流为零。分析时，采用缓冲溶液来保持pH稳定。

我上面的也是来自一份课件……具体情况可能与缓冲液成分也有关系……
有条件的情况下一是实际验证一下，
二是我再看看其他资料中的描述确认一下……

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ericwong

第7楼2013/01/24

电渗流并不是在pH=7时最大，趋向碱性时，电渗流还会增大

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