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—— 高效毛细管电泳（high performance capillary electrophoresis ，HPCE）。
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
内容
♦ 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
4. 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（引起谱带展宽 较大）。
5. HPCE中电渗流的作用
电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5～7倍；
各种带电离子在毛细管柱中的迁移速度为：
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； 孔隙率与孔径： 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。
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。
或 m q E 6π
毛细管电泳中的电渗流 electro osmotic flow，EOF
1.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 对于毛细管管壁表面作整体移动 的现象，称之为电渗流（electro osmotic flow ，简称EOF）。
度E。即 ν 电渗流 = μ E
电渗淌度取决于电泳介质及双电层的Zeta电势，即 μ = ε 0ε ξ
ε 0—真空介电常数；ε —介电常数；ξ —毛细管壁的Zeta电势。
ν 电渗流 = ε 0ε ξ E
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/teo Lef —毛细管有效长度； teo—电渗流标记物（中性物质）的迁移时间。
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
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。
q—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：
qE q E f 6π
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。
引言
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。
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3.1min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；
ν + =ν 电渗流 + ν +ef 阳离子运动方向与电渗流一致；
ν - =ν 电渗流 - ν -ef 阴离子运动方向与电渗流相反；
ν 0 =ν 电渗流
中性粒子运动方向与电渗流一致；
（1）可一次完成阳离子、阴离子、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，如同改变LC中的 流速；
（3）电渗流的微小变化影响结果的重现性；
在HPCE中，控制电渗流非常重要。
6. 影响电渗流的因素
（1）电场强度的影响 电渗流速度和电场强度成正比，当毛细管长度一定时，
电渗流速度正比于工作电压。
高效毛细管电泳(HPCE)基本理论 basic principles of HPCE
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 = fν 故： qE = fν