带电粒子的迁移速度=电泳和电渗流速度的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出； 中性粒子：无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流 出； 阴离子：两种效应的运动方向 相反；ν
电渗流
>ν
电泳时,阴离子在
负极最后流出,在这种情况下,不但 可以按类分离,同种类离子由于差 速迁移被相互分离。 最基本、应用广的分离模式；
2、分离过程
电场作用下，毛细
管柱中出现：电泳现 象和电渗流现象。

带电粒子的迁移速度=电泳+电渗流；两种速度的矢量和。 正离子：两种效应的运动方向一致，在负极最先流出； 中性粒子无电泳现象，受电渗流影响，在阳离子后流出； 阴离子：两种效应的运动方向相反。ν电渗流 >ν电泳时,阴 离子在负极最后流出,在这种情况下,不但可以按类分离,除中 性粒子外,同种类离子由于受到的电场力大小不一样也同时被 相互分离。
apVLef
DL
平均
平均
ap1 ap2
2
影响分离度的主要因素；工作电压V；毛细管有效长度 与总长度比；有效淌度差。分离度可按谱图直接由下式计算：
2(t 2 t1 ) R W2 W1
t1、t2 分别为两个组份的迁移时间 W 为峰底的宽度
三、影响分离效率的因素—区带展宽
毛细管电泳法
Capillary Electrophoresis, CE
分析化学
陈朵花 14109030980
一、概述
generalization
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，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α、β、γ球蛋白； 发现样品的迁移速度和方向由其电荷和淌度决定； 第一次的自由溶液电泳；第一台电泳仪； 1948年，获诺贝尔化学奖；
3. HPCE中电渗流的流形
电荷均匀分布，整体移动，电渗流的流动为层流，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）。
4 电泳和电渗
– 电渗流的表示
电渗流的大小可用淌度(μeo)或电渗流系数表示
μeo =υeo / E = l /( teo﹒E )
分离效率和分离度
–分离效率 柱效可以用理论塔板数n表示
n = (µep+µeo) V l /(2DL)
毛细管电泳分离的柱效方程 理论塔板高
H =L / n n = 5.54(χ/ W½ )2
实验上可按上式求出理论塔板数
χ为电泳图上从起点至电泳峰最大值之间的距离
W½ 为电泳峰的半高峰宽
分离度
R 0.177
4 毛细管壁对组分的吸附 电泳峰拖尾或变形，甚至消失。
抑制吸附作用常用的方法有： ●使用极端pH条件 ●加入中性盐或两性离子化合物 ●对毛细管内壁进行涂层处理
需要注意：方法也会抑制或改变电渗流
四 毛细管电泳的主要分离模式
• 毛细管区带电泳（capillary zone electrophoresis，CZE） • 胶束电动色谱（micellar electrokinetic chromatography, MEKC) • 毛细管凝胶电泳（capillary gel electrophoresis, CGE) • 毛细管等速电泳（capillary isotachophoresis, CITP) • 毛细管等电聚焦（capillary isoelectric focus, CIF) • 毛细管电色谱（capillary electrochromatography, CEC)
电渗流速度 毛细管有效长度 电渗流流出时间
电场强度
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； 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为： ν ν
+ 0
=ν =ν
电渗流 电渗流 电渗流
+ ν - ν
+ef -ef
阳离子运动方向与电渗流一致； 阴离子运动方向与电渗流相反；
ν
经典电泳分析
traditional electrophoresis
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。
factors influenced the efficiency—band broadening
–区带宽度展宽因素 1. 焦耳热 2. 进样 3. 电泳扩散 4. 毛细管壁对组分的吸附
三、影响 influenced the efficiency—band broadening
=ν
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、HPCE中影响电渗流的因素
factors influenced electroosmosis 1）.电场强度的影响
一）、毛细管区带电泳
capillary zone electrophoresis ，CZE 毛细管电泳最基本的分离模式。背景电解质是缓冲液，分离 是基于样品中各个组分间质荷比的差异。有时需在缓冲液中 加入一定的添加剂，用以提高分离选择性，改变电渗流的大 小、方向或抑制毛细管壁的吸附等。 在CZE中，影响分离的操作条件为： √ 分离电压 √背景电解质种类、浓度和pH √添加剂种类和浓度
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，二者之间存在电位差。 当液体两端施加电压时， 就会发生液体相对于固体表面 的移动，这种液体相对于固体 表面的移动的现象叫电渗现象。 电渗现象中整体移动着的 液体叫电渗流（electroosmotic flow ，简称EOF）。
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；
二、电渗现象与电渗流
electroosmosis and electroosmotic flow 1.电渗流现象
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。
2）.毛细管材料的影响
不同材料毛细管的表面电 荷特性不同，产生的电渗流大 小不同；
3. 电解质溶液性质的影响
（1）溶液pH的影响 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。 （2）阴离子的影响 在其他条件相同，浓度相同而阴离子不同时，毛细管中 的电流有较大差别，产生的焦耳热不同。
1981年，Jorgenson等用75μ m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。
高效毛细管电泳的特点
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
六） 毛细管等电聚焦
capillary isoelectric focusing，CIEF
1. 根据等电点差别分离生物大分子的高分辨率电泳技术； 2. 毛细管内充有两性电解质（合成的具有不同等电点范围的 脂肪族多胺基多羧酸混合物），当施加直流电压（6～8V）时， 管内将建立一个由阳极到阴极逐步升高的pH梯度； 3. 氨基酸、蛋白质、多肽等的所带电荷与溶液pH有关，在酸 性溶液中带正电荷，反之带负电荷。在其等电点时，呈电中性， 淌度为零；
3.焦耳热与温度梯度的影响
电泳过程产生的焦耳热可由下式计算：
V I 2 Q Λm cb E 2 πr L
m—电解质溶液的摩尔电导；I—工作电流：cm—电解质浓度；
散热过程中，在毛细管内形成温度梯度（中心温度高），破 坏了塞流，导致区带展宽。
改善方法： （1）减小毛细管内径； （2）控制散热；
温度每变化1度，将引起背景电解质溶液黏度变化2%～3%；
5. 添加剂的影响
（1）加入浓度较大的中性盐，如K2SO4，溶液离子强度增大， 使溶液的黏度增大，电渗流减小。
（2）加入表面活性剂，可改变电 渗流的大小和方向；
加入不同阳离子表面活性剂 来控制电渗流。 加入阴离子表面活性剂，如 十二烷基硫酸钠（SDS），可以使 壁表面负电荷增加，zeta电势增 大，电渗流增大； （3）加入有机溶剂如甲醇、乙腈， 使电渗流增大。
缓冲溶液离子强度，影响双电层的厚度、溶液黏度和工 作电流，明显影响电渗流大小。缓冲溶液离子强度增加，电 渗流下降。
4. 温度的影响
毛细管内温度的升高，使溶液的黏度下降，电渗流增大。
温度变化来自于“焦耳热”； 焦耳热：毛细管溶液中有电流通过时，产生的热量； HPCE中的焦耳热与背景电解质的摩尔电导、浓度及电场强 度成正比。
2. 电泳流和电渗流的方向相反，且ν 负电胶束以较慢的速度向负极移动；