色谱分析毛细管电泳解读
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• 电渗流
• electroosmotic flow, EOF • pH > 3时，石英毛细管内壁带负电荷，吸引溶液中的阳离
子形成双电层，在电场作用下，溶剂化了的阳离子，带动 溶剂一起向阴极迁移，便形成了电渗流 • 电渗淌度(μeo) μeo =υeo / E = l /( teo﹒E )
电渗流速度 毛细管有效长度
电渗流流出时间 电场强度
毛细管柱气相色谱
填充柱气相色谱
纯电泳状态
+
-
twenku.baidu.com (min)
0
电渗流的意义
➢ 电泳过程中，伴随着电渗现象 ➢ 电渗流的速度比电泳速度快5－7倍 ➢ 带电粒子的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和 ➢ 利用电渗流在一次电泳操作中同时完成正、负离子与
中性分子的分离分析,洗脱顺序是: 正离子 > 中性分 子 > 负离子 ➢ 电渗流是毛细管电泳分离的重要参数
➢理论塔板高度 H =L / n n = 5.54 (χ/ W½)2
χ为电泳图上从起点至电泳峰最大值之间的距离 W 为电泳峰的半高峰宽
½
分离度
电泳中两峰的分离度（Rs），也称为分辨率，它表示了 淌度相近的组分分开的能力，可表达为
Rs= （n 1/2/4）×（ Δυ /υ平 ）
Δυ:相邻两区带的迁移速度差
• capillary electrophresis, CE， • 高效毛细管电泳 • high performance capillary electrophresis, HPCE
• 以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力 ，以样品的多种特性(电荷、大小、等电点、极性 、亲和行为、相分配特性等)为根据的液相微分离 分析技术。
eo
veo E
eo
eo
➢介质的介电常数↑
➢介质的黏度↓
➢Zeta电位↑
•双电层厚度↑
•界面有效电荷密度↑
•介电常数↓
改变电渗流的方法：
1. 改变外加径向电场 2. 改变缓冲液成分和浓度 3. 改变缓冲液pH 4. 加入添加剂 5. 改变温度
分离效率
➢柱效可以用理论塔板数n表示
n = (µep+µeo) V /(2D)
第七章
capillary electrophresis
Finding Whoa at Office 2.0
1
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳进样和检测技术
概述
• 毛细管电泳
电泳的影响因素：
0 ep
q
6 r
2 3
ep
ai
ri
0 ep
i
ep
a a
0 ep
➢ 离子所带电荷↑ 解离度↑ 体积↓
➢ 溶液的黏度↓
电渗流的影响因素：
eo
veo E
eo
eo
➢介质的介电常数↑ ➢介质的黏度↓ ➢Zeta电位↑
•双电层厚度↑ •界面有效电荷密度↑ •介电常数↓
电渗流的影响因素：
基本概念
• 电泳 electrophoresis 是指在电解质溶液中，带电粒子在
电场作用下，以不同的速度向所带电荷相反的方向发生迁 移的电动现象。
• 电渗 (eletroosmosis) 是指在电场作用下，毛细管或固相
多孔物质内液体沿固体表面移动的现象。
• 淌度(mobility)是指带电粒子在单位电场下的移动速度。
一、分离的一般过程
• 萃取、沉淀、结晶 • 升华 • 蒸馏 • 过滤 • 降沉、离心 • 色谱 • 电泳 • 筛分
差速运动过程
二、数学描述 • 差速运动过程 • L = v tR • tR = L/v
三、基本原理
• 高压电场为驱动力, 样品中各组分之间淌度和 分配行为的差异，而实现分离的液相分离技术
电泳
• 带电粒子在电场作用下于一定介质中所发生的定 向运动
• 电泳淌度(μep):单位电场 (E)下的电泳速度(υ )
μep= υep /E
μep = υep﹒ (L /V) = ( l / t )﹒(L /V)
l :毛细管有效长度，L:毛细管总长度
t:迁移时间
V:电压
电渗 eletroosmosis
• 1981，75μm内径的毛细管，高电压 • 1984，毛细管胶束电动色谱 • 1987，毛细管等电聚焦 • 1988-1989，CE商品仪器 • 1989，第一届国际毛细管电泳会议
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳检测技术
– 进样 试样导入毛细管柱时，总有一定的试样区带长度。 细内径的毛细管柱时，进样操作的要求更为严格。 一般进样区带控制在柱长的1%
– 电泳扩散 试样区带中的缓冲溶液浓度或电阻率与毛细管其它
地方的浓度或电阻率不相等时，因两个区域电场强度 的差异，而引起区带电分散。
– 毛细管壁对组分的吸附
电泳峰拖尾或变形，甚至消失。
• 基本构造 高压电源、毛细管、柱上检测器和缓冲液贮瓶
基本构造 高压电源、毛细管、检测器和缓冲液贮瓶
毛细管
数据处理
电极 缓冲液
试样
检测器
电极 缓冲液
高压电源
（可高至30KV）
优点
• 高灵敏度，10-13-10-15 mol • 高柱效 • 分析速度快，几十秒 • 进样量少，纳升 • 成本低 • 应用范围广
υ平:为两者的平均速度
Δυ/υ平:表示分离选择性 n:柱效
Rs = 2 (tm2 - tm1 ) / ( W1 + W2 )
tm1、tm2 分别为两个组份的迁移时间 W 为峰底的宽度
影响分离效率的因素 ：
1. 焦耳热 2. 进样 3. 电泳扩散 4. 毛细管壁对组分的吸附
焦耳热
细内径（<100µm），粗外径的毛细管柱
抑制吸附作用常用的方法有： 1. 使用极端pH条件 2. 加入中性盐或两性离子化合物 3. 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
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳检测技术
Zeta电势-ζ
• 与固液界面的双电层有着密切的关系
• CE所用的石英毛细管，pH值大于3时，内表 面带负电，和溶液接触形成一双电层
• electroosmotic flow, EOF • pH > 3时，石英毛细管内壁带负电荷，吸引溶液中的阳离
子形成双电层，在电场作用下，溶剂化了的阳离子，带动 溶剂一起向阴极迁移，便形成了电渗流 • 电渗淌度(μeo) μeo =υeo / E = l /( teo﹒E )
电渗流速度 毛细管有效长度
电渗流流出时间 电场强度
毛细管柱气相色谱
填充柱气相色谱
纯电泳状态
+
-
twenku.baidu.com (min)
0
电渗流的意义
➢ 电泳过程中，伴随着电渗现象 ➢ 电渗流的速度比电泳速度快5－7倍 ➢ 带电粒子的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和 ➢ 利用电渗流在一次电泳操作中同时完成正、负离子与
中性分子的分离分析,洗脱顺序是: 正离子 > 中性分 子 > 负离子 ➢ 电渗流是毛细管电泳分离的重要参数
➢理论塔板高度 H =L / n n = 5.54 (χ/ W½)2
χ为电泳图上从起点至电泳峰最大值之间的距离 W 为电泳峰的半高峰宽
½
分离度
电泳中两峰的分离度（Rs），也称为分辨率，它表示了 淌度相近的组分分开的能力，可表达为
Rs= （n 1/2/4）×（ Δυ /υ平 ）
Δυ:相邻两区带的迁移速度差
• capillary electrophresis, CE， • 高效毛细管电泳 • high performance capillary electrophresis, HPCE
• 以毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力 ，以样品的多种特性(电荷、大小、等电点、极性 、亲和行为、相分配特性等)为根据的液相微分离 分析技术。
eo
veo E
eo
eo
➢介质的介电常数↑
➢介质的黏度↓
➢Zeta电位↑
•双电层厚度↑
•界面有效电荷密度↑
•介电常数↓
改变电渗流的方法：
1. 改变外加径向电场 2. 改变缓冲液成分和浓度 3. 改变缓冲液pH 4. 加入添加剂 5. 改变温度
分离效率
➢柱效可以用理论塔板数n表示
n = (µep+µeo) V /(2D)
第七章
capillary electrophresis
Finding Whoa at Office 2.0
1
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳进样和检测技术
概述
• 毛细管电泳
电泳的影响因素：
0 ep
q
6 r
2 3
ep
ai
ri
0 ep
i
ep
a a
0 ep
➢ 离子所带电荷↑ 解离度↑ 体积↓
➢ 溶液的黏度↓
电渗流的影响因素：
eo
veo E
eo
eo
➢介质的介电常数↑ ➢介质的黏度↓ ➢Zeta电位↑
•双电层厚度↑ •界面有效电荷密度↑ •介电常数↓
电渗流的影响因素：
基本概念
• 电泳 electrophoresis 是指在电解质溶液中，带电粒子在
电场作用下，以不同的速度向所带电荷相反的方向发生迁 移的电动现象。
• 电渗 (eletroosmosis) 是指在电场作用下，毛细管或固相
多孔物质内液体沿固体表面移动的现象。
• 淌度(mobility)是指带电粒子在单位电场下的移动速度。
一、分离的一般过程
• 萃取、沉淀、结晶 • 升华 • 蒸馏 • 过滤 • 降沉、离心 • 色谱 • 电泳 • 筛分
差速运动过程
二、数学描述 • 差速运动过程 • L = v tR • tR = L/v
三、基本原理
• 高压电场为驱动力, 样品中各组分之间淌度和 分配行为的差异，而实现分离的液相分离技术
电泳
• 带电粒子在电场作用下于一定介质中所发生的定 向运动
• 电泳淌度(μep):单位电场 (E)下的电泳速度(υ )
μep= υep /E
μep = υep﹒ (L /V) = ( l / t )﹒(L /V)
l :毛细管有效长度，L:毛细管总长度
t:迁移时间
V:电压
电渗 eletroosmosis
• 1981，75μm内径的毛细管，高电压 • 1984，毛细管胶束电动色谱 • 1987，毛细管等电聚焦 • 1988-1989，CE商品仪器 • 1989，第一届国际毛细管电泳会议
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳检测技术
– 进样 试样导入毛细管柱时，总有一定的试样区带长度。 细内径的毛细管柱时，进样操作的要求更为严格。 一般进样区带控制在柱长的1%
– 电泳扩散 试样区带中的缓冲溶液浓度或电阻率与毛细管其它
地方的浓度或电阻率不相等时，因两个区域电场强度 的差异，而引起区带电分散。
– 毛细管壁对组分的吸附
电泳峰拖尾或变形，甚至消失。
• 基本构造 高压电源、毛细管、柱上检测器和缓冲液贮瓶
基本构造 高压电源、毛细管、检测器和缓冲液贮瓶
毛细管
数据处理
电极 缓冲液
试样
检测器
电极 缓冲液
高压电源
（可高至30KV）
优点
• 高灵敏度，10-13-10-15 mol • 高柱效 • 分析速度快，几十秒 • 进样量少，纳升 • 成本低 • 应用范围广
υ平:为两者的平均速度
Δυ/υ平:表示分离选择性 n:柱效
Rs = 2 (tm2 - tm1 ) / ( W1 + W2 )
tm1、tm2 分别为两个组份的迁移时间 W 为峰底的宽度
影响分离效率的因素 ：
1. 焦耳热 2. 进样 3. 电泳扩散 4. 毛细管壁对组分的吸附
焦耳热
细内径（<100µm），粗外径的毛细管柱
抑制吸附作用常用的方法有： 1. 使用极端pH条件 2. 加入中性盐或两性离子化合物 3. 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
• 概述 • 毛细管电泳分离的一般过程 • 毛细管电泳分离的基本原理 • 基本概念 • 毛细管电泳的分类 • 毛细管电泳分离方式 • 毛细管电泳柱技术 • 毛细管电泳检测技术
Zeta电势-ζ
• 与固液界面的双电层有着密切的关系
• CE所用的石英毛细管，pH值大于3时，内表 面带负电，和溶液接触形成一双电层