高效液相色谱分析课件.ppt
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1、16:44:38第第第第第第三三三三三三章章章章章章 高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱高效液相色谱分析分析分析分析分析分析一、一、PHCE基本原理基本原理basic principles of PHCE二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流electroosmosis and electroosmotic flow三、影响电渗流的因素三、影响电渗流的因素factors influenced electroosmosis四、淌度四、淌度mobility五、五、PHCE中的参数与关系中的参数与关系式式parameters and relation in HPCE六、影
2、响分离效率的因素六、影响分离效率的因素factors influenced separation efficiency第八节第八节第八节第八节第八节第八节高效毛细管电泳理论高效毛细管电泳理论高效毛细管电泳理论高效毛细管电泳理论高效毛细管电泳理论高效毛细管电泳理论基础基础基础基础基础基础high performance liquid chromatograph,HPLCbasic theory of HPCE16:44:38 一、高效毛细管电泳一、高效毛细管电泳一、高效毛细管电泳一、高效毛细管电泳一、高效毛细管电泳一、高效毛细管电泳( ( ( ( ( (HPCE)HPCE)HPCE)HPCE)H
3、PCE)HPCE)基本原理基本原理基本原理基本原理基本原理基本原理 basic principles of PHCEbasic principles of PHCEbasic principles of PHCE 电泳是指带电离子在电场中的定向移动,不同离子具有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,不同的迁移速度,迁移速度与哪些因素有关?迁移速度与哪些因素有关? 当带电离子以速度当带电离子以速度 在电场中移动时,受到大小相等、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。方向相反的电场推动力和平动摩擦阻力的作用。电场力:电场力:FE = qE
4、 阻阻 力:力:F = f故:故: qE = fq离子所带的有效电荷;E 电场强度;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 =6; 离子的表观液态动力学半径; 介质的粘度; )16:44:39所以,迁移速度:所以,迁移速度:EqfqE 6 (球形离子) 物质离子在电场中物质离子在电场中差速迁移差速迁移是电泳分离的基础。是电泳分离的基础。淌度淌度 :单位电场强度下的平均电泳速度。:单位电场强度下的平均电泳速度。 6qE 16:44:39二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流二、电渗现象与电渗流 electro
5、osmosis and electroosmotic flowelectroosmosis and electroosmotic flowelectroosmosis and electroosmotic flow1.1.电渗流现象电渗流现象 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-固界面形成双电层双电层,二者之间存在电位差。 当液体两端施加电压时,当液体两端施加电压时,就会发生液体相对于固体表面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的移动,这种液体相对于固体表面的移动的现象叫表面的移动的现象叫电渗现象电渗现象。 电渗现象中
6、整体移动着的电渗现象中整体移动着的液体叫液体叫电渗流电渗流(electroosmotic flow ,简称简称EOF)。)。 16:44:392.2.2.2.2.2.HPCEHPCEHPCE中的电渗现象与电渗流中的电渗现象与电渗流中的电渗现象与电渗流中的电渗现象与电渗流中的电渗现象与电渗流中的电渗现象与电渗流 石英毛细管柱,内充液石英毛细管柱,内充液pH3pH3时,表面电离成时,表面电离成- -SiOSiO- -, ,管管内壁带负电荷,形成双电层。内壁带负电荷,形成双电层。 在高电场的作用下,带正电荷的溶液表面及扩散层向阴在高电场的作用下,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
7、际上是溶剂化的,故将引起柱中极移动,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,速度的溶液整体向负极移动,速度电渗流电渗流。16:44:393.3.3.3.3.3.HPCEHPCEHPCE中电渗流的大小与方向中电渗流的大小与方向中电渗流的大小与方向中电渗流的大小与方向中电渗流的大小与方向中电渗流的大小与方向 电渗流的大小用电渗流速度电渗流的大小用电渗流速度电渗流电渗流表示,取决于电渗淌表示,取决于电渗淌度度和电场强度和电场强度E E。即即 电渗流电渗流 = = E E电渗淌度取决于电泳介质及双电层的电渗淌度取决于电泳介质及双电层的ZetaZeta电势,即电势,即 = =
8、0 00真空介电常数;介电常数;毛细管壁的Zeta电势。 电渗流电渗流 = = 0 0 E E实际电泳分析,可在实验测定相应参数后,按下式计算实际电泳分析,可在实验测定相应参数后,按下式计算 电渗流电渗流 = = L Lefef/t/teoeoLef 毛细管有效长度; teo电渗流标记物(中性物质)的迁移时间。16:44:39HPCEHPCEHPCE中电渗流的方向中电渗流的方向中电渗流的方向中电渗流的方向中电渗流的方向中电渗流的方向 电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质: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;内表面带负电荷,溶液带正电荷,
9、电渗流流向阴极; 内表面带正负电荷,溶液带负电荷,电渗流流向阳极;内表面带正负电荷,溶液带负电荷,电渗流流向阳极; 石英毛细管;带负电荷,电渗流流向阴极;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:改变电渗流方向的方法: (1 1)毛细管改性)毛细管改性 表面键合阳离子基团; (2 2)加电渗流反转剂)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。16:44:394. 4. 4. 4. 4. 4. HPCEHPCEHPCE中电渗流的流形中电渗流的流形中电渗流的流形中电渗流的流形中电渗流的流形中电渗流的流形 电荷均
10、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)。16:44:395. 5. 5. 5. 5. 5. HPCEHPCEHPCE中电渗流的作用中电渗流的作用中电渗流的作用中电渗流的作用中电渗流的作用中电渗流的作用 电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的电渗流的速度约等于一般离子电泳速度的5 57 7倍;倍; 各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为:各种电性离子在毛细管柱中的迁移速度为: + + = =电渗流电渗流 + + +ef +ef 阳离子运动方向与电渗流阳离子运动方向与电
11、渗流一致一致; - - = =电渗流电渗流 - - -ef -ef 阴离子运动方向与电渗流阴离子运动方向与电渗流相反相反; 0 0 = =电渗流电渗流 中性粒子运动方向与电渗流一致;中性粒子运动方向与电渗流一致;(1 1)可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离;)可一次完成阳离子、阴离子、中性粒子的分离;(2 2)改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性,)改变电渗流的大小和方向可改变分离效率和选择性,如同改变如同改变LCLC中的流速;中的流速;(3 3)电渗流的微小变化影响结果的重现性;)电渗流的微小变化影响结果的重现性;在在HPCEHPCE中,控制电渗流非常重要中,控制电渗流非常重要
12、。16:44:39三、三、三、三、三、三、HPCEHPCEHPCE中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素中影响电渗流的因素 factors influenced electroosmosisfactors influenced electroosmosisfactors influenced electroosmosis1.1.电场强度的影响电场强度的影响 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。2.2.毛细管材料的影响毛细管材料的影响 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;16:44:40
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