電動流動分析系統(tǒng)的理論及應(yīng)用研究.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文電動流動分析系統(tǒng)的理論及應(yīng)用研究姓名：楊麗申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：分析化學(xué)指導(dǎo)教師：林祥欽何友昭2002.4.1中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博上學(xué)位論文中文摘要摘要本論文基于毛細(xì)管電泳、毛細(xì)管電色譜和流動注射分析的原理和實驗技術(shù)，建立了一套依靠電動作用，包括兩兩瓣海孽_采j甄多種分離分析功能的新l!速墊坌塹i篁卜電動流動分析系統(tǒng)(EKFA)，探討和優(yōu)化了EKFA系統(tǒng)的實驗技術(shù)并開展了系統(tǒng)的應(yīng)川研究，提出了等最雙南電荷非均

2、勻場電泳宙集理論模刑升進(jìn)行了實驗驗證，應(yīng)_Lj1均勻場電泳富集機理發(fā)展了毛細(xì)管區(qū)帶電泳的進(jìn)樣濃縮技術(shù)。此外，進(jìn)tTEKFA系統(tǒng)電滲泵的驅(qū)動性能改進(jìn)并進(jìn)行了微柱電泳／電色譜的初步研究r作?！唬?、EKFA系統(tǒng)的建立與痕量分析應(yīng)用。建立了一種綜合分析化學(xué)系統(tǒng)—點KFA系統(tǒng)，其主—，，、要功能是，利川電泳分離富集和電滲驅(qū)動，與常規(guī)檢測器聯(lián)j_』，對超低濃度的不同陰陽離子進(jìn)行同時分離富集和檢測。(”與離子選擇叱極檢測法結(jié)合，對純凈水中的NOr進(jìn)

3、行富集和檢測。(2)對EKFA系統(tǒng)的實用性加以改進(jìn)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單，操作更方便，分離富集性能得到提高，與石墨爐原子吸收法聯(lián)_【1=|，對礦泉水中Cr(VI)和Pb(II)的進(jìn)行了同時分離富集和測定。(3)研制成便攜式EKFA系統(tǒng)，由一個雙向電堆積柱、單個自制電滲泵和幾個電磁閥組成，電滲泵的性能得到改進(jìn)，系統(tǒng)揲作由計算機自動控制，并成功地應(yīng)用于低礦化水中Cr(VI)和Cd(II)的同時分離富集雨I測定。該EKFA系統(tǒng)與微芯片系統(tǒng)一樣，

4、均是依靠電動作用來完成分析功能，但EKFA系統(tǒng)具有檢出限低、重現(xiàn)性好、可以方便地與多種商業(yè)化檢測器聯(lián)用、工作電壓低和使用壽命長等優(yōu)點。同時，和經(jīng)典的流動注射分析(FIA)系統(tǒng)相比，EKFA系統(tǒng)設(shè)備簡單、無機械驅(qū)動、液流無脈動、易自動化和分析功能多樣等。2、EKFA系統(tǒng)的電堆積機理研究。根據(jù)EKFA系統(tǒng)的樣品溶液中電場強度的分布測定結(jié)果，揭示了一種規(guī)則的非均勻電場(Flonuniformelectricfield，NUEF)分布，由此建立

5、了等量異性雙點電荷理論模型，來模擬樣品溶液中的NUEF。在BDES過程中，樣品中分析離子在NUEF作用下，向相反電極方向遷移并在相應(yīng)的富集區(qū)內(nèi)堆積富集。通過計算機的數(shù)學(xué)模擬計算，得到了電堆積區(qū)域以及富集倍數(shù)的數(shù)值解，考察了它們的變化規(guī)律。為了進(jìn)一步驗證NUEF電堆積理論，把理論預(yù)測與EKFA系統(tǒng)的實驗結(jié)果相對照，兩者能夠較好吻合。該理論模型的建立，進(jìn)一步擴展和完善了電堆積現(xiàn)象的理論研究，使其不再僅僅局限于毛細(xì)管電泳技術(shù)中，同時為電堆積現(xiàn)

6、象在更廣泛領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。3、NUEF電堆積機理應(yīng)用于毛細(xì)管電泳的預(yù)濃縮進(jìn)樣。作為NUEF電堆積機理的實驗驗證和應(yīng)用之一，建立了一種非均勻場(NUEF)電泳預(yù)富集與場放大進(jìn)樣(FASI)相結(jié)合的新型毛細(xì)管電泳采樣技術(shù)。首先在樣品溶液中加上預(yù)富集電壓，利用樣品溶液中產(chǎn)生的非均勻電場，使分析離子富集于毛細(xì)管進(jìn)樣端區(qū)域：之后，采用FASI，使富集在上述區(qū)域的分析離子進(jìn)一步富集于毛細(xì)管內(nèi)。以樣品中的醬萘洛爾和美托洛爾的富集和分離為例

7、，富集倍數(shù)達(dá)到了單純毛細(xì)管場放大進(jìn)樣法的15倍(普萘洛爾)和11倍(美托洛爾)。在保證基線分離前提下，延長預(yù)富集時間，富集倍數(shù)可提高至20倍以上(對普萘洛爾)，相對于普通的電動進(jìn)樣，總富集倍數(shù)可達(dá)6103倍以上。該采樣技術(shù)在FASI的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了富集倍數(shù)，改進(jìn)了毛細(xì)管電泳分析的靈敏度。4、多孔砂芯電滲泵性能改進(jìn)。用于EKFA系統(tǒng)的液流傳輸?shù)亩嗫咨靶倦姖B泵的研制，源于單根毛細(xì)管電滲泵，但是，多孔砂芯電滲泵具有低工作電壓、流量較大和