电渗及其在色谱中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:尤慧艳

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2010-3

价格:49.00元

装帧:

isbn号码:9787030269119

丛书系列:

图书标签:

• 电渗色谱
• 毛细管电泳
• 分离科学
• 分析化学
• 色谱法
• 电化学
• 生物分析
• 环境分析
• 蛋白质组学
• 药物分析

探索分子的边界：电渗流在分离科学中的前沿应用 本书并非详述“电渗及其在色谱中的应用”，而是将目光聚焦于一个同样令人着迷且潜力巨大的领域：电渗流（Electroosmosis, EO）在现代分离科学中的广泛而精妙的应用，尤其是在那些超越传统色谱范畴的前沿技术中。 我们将深入探讨电渗流的物理化学原理，并重点解析其如何被巧妙地运用于提升多种分离技术的性能，突破现有瓶颈，为生命科学、环境监测、材料科学等多个领域带来革命性的进步。 引言：电渗流——现代分离科学的隐形驱动力 电渗流，一个在液体在通道中受外加电场作用而产生的宏观流动现象，早已成为许多微流控和分离技术的核心驱动力。与传统的压力驱动流动不同，电渗流的产生机制源于带电壁面与溶液中反离子层之间的相互作用。在外加电场作用下，反离子层在外迁，从而带动整个流体向前移动。这种驱动方式具有独特的优势：它能够在大规模微通道（几十到几百微米）中产生高度均一且可控的流速，且无需复杂的机械泵系统，极大地简化了仪器设计，降低了能耗。 本书旨在揭示电渗流在非色谱分离领域的独特魅力和关键作用。我们将从基础原理出发，循序渐进地阐述电渗流的产生机理、影响因素，以及如何通过巧妙的通道设计、溶液优化和电场调控来最大化其分离效能。 第一章：电渗流的物理化学基础与流体力学特性 本章将详细阐述电渗流的理论根基。我们将深入探讨： 双电层（Electrical Double Layer, EDL）模型： 从亥姆霍兹模型到古依-查普曼模型，再到斯特恩模型，理解双电层结构的形成和厚度对电渗流的影响。 电渗流速度的计算： 介绍计算电渗流速度的泊肃叶方程（Helmholtz-Smoluchowski equation）及其适用条件，并讨论表面电荷密度、液体介电常数、粘度以及电场强度等关键参数的作用。 流型分析： 剖析电渗流在不同几何形状通道中的表现，例如在平面通道、毛细管和微孔结构中的流型差异，以及如何利用这些差异进行定向分离。 非牛顿流体中的电渗流： 探讨当流体表现出非牛顿行为时，电渗流的特性变化，这对于生物样品分离尤为重要。 多孔介质中的电渗流： 研究电渗流在多孔材料（如氧化铝、玻璃微球等）中的流动行为，这为构建高性能的填充柱或固定相奠定基础。 第二章：微流控平台中的电渗流驱动分离技术 微流控技术是电渗流应用的天然载体。本章将聚焦于各种基于电渗流的微流控分离平台： 微通道电泳（Microchip Electrophoresis, MCE）： 详细介绍电渗流在毛细管电泳（CE）芯片上的应用，包括其作为驱动力的优势，以及如何通过通道设计（如T型、Y型、交叉型）实现样品进样、分离和检测的一体化。重点讨论电渗流与电泳迁移率的协同作用，以及如何通过改变缓冲液pH、离子强度、添加剂等来调控分离效果。 电渗流泵（Electroosmotic Pump, EOP）： 阐述如何利用电渗流实现精确的液体输送，并讨论串联、并联EOP的设计原理及其在微流控系统中构建复杂流路控制的应用。 电渗流过滤（Electroosmotic Filtration, EOF）： 探讨利用电渗流驱动液体通过多孔膜或纳米孔膜，从而实现对不同尺寸或带有不同表面电荷的颗粒、大分子进行分离和富集。 电渗流萃取（Electroosmotic Extraction, EOE）： 介绍如何利用电渗流在特定区域诱导液-液界面迁移，实现目标物质的定向萃取，以及在微流控芯片上实现连续高效的样品前处理。 第三章：电渗流驱动的非色谱分离技术详解 除了传统的电泳，电渗流还在许多新兴的分离技术中扮演着关键角色： 电渗流驱动的交叉流过滤（Electroosmotic Cross-flow Filtration, EOCFF）： 重点介绍EOCFF技术，它利用电渗流在多孔膜表面产生横向流动，有效抑制滤饼的形成，提高过滤通量和分离效率，尤其适用于细胞、蛋白质等生物大分子的分离和纯化。 电渗流介导的组分富集与分离： 深入探讨如何在微流控通道中利用电渗流产生的梯度或局部流动，实现特定分析物的选择性富集，从而提高检测灵敏度。例如，在检测低浓度生物标志物时，电渗流可以快速将目标分子聚集到检测区域。 电渗流与超声、磁场等耦合的协同分离： 探索将电渗流与其他物理驱动力（如超声波、磁场）相结合，所产生的协同效应及其在提高分离效率、拓宽分离谱方面的潜力。例如，声泳（Acoustic Streaming）与电渗流的结合，可以实现颗粒或细胞的更精确控制和分离。 电渗流在表面改性与分离介质设计中的应用： 讨论如何通过表面电荷修饰（如接枝聚合物、引入纳米颗粒）来调控通道内的电渗流行为，从而设计出具有特定分离功能的微流控通道或固定相。 第四章：电渗流在生物与环境领域的应用实例 本章将通过具体的应用案例，展示电渗流驱动分离技术在实际问题解决中的强大能力： 生物分子（蛋白质、核酸、细胞）的高效分离与纯化： 介绍如何利用电渗流驱动的微流控技术实现对复杂生物样品（如细胞裂解液、血液、尿液）中目标蛋白质、DNA片段或特定细胞（如肿瘤细胞）的高效分离和富集，为后续的诊断和分析提供高质量的样本。 环境污染物（重金属离子、有机污染物）的快速检测与富集： 阐述电渗流技术在环境监测领域的应用，例如如何快速富集水体中的痕量金属离子或有机污染物，并通过微流控电化学检测或质谱联用技术进行高灵敏度检测。 药物筛选与递送： 探讨电渗流在药物研发中的应用，如通过微流控平台实现高通量药物筛选，或者利用电渗流驱动的微囊、纳米粒进行靶向药物递送。 食品安全与质量控制： 展示电渗流技术在快速检测食品中的农药残留、添加剂或微生物等方面的应用潜力。 第五章：未来展望与挑战 最后，本章将对电渗流驱动分离技术的未来发展方向进行展望，并讨论当前面临的挑战： 集成化与自动化： 探讨如何进一步将电渗流驱动的分离技术与检测模块、数据处理系统集成，实现全流程的自动化操作。 新型材料与结构设计： 展望在新型微通道材料（如柔性材料、智能材料）和先进微结构设计（如三维微流控）中电渗流的应用潜力。 与人工智能的融合： 讨论如何利用机器学习和人工智能优化电渗流参数，预测分离效果，实现智能化分离过程。 标准化与商业化： 分析电渗流驱动分离技术走向商业化和标准化的挑战，以及如何克服这些挑战。 规模化制备与工业应用： 探讨电渗流技术在工业规模的分离与纯化过程中的可行性与改进方向。 本书将为研究人员、工程师以及对现代分离科学感兴趣的学生提供一个全面而深入的视角，理解电渗流作为一种基础而强大的驱动力，如何在超越传统色谱的领域中，引领着分离科学走向更加高效、精准和智能化的未来。

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