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非接触电导检测(CCD)是近几年发展起来的一种用于毛细管电泳(CE)和芯片毛细管电泳(μ-CE)的新检测技术。CCD同传统电导检测(CD)的最大区别在于,所用的检测电极同溶液不接触,仅置于分离毛细管检测区的外部,避免了传统电导检测器中电极易于污染的缺点,加之这种检测器的检测电极非常简单,分离毛细管只需穿过电极即可,对毛细管内径没有限制,甚至可以用于内径5μm的毛细管电泳检测,极大地扩大了CCD的应用范围并提高了其质量检出灵敏度。另外,由于电极容易微型化,电容介质除石英或玻璃外,还可以是高分子绝缘材料,这些特点均符合微流控芯片(μTAS)对检测器的要求。CCD已成为CE-CD中比较受推崇的一种检测方式,近年来得到了长足发展,但目前尚无商品化仪器流通。
已有报道的非接触电导检测器均是采用独立的激励信号源,不利于提高仪器的可靠性和实现仪器的微型化。本实验室通过将激励信号源、信号调理、数据采集与控制等三部分集成设计了一种新型CE非接触电导检测器。本论文对该检测器在无机离子和有机小分子方面的应用做了初步探索,旨在通过对CE-CCD装置的改进为CE-CCD的自动化和商品化打下基础,以及为CCD在CE和μ-CE中的应用提供更广阔的思路。
本文主要做了以下五个工作:1、毛细管电泳非接触电导检测法用于铁的形态分析本文采用自组装的CE-CCD装置成功地直接分离并检测了Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)。在最佳条件下,两者4min内即可完成分离,其线性响应范围为9.0×10-2~1.4×102mg·L-1,Fe(Ⅱ)和Fe(ⅢD的检测限(S/N=3)为3.0×10-2mg·L-1,峰面积的相对标准偏差(RSD)依次为2.8%和3.2%(C=6.0mg·L-1,n=8)。
2、毛细管电泳非接触电导检测分离测定水杨酸及其羟基化产物水杨酸(SA)是一种常用的羟基自由基(HO·)捕获剂,其羟基化产物主要为2,3-二羟基苯甲酸(2,3-DHBA)和2,5-二羟基苯甲酸(2,5-DHBA)。本文利用自组装的CE-CCD装置建立了SA、2,3-DHBA和2,5-DHBA的分离测定方法。在最佳条件下,三者10min内即可完成分离,其线性响应范围为3.0×10-2~15mg·L-1,检测限(S/N=3)为1.0×10-2mg·L-1,峰面积的RSD依次为2.9%、3.2%和3.6%(C=7.0mg·L-1,n=8)。
3、毛细管电泳非接触电导检测法测定水的硬度采用CE-CCD测定水中钙镁离子含量,建立了一种测定水的硬度的新方法。在最佳条件下,Ca2+和Mg2+离子8min内即可完成分离,线性范围分别为:0.40~40mg·L-1和0.20~24mg·L-1;检测限(S/N=3)分别为:0.10mg·L-1和6.0×10-2mg·L-1;峰面积的RSD分别为2.2%和3.6%(C=15mg·L-1,n=8)。该方法的回收率在98%~102%之间,与EDTA滴定法相比较并无显著差异。
4、毛细管电泳非接触电导检测法检测水体中的氮磷营养盐建立了CE-CCD检测水体中氮磷营养盐的方法。探讨了缓冲溶液的pH值、浓度、电渗流改性剂、分离电压和进样时间等对分离和检测的影响。在优化条件下的Cl-、SO42-、NO3-和H2PO4-线性范围依次为:1.5~70mg·L-1、2.3~1.2×102mg·L-1、3.5~90mg·L-1和5.8~1.4×102mg·L-1;检测限(S/N=3)依次为:0.50mg·L-1、1.2mg·L-1、0.80mg·L-1和2.0mg·L-1。对实际水样的分析结果令人满意。本实验对利用CE研究氮磷营养盐具有一定的参考意义。
5、毛细管电泳中一种在线过滤水样的简易方法为防止堵塞毛细管,在进水样到CE系统之前需要对样品进行预过滤,通常所采取的微孔滤膜过滤操作比较耗时、费力。本文设计了一种在线过滤水样的简易装置,极大地缩短了样品预过滤时间;并利用湖水样对该装置的性能进行了考察,结果令人满意。本实验对设计水样在线自动化预过滤装置具有一定参考价值。