毛细管电泳的基本原理及应用 摘要：毛细管电泳法是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。该技术可分析的成分小至有机离子、大至生物大分子如蛋白质、核酸等。可用于分析多种体液样本如血清或血浆、尿、脑脊液及唾液等，比HPLC 分析高效、快速、微量。 关键词：毛细管电泳原理分离模式应用 1概述 毛细管电泳(Caillary Electrophoresis)简称CE，是一类以毛细管为分离通道，以高压直流场为驱动力的新型液相分离分析技术。CE的历史可以追溯到1967年瑞典Hjerten最先提出在直径为3mm的毛细管中做自由溶液的区带电泳(Capillary Zone Electro-phoresis，CZE)。但他没有完全克服传统电泳的弊端[1]。现在所说的毛细管电泳(CE)是由Jorgenson和Lukacs在1981年首先提出，他们使用了75mm的毛细管柱，用荧光检测器对多种组分实现了分离。1984年Terabe将胶束引入毛细管电泳，开创了毛细管电泳的重要分支: 胶束电动毛细管色谱(MEKC)。1987年Hjerten等把传统的等电聚焦过程转移到毛细管内进行。同年，Cohen 发表了毛细管凝胶电泳的工作。近年来，将液相色谱的固定相引入毛细管电泳中，又发展了电色谱，扩大了电泳的应用范围。 毛细管电泳和高效液相色谱（HPLC）一样，同是液相分离技术，因此在很大程度上HPCE与HPLC可以互为补充，但是无论从效率、速度、样品用量和成本来说，毛细管电泳都显示了一定的优势毛细管电泳（C E）除了比其它色谱分离分析方法具有效率更高、速度更快、样品和试剂耗量更少、应用面同样广泛等优点外，其仪器结构也比高效液相色谱（HPLC）简单。C E只需高压直流电源、进样装置、毛细管和检测器。 毛细管电泳具有分析速度快、分离效率高、试验成本低、消耗少、操作简便等特点，因此广泛应用于分子生物学、医学、药学、材料学以及与化学有关的化工、环保、食品、饮料等各个领域[2]。
水力学模拟试题及答案（一） 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（ C ） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力 （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b
第六章电化学系统的研究内容和方法 6-1、解：金属导电的载体是电子，是电子导体；而电解质溶液导电的载体是离子，是离子导体。 6-2、解：电极电势高的电极称为正极，电极电势低的电极称为负极。发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。因为在原电池中负极发生的是氧化反应，正极发生的是还原反应，故此负极是阳极，正极是阴极。 6-3、解：强酸、强碱的电导率的数值教大，其次是盐类，是强电解质；而弱电解质醋酸等为最低。电导率随电解质的浓度增大而增大，达到极值后电解质的浓度增大而减小。电解质溶液的导电能力，由两电极之间的溶液中所含离子数目、离子价态数以及离子的运动速度来决定，对于一定浓度的电解质来说，由离子数目与运动速度两个因素决定。在讨论κ、Λm随浓度变化的规律时，从浓度对以上两个因素的影响来分析。下面分别就强、弱电解质进行讨论。(1)对强电解质，浓度愈大单位体积中的离子数目愈多，故κ低浓度范围随c增大而增大，当浓度增大到一定程度时，由于离子间的相互作用增大而使离子运动速度变慢，故在高浓范围内κ又随c的增大而减小。在讨论Λm时，由于1 mol 强电解质溶液中离子数目是不变的，浓度的变化仅影响离子运动速度，所以Λm随c的增大而减小。 6-4、解：在极稀释的溶液范围内，强电解质的Λm与c呈直线关系，即 Λm=∞ Λm–B c 式中，B为常数；∞ Λm为无限稀释时电解质的摩尔电导率，亦称极限摩尔电导率。可以将直线外推至c→0纵坐标相交求得。 对于弱电解质溶液的极限摩尔电导率可由离子独立运动定律求。 对弱电解质来说，溶液浓度较小，可以忽略离子间的相互作用对其运动速度的影响，而只就离子数目这一因素来进行分析导电能力与浓度的关系。弱电解质存在电离平衡，当溶液浓度增大时，电离度减小，单位体积中的离子数目随c的变化不大，因而随c的增大κ只有很小的改变。弱电解质的Λm随浓度减小而增大，当c→0时，Λm急剧增加，这是因为随着浓度的下降电离度增大，从而使1mol电解质电离出来的离子数目急剧增多。因而弱电解质的∞ Λm无法用外推法求出。但可由强电解质的来计算(即离子独立运动定律)。 6-5.1、解：由题意可得(1)电导池的电导池常数： K(L/A1) = L/A=1.063310－6m-1 由于(1)和(2)放入同种电解质，故此(1)和(2)的电导率相同 ∵R(2)/R(1)=0.10781,又κ= K(L/A)2G，G = 1/R∴K(L/A2)/ K(L/A1)=0.10781 ∴K(L/A2)=1.063310－6m-130.10781=1.146310－5 m-1 ∴由公式κ= K(L/A)2G，得273K时KCL溶液的电导率： κ=6.525 S2m-1 6-5.2、解：由公式PV=nRT得：1dm3气体的物质的量为n=0.0014mol 电解稀H2SO4溶液的电极反应如下： 阳极：2H++2e—→H2 阴极：4OH－—→O2+2H2O+4e 1) 如获得1dm3氧气，则需通过的电量Q=nF= 540.319C ∴通电时间t=Q/I=108S 2) 同理，如获得1dm3氢气需通电时间t=54S
(1)在水力学中，单位质量力是指( ) a、单位面积液体受到的质量力；b单位体积液体受到的质 量力； c单位质量液体受到的质量力；d单位重量液体受到的质量力。 答案：C (2)在平衡液体中，质量力与等压面( ) a、重合；b平行c、相交；d正交。 答案：d (3)液体中某点的绝对压强为100kN/m2,贝U该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b 2 kN/m2c、5 kN/m2d、10 kN/m2 答案：b (4)水力学中的一维流动是指( ) a、恒定流动；b均匀流动； c层流运动；d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d (5)有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=() a、8； b 4； c 2；d、1。 答案：b (6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数，与边壁相对粗糙度和雷诺数Re 都有关，即可以判断该液体流动属于
a、层流区；b紊流光滑区；c紊流过渡粗糙区；d、 紊流粗糙区 答案：C （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波 速C=Iooom/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速V Q为 a、1.54m b 、2.0m C 、2.45m d、 3.22m 答案：C （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流；b恒定非均匀流； c非恒定均匀流；d、非恒定非均匀流。 答案：C （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流；b均匀急流；C非均匀缓流；d、非均匀 急流。 答案：b-+ （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s,已知渠 中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为HVHk 激流 a、缓流；b急流；C临界流；答案：b （11）闸孔出流的流量
第五章高效毛细管电泳分离技术 第一节毛细管电泳技术发展简史及其特点 电泳是指带电粒子在电场作用下向电性相反的方向迁移的现象。据此对某些化学或生物化学组分进行分离的技术称为电泳技术。 从1930年瑞典科学家Arne Tiselius首次提出电泳法至今已有70年的历史。电泳法的发展大致可分为三个阶段。1950年以前属初创阶段，主要是界面移动自由电泳，一般在U型管内进行，无支持物。50年代至80年代中期出现了各种有支持物的电泳方法，如纸电泳、醋酸纤维电泳、琼脂糖电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等，70年代后实现了仪器的自动化。80年代后期出现了毛细管电泳方法，实现了微型化、自动化、高效、快速分析，毛细管电泳技术已经成为同现代色谱技术相比的分析化学领域中的一个令人瞩目的分支。 毛细管电泳（Capillary Electrophoresis，CE）或高效毛细管电泳（High Performance Capillary Electrophoresis，HPCE）是指以毛细管为分离室、以高压电场为驱动力的一类新型现代电泳技术。毛细管电泳仪的基本结构见图5-1。
HV（0-+30KV） 图1 毛细管电泳仪的结构图 C—毛细管；D—检测器；E—电极槽；HV—直流高压电源；Pt—铂电极；S—样品；DA—数据采集处理系统 完善的毛细管电泳仪应具备（1）有多种施压模式；（2）恒温精度高，恒温范围宽；（3）精确的进样控制；（4）检测器的灵敏度高等条件。 毛细管电泳分离技术用的是内径为5-100μm，外径为370μm，长为10-100cm的弹性熔融石英毛细管，毛细管的特点是（1）体积小；（2）散热快，可承受高电场；（3）可使用自由溶液、凝胶等为支持电解质，在溶液介质下可产生平面形状的电渗流。 毛细管电泳分离技术与传统的平板电泳和现代液相色谱分离技术相比具有很多优点：（1）高效（105-107理论塔板/米）；（2）快速（几十秒至几十分钟）；（3）分离模式多，选择自由度大；（4）分析对象广，从无机离子到整个细胞；（5）高度自动化；
苯甲醇、苯甲酸、水杨酸的毛细管电泳分离 一、实验目的 1．进一步理解毛细管电泳的基本原理； 2．熟悉毛细管电泳仪器的构成； 3．了解影响毛细管电泳分离的主要操作参数。 二、实验原理 1．电泳淌度 毛细管电泳（CE ）是以电渗流 (EOF)为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液相微分离技术。离子在自由溶液中的迁移速率可以表示为： ν = μE （1） 式中ν是离子迁移速率，μ为电泳淌度，E 为电场强度。对于给定的荷电量为q 的离子，淌度是其特征常数，它由离子所受到的电场力（F E ）和通过介质所受到的摩擦力（F F ）的平衡所决定。 F E = qE （2） 对于球形离子： F F = -6πηr ν （3） 式中η为介质粘度，r 为离子的流体动力学半径。在电泳过程达到平衡时，上述两种力方向相反，大小相等： qE = -6πηr ν （4） 将式（4）代入式（1），得： r 6 q πημ= （5） 因此，离子的电泳淌度与其荷电量呈正比，与其半径及介质粘度呈反比。带相反电荷的离子其电泳淌度的方向也相反。需要指出，我们在物理化学手册中可以查到的离子淌度常数是绝对淌度，即离子带最大电量时测定并外推至无限稀释条件下所得到的数 值。在电泳实验中测定的值往往与此不同，故我们将实验值称为有效淌度（μe ） 。有些物质因为绝对淌度相同而难以分离，但我们可以通过改变介质的pH 值，使离子的荷电量发生改变。这样就可以使不同离子具有不同有效淌度，从而实现分离。下文中所提到
的电泳淌度除特别说明外，均指有效淌度。 2．电渗流和电渗淌度 电渗流（EOF ）是CE 中最重要的概念，指毛细管内壁表面电荷所引起的管内液体的整体流动，来源于外加电场对管壁溶液双电层的作用。 在水溶液中多数固体表面根据材料性质的不同带有过剩的负电荷或正电荷。就石英毛细管而言，表面的硅羟基在pH 大于3以后就发生明显的解离，使表面带有负电荷。为了达到电荷平衡，溶液中的正离子就会聚集在表面附近，从而形成所谓双电层，如图1所示。这样，双电层与管壁之间就会产生一个电位差，叫做Zeta 电势。但毛细管两端施加一个电压时，组成扩散层的阳离子被吸引而向负极移动。由于这些离子是溶剂化的，故将拖动毛细管中的体相溶液一起向负极运 动，这便形成了电渗流。需要指出，很多非离 子型材料如聚四氟乙烯和聚丙烯等材料表面也 可以产生电渗流，原因可能是其表面对阴离子 的吸附。 电渗流的大小可用速率和淌度来表示： ()E EOF ηεξν/= （6） 或者 ηεξμ/=EOF （7） 式中νEOF 为电渗流速率，μEOF 为电渗淌度，ξ为Zeta 电势，ε为介电常数。 Zeta 电势主要取决于毛细管表面电荷的多 寡。一般来说，pH 越高，表面硅羟基的解离程度越大，电荷密度越大，电渗流速率就越大。 除了受pH 的影响外，电渗流还与表面性质（硅羟基的数量、是否有涂层等）、溶液离子强度有关，双电层理论认为，增加离子强度可以使双电层压缩，从而降低Zeta 电势，减小电渗流。此外，温度升高可以降低介质粘度，增大电渗流。电场强度虽然不影响电渗淌度，但却可改变电渗流速率。显然，电场强度越大，电渗流速率越大。
第六章电化学 一、本章基本要求 1．掌握电化学中的一些基本概念：导体、原电池和电解池、正负极、阴阳极。了解离子迁移数的意义及常用测定方法。 2．掌握电导、电导率及摩尔电导率的概念及它们与浓度的关系。熟悉离子独立运动定律及电导测定的应用。 3．熟悉电解质溶液的活度、平均活度系数、平均浓度和离子强度的定义及计算方法，了解德拜-休克尔极限公式的使用。 4．掌握可逆电池的基本概念和表示方法，熟悉可逆电极的类型和书写方法，能正确书写电极反应和电池反应。 5．了解电池电动势的产生机制，测定原理。了解电极电势的确定方法及标准氢电极作用。 6．熟练掌握电池电动势和电极电势的Nernst方程，掌握它们的计算和重要的应用。 7．熟练掌握电化学和热力学之间的联系，能利用电化学手段计算热力学函数的变化值。 8．了解浓差电池的基本概念。熟悉膜电势的概念和意义。 9．熟悉电解过程的基本概念和基本原理，了解电极极化的产生原因。 10．了解电化学在生物学中的应用。 二、基本公式和内容提要 （一）电化学基本概念 1．导体导体是指能够导电的一类物体，通常分为电子导体和离子导体两种。电子导体通过自由电子的定向移动而导电，且导电过程中无化学变化，导体的导电能力随温度升高而降低。离子导体通过正、负离子的定向移动来实现导电目的，导电过程中有化学反应发生，导体的导电能力随温度升高而增强。 2．原电池和电解池实现化学能和电能之间相互转化的装置称为电化学装置，或简称电池。其中将电能转化为化学能的装置叫电解池，将化学能转化为电能的装置叫原电池。两种电池中，发生氧化反应的电极称为阳极，发生还原反应的电极称为阴极。而正负极则是根据电势的高低来认定的。电势高者为正极，电
第六章表面物理化学分选 教学大纲要求 教学内容 本章是本书的重要章节，从颗粒表面的性质出发，叙述矿物颗粒表面润湿性与表面物理化学分选 的关系。主要内容包括： 1.颗粒表面润湿性与浮选 2.双电层 3.矿物溶解对浮选过程的影响 4.硫化物固体颗粒表面的氧化还原反应与浮选 5.聚集与分散 6.泡沫 教学时间 14学时。 教学重点 1. 颗粒表面性质、双电层结构，颗粒表面润湿性与其可浮性的关系；
2. 颗粒表面可浮选性的形成原理，颗粒间的分散与凝聚行为、DLVO理论。 教学难点 矿物表面电性质与浮选行为的关系；颗粒间的相互作用与浮选行为；硫化矿物浮选电化学与硫化 矿物浮选分离行为。 教学方法 课堂教学为主，并通过专题试验与现场实践教学对本节重点内容加深教学效果。 教学要求 重点掌握颗粒表面性质，颗粒表面吸附与其可浮性的关系；颗粒表面可浮选性的形成原理；正确 理解浮选、表面润湿性、浮选速率等基本概念。 讨论 如何利用颗粒表面性质，以及通过调整溶液－颗粒界面性质，实现不同性质物料的分选。 教学参考书 1.王淀佐等，矿物加工学，徐州：中国矿业大学出版社，2003. 2.顾惕人等，表面化学，北京：科学出版社，2001. 3.胡为柏，浮选，北京：冶金工业出版社，1986. 4.《选矿手册》编辑委员会，选矿手册，第三卷，第二分册，北京：冶金工业出版社，1993. 5.王淀佐，胡岳华，浮选溶液化学，长沙：湖南科学技术出版社，1988. 6.李世丰，张永光，表面化学，长沙：中南工业大学出版社，1991. 7.龚竹青，理论电化学导论，长沙：中南工业大学出版社，1988. 8.冯其明，陈荩，硫化矿物浮选电化学，长沙：中南工业大学出版社，1992. 9.郭鹤桐，刘淑兰，理论电化学，北京：宇航出版社，1984. 6.1 概述
第六章：电化学加工技术 6.1.1 电化学加工的原理与特点 1. 电化学加工的原理 图6-1所示为电化学加工的原理。两片金属铜(Cu)板浸在导电溶液，例如氯化铜(CuCl2)的水溶液中，此时水(H2O)离解为氢氧根负离子OH－和氢正离子H+，CuCl2离解为两个氯负离子2Cl－和二价铜正离子Cu2+。当两个铜片接上直流电形成导电通路时，导线和溶液中均有电流流过，在金属片(电极)和溶液的界面上就会有交换电子的反应，即电化学反应。溶液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜。 在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。溶液中正、负离子的定向移动称为电荷迁移。在阳、阴电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应。这种利用电化学反应原理对金属进行加工(图7-1中阳极上为电解蚀除，阴极上为电镀沉积，常用以提炼纯铜)的方法即电化学加工。 1—阳极；2—阴极
图6-1 电解(电镀)液中的电化学反应 2. 电化学加工的分类 电化学加工有三种不同的类型。第Ⅰ类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电化学抛光等；第Ⅱ类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀、电铸等；第Ⅲ类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。电化学加工的类别如表7-1所示。本节主要介绍电解加工、电铸成型、电解磨削，其它的电化学加工请参考相关资料。 表6-1 电化学加工分类 3. 电化学加工的适用范围 电化学加工的适用范围，因电解和电镀两大类工艺的不同而不同。 电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，炮筒内管的螺旋“膛线”(来复线)，齿轮、液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等。电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。 6.1.2 电解加工 1．电解加工的原理及特点 1) 基本原理 电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来将工件成型的。
水力学（二）模拟试题 一判断题:(20分) 1.液体边界层的厚度总是沿所绕物体的长度减少的。（） 2.只要是平面液流即二元流，流函数都存在。（） 3.在落水的过程中，同一水位情况下，非恒定流的水面坡度比恒定流时小，因而其流量 亦小。（） 4.渗流模型中、过水断面上各点渗流流速的大小都一样，任一点的渗流流速将与断面平 均流速相等。（） 5.正坡明槽的浸润线只有两种形式，且存在于a、c两区。（） 6.平面势流的流函数与流速势函数一样是一个非调和函数。（） 7.边界层内的液流型态只能是紊流。（） 8.平面势流流网就是流线和等势线正交构成的网状图形。（） 9.达西公式与杜比公式都表明：在过水断面上各点的惨流流速都与断面平均流速相等。（） 10.在非恒定流情况下，过水断面上的水面坡度、流速、流量水位的最大值并不在同一时 刻出现。（） 二填空题:(20分) 1.流场中，各运动要素的分析方法常在流场中任取一个微小平行六面体来研究，那么微小平行六面体最普遍的运动形式有：，，，，四种。 2.土的渗透恃性由：，二方面决定。 3.水击类型有：，两类。 4.泄水建筑物下游衔接与消能措施主要有，， 三种。 5.构成液体对所绕物体的阻力的两部分是：，。 6.从理论上看，探索液体运动基本规律的两种不同的途径是：，。 7.在明渠恒定渐变流的能量方程式：J = J W +J V+J f中，J V的物理意义是：。 8.在水力学中，拉普拉斯方程解法最常用的有：，，复变函数法，数值解法等。 9.加大下游水深的工程措施主要有：，使下游形成消能池；，使坎前形成消能池。 三计算题 1(15分).已知液体作平面流动的流场为： u x= y–x+2x u y= 2xy–2y 试问：①此流动是否存在流函数ψ，如存在，试求之； ②此流动是否存在速度势φ，如存在，试求之。 2(15分).某分洪闸，底坎为曲线型低堰．泄洪单宽流量q=11m/s,上下游堰高相等为2米，下游水深h t=3米，堰前较远处液面到堰顶的高度为5米，若取?=0.903，试判断水跃形式，并建议下游衔接的形式。（E0=h c+q2/2g?2h c2） 3(15分).设某河槽剖面地层情况如图示，左岸透水层中有地下水渗入河槽，河槽水深1.0米，在距离河道1000米处的地下水深度为2.5米，当此河槽下游修建水库后，此河槽水位抬高了4米，若离左岸1000米处的地下水位不变，试问在修建水库后单位长度上渗入流量减少多少? 其中k=0.002cm/s；s.i=h2- h 1 +2.3h0l g[(h2-h0)/( h 1 -h0)] 2 2 2
高效毛细管电泳的发展及应用 摘要：高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，由于效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，逐渐受到越来越多科学家们的青睐。本文结合HPCE的发展史、基本原理、分离模式以及在现实中的实际应用，对毛细管电泳做了系统的分析，并提出合理的展望。 关键字：毛细管电泳；发展史；原理；分离模式；应用 高效毛细管电泳（即HPCE）是在传统电泳基础上继现代高效液相色谱技术之后发展起来的一种新型高效分离技术，它是在熔融的石英毛细管（内径为25～100μm）中进行电泳，其管内填充缓冲液或凝胶，是近年来进展最快的分析方法之一。 毛细管电泳可以说是电泳技术和现代微柱分离相结合的产物，它具有效率更高、速度更快、样品和试剂消耗量特少的特性，因而也受到越来越多科学家们的青睐。 一、毛细管电泳的发展史 1967年在高电场作用下，以3mm直径的毛细管内进行自由溶液的区带电泳，1974年报道了以200-500μm内径玻璃毛细管内进行的区带电泳分析，早期的研究受当时检测灵敏度的影响，未获预期的高效分离效率，但为毛细管电泳分离的发展奠定了基础。 1981年人们第一次展示了毛细管区带电泳，使用75微米内径的玻璃毛细管和荧光检测器进行在线检测，在30KV电压下，分离了氨基酸和多肽类物质，塔板数高达40万，这一工作被认为是现代毛细管电泳发展的里程碑。1983年将聚胶柱制备困难的缺点。1984年使用含有表面活性剂的背景电解质，开辟了毛细管电泳另一个重要分支——胶束毛细管电动力学色谱。1987年又结合传统的等电聚焦电泳和凝胶电泳原理，并移到毛细管内进行电泳，1988年实现了微量制备的可能性，提取和分离了50μmol的蛋白质、肽和寡核苷酸等。80年代未，
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的 含量测定
毛细管电泳法分离水杨酸、苯甲酸及阿司匹林中的含量测定 毛细管电泳又称高效毛细管电泳( High Performance Capillary Electrophoresis, HPCE) 是一种仪器分析方法。通过施加10-40kV 的高电压于充有缓冲液的极细毛细管，对液体中离子或荷电粒子进行高效、快速的分离。现在，HPCE 已广泛应用于氨基酸、蛋白质、多肽、低聚核苷酸、DNA 等生物分子分离分析，药物分析，临床分析，无机离子分析，有机分子分析，糖和低聚糖分析及高聚物和粒子的分离分析。人类基因组工程中DNA 的分离是用毛细管电泳仪进行的。 毛细管电泳较高效液相色谱有较多的优点。其中之一是仪器结构 简单（见图1）。它包括一个高电压源，一根毛细管，紫外检测器及计算机处理数据装置。另有两个供毛细管两端插入而又可和电源相连的缓冲液池。 high-v oltage power supply Buffer V ial Buffer V ial Detector Recording dev ice capillary Electrode Electrode 图1 CE 仪器组成示意图 毛细管中的带电粒子在电场的作用下，一方面发生定向移动的电泳迁移，另一方面，由于电泳过程伴随电渗现象，粒子的运动速度还明显受到溶液电渗流速度的影响。粒子的实际流速 V 是电泳流速度 Vep 和渗流速度 Veo 的矢量和。即: V = Vep + Veo (1) 电渗流是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。溶液的这一运动是由硅/水表面的Zeta 势引起的。 CE 通常采用的石英毛细管柱表面一般情况下(pH>3)带负电。当它和溶液接触时，双电层中产生了过剩的阳离子。高电压下这些水合阳离子向阴极迁移形成一个扁平的塞子流，如图2。毛细管管壁的带电状态可以进行修饰，管壁吸附阴离子表面活性剂增加电渗流， 管壁吸附阳离子表面活性
水力学模拟试题及答案(一） １、选择题：（每小题２分） （1)在水力学中，单位质量力是指（ ) a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力; ｃ、单位质量液体受到的质量力；ｄ、单位重量液体受到的质量力. 答案：c （2)在平衡液体中,质量力与等压面（ ) a、重合；ｂ、平行 c、相交； d、正交。 答案：ｄ （3）液体中某点的绝对压强为100ｋN/m2，则该点的相对压强为 ａ、1 kN/m2b、2 kＮ/m2 c、5 kN/ｍ２ｄ、10 kＮ/m２ 答案：b （4）水力学中的一维流动是指( ) ａ、恒定流动；ｂ、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案:d (5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /Ｒ=（) a、8；ｂ、4; c、2； d、1。 答案：b （6)已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区; c、紊流过渡粗糙区; d、紊流粗糙区 答案： c （7)突然完全关闭管道末端的阀门,产生直接水击。已知水击波速c=１0００m/s，水击压强水头H = 250m,则管道中原来的流速v0为 a、１.54ｍ b 、２。０m c 、２。45ｍ d、３。22m 答案：c (8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流; c、非恒定均匀流；ｄ、非恒定非均匀流。 答案:c (9)在缓坡明渠中不可以发生的流动是( )。 ａ、均匀缓流；b、均匀急流； c、非均匀缓流; d、非均匀急流。 答案：b (10)底宽b＝1。５ｍ的矩形明渠,通过的流量Ｑ＝1．５ｍ3／s，已知渠中某处水深h = 0.4ｍ，则该处水流的流态为 a、缓流；ｂ、急流； c、临界流;
毛细管电泳原理及其应用 学院：海洋港口学院班级：14制药工程学号：1423014113 姓名：蒋佳丽时间：2015年1月7日 前言 毛细管电泳(capillary electrophoresis, CE)是近十几年来迅速发展起来的一种分离技术，虽说在上世纪六七十年代就有人对毛细管内电渗流形式做了理论探索并也开始尝试毛细管电泳技术，但都因为受到检测器灵敏度限制、电 泳过程中产生的焦耳热无法有效散失等因素的制约，影响分离效果。八十年代初，外壁涂有聚二酞亚胺，内径小于100}m 的熔融石英毛细管的使用[1]及检测器灵敏度的提高大大推动了毛细管电泳技术的发展，由于CE具有普通电泳和色谱 的优点及具有高效、高灵敏度、快速、低运行成本、犬信息量和易于自动化等特点，近年来在生物化学、临床诊断、 法医刑侦学等领域应用广泛。 一、CE设备及原理 毛细管电泳是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，根据样品各组分之间的淌度及分配上的行为差异而实现分离目的的一类液相分离技术。其仪器装置一般由以下几部分组成(见图一)1.高压电源;2.毛细管;3.在线检测器;4.电极及电极液;5.加样系统。毛细管是由熔融石英加工制成的(内径20一100}m，长度为20一100cm )，外壁涂有一层聚二酞亚胺以增加其柔韧性，内壁通常直接和溶液接触，有时也可根据需要涂上一层高聚物。与平板凝胶电泳类似的， 毛细管内也可填充支持介质，如琼脂糖，聚丙烯酞胺及甲基纤维素等。 图一毛细管电泳仪装置示意图(Tagliaro, 1998)[1] 在线检测器位于距样品盘约三分之二至五分之四毛细管总长处，对毛细管壁内部进行光学聚焦(在此处的毛细管外 壁的保护层是被烧掉或刮去的，以利于光的通透)。在线检测器通常有紫外、荧光和激光等多种检测方式。对DNA的分析通常使用紫外检测，对200bp的DNA片段的最小检测浓度是O.5mg/L。但对于生物样品中在和许多其他成分共存的痕量物质测定时，或对特殊分析(如DNA序列测定)时就要使用激光诱导的荧光检测器(laser induced fluorescence, LIF)，使用LIF在非液相毛细管电泳中的检测灵敏度要比非激光诱导的荧光检测提高6倍[2]，比紫外检测高100倍。另外，加入染料EB还可改善分离度，能将碱基长度相同但序列不同的DNA片段分开[3]。 毛细管中充满具有一定离子强度的缓冲液后，在其两端加上高电压，带电粒子在电场作用下以不同速度向其所带电荷反方向迁移，当pH>3时，毛细管内壁的石英分子因玫Siq分子的解离，而在表面形成一层负电荷，吸引缓冲液中的正离子，形成一个双电层。在高电压作用下，双电层水合阳离子层引起整个溶液在毛细管中向负极方向移动，形成电 渗流。带电粒子在毛细管内的电解质溶液中的迁移速度等于电泳和电渗流二者的矢量和，因此阳离子首先从负极流出;中性离子的速度等于电渗流速度，随后流出;而由于电渗流速度大于电泳速度，因此阴离子最后流出。 内壁石英分子除能造成电渗流外，还会吸附溶质中带正电荷的分子，从而影响分离效果。为了避免分析物被管壁 吸附，可选用缓冲液的pH大于样品混合物中蛋白质和多肤的等电点，或者选用pH接近pH2.0，此时毛细管内壁无解离的负电荷，但在这种酸性环境下，蛋白质容易失活，一般仅用于多肤分析。有时也可对毛细管内壁进行涂层，如中性
1. 下列物理量中，有量纲的数为（ ） a) A ．佛汝德数Fr B. 沿程阻力系数λ b) C ．渗流系数k D. 堰流流量系数m 2. 缓坡明渠中的均匀流是（ ） a) A ．缓流 B. 急流 C. 临界流 D. 可以是急流或缓流 3. 管流的负压区是指测压管水头线（ ） A 在基准面以下的部分 B. 在下游自由水面以下的部分 C ． 在管轴线以下的部分 D. 在基准面以上的部分 4. 有两条梯形断面渠道1和2，已知其流量、边坡系数、糙率和底坡相同，但底坡i 1>i 2， 则其均匀流水深h 1和h 2的关系为（ ） A ．h 1>h 2 B. h 1 水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b （11）闸孔出流的流量Q与闸前水头的H（）成正比。 a、1次方 b、2次方 c、3/2次方 d、1/2次方 答案：d （12）渗流研究的对象是（）的运动规律。 a、重力水； b、毛细水； c、气态水； d、薄膜水。 答案：a （13）测量水槽中某点水流流速的仪器有 a、文丘里计 b、毕托管 c、测压管 d、薄壁堰 答案：b （14）按重力相似准则设计的水力学模型，长度比尺λL=100，模型中水深为0.1米，则原型中对应点水深为和流量比尺为 a、1米，λQ =1000； b、10米，λQ =100； c、1米，λQ =100000； d、10米，λQ=100000。 答案：d 2、判断题：（每小题2分） （1）任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。（）答案：错误 （2）水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。（）答案：错误 （3）水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。（）答案：错误 （4）粘滞性是液体产生水头损失的内因。（）答案：正确 （5）同样条件下直接水击比间接水击更不安全。（）答案：正确 （6）在正坡非棱柱渠道内可以形成均匀流。（）答案：错误 （7）矩形断面水力最佳断面的宽深比β=2。（）答案：正确 （8）断面比能沿流程总是减小的。（）答案：错误 （9）在流量和渠道断面形式一定的条件下，跃前水深越大，跃后水深也越大。（）答案：错误 （10）渗流达西定律适用的条件是恒定均匀层流渗流，并且无渗透变形。( ) 秋季水力学中期试题带 答案 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8- 四川大学期中考试试题 （2015 ——2016 年第一学期） 课程号：课序号：课程名称：水力学任课教师：成绩： 二、选择题（本大题分10小题，每小题2分，共20分） 1、静止液体中同一点各方向的压强（ A ）。 A 数值相等 B 大小不等 C 水平方向分量数值相等 D 垂直方向分量数值相等 2、图示为两种液体盛于容器中，处于静止状态，且密度 21 ρρ >，则A、B 两测压管中的液面相对位置关系为（ B ）。 A B管高于A管 B A管高于B管 C A、B两管同高 D 与A、B测压管管径有关 3、关于水流流向问题的正确说法为（ D ）。 A 水流一定从高处向低处流 B 水流一定从压强大处向压强小处流 C 水流一定从流速大处向流速小处流 D 水流一定从机械能大处向机械能小处流 4、下列各组物理量中，属于同一量纲的是（ C ）。 A 长度、宽度、动力粘度 B 速度、密度、运动粘度 C 水深、管径、测压管水头 D 密度、重量、加速度 5、从作用力角度分析，在下列渠道中能产生均匀流的渠道为（ B ）。 A 平坡渠道 B 正坡渠道 C 逆坡渠道 D 非棱柱形正坡渠道 6、矩形断面渠道最小断面比能 min s E与相应的临界水深 k h之比 min s k E h的值为（ B ）。 A B 3/2 C 2/3 D 1/3 7、矩形断面渠道中，水深为，单宽流量为1m3/(s·m)，则该水流为（ A ）。 A 缓流 B 急流 C 临界流 D 层流 8、谢齐系数C与沿程阻力系数λ的关系，下列正确的为（ C ）。 A 8/g C λ= B 8g C λ= C 2 8g C λ= D 2 8/g C λ= 9、已知水流的沿程阻力系数λ与雷诺数Re无关，可判断该水流属于（ D ）。 A 层流区 B 湍流光滑区 C 湍流过渡粗糙区 D 湍流粗糙区 10、公式v RJ =不能用于（ C ）。 A 均匀流 B 急流 C 管流 D 明渠流 三、简答题（本大题共1小题，共18分） 1、图示A、B、C为三条高程不同的坝身泄水管，其管径d，长度L，沿程阻力系数λ均相同，试问它们的泄流量是否相同，为什么（6分） 答：三条泄水管的泄流量相同。 (2 分) 三条泄水管都是淹没出流，根据简单管道的流量公式: 淹没出流：2 A gH μ = Q，因为A、B、C三条泄水管的作用水头H都是上下水位之差，且它们的管径d，长度L，沿程阻力系数λ均相同，因此流量系数μ和断面面积A也相同，所以三条泄水管的泄流量 == A B C Q Q Q。 (4 分) 2、简述尼古拉兹实验中沿程水力损失系数λ的变化规律。（6分） （1）当Re<2000时，沿程阻力系数与雷诺数Re的关系为直线I，与相对光滑度无关，直线代表层流时沿程阻力系数的规律，其方程式为=64/Re 6第六章--电化学 第六章电化学 内容提要 一、电解质溶液 2、电解质溶液的导电机理 能够实现电解质溶液导电的电化学装置有两类：一类是能将电能转化为化学能的装置，叫电解池；另一类是能将化学能转化为电能的装置，叫原电池。它们均是由电极和电解质溶液组成。 电解质溶液导电机理是： ⑴电流通过溶液是由溶液中离子的定向运动实现的。 ⑵电流在电极与溶液的界面处得以连续是由于两电极上分别发生氧化、还原反应时放出或得到电子的缘故。 3、法拉第定律 ⑴电流通过电解质时，在电极上发生化学变化物质的量与通过的电量成正比。 ⑵在各种不同的电解质溶液中通过相同的电量时，各电极上发生化学变化的物质的量n相同。 4、离子的电迁移和迁移数 ⑴离子的电迁移现象：离子在电场作用下的定向运动。 电解质溶液的导电是由正、负离子共同承担的。通电于电解质溶液后，溶液中的正、负离子分别向阴、阳两极移动，在相应的两极界面上发生还原和氧化作用，两电极界面附近溶液的浓度也随之发生变化，则有 通过溶液的总电量Q 等于正离子迁移的电量 + Q 和负离子迁移的电量- Q 之和，- + +=Q Q Q 。 ⑵离子的迁移数：某种离子迁移的电量与通过溶液的总电量之比称该离子的迁移数。 在只有一种正离子与负离子的溶液中，正、负离子的迁移数为： - ++ -++++= += U U U Q Q Q t - +- -+--+= += U U U Q Q Q t 显然 1 =+-+t t 影响迁移数的因素：离子的本性、离子浓度和温度等。 要注意：①同种离子在不同电解质中的迁移数不同。 ②外加电压对离子运动速率的影响成比例，所以不影响离子的迁移数。 ③温度、浓度变化对正、负离子速率的影响不同，迁移数会变化。 5、电解质溶液的电导 为表示电解质溶液的导电能力，引入了电导、电导率、摩尔电导率的概念。 ⑴电导：电阻的倒数，通常以L 表示，单位 为西门子)(S ，即R L 1 = ⑵电导率：电阻率的导数，用κ表示，即 A l L A l R ?=?= = 11 ρ κ 式中：A l 为电导池常数，单位为1 -m 。κ的单位为 1 _m S ?。 物理意义：相距1m ，面积为12 m 的平行电极 间放置13 m 电解质溶液的电导。 ⑶摩尔电导率：相距1m 的两平行电极间放置含有mol 1电解质的溶液的电导。 c V m m κ κ= =Λ 式中c 为电解质溶液的物质的量浓度，单位为水力学试题带答案
秋季水力学中期试题带答案
6第六章--电化学
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