CN104841275A - 一种对多组分不同质荷比物质进行多级分离和回收的电泳装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种对多组分不同质荷比物质进行多级分离和回收的电泳装置和方法。该装置包括进样器、电泳箱体、填料、电极板、出水口、网格和收集管。利用阴阳离子受到重力和电场力作用，在重力作用向下流动时，阴阳离子分别向正负电极板泳移，正极板区域富集较多的阴离子，负极板区域富集较多的阳离子，离子的质荷比不同，其泳移速度不同，质荷比较大的离子泳移速度大，在电极板较近处富集，质荷比较小的离子泳移速度小，在电极板较远处富集，利用收集管回收。对物质进行一级分离不充分，收集到的物质进入下一级的分离和回收。将不同物质分离开，获得组分单组分物质。用于多种组分物质、不同质荷比物质的分离和回收，并用于连续水处理过程和大规模工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用电泳原理将多组分、不同质荷比物质进行多级分离和回收的装置和方法。特别是对于难分离物质，根据待分离物质的浓度、性质和分离效果的要求，可以设置多级电泳装置进行分离和回收。
背景技术
电泳的方式和方法虽然有很多种，但其基本原理是相同的。不同的物质，由于其质荷比、颗粒形状等不同，在一定的电场下其泳移方向和泳移速度不同，因此将它们进行分离并回收。1937年瑞典科学家Tiselius设计了第一台自由电泳仪，建立了移动界面电泳法，并成功将血清蛋白质分为5个主要成分，开创了电泳分离技术的新纪元。目前常用的电泳技术有纸电泳技术、醋酸纤维素薄膜电泳技术、高效毛细管电泳技术等。纸电泳技术设备简单，应用广泛，是最早使用的一种电泳技术，也是一种通用的分离、分析手段。但其缺点是分离需要较长的时间且分辨率较差。醋酸纤维素薄膜电泳技术广泛用于血清蛋白，血红蛋白，球蛋白，脂蛋白，糖蛋白，甲胎蛋白，类固醇及同工酶等的分离分析中，它具有无拖尾现象、通电时间短等优点，但其分离效果较低。高效毛细管电泳技术是近几十年飞速发展起来的一项新的分析技术，具有分辨率高、快速、用量少、灵敏度高等优点，但其重现性差且仅能实现微量制备。以上几种电泳技术都是以分离分析为目的，不能实现连续分离和回收的目的。
发明内容
本发明为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种重现性高、运行成本低、对多组分、不同质荷比物质进行多级连续分离和回收的电泳装置和方法。
本发明可用于多组分、不同质荷比物质，且可以根据待分离物质的浓度、性质和分离效果的要求，设置多级电泳装置进行分离和回收。
本发明的技术构思是：
待分离物质通过一级电泳装置分离后的物质分别由各出水口进行收集，然后将每个出水口物质分别通入二级四个平行的电泳装置中进行再次分离和收集，对于分离要求较高以及难分离的物质，可以设置三级电泳装置或更多极电泳装置，从而实现物质的连续分离和制备。
本发明的技术解决方案是：
一种对多组分、不同质荷比物质进行多级分离和回收的电泳装置，该电泳装置包括多级电泳装置，一级由一个电泳装置构成，二级由四个平行的电泳装置构成，三级以上根据待分离物质的浓度、性质及分离要求设置电泳装置的数量；
电泳装置包括进样器、电极板、填料、电泳箱体和收集管，其中填料均匀填充在电泳箱体中，正负电极板置于电泳箱体的两端，电泳箱体底部有网格，网格上均匀设有多个出水口，出水口下安装收集管；上一级电泳装置的出水口溶液经收集管收集，通入下一级电泳装置中。
所述的电泳箱体的宽度为3-30厘米。
所述的电泳箱体中的填料选为石英砂或有机硅胶。
所述的网格个数与分离效率有关，网格数等于或多于待分离物质的组分数，网格间距为电泳箱体高度的1/5－1/10。
所述的电泳箱体中的填料为石英砂，粒度为0.01-3毫米，根据设备大小及待分离的粒子的性质而确定。
箱体大小由待分离水量决定，按停留时间0.5～2小时设计，长短取决于待分离离子的浓度和要求的分离效率要求。
用上述电泳装置的方法，将待分离溶液由进样器通入电泳箱体中，待分离溶液中的阴阳离子同时受到重力和电场力作用，在重力作用向下流动的同时，阴阳离子分别向正负电极板泳移，正电极板区域富集较多的阴离子，负电极板区域富集较多的阳离子；由于离子的质荷比不同，其泳移速度不同，质荷比大的离子泳移速度高，在电极板较近处富集，质荷比小的离子泳移速度低，在电极板较远处富集，将物质初步分离；不带电荷的物质只受重力作用向下流动，通过出水口被收集管收集；在正负电极板较近处质荷比大的物质其浓度较高，由于水流的夹带和浓度梯度引起的分子扩散，也有一部分的质荷比小的物质；在正负电极板较远处质荷比小的物质其浓度较高，部分质荷比大的物质未充分迁移，也有一部分的质荷比大的物质；一级电泳装置将阴阳离子初步分离开来，带相同电荷且质荷比不同的物质并未达到充分分离，一级分离收集到的物质通入二级电泳装置进行再次分离和回收；最终将不同质荷比物质分离，获得单组分物质；
所述的电极板上施加电压为1～10伏/厘米；
进样器的进样速度为0.1-3升/小时。
本发明的优点如下：
1.常用的电泳技术，其重现性差，都是以分离分析为目的，不能实现连续制备的目的。该发明设备简单、搭建装置方便、成本较低，可以用于微量和常量的分离分析、重现性好，并且可以实现连续的分离和制备。
2.对于难分离物质分离效率要求高的物质，可以设置二级电泳装置、三级电泳装置甚至多级电泳装置进行分离和回收。可以根据分离要求来设计多级电泳装置，可控性强。
附图说明
附图为以石英砂为支撑材料的一种对多组分不同质荷比物质进行多级分离和回收的电泳装置结构示意图。
图中：1进样器；2电极板；3填料；4电泳箱体；5出水口；6网格；
7收集管。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1：
电泳装置箱体材料为有机玻璃，尺寸为20cm×20cm×30cm，放置一对铂钌电极，规格均为17cm×20cm×0.1cm，内充石英砂，输入管插入电泳装置石英砂正中间深约2cm处，下设有4个圆形出水口，在电压36伏的条件下，对海水进行分离，进水流速为2L/h，经一级电泳装置分离后，溶液中的正离子向负极迁移，负离子向正极迁移，从而将物质初步分离开来。不带电荷的物质只受重力作用向下流动，在电泳装置中部收集管收集，从而将溶液中的离子初步分离开。经一级电泳装置分离后，靠近正极板的出水口溶液中，富集阴离子，将收集的溶液通入二级电泳装置进行处理，质荷比大的阴离子泳移速度高，在电极板较近处富集，质荷比小的阴离子泳移速度低，在电极板较远处富集，经二级电泳装置处理后，不同质荷比的阴离子得到有效分离。靠近负极板的出水口溶液中，富集阳离子，其分离原理同上；经二级电泳装置处理后，不同质荷比的阳离子得到有效分离。中间两个出水口中的溶液通入二级电泳装置后，溶液中的少量离子分别向正负极迁移，中间出水口溶液中的离子浓度得到进一步分离，从而获得淡水。因此，经二级电泳装置处理后，海水中的离子得到分离，且可以获得淡水资源。
实施例2：
电泳装置箱体材料为有机玻璃，尺寸为20cm×20cm×30cm，放置一对铂钌电极，规格均为17cm×20cm×0.1cm，内充石英砂，输入管插入电泳装置石英砂正中间深约2cm处，下设有4个圆形出水口，在电压36伏的条件下，对多组分无机离子溶液进行分离，进水流速为2L/h，PH为7－8的海水经一级电泳和二级电泳装置处理后，可收集4类样品，PH分别为1(第一类)、3(第二类)、6(第三类)、13(第四类)，可获得酸、碱及中性无盐水，也可以将第一类与第四类混合后是中性的浓盐水，第二类与第三类混合后为中性的淡水。
Claims (8)
1.一种对多组分不同质荷比物质进行多级分离和回收的电泳装置，其特征在于，该电泳装置包括多级的电泳装置，一级由一个电泳装置构成，二级由四个平行的电泳装置构成，三级以上根据待分离物质的浓度、性质及分离要求设置电泳装置的数量；
每个电泳装置包括进样器、电极板、填料、电泳箱体和收集管，其中填料均匀填充在电泳箱体中，正负电极板置于电泳箱体的两端，电泳箱体底部有网格，网格上均匀设有多个出水口，出水口下安装收集管；上一级电泳装置的出水口溶液经收集管收集，通入下一级电泳装置中。
2.根据权利要求3所述的电泳装置，其特征在于，所述的网格个数与分离效率有关，网格数等于或多于待分离物质的组分数，网格间距为电泳箱体高度的1/5－1/10。
3.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，电泳箱体中的填料选为石英砂或有机硅胶。
4.根据权利要求1或2所述的电泳装置，其特征在于，根据权利要求1所述的电泳装置，其特征在于，所述的电泳箱体的宽度为3-30厘米。
5.根据权利要求1所述的电泳装置，其特征在于，所述的电泳箱体的宽度为3-30厘米。
6.用权利要求1、2或5所述的电泳装置的方法，其特征在于，将待分离溶液由进样器通入电泳箱体中，待分离溶液中的阴阳离子同时受到重力和电场力作用，在重力作用向下流动的同时，阴阳离子分别向正负电极板泳移，正电极板区域富集较多的阴离子，负电极板区域富集较多的阳离子；由于离子的质荷比不同，其泳移速度不同，质荷比大的离子泳移速度高，在电极板较近处富集，质荷比小的离子泳移速度低，在电极板较远处富集，将物质初步分离；不带电荷的物质只受重力作用向下流动，通过出水口被收集管收集；在正负电极板较 近处质荷比大的物质其浓度较高，由于水流的夹带和浓度梯度引起的分子扩散，也有一部分的质荷比小的物质；在正负电极板较远处质荷比小的物质其浓度较高，部分质荷比大的物质未充分迁移，也有一部分的质荷比大的物质；一级电泳装置将阴阳离子初步分离开来，带相同电荷且质荷比不同的物质并未达到充分分离，一级分离收集到的物质通入二级电泳装置进行再次分离和回收；最终将不同质荷比物质分离，获得单组分物质；
所述的电极板上施加电压为1～10伏/厘米；
进样器的进样速度为0.1-3升/小时。
7.用权利要求3所述的电泳装置的方法，其特征在于，将待分离溶液由进样器通入电泳箱体中，待分离溶液中的阴阳离子同时受到重力和电场力作用，在重力作用向下流动的同时，阴阳离子分别向正负电极板泳移，正电极板区域富集较多的阴离子，负电极板区域富集较多的阳离子；由于离子的质荷比不同，其泳移速度不同，质荷比大的离子泳移速度高，在电极板较近处富集，质荷比小的离子泳移速度低，在电极板较远处富集，将物质初步分离；不带电荷的物质只受重力作用向下流动，通过出水口被收集管收集；在正负电极板较近处质荷比大的物质其浓度较高，由于水流的夹带和浓度梯度引起的分子扩散，也有一部分的质荷比小的物质；在正负电极板较远处质荷比小的物质其浓度较高，部分质荷比大的物质未充分迁移，也有一部分的质荷比大的物质；一级电泳装置将阴阳离子初步分离开来，带相同电荷且质荷比不同的物质并未达到充分分离，一级分离收集到的物质通入二级电泳装置进行再次分离和回收；最终将不同质荷比物质分离，获得单组分物质；
所述的电极板上施加电压为1～10伏/厘米；
进样器的进样速度为0.1-3升/小时。
8.用权利要求4所述的电泳装置的方法，其特征在于，将待分离溶液由进样器通入电泳箱体中，待分离溶液中的阴阳离子同时受到重力和电场力作用，在重力作用向下流动的同时，阴阳离子分别向正负电极板泳移，正电极板区域富集较多的阴离子，负电极板区域富集较多的阳离子；由于离子的质荷比不同，其泳移速度不同，质荷比大的离子泳移速度高，在电极板较近处富集，质荷比小的离子泳移速度低，在电极板较远处富集，将物质初步分离；不带电荷的物质只受重力作用向下流动，通过出水口被收集管收集；在正负电极板较近处质荷比大的物质其浓度较高，由于水流的夹带和浓度梯度引起的分子扩散，也有一部分的质荷比小的物质；在正负电极板较远处质荷比小的物质其浓度较高，部分质荷比大的物质未充分迁移，也有一部分的质荷比大的物质；一级电泳装置将阴阳离子初步分离开来，带相同电荷且质荷比不同的物质并未达到充分分离，一级分离收集到的物质通入二级电泳装置进行再次分离和回收；最终将不同质荷比物质分离，获得单组分物质；
所述的电极板上施加电压为1～10伏/厘米；
进样器的进样速度为0.1-3升/小时。
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