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电泳及等电现象

作者：王换荣　王丽斐　陈邦林　 　时间：2007-8-1　　　　本文热度：　　　　等级：★★★

　　摘要：着重阐述了电泳及等电现象，并探讨了电泳等电点在实际中的应用，表明等电点在表面改性中发挥了巨大作用。
　　关键词：电泳；蛋白质；等电点；表面改性
　　文章编号：1005－6629(2007)05－0056－03中图分类号：O648.12+3 文献标识码：E
　　
　　1胶体中的电泳和等电现象
　　
　　我们先来做这样一个实验：在盛有红褐色Fe(OH)3 胶体的 U形管的两个管口各插入一个电极, 通直流电后发现阴极附近的颜色逐渐变深， 阳极附近的颜色逐渐变浅。这表明Fe(OH)3胶体粒子带正电荷，在电场作用下向阴极移动。这种在外加电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极方向（阴极或阳极）作定向移动的现象叫做电泳。
　　胶粒在电场下，当电泳速度降低到接近于零或等于零时，其表面电荷正负值相等的状态为等电状态。因而出现两个名词即零电点（zero charge of point）及等电点（Isoelectric point）。常由滴定得到的用零电点（ZPC）表示，电泳得到的以等电点（IEP）表示。当离子强度接近于零时，等电点和零电点较为接近；当离子强度较大时，等电点和零电点不同。当改变外界条件如pH或某些离子的浓度时，固液界面的电动电位趋向于零，此时决定电位的外界条件的值即等电点。如果以pH值决定即以pH值表示；如果以某种离子浓度决定即以pM表示。外界条件改变还会使等电点发生移动。而能使氧化物的电荷转变（指等电点移动）的离子为特性吸附离子，反之为不相干离子。比如KClO3与KCl中的离子不能使Al2O3的等电点发生移动（经测定纯Al2O3的等电点是pH=7.1，而含KClO3或KCl的Al2O3等电点也是pH=7.1左右，并没有发生改变），这些离子为不相干离子。
　　确定带相反电荷离子在粒子表面上是否产生特性吸附最简便的方法是：在被研究的体系中加入该反离子并同时测量Zeta 电位，若能使粒子电荷反号，表明有特性吸附。例如，在含有高岭土的污水中（污水的pH值为7.5，高岭土的等电点为3.8）加入铝聚沉剂，当加入量超过40×10-6（质量分数）时，则电荷反号，Zeta 电位由负值转变为正值[1]；在pH值为8.9的白炭黑混悬液中加入阳离子表面活性剂，当其浓度超过3μmol/L时亦可使电荷反号[2]。这些结果都说明铝聚沉剂或阳离子表面活性剂可在荷负电的高岭土或白炭黑表面上发生特性吸附。实践证明特性吸附现象在应用等电点移动解决实际问题中起到关键性作用。
　　
　　2 测定等电点的方法
　　
　　颗粒表面的电荷性质与其大小影响颗粒之间、颗粒与表面活性剂分子及其它化学物质之间的静电作用力，因而影响颗粒之间的凝聚和分散特性以及表面改性剂在颗粒表面的吸附作用。
　　
　　若颗粒表面带有某种电荷（如正电荷），其表面就会吸附相反符号的电荷（即负电荷），构成双电层。在溶液中与颗粒表面离子电荷相反的离子只有一部分紧密地排列在颗粒表面上，另一部分离子与固体表面的距离则可以从紧密层一直到本体溶液中，所以双电层实际上包括了紧密层和扩散层两部分。在电场作用下，当固液之间发生电动现象时，存在一个移动的切动面（切动面的位置略比紧密层离颗粒表面远），该处的电位与溶液内部的电位之差称为电动电势或Zeta电位。假如颗粒表面上的正电荷数与固定层吸附的负离子数相等，Zeta电位就变成了零，此时对应溶液的 pH 值称为等电点。测定颗粒悬浊液在不同pH值时的Zeta电位，并绘制pH～Zeta potential图，在pH～Zeta potential关系图上Zeta电位为零时所对应的pH值即为等电点（如图为ZnO的pH～Zeta potential图，从图上可看到ZnO的等电点为pH=8.2左右）。该方法是认识颗粒表面电性的重要方法，在表面处理中应用广泛。
　　中学对蛋白质（蛋白质是一种典型的大分子溶胶）了解较多，下面具体介绍一下测定蛋白质等电点的一种方法:蛋白质是

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