電泳及電滲透流(EOF)的加成影響

對於帶高電位的粒子，電泳和電滲透的效應並非可在數學上直接 疊加的(arithmetically superimposable)，而是兩者的效應必須同時考慮。

計算的結果如圖 4.13 到圖 4.15 所示，圖中呈現帶正電(ζ_a^*=3)的粒子對 不同的管壁帶電條件計算粒子泳動度相對於κa 的變化，其中實線是高 分子溶液，虛線代表水溶液的情況(圖 4.13 為 λa=0.1，圖 4.14 為 λa=1，

圖 4.15 為 λa=3)。如之前所討論的，當管壁帶負電時將會加速帶正電粒 子的運動，而當管壁帶正電時則會阻礙其運動；當管壁帶電愈高，對 於粒子運動的影響愈顯著。值得注意的是當 ζ_w^*大於 1，粒子受到電滲 透流的阻礙，甚至可能會往反方向運動，泳動度則會出現負值，因此 通常在電泳的實務操作上都希望能夠調控甚至壓制電滲透流。

圖 4.13 當中 λa=0.1 的結果幾乎和電解質水溶液(虛線)的結果一致。

由圖 4.13 到圖 4.15 可以明顯地發現，當 λa 愈大，由於流體的阻力愈 強，粒子的運動速度愈慢。且在這些圖上的泳動度曲線表示出，當 λa 愈高，也就是高分子溶液的黏度愈高，對於電滲透流的壓制愈明顯，

甚至可以完全被壓制。

通常隨著λa 增大，流體的黏滯力愈強而阻礙粒子運動，使得粒子

運動速度愈來愈慢。值得注意的是當λa=3，由圖 4.15 可發現在電雙層 厚度相當薄的時候(大約是 κa=5 附近)，所有的泳動度曲線都會趨於和

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管壁不帶電的情況一致(ζ_w^*=0)。這導因於當高分子溶液黏度相當高時 (此處設定 λa=3)，電滲透流被限制在管壁附近，其動量無法傳遞到接 近管中心的主流區域，此時不論管壁帶電(ζ_w^*)多高，電滲透流對接近管 中心之粒子運動的影響仍會消失。這個現象和圖 4.11 中在 λa=3，κa=5 的條件下，電滲透流在主流區域幾乎消失的情況一致。據此可知，在 高分子溶液當中的電滲透流表現行為與電解質水溶液當中相當不同。

為了瞭解管壁帶正電或負電時，對於帶正電粒子於管道中運動的 影響，圖 4.16 在 λa = 1, κa = 1 條件下，設定管壁和粒子帶同性電荷(圖 4.16(a)， ζa

* = 3，ζw

* = 3)及異性電荷(圖 4.16(b)， ζa

* = 3，ζw

* = -3)的 情況，呈現管道中的無因次平衡空間電荷(ρ_e ^*)分布場圖，由於平衡態 及擾動態量值比例上的差異，此平衡空間電荷分布圖將與淨電荷分布 圖差異不大。在圖 4.16(a)中，管壁帶正電吸引帶負電的反離子聚集在 管壁附近的電雙層中，因此阻礙了帶正電的粒子運動；而在圖 4.16(b) 中，帶負電的管壁吸引帶正電的反離子聚集在管壁附近的電雙層中，

電滲透流因而加速了帶正電的粒子運動，此結果與圖 4.13 到圖 4.15 的 結果一致。由圖中可發現，由於粒子和管壁周圍的電雙層互相重疊 (DLO)，這些反離子的重新分布造成彼此的電雙層有變形現象。

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圖 4.13 當 λa=0.1 的粒子泳動度(μ_m^*)，虛線為水溶液的情況

a

 m*

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

_w^*= -3,-2,-1,0,1,2,3

_a^*= 3 a= 0.1

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圖 4.14 當 λa=1 的粒子泳動度(μ_m^*)，虛線為水溶液的情況

a

 m*

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

_w^*= -3,-2,-1,0,1,2,3

_a^*= 3 a= 1

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圖 4.15 當 λa=3 的粒子泳動度(μ_m^*)，虛線為水溶液的情況

a

 m*

10^-2 10^-1 10⁰ 10¹

-0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

_w^*= -3,-2,-1,0,1,2,3

_a^*= 3 a= 3

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