循环电场-流式分离装置的设计与制造：用于离子的差异性分离

《Analytical Chemistry》：Design and Fabrication of a Cyclical Electrical Field-Flow Fractionation for Differential Retention of Ions

场流分馏技术（CyElFFF）在离子分离中的应用研究表明，通道高度20-30μm时能有效分离Na?、K?、Cl?等无机离子，最佳保留条件为高电压低频率（模式III），阳离子在保留峰中浓度更高，阴离子易出现在未保留区。数值模型与实验结果吻合度较高，但低保留参数时存在差异，可能与离子表面相互作用及电化学极化效应有关。

　　

离子溶液（包括阳离子和阴离子）在各种应用中发挥着关键作用，从工业过程到健康和环境监测领域都有涉及。尽管离子色谱法（IC）常用于离子分析，但其局限性促使人们开始关注其他替代技术。在这项研究中，我们探讨了场流分离（FFF），特别是电场流分离（ElFFF）方法在离子分离中的潜在应用。研究考察了CyElFFF（一种ElFFF的变体）在保留无机离子方面的能力。通过分析、数值建模和实验，确定了20至30微米之间的最佳通道高度以实现有效的离子保留和分离。在25微米通道中，Na⁺、K⁺和Cl^–的保留情况证明了该方法的可行性。进一步分析表明，阳离子主要存在于保留峰中，其保留效果优于阴离子；阴离子虽然也主要存在于保留峰中，但同时更常见于通道的“空隙”区域以及释放峰中，这表明它们在这些条件下对电场的响应不同。当CyElFFF系统在较高电压和较低频率（即所谓的“模式III”下运行时，观察到了显著的离子保留效果。而较高频率和较低电压并未产生显著的保留效果，直流电场流分离（DC ElFFF）则几乎没有保留现象。总体而言，CyElFFF能够有效保留离子，数值模型、分析模型和实验结果之间的保留比例相当；但在较低保留参数条件下存在差异，这表明离子与通道表面的相互作用起着重要作用，同时需要在低电压下克服过电压或极化效应，并调整有效电场强度的估算值。