存在电渗流时毛细管中的电迁移色散

离子在施加电场中的差异迁移是毛细管电泳分离化学物质的基础。浓度峰的轴向扩散限制了分离效率。当样品离子浓度与背景离子浓度相当时，会观察到电迁移色散。在这种条件下，样品区的局部电导率显著改变，使得电场以及离子迁移速度依赖于浓度。由此产生的非线性波表现出激波特征，并在某些简化假设下由Burgers方程描述（S. Ghosal and Z. Chen Bull. Math. Biol. 2010, vol.72, pg. 2047）。在本文中，我们考虑更一般的情况，即分离通道的壁面可能具有非零的zeta电位，因此能够维持电渗整体流。主要结果是关于面积平均浓度的一维非线性平流扩散方程。这个均匀化方程考虑了由于壁面电渗滑移速度变化引起的Taylor-Aris色散。结果表明，在一定参数范围内，电渗流实际上可以通过延迟浓度激波的形成来减少总色散。然而，如果电渗流足够高，由于Taylor-Aris贡献，总色散会增加。