Gegenstromionophorese—I Prinzip und theoretische grundlagen

Countercurrent ionophoresis is a method of separating ions of the same charge-sign but different mobility. Theoretical considerations show that the ions to be separated will form stationary neighbouring zones, in order of their mobilities, between the point of entry of the countercurrent into the tube and the point of exit, if the Countercurrent and anode solutions contain anions with a mobility greater than that of the ions in the mixture to be separated, and the effluent and cathode solutions contain anions of lower mobility than those in the mixture. The same holds for cations. The formation of the stationary state is accompanied by establishment of a characteristic field intensity profile along the path of separation. In contrast to ionophoresis in a homogeneous base-electrolyte and uniform potential field, the inhomogeneity in the field intensity at the borders of the zones stabilises them against broadening and mixing through diffusion and convection, and guarantees a highly sharp separation. The concentration in the zones is clearly defined by the kind and concentration of the countercurrent electrolyte and satisfies the Kohlrausch relation. The process, including the variation of applied potential and the countercurrent flow-rate, is controlled automatically, and is the simpler the greater the difference in the mobilities of the ions at the beginning and end of the separation tube. Mixtures of ions that are difficult to separate are enclosed between two zones of fast and slow moving ions. The less the difference in the ion mobilities, the longer the separation takes.

Résumé

L'ionophorèse à contre-courant est une méthode de séparation d'ions de même signe mais de mobilités différentes. Des considérations théoriques montrent que les ions à séparer formeront des zones stationnaires voisines, dans l'ordre de leurs mobilités, entre le point d'entrée du contre-courant dans le tube et son point de sortie, si les solutions de contre-courant et d'anode contiennent des anions de mobilité plus grande que celle des ions dans le mélange à séparer et si les solutions d'écoulement et de cathode contiennent des anions de mobilité plus faible que ceux du mélange. La même chose vaut pour les cations. La formation de l'état stationnaire s'accompagne de l'établissement d'un profil caractéristique de l'intensité de champ le long de la zone de séparation. Par opposition à l'ionosphorèse dans un electrolyte de base homogène et un champ de potentiel uniforme, la non homogénéité dans l'intensité de champ aux limites des zones les stabilise contre l'étalement et le mélange par diffusion et convection, et assure une séparation extrêmement nette. La concentration dans les zones est évidemment définie par la nature et la concentration de l'électrolyte de contre-courant et satisfait à la relation de Kohlrausch. L'opération, comprenant la variation du potentiel appliqué et le débit du contre-courant, est contrôlée automatiquement et elle est d'autant plus simple que la différence entre les mobilités des ions à l'origine et à l'extrémité du tube de séparation est plus grande. Des mélanges d'ions difficiles à séparer sont enfourés de deux zones de mouvements rapide et lent. Plus la différence entre les mobilités des ion est faible, plus longue est la séparation.