Effect of wall velocities on the determination of optimal separation times in electrical field flow fractionation (EFFF)

Authors

  • Jennifer Pascal,

    1. Department of Chemical Engineering, Tennessee Technological University, Prescott Hall 214, Cookeville, Tennessee 38505
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  • Mario Oyanader,

    1. Department of Chemical Engineering, Tennessee Technological University, Prescott Hall 214, Cookeville, Tennessee 38505
    2. Engineering Department, Universidad Arturo Prat, Avda. Arturo Prat 2120, Iquique, Chile
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  • Pedro E. Arce

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering, Tennessee Technological University, Prescott Hall 214, Cookeville, Tennessee 38505
    • Department of Chemical Engineering, Tennessee Technological University, Prescott Hall 214, Cookeville, Tennessee 38505.
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Abstract

Electrical field flow fractionation (EFFF) has two perpendicular driving forces that help to produce an optimal separation of solute in a mixture [Giddings, Science 1993; 260:1456–1465]. For Couette flow based devices, the ratio of the velocity of the capillary walls offers an extra parameter that can be exploited to enhance the efficiency of EFFF applications. The analysis of the effects of this parameter on optimal times of separation is the subject matter of this contribution. The use of this additional parameter increases flexibility in the design of new devices for the improvement of the separation of solutes, such as proteins, DNA, and pharmaceuticals, as it will be illustrated with the results of this analysis (Jaroszeski et al., 2000; Trinh et al., 1999). The analysis has been illustrated by selecting parameter values that represent a number of potential useful applications. A set of five parameters (i.e., z, the valence; µ, electrophoretic mobility; Pe, Peclet number; Ω, the orthogonal applied electrical field; and R, the ratio of channel wall velocities) has been combined to obtain the best operating conditions for optimal separation of solutes. Results indicate that R, the ratio of the channel wall velocities, is actually the most important driving parameter.

Abstract

Le fractionnement de flux de champ électrique (EFFF) a deux forces motrices perpendiculaires qui aident à produire une séparation optimale d'un soluté dans un mélange [Giddings, Science 1993; 260:1456–1465]. Pour les systèmes basés sur le flux Couette, le ratio de la vélocité des parois capillaires offre un paramètre supplémentaire qui peut être exploité pour rehausser l'efficience des applications EFFF. L'analyse des effets de ce paramètre sur les temps optimaux de séparation est le thème de ce travail. L'utilisation de ce paramètre supplémentaire rehausse la flexibilité de la conception de nouveaux systèmes pour l'amélioration de la séparation des solutés tels que les protéines, l'ADN et les produits pharmaceutiques, comme cela sera illustré par les résultats de cette analyse. L'analyse a été illustrée en sélectionnant des valeurs de paramètres qui représentent un nombre d'applications utiles potentielles. Un ensemble de cinq paramètres (c.-à-d., z, la valence; la mobilité électrophorétique, υ; Pe, nombre de Peclet; Ω, le champ électrique orthogonal appliqué et R, le ratio des vélocités des parois de canal) a été combiné pour obtenir les meilleures conditions opératoires pour une séparation optimale des solutés. Les résultats indiquent que R, le ratio des vélocités des parois de canal, est en fait le paramètre moteur le plus important.

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