微型自由流电泳作为条件温和的微量样品连续制备分离方法在生物样品预处理中有很大的潜力。通常自由流电泳系统的电极池与分离室之间的离子导通是通过微通道、中性导电膜或凝胶来实现的。对于带有固定电荷和纳米孔结构的膜,如离子交换膜,施加电场后会引起膜两侧离子浓度变化,即所谓的浓度极化效应,并且在耗尽侧伴有水的解离。微纳界面上的浓度极化已经在带电组分的浓集中展示出了很高的浓集效率。水解离作为离子交换膜系统中常见的一种现象,有时会发挥很大的作用,如在双极膜构型中利用水解离制取酸碱。本文将离子交换膜引入自建的微型自由流电泳系统中,用荧光成像和测定分离液电导率及pH的方法对浓度极化和水解离效应进行了研究。从荧光图像我们可以直接观察到明显的离子耗尽区,并且在耗尽区边缘荧光探针也有一定的浓集,表现出明显的第二类浓集现象。通过对分离液pH和电导率的测量,根据离子独立移动定律进行了一些理论计算,定量地说明水解离的强度和溶液中离子的分布。分离室溶液pH呈现一定梯度,阴膜构型35V电压下平均H+浓度比0V时增大了近五千倍,而溶液中离子的分布符合浓度极化理论分析结果。在电极和不同种类膜组合的四种构型中,C构型中(正极-阳膜-阴膜-负极)产生的pH变化较为缓和,对混合荧光探针和混合蛋白进行浓集分离实验,都取得了不错的结果。通过对混合荧光探针的分离,探究了试样流量、载液流量与浓度、电压对条带宽度的影响。牛血清白蛋白、胃蛋白酶、细胞色素C混合样品的分离实验和SDS-PAGE表征结果表明,三种蛋白均有向其等电点pH的位置偏移的倾向,表现出一定的等电聚焦行为。预计IEM-FFE在带电组分及生物大分子预处理方面可能得到应用。