Klassen en grades van filtreerpapier

Filtreerpapier komt in een verwarrende veelheid van grades, types, codes en kleurranden. Whatman (tegenwoordig Cytiva), Macherey-Nagel, Sartorius en Munktell hebben elk hun eigen nummersysteem. Toch zijn ze grotendeels onderling te vergelijken op drie eigenschappen: retentie (de kleinste deeltjes die het papier tegenhoudt), doorlooptijd (de filtreersnelheid) en doel (kwalitatief versus kwantitatief). Dit artikel geeft een overzicht van de gangbare grades en een vergelijkingstabel.

Voor andere filtratietechnieken, zie sinterglas porositeiten en de productcategorie membraanfilters.

Wat is filtreerpapier?

Filtreerpapier bestaat uit een wirwar van cellulosevezels (of soms glasvezel of synthetische vezels) die een netwerk van kanaaltjes vormen. Vaste deeltjes die groter zijn dan de gemiddelde poriegrootte blijven in dit netwerk hangen, terwijl vloeistof er doorheen kan stromen. De effectieve poriegrootte wordt bepaald door de vezeldikte, de mate van compactie en eventuele behandelingen tijdens de productie.

Anders dan bij membraanfilters is de poriegrootte van filtreerpapier geen scherpe grens. De retentie wordt daarom uitgedrukt als de deeltjesgrootte waarbij doorgaans 98% van de deeltjes wordt tegengehouden, doorgaans gemeten met een gedefinieerd testpoeder.

Kwalitatief versus kwantitatief filtreerpapier

Filtreerpapier valt in twee hoofdcategorieën:

• Kwalitatief filtreerpapier — voor routine-filtratie waarbij de gewichtsbepaling van neerslag niet relevant is. Bevat normale hoeveelheden anorganische as.
• Kwantitatief filtreerpapier — vrijwel asloos, bedoeld voor gravimetrische analyses waarbij het filter na filtratie wordt verbrand om de neerslag terug te wegen. Het asgehalte ligt onder 0,01% (vaak veel lager).

Voor kwantitatieve filtraties moet u uitsluitend kwantitatief papier gebruiken; bij verbranding van kwalitatief papier blijft te veel anorganische rest over om een nauwkeurige weging mogelijk te maken.

Whatman-grades: het bekendste systeem

Whatman (sinds 2008 onderdeel van Cytiva, voorheen GE Healthcare) is wereldwijd de bekendste leverancier van filtreerpapier. De Whatman-grade-aanduiding is een nummersysteem dat ingeburgerd is in vrijwel elk laboratorium. De belangrijkste Whatman-grades:

De drie meest gebruikte Whatman-grades in routine-laboratoria zijn: Grade 1 (algemene kwalitatieve filtratie), Grade 4 (snelle filtratie) en Grade 40 (gravimetrische analyse).

Wie maakt wat: merkenconsolidatie in filtreerpapier

De markt voor analytisch filtreerpapier is in de afgelopen twee decennia sterk geconsolideerd. Veel merknamen die nog in voorschriften en catalogi staan, worden al jaren niet meer als zelfstandig bedrijf geproduceerd. Een overzicht van de belangrijkste overnames:

• Schleicher & Schuell (S&S) was een van de oudste Duitse fabrikanten van filtreerpapier, bekend van de 589-serie (zwarte, witte en blauwe band). In 2004 werd S&S overgenomen door het Britse Whatman plc. Schleicher & Schuell bestaat als zelfstandig merk niet meer; de producten worden sindsdien onder de naam Whatman verkocht of zijn opgegaan in de Whatman-gradeopbouw.
• Whatman plc (opgericht 1740) werd in 2008 overgenomen door GE Healthcare voor circa 713 miljoen dollar. GE Healthcare Life Sciences werd in april 2020 verkocht aan Danaher Corporation en hernoemd naar Cytiva. Whatman is sindsdien een productmerk van Cytiva; de grades, de nummering en de kwaliteitsstandaarden zijn ongewijzigd gebleven.
• Munktell (Zweeds, opgericht in 1815 — de oudste fabrikant van analytisch filtreerpapier ter wereld) werd in 2012 overgenomen door het Finse Ahlstrom. In 2017 fuseerden Ahlstrom en het Zweedse Munksjö tot Ahlstrom-Munksjö. De naam Munktell wordt als productlijn en merknaam nog steeds gebruikt in de markt; de bijbehorende grades zijn praktisch gelijkwaardig aan de Whatman-equivalenten en gecertificeerd conform DIN 58355.

Samengevat: wie in een voorschrift S&S 589/2 leest, zoekt in de praktijk naar een Whatman Grade 40 (of het Munktell- of MN-equivalent). Wie Whatman bestelt, koopt een product van Cytiva. En wie op Munktell zoekt, bevindt zich in het portfolio van Ahlstrom-Munksjö. De grades zelf — de nummers, de poriegrootten en de prestatie-eisen — zijn door de consolidatie niet veranderd.

Macherey-Nagel-grades

Macherey-Nagel (MN, Duitsland) is een van de grote Europese fabrikanten. Hun aanduidingen lopen iets anders:

Schleicher & Schuell 589-serie: kleurband-codering

In Europa is de 589-serie van Schleicher & Schuell (nu voortgezet door Filtrak en Whatman) wijdverbreid. De grades zijn kwantitatief (asloos) en worden herkend aan de kleur van het verpakkingslint:

De kleurband-codering is gecertificeerd conform DIN 53 135 (asloos). Als een voorschrift de 589-code vermeldt, kunt u via de vergelijkingstabel verderop in dit artikel de equivalente Whatman- of MN-grade opzoeken.

DIN 58355 en algemene classificaties

De norm DIN 58355 (oorspronkelijk uit 1969, meermalen herzien) classificeert filtreerpapier in vier algemene categorieën op basis van filtreersnelheid en retentie. Dit systeem wordt minder gebruikt dan de fabrikantsspecifieke grades, maar komt nog voor in standaardvoorschriften:

De drie filtreersnelheden

Vrijwel alle fabrikanten gebruiken (al dan niet expliciet) drie filtreersnelheidsklassen:

• Snel — doorloop van 5 ml water in minder dan 10 seconden per 7-cm-filter. Voor grove neerslag, gelvormig materiaal, dik suspensies.
• Medium — doorloop van 5 ml water in 20-40 seconden. Algemeen gebruik.
• Langzaam — doorloop van 5 ml water in meer dan 60 seconden. Voor zeer fijne deeltjes en hoge retentie.

Snelheid en retentie zijn omgekeerd evenredig: een snel filter heeft grotere poriën en lagere retentie; een langzaam filter heeft kleinere poriën en hogere retentie.

Verbeterde varianten

Naast standaardpapier bestaan diverse uitvoeringen met specifieke eigenschappen:

• Gehard filtreerpapier — behandeld met zuur om de natte sterkte te verhogen. Bestand tegen vacuumfiltratie en agressievere chemicaliën. Whatman grade 50-54, MN 614.
• Natsterkte filtreerpapier (wet-strengthened) — bevat een kleine hoeveelheid chemisch stabiel hars waardoor het papier ook volledig doornat niet scheurt. Geschikt voor vacuümfiltratie in een Büchner-trechter en voor toepassingen waarbij het neerslag van het papieroppervlak moet worden teruggewonnen. Let op: het hars bevat stikstof, waardoor deze grades niet geschikt zijn voor Kjeldahl-stikstofbepalingen. Bekende varianten: Whatman grade 91–95, MN 614.
• Asloos kwantitatief — uitgewassen met zuur tot het asgehalte onder de 0,01% komt. Voor gravimetrische analyse.
• Glasvezelfilter — geheel anorganisch, voor hoge temperaturen, fijnere retentie dan papier, snellere filtratie bij gelijke retentie.
• Voorgevouwen filters — in commerciële vouwfilter-vorm (Vërdunner-, S- of TR-vouw), voor snellere bediening.
• Cellulose-acetaat — voor specifieke biologische toepassingen, niet binnenkomend in algemene filtreerpapier-categorieën.

Welk papier voor welke toepassing?

Vouwfilter versus vlakfilter

Voor zwaartekrachtfiltratie wordt het papier vaak gevouwen tot een trechtervorm met meerdere plooien. Dit vergroot het effectieve filtreroppervlak in een gegeven trechter, waardoor de filtratie sneller verloopt en minder snel verstopt. Voorgevouwen filters worden geleverd in standaard vouwpatronen (Whatman 1V, 2V enzovoort) en zijn klaar voor gebruik.

Voor vacuumfiltratie (Buchner-trechter) gebruikt men vlakke ronde schijven, die op de plaat van de trechter worden gelegd en met een beetje vloeistof aangedrukt voordat het vacuum wordt aangelegd.

Praktische aandachtspunten

• Filtreerpapier is hygroscopisch — voor gravimetrische analyses moet het papier eerst tot constant gewicht worden gebracht door drogen.
• Bewaar droog — vochtig papier verliest mechanische sterkte en kan microbieel actief worden.
• Gebruik nooit het verkeerde papier voor gravimetrie — restwarmte na verbranding van kwalitatief papier kan tot 1% van het gewicht van de neerslag bedragen.
• Filterpapier scheurt onder vacuum — voor vacuumfiltratie kiest u gehard papier (Whatman 50-serie).
• Aslijst — bij kwantitatieve analyses is de aslijst (de hoeveelheid anorganische rest) op de verpakking aangegeven en moet u dit aftrekken bij de berekening.

Bekijk het assortiment laboratoriumapparatuur en verbruiksmaterialen van Labvakhandel, of neem contact op voor advies bij de keuze van de juiste materialen voor uw toepassing.

Disclaimer: dit artikel geeft een toelichting op normen en standaarden zoals die op het moment van schrijven gangbaar zijn. Normen worden periodiek herzien en ingetrokken. Raadpleeg voor de actuele, juridisch bindende versie altijd de officiële uitgevende instantie (zoals NEN, ISO, DIN, ASTM of USP) of een geaccrediteerde adviseur. Labvakhandel.nl aanvaardt geen aansprakelijkheid voor beslissingen genomen op basis van deze informatie.