Porositeiten van sinterglas volgens ISO 4793

Glasfilters met een gesinterde glasplaat — bekend als Buchner-filterkroes, glaspoeders-filter of sinterglasfilter — zijn een veelgebruikte techniek voor filtratie zonder filtreerpapier. De porositeit van de glasplaat is genormeerd in ISO 4793, en wordt aangeduid met de codes P0 tot en met P5. Dit artikel beschrijft de zes porositeitsklassen, hun poriegroottes, hun typische toepassingen en de oude Schott/DURAN-aanduidingen die nog regelmatig in catalogi opduiken.

Voor andere filtratietechnieken, zie filtreerpapier-klassen en de productcategorieen filtratie, filtreerpapier en membraanfilters.

Wat is sinterglas?

Sinterglas (ook wel gesinterd glas, fritted glass of glaspoederfilter) ontstaat door fijne glaspoederkorrels in een mal te brengen en deze tot vlak onder hun smeltpunt te verhitten. De korrels smelten lokaal aan elkaar zonder dat het glas volledig vloeibaar wordt, waardoor een poreuze structuur ontstaat met een netwerk van kanaaltjes tussen de korrels. Door de korrelgrootte te varieren, kan de porositeit nauwkeurig worden ingesteld.

Het voordeel van sinterglas boven filtreerpapier: het is chemisch zeer bestendig (borosilicaatglas), herbruikbaar, autoclaveerbaar en levert geen vezels af aan het filtraat. Het nadeel: de poriegrootte is groter dan die van membraanfilters, en het is gevoeliger voor verstopping door fijn neerslag.

De porositeitsklassen volgens ISO 4793

Een lager klassenummer betekent grovere poriën; een hoger nummer betekent fijnere poriën. P5 is de fijnste algemeen verkrijgbare klasse. Voor nog fijnere filtratie (sub-micron) gebruikt men membraanfilters in plaats van sinterglas.

Verschil tussen oude en nieuwe aanduidingen

In oudere catalogi en op ouder glaswerk komt u nog regelmatig de oude Schott/DURAN-aanduiding tegen: Por. 0, Por. 1, Por. 2 enzovoort. De inhoud is identiek aan de huidige ISO-aanduiding (P0, P1, P2). De norm ISO 4793 is in 1980 gepubliceerd; daarvoor hanteerde Schott zijn eigen Por.-systematiek die wereldwijd was overgenomen. Bij vervanging van bestaand glaswerk kunt u zonder probleem een P3-filter aanschaffen ter vervanging van een Por. 3-filter.

Sommige Amerikaanse fabrikanten gebruiken een afwijkend systeem met aanduidingen extra coarse, coarse, medium, fine, extra fine, ultra fine. De overeenkomst is doorgaans:

• Extra coarse: P0
• Coarse: P1
• Medium: P2
• Fine: P3
• Extra fine: P4
• Ultra fine: P5

Toepassingen per porositeit

P0 en P1: grove filtratie en gasdiffusie

P0 en P1 worden vooral gebruikt voor gasinleiding: een gas wordt door de poreuze plaat geleid en komt als fijne belletjes in de oplossing terecht. Dit wordt toegepast bij beluchten van bacteriële kweken, ozonisatie en het uitwassen van vluchtige stoffen. Daarnaast dienen P0 en P1 als kookhulpmiddel (sintered glass beads, sintered glass boilers) om bumping bij koken tegen te gaan. Voor filtratie zijn ze alleen geschikt voor grove neerslag of als voorfilter.

P2: middelfijn algemeen filter

P2 is geschikt voor middelmatige neerslag en grote kristallen. In gravimetrische analyse wordt P2 gebruikt voor neerslag van bijvoorbeeld magnesiumammoniumfosfaat of zilverhalogeniden bij grovere kristalvorming.

P3: het meest gebruikte klassieke filter

P3 is de werkpaard onder de glasfilterkroezen. Geschikt voor fijne neerslagen zoals bariumsulfaat (de klassieke gravimetrische analyse van sulfaten), calciumoxalaat en de meeste analytisch belangrijke neerslagen. Voor routine kwantitatieve analyse is P3 de meest gekozen klasse.

P4: extra fijne filtratie

P4 wordt gebruikt voor zeer fijne neerslagen, gelvormige neerslag (zoals aluminiumhydroxide) en als voorfilter bij bacteriologisch werk. Voor analytische werkstromen waarbij P3 te veel doorloop veroorzaakt is P4 de volgende stap.

P5: bacteriefilter

P5 met poriegrootte tussen 1 en 1,6 µm kan de meeste bacteriën tegenhouden en wordt traditioneel gebruikt als bacteriefilter (Berkefeld-type). Voor moderne bacteriële filtratie zijn membraanfilters van 0,22 µm gebruikelijker, maar P5-sinterglas blijft een herbruikbaar alternatief in laboratoria waar autoclaveerbaarheid en chemische bestendigheid voorop staan.

Filtreersnelheid en vacuum

De filtreersnelheid van een sinterglasfilter hangt af van vier factoren: porositeit, dikte van de gesinterde laag, drukverschil over het filter, en eigenschappen van het filtraat (viscositeit, hoeveelheid neerslag). Een grove P1-filter doorloopt water vrij snel onder eigen zwaartekracht; een fijne P5-filter vereist doorgaans vacuum om praktisch te werken.

Voor zuigfiltratie wordt een vacuumpomp aangesloten op een zuigkolf (waarvan de filterkroes via een rubberen ring of slijpstuk wordt verbonden). Het aangelegde vacuum hoeft niet zeer diep te zijn: 100–300 mbar onder atmosferisch is doorgaans voldoende. Te hoog vacuum kan de neerslag in de poriën persen en het filter verstoppen.

Reinigen van sinterglasfilters

Een verstopte sinterglasfilter is een veelvoorkomende laboratoriumkwestie. Reinigingsmethoden in volgorde van mildheid:

1. Spoelen met een geschikt oplosmiddel (water, ethanol, aceton, afhankelijk van de neerslag).
2. Ultrasoonbad in een geschikt oplosmiddel.
3. Terugspoelen in omgekeerde richting onder druk: vloeistof door de filter persen vanaf de afvoerzijde naar de filtraatzijde.
4. Chemische reiniging — afhankelijk van de aard van het residu:
   • Eiwitten, biologisch materiaal: 5% NaOH-oplossing, kort koken.
   • Vetten en oliën: chloroform, dichloormethaan of detergent.
   • Metaalzouten: verdund salpeterzuur of zoutzuur.
   • Bariumsulfaat: koningswater (let op: veiligheid!) of EDTA-oplossing.
   • Silicaat-neerslag: verdund waterstoffluoride (alleen bij hoge nood, met PTFE-uitrusting).
5. Calcineren in een moffeloven tot 500 °C — alleen voor sinterglas in een glaswerk-eenheid die hoge temperaturen verdraagt (Pyrex-glaszuigkroezen mogen tot 500 °C).

Belangrijk: gebruik nooit fluoride-houdende reinigingsmiddelen bij niet-PTFE-gestabiliseerd sinterglas. Vermijd ook concentraat-natriumhydroxide bij hoge temperatuur: het tast het glasoppervlak permanent aan.

Typen sinterglas-glaswerk

Sinterglas komt in verschillende uitvoeringen voor:

• Buchner-filterkroes — een kroes met geintegreerde sinterglasplaat, voor vacuumfiltratie boven een zuigkolf.
• Hirsch-filter — kleinere uitvoering, vergelijkbaar maar met conische rand.
• Sinterglasfilter met NS-slijpstuk — geintegreerd in extractieopstellingen.
• Sinterglas-pipet of -kolom — sintered glass plaat als steun voor pakkingsmateriaal in chromatografiekolommen.
• Sinterglas-disk (los) — vlakke schijven voor in filtreerhouders.
• Sinterglas-gasinleidbuis — buis met aan het uiteinde een sinterglas-bal voor fijne gasverdeling.
• Schlenk-filter — met sinterglas en inertgas-aansluitingen voor zuurstof- en vochtgevoelig werk.

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.