近期，Cytiva 智荟专线携手Whatman小沃课堂为大家带来三期的热线常见问题汇编，分为滤膜、滤器和滤纸三重奏，本篇为完结篇-滤纸篇。作为全球过滤系统的标尺，Whatman滤纸以高质量的原材料、精益的生产工艺以及严格的质量控制体系，确保了产品在重现性和一致性方面的高标准。
本期，小编汇总了Whatman棉纤维素滤纸、玻纤滤纸以及石英纤维滤纸的高频问题，及其在大气监测采样和诊断侧向流领域的相关应用。上述产品均属于深度过滤介质（Depth filters），颗粒物的截留既有表面截留也有深层截留，通常具有良好的负载能力。
微文为要点概览，
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棉纤维素滤纸
Whatman棉纤维素滤纸采用高质量的棉纤维制成，其中α纤维素含量达98%以上。主要用于普通过滤，分为定性滤纸和定量滤纸，二者的本质区别即在于灰分值的大小，即在 900℃高温下灼烧的残余物。“ 灰分” 对重量法实验至关重要，过滤介质灰分越小，高温灼烧后杂质本底越低。定量滤纸为无灰或低灰级别。
滤纸的基本属性主要包括：
➣ 颗粒截留度 ( 液体）：最初加载于过滤介质上的具有一定尺度（μm）的颗粒物被截留了98%以上，就定义该过滤介质的颗粒截留度为多少微米（μm）。普通棉纤维素滤纸颗粒截留最小可达 2.5 μm，如定性滤纸No.5或定量滤纸No.42，最大孔径为湿强级定性滤纸No.113，颗粒截留30 μm。
➣ 硬化处理（定量滤纸）：经过强酸处理（酸硬化）去除了纸张的部分微量金属元素，从而降低了灰分，具有高湿强度（即湿耐破度）和高化学耐受性。适用于需要真空抽吸的如布氏漏斗过滤，且其坚硬光滑的表面使得很容易收集沉淀物。耐受一定范围的酸/碱性溶液，例如土壤中痕量元素分析，如果用王水消化样品，需要采用硬化无灰定量滤纸(No.541或540)过滤，可以耐腐蚀且不引入本底污染。
➣ 湿强级滤纸（定性滤纸）：在普通滤纸中增加一定量化学性能稳定的湿强剂（所含湿强剂都有氮元素，因此不能用于灰分法称重和凯氏定氮分析），适于真空或正压过滤，常用于定性分析。
➣ 预折叠滤纸：1/4折叠型滤纸（扇形）适用于圆锥状过滤漏斗，对于重复性或者多重分析试验可有效节省折叠滤纸的时间。1/2预折叠滤纸增加了有效过滤面积，降低了总过滤时间。
其它属性包括液体流速、空气流速、厚度、克重等。
Q：Whatman 棉纤维素滤纸的选择？
A：样品过滤后，截留的物质如果需要进行灰化（重量法分析），选择定量滤纸。当溶液是强酸/碱性，选择硬化无灰；否则，选择普通无灰级即可。
截留物质不需要进行灰化，但是需要收集滤纸表面的截留物质，选择硬化低灰级定量滤纸。如果不需要收集，直接选择定性滤纸即可，主要考虑是否需要高湿强（用真空或正压过滤）和预折叠型滤纸【1】。
Q：是否有滤纸能够将水相和有机相分开，如油水分离？
A：推荐Whatman 1PS 相分离纸，是高品质的滤纸浸渍二氧化硅溶剂，纸张表面具有疏水性。样品与溶剂一起在带塞子的锥形瓶中或者试管中混合后，可以直接倒入有 1/4 预折叠滤纸的漏斗。有机相溶剂可以快速完全流过试纸流入集液瓶中，水相被完全截留在试纸上。当溶剂相完全分离后，试验流程会自动停止。
Q：抗生素测试圆片（药敏片），选择什么滤纸？
A：推荐Whatman抗生素测试圆片（Antibiotic assay discs，AA Discs），包括直径6/9/13 mm的产品。可用于传染病病原体的种类鉴定以及抑菌圈法测定其对抗生素和化疗药物的敏感性。
Q：Whatman是否有无菌的滤纸？
A：没有。可以尝试高压蒸汽灭菌：121度，灭菌30 min，1 bar，包在锡箔纸中。灭菌结束后，再烘干。
Q：棉纤维素滤纸，如双圈定性中速滤纸，过滤后滤液还是很浑浊？
A：改用理论上更小孔径的慢速滤纸，或将滤纸叠加后过滤，如将两个中速叠加或将中速和慢速叠加。如果需要加快过滤速度，可将滤纸多次折叠（如两层滤纸叠成扇形或扎花型），可显著增大过滤速度。
Q：双圈滤纸的孔径大小？
A：双圈滤纸符合的国标化学分析滤纸GB/T 1914-2017，不要求滤纸提供孔径数据，只提供滤速。用滤纸两次对折形成100平方厘米漏斗，10 mL蒸馏水自然重力流过：快速：35s；中速：35-70s；慢速70-140s。具体方法见国标。如果滤纸孔径大小为实验重要参数，请参考Whatman对应产品，提供液体颗粒截留粒径。
Q：双圈滤纸的真伪鉴定？
A：首先，请确保从Cytiva指定的正规渠道购买产品。另外，可以使用硬币或者金属刮擦如下图所示区域，会出现Cytiva字样和水滴logo。
Q：双圈滤纸的效期？
A：国标GB/T 1914-2017没有对滤纸有效期的要求，所以我们在包装上只标注生产日期。双圈滤纸是纯棉浆加工而成，生产工艺中不存在任何化学添加剂，只要保存得当（如上）、包装完好，外观没有异常（潮湿、发霉等），可以长期使用，没有限制使用年限。Whatman滤纸同上。
玻璃微纤维滤纸和石英滤纸
Q：棉纤维素滤纸和玻纤滤纸的差异？
A：1）材质及孔径：Whatman玻璃微纤维滤纸由 100％ 硼硅酸盐玻璃制成，截留颗粒度较纤维素滤纸更细小。棉纤滤纸最小孔径为2 μm，玻纤滤纸最小孔径为0.7 μm（GF/F）。
2）处理通量：玻璃微纤维尺度(μm) 较棉纤维小得多，其孔体积和比表面积大得多，具有毛细管结构。因此，玻纤滤纸即使在过滤微小的颗粒时，也具有高流速、高截留率和高负载的特点。
3）耐受温度： 棉纤滤纸最大耐受温度140 度。玻纤滤纸分为有粘合剂和无粘合剂两种。纯玻纤（不含粘合剂）比较脆，最高耐受温度为550 度（1 个小时），更适于要求极低本底的过滤和分析，如蒸干或灼烧的重量法分析。相对地，添加粘合剂会增加韧性和拉伸力，强度更好，如可用于空气监测的自动化设备上，但耐受温度稍低，小于180度。一般，含无机粘合剂（成分主要是硅酸钠）的玻纤滤纸更耐高温（如GF9），部分含有机粘合剂（有机硅胶树脂）的玻纤产品经过疏水处理（如GF10，降低空气中的水汽干扰）。
4）微量金属元素组成和含量：
Q：玻纤滤纸和石英纤维滤纸的差异？
A：玻纤滤纸特点如前所述。石英纤维滤纸，采用石英（SiO2）纤维材料，最高耐受温度为800-1200 °C（1小时测试结果），本底更干净。主要包括：耐受800°C 的石英纤维滤纸QM-A、比 QM-A 更厚的QM-B、低重金属含量可在超过 900℃的环境下使用的高纯QM-H、极低痕量元素本底且耐1200°C 高温的QM-C。
Q：核酸提取硅胶柱推荐的产品？
A：大片段推荐GF/D和QM-A；小片段推荐GF/F、GF/C、GF/B, RNA 倾向于用小的颗粒截留粒径的膜。其它相关产品如无粘合剂的GF/A和EPM 2000以及QM-B等。产品的选择和硅胶柱结构（有些会用不同的玻纤产品叠合）、裂解液的类型以及DNA和RNA洗脱方式等有关。
Q：滤纸是否区分正反面？
A：由于制造工艺，造纸时一面接触筛网（皮带面belt side，更致密光滑、孔更小），一面接触空气（空气面air side，更粗糙、孔大一些），造成两面粗糙程度不同。如果能区分，过滤时粗糙面和待过滤液体接触，载量会更高（致密的一面朝上，容易形成滤饼层）。
普通滤纸（包括双圈）：两面差异不明显，没有特殊要求不区分正反面，对工艺没有影响。
玻纤或石英滤纸：如果是简单的水系过滤，可以不区分正反面。环境应用中，一般粗糙面朝上是惯例，用于接触样品或朝向烟气的方向；另外，粗糙面朝下，可能会掉渣。玻纤或石英滤膜，包装上会有向上箭头，运输和储存时请按照箭头方向放置 。
Q：滤纸的储存条件是什么？
A：普通的棉纤维素和玻纤滤纸：干燥避光，常温（20-25℃，标准大气压）保存。双圈滤纸的储存条件，参考国标：产品应妥善贮存于干燥、清洁、无污染的仓库内，以防雨雪、尘埃、潮气和酸、碱、氯、氨的影响。产品不应与有污染性的物资混装贮存。产品贮存时货箱应架空，不应与地面直接接触。
Q：滤纸适配的过滤装置？
A：玻纤滤纸不建议折叠使用，推荐适配三件套过滤装置（专为玻纤滤纸而设计）。
棉纤维素滤纸的过滤，还可以选择实验室常见的圆锥形过滤漏斗。
批量过滤（多达几升样品），也可以选择MD真空加压过滤器，常用于微生物学领域。
大气监测采样与研究
空气中的颗粒物监测，根据具体应用需求选择产品技术参数，如DOP截留效率、金属元素背景、热稳定性，以及孔径和重量稳定性、压降等。
01
DOP截留效率：
从气体中去除颗粒物与液体相比具有更高的截留效率。通常用对标准颗粒物的穿透率（%）或截留率（%）来表征空气过滤介质的过滤效率，美国采用0.3 μm的邻苯二甲酸二辛酯气溶胶（DOP）检测是最普遍的方法。案例中【2】，使用0.3 μm颗粒物、32 l/min流速进行DOP测试，结果显示无粘合剂的玻纤滤纸GF/A、EPM2000以及石英滤纸QM-A，均具有> 99.99%的截留效率，适合于环境空气中颗粒物的截留。
空气中悬浮颗粒的手工重量法监测，根据采样中不同的流量推荐：
小流量16.67 L/min ：直径47 mm 产品。如普通环境、仅重量法分析用玻纤滤纸GF/A。恶劣环境或需要进行源解析分析推荐QM-A 石英滤膜或低重金属本底的高纯QM-C。小流量普通环境或进行源解析分析，也可以使用PM2.5 滤膜货号7592-104（含支撑圆环和编码）。
中流量100 L/min ：直径90 mm 产品。如普通环境、仅重量法分析用玻纤滤纸GF/A。恶劣环境或源解析分析，用QM-A 石英滤膜（货号1851-090）或QM-C （货号1855-090）。
大流量1.05 m3/min ：可以采用专门为高流量环境空气颗粒物采样设计的孔径2.0 μm、直径47mm 的玻纤滤纸EPM2000，加厚设计，颗粒负载量较GF/A 更高。或QM-A 、QM-C石英滤膜（8×10 英寸）。
大气颗粒物自动法采样，推荐含有机粘合剂的GF10 和 HGF61 玻纤纸带，专为β 射线自动监测PM2.5/PM10 开发。与 Thermo、天虹、聚光等市面上常用监测仪器匹配。
02
金属元素背景：
经过重量法分析后，还可以针对收集到的颗粒物进行源解析分析，如化学组成和特殊金属（如重金属的定量分析）。要求选择的过滤介质具有极低或不产生任何化学背景，避免对结果造成干扰。空气污染监测中，主要的重金属元素包括镉、铜、铅、镍、锰、锌、钴、铁等，参见下表【2】。例如，针对锌离子的检测，更推荐EPM 2000或QM-A，而非GF/A。
Whatman过滤介质及对应的可源解析物质的种类【3】如下：
03
热稳定性：
固定污染源废气采样，如烟囱、烟道的低浓度污染源颗粒物的收集和源解析，特点是高温高湿。因此，石英滤筒（最高耐受900°C）、石英滤膜QM-A （最高耐受800°C）是更适合的，如下表【3】：
注意：GF/A 和 EPM2000（ 最高耐受 550 度）、PM2.5 PTFE 膜（100度以下），均不耐受。
诊断侧向流
随着新冠疫情的持续爆发，服务疫情防控需要，国务院在2022年3月10日印发了《新冠病毒抗原检测应用方案（试行）》，将新冠抗原检测作为核酸检测的补充，抗原自测试剂盒检测方法为侧向流免疫层析法，原理为双抗体夹心（下图左），需要待测物至少提供两个抗原表位定性滤纸和定量滤纸区别，因此更适合于大分子样品。以胶体金免疫层析为例：样品多为抗原，首先和金标抗体结合形成复合物，从结合物释放垫上释放并一起向前移动。检测（T）线上事先已经包埋了针对抗原另一表位的一抗，样品流经时，形成“T线上的一抗-抗原-金标抗体”的双抗夹心结构，得以显色。在质控（C）线上，也有抗体，如针对金标抗体的抗抗体（和样品中的抗原无关，因此阴性结果同样显色），当金标抗体正常流过，即可显色。
免疫层析试验装置分解示意图。
1=背衬，2= 背衬粘合剂，3=反应膜，4=封闭试剂，5=捕获抗体，6=对照线，7=结合物释放垫，8=结合物，9=吸收垫，10=外壳
Q：侧向流免疫分析各个部分的材质？
A：1）样品垫：100% 棉纤或玻璃纤维。棉纤维素比较适合小样品量样品（≤200 μL），但流速和吸水率比玻璃纤维要低。玻璃纤维流动速率高于棉纤，适合于血液（作为全血分离膜）或唾液样品。
2）结合物释放垫：目前较经典的释放垫材料为玻璃纤维，因为其本身具有亲水性，不需要经过表面修饰即可发挥亲水作用。材质的开放结构使得结合物和样品都能快速穿透。除了标准级别释放垫，Whatman还提供为增强结合物释放而特殊处理的玻璃纤维释放垫，如Rapid 27及24（Rapid Release）增强了胶体金蛋白结合物的释放 。
3）侧向流层析膜：多使用硝酸纤维素膜，其湿润能力好、易于捕获蛋白、易封闭，且膜上的蛋白可长期保持稳定。部分使用Fusion 5（以玻璃微纤维为主框架的复合材料），可以满足侧向流试纸条各组分的基本功能【4】。
4）吸收垫：通常选择100% 棉纤。作为“试剂槽”（Sink），需要选择具有强吸水力和大吸水体积的亲水材料。其中定性滤纸和定量滤纸区别，CF6为棉纤和玻纤混合材料，可大大避免测试完成后结合物沿测试条反向流动的概率。
上述各组件对应的产品如下：
侧向流组件中使用的棉纤维素滤纸和玻纤滤纸相关产品特征如下，具体参数详见目录：
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