Применение диоксида титана в промышленности. Двуокись титана, применение
Титановые белила, или диоксид титана (химическая формула – TiO2), используют в производстве химических соединений и продуктов питания . На них стоит маркировка е171, что говорит о наличии этого вещества белого цвета, не имеющего запаха. Благодаря этой добавке продукты имеют идеально белый цвет. Краситель считается безопасным, поэтому он входит в состав детских продуктов. Насколько действительно безвредно это вещество?
Характеристика соединения
Ttitanium Dioxide обладает следующими свойствами:
- Способность отбеливать продукты питания.
- Химическая устойчивость.
- Низкая токсичность.
- Устойчивость к влаге и воздуху.
- Отсутствие запаха и вкуса.
Основная роль TiO2 – отбеливание продукта, что придает ему привлекательный внешний вид. Многие продукты имеют серый оттенок: мука, рыбные изделия, жевательная резинка и другие. За счет Е171 они имеют идеально белый цвет, что делает их внешний вид красивым, повышая уровень продаж.
Применение данного соединения
Вначале титановые белила были компонентом различных красок. Сегодня в этом качестве они не утратили свою роль. Во всех странах мира они служат наполнителем лаков и красок. В пищевой промышленности пищевая добавка стала использоваться значительно позже, под номером Е171, которым подкрашивают:
- крабовые палочки и некоторые морепродукты, продукты из рыбы ;
- сухие смеси для детей;
- быстрые завтраки;
- конфеты и белый шоколад;
- сухое молоко;
- жевательную резинку;
- растительные консервы;
- деликатесную продукцию.
Краситель применяют даже для осветления муки в массовом производстве пельменей. Его количество зависит от требуемой белизны теста. Нужное количество красителя вносят в муку и смешивают с ней равномерно, получая необходимую окраску.
Его используют в производстве мороженого, йогурта, кефира, сметаны и многих других продуктов, которые имеют белый цвет . Если вы покупаете продукт белой окраски, то на 90% в нем содержится данный компонент.
Стоимость химпрепарата сравнительно небольшая, поэтому его применение экономически эффективно, так как цена продукции, в которой он используется, не возрастает.
Нужен краситель и в косметике, где он придает крему белый цвет. Он обладает таким качеством, как светонепроницаемость, поэтому широко применяется в кремах для загара. Это один из самых эффективных компонентов, отражающих УФ-лучи, которые оказывают негативное влияние на кожу.
Преувеличена ли опасность
Поскольку титановые белила входят в состав самых разнообразных продуктов потребления, ученые провели исследование, как он влияет на организм человека. Двуокись титана пигментная пожаро- и взрывобезопасна, по степени воздействия на организм относится к веществам 4-го класса опасности. Изначально разговоры велись о том, что соединение абсолютно безвредно.
Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе поставили опыты на мышах и выяснили, что частицы Е171 вызывают негативные перемены на генетическом уровне. Наночастицы повреждают хромосомы, что влияет на наследственность . Было обнаружено и поражение клеток, в которых начинались воспалительные процессы. А это прямой путь к развитию злокачественных новообразований.
Краситель не выводится через кожу, накапливаясь в организме. Наночастицы не откладываются в определенном месте: имея мелкий размер, они перемещаются по всему телу, попадая в клетки и влияя на их работу. К этому процессу применим термин «окислительный стресс», который губит клетки. Опасны именно мелкие частицы, так как сам титан химически инертен (неактивен). Данное вещество наносит вред на клеточном уровне, что особенно опасно.
Исследования в этой области продолжаются, пока опасность раковых опухолей и генетических изменений грозить только работникам предприятий, которые постоянно контактируют с данным веществом. Но уже и это исследование дает повод для беспокойства, учитывая, что соединение используется в детском питании, оказывая влияние на растущий организм.
Диоксид титана сегодня является незаменимым соединением. Это единственный отбеливатель бумаги, пластмасса, красок, продуктов, зубных паст, косметики. Ежегодно производится до 2 млн тонн соединения. Краситель попадает в организм человека при дыхании, но не через кожу.
Нет единого мнения о вреде или пользе данной пищевой добавки . Его вред полностью не доказан, но и безвредность находится под вопросом. Проведя первые исследования, его определили в список разрешенных пищевых добавок.
Покупая продукты белого цвета, мы не имеем возможности выбирать, потому что альтернативы отбеленным красителем средств потребления просто нет. Но если диоксид титана действительно опасен, то лучше покупать неприглядные продукты серого цвета, чем иметь гамму заболеваний, вызванных данным веществом.
Производство любой пищевой продукции в наше время не обходится без специальных добавок. Ведь с помощью этих химических соединений продлевается срок годности товара, улучшается его цвет, консистенция и запах. Что же собой представляет диоксид титана? Последнее время вышеуказанную можно часто встретить в составе многих рыбных, мясных и хлебобулочных изделий, конфет и белого шоколада.
Краткое описание диоксида титана
Е171 является добавкой, которая представляет собой некие бесцветные кристаллики, которые при нагревании желтеют.
Данное химическое соединение получают сульфатным (из ильменитового концентрата) или же хлоридным (из тетрахлорида титана) методами.
Характеристика Е171:
- не токсичен;
- не растворяется в воде;
- обладает химической стойкостью;
- высокая отбеливающая способность;
- атмосферная и влагостойкость.
Краситель диоксид титана не влияет на вкус продукта. Его основное задание - придать ему белоснежный вид.
Применение диоксида титана
Данное активно используется в таких отраслях промышленности, как:
- производство лакокрасочной продукции, пластмассы и бумаги;
- пищевая промышленность.
Также применяется диоксид титана в косметике. Его добавляют в мыло, крема, аэрозоли, помады, различные пудры и тени.
Е171 в пищевой промышленности используется для производства быстрых завтраков, порошкообразных продуктов, молока сухого, крабовых палочек, майонеза, жевательных резинок, белого шоколада, конфет.
Также Е171 используется для отбеливания муки. Необходимое количество красителя вносят вместе с мукой в массу и тщательно перемешивают тесто для максимального распределения вещества. Дозировка составляет: от 100 до 200 граммов на 100 кг муки.
Диоксид титана применяют и в мясоперерабатывающей промышленности. Ведь вышеуказанное химическое соединение имеет отличную диспергируемость. Кроме того, Е171 отбеливает паштеты, шпик и другую деликатесную продукцию.
Также вышеуказанная добавка используется в производстве консервов растительных для осветления потертого хрена.
Диоксид титана: вред
Исследования, которые проводились учеными по поводу негативного влияния вышеуказанной пищевой добавки, подтверждают: Е171 не растворяется в соке желудка и не всасывается через стенки кишечника организмом. Поэтому, согласно мнению представителей официальной медицины, диоксид титана не оказывает негативного влияния на здоровье человека. На основании этих данных разрешается применять вышеуказанную пищевую добавку в производстве продуктов питания (СанПин 2.3.2.1293-03).
Но все-таки существуют предположения о потенциальной опасности, которую может нести диоксид титана. Вред его ученые исследовали следующим образом: проводились испытания на крысах, которые вдыхали этот порошок. Результаты анализов: диоксид титана является канцерогенным для человека и может вызвать развитие онкологии.
Некоторые ученые утверждают, что добавка Е171 способна разрушать организм человека на клеточном уровне. Эта информация подтверждается только опытами на грызунах.
Несмотря на утверждение представителей официальной медицины, что диоксид титана является безвредным, все-таки опыты над ним продолжаются. Специалисты не рекомендуют превышать дозировку пищевой (1 % в день) людям с ослабленным иммунитетом.
Диоксид титана в косметике
Вышеуказанная добавка применяется в производстве средств ухода за кожным покровом. Дело в том, что диоксид титана обладает следующим свойством: уменьшает негативное воздействие лучей солнца на кожу человека. То есть Е171 является ультрафиолетовым фильтром.
Химическая нейтральность - еще одно, не менее важное свойство данного химического соединения. Это означает, что диоксид титана не вступает в реакцию с кожным покровом и не вызывает аллергии.
Для производства косметических средств используется исключительно высокоочищенный Е171, с мелкодисперсной структурой.
Диоксид титана - добавка, которая активно применяется как в пищевой промышленности, так и производстве косметики и другой продукции. Соблюдение дозировки Е171 не приносит вреда здоровью. Превышение количества вышеуказанного химического соединения может спровоцировать серьезные проблемы в человеческом организме.
Краситель е171 (диоксид титана) - пищевой пигмент белого цвета, не растворимый в воде и растворах кислот, широко используется в различных отраслях промышленности. Добавка, называемая также титановыми белилами и двуокисью титана (TiO2, titanium dioxide), выпускается в виде порошка из прозрачных, но желтеющих в процессе нагревания, кристаллов.
В природе встречается три разновидности диоксида титана: брукит и рутил с анатазом, но только кристаллическая структура последних двух позволяет получать из них вещество, пригодное к использованию. Основным его востребованным свойством является уникальная отбеливающая способность, которая в сочетании с нетоксичностью, повышенной химической, атмосферо- и влагостойкостью делает его таким ценным для потребителя.
А возможность придавать идеальную белизну, более привлекательный внешний вид съедобным продуктам без влияния на их вкус и запах обусловила широкое применение этой добавки в пищевой индустрии. Потребительская форма диоксида титана, являясь основным продуктом титановой переработки, обычно представляет собой почти чистое вещество с незначительными вкраплениями оксида алюминия с диоксидом кремния для улучшения технологических характеристик продукта.
Основные сферы применения диоксида титана
Вещество эталонной чистоты до 99,99%, получаемое в процессе термического гидролиза, используют для изготовления максимально прозрачных стекол, применения в радиоэлектронике, волоконной оптике, медицине и пьезокерамике. Для удовлетворения широкого потребительского спроса производство диоксида титана в качестве пигментного красителя возможно в нескольких различных фракциях, адаптированных для конкретной области применения, от которой зависят размер и форма кристаллов и вид обработки их поверхности (органическая или неорганическая).
В промышленности титановые белила используют для изготовления лакокрасочной продукции с улучшенными укрывными свойствами, которая защищает окрашенные поверхности от действия ультрафиолета, старения и пожелтения пленки. Также их добавляют в изделия из пластика (оконные конструкции, детали мебели, бытовой техники и автомобилей), что помимо придания высокой интенсивности белому цвету повышает их сопротивляемость негативным воздействиям.
В производстве керамики, стекла и резины двуокись титана нередко используют в качестве катализатора химических реакций или инертного базового материала, что позволяет эксплуатировать продукцию из них в условиях повышенных температур. Этой же добавкой повышают стойкость к выцветанию типографской краски, матируют скрученные волокна при изготовлении синтетических тканей, улучшают структуру бумажной пульпы с ее отбеливанием в бумажно-картонной индустрии. Известно также положительное воздействие диоксида титана, направленное на защиту древесины от радиации солнечных лучей, очищение воздуха и повышение эффективности сварочных флюсов.
Использование TiO2 в косметике и фармацевтике
Наибольшее распространение получило применение диоксида титана в косметике, пищевой промышленности и фармацевтике. В последнем производстве он добавляется в качестве пигмента, придающего медикаментам белизну высокой степени и укрывистость оболочкам таблеток.
В косметике вещество TiO2 применяют как средство защиты от ультрафиолета, считающееся одним из лучших для нейтрализации УФ-лучей при изготовлении солнцезащитных кремов, как белый пигмент или наполнитель в декоративных косметических средствах (пудре, губной помаде, тенях для век), антиперспирантах, мыле и зубной пасте.
Зная, как разводить диоксид титана,поклонники натуральной косметики изготавливают мыло ручной работы с особыми свойствами даже на дому. Помимо нужного оттенка цвета он придает продуктам светонепроницаемость и укрывистость. С его помощью также получают другие виды пигментов для косметического сырья, например, титанированную слюду (перламутр).
Добавка нашла широкое применение в пищевой промышленности
Использование добавки е171 получило наибольшее распространение в пищевой промышленности. Ее применяют как для придания определенных свойств продуктам, так и для защиты их пластиковой упаковки от выцветания и ультрафиолетового излучения. Это особенно актуально при производстве порошкообразных продуктов, быстро приготовляемых полуфабрикатов, сухого молока и т.п.
Благодаря использованию диоксида титана изделия из рыбы, соусы (с тертым хреном, майонез и другие), кондитерские глазури, конфеты и белый шоколад получают оптически привлекательный внешний вид. Еще с ее помощью осветляется мука для изготовления пельменей и других полуфабрикатов из теста, а также паштеты, колбасы и шпик в процессе переработки мяса.
Официально разрешенный санитарными нормами и правилами пищевой компонент е171, не растворяясь желудочным соком и не всасываясь в кишечнике, не остается в тканях и полностью выводится из организма. На сегодня не зарегистрирован клиническими исследованиями использования диоксида титана вред от приема его в пищу, но для снижения цены продукции, некоторые производители пытаются применять альтернативные пигменты, не настолько безопасные для здоровья.
Также не рекомендуется превышать суточную дозу оптимального содержания диоксида титана в рационе питания, что составляет примерно 1% , людям со слабым иммунитетом, страдающим заболеваниями почек и печени, хотя данные о ее возможном негативном влиянии на эти органы еще недостаточно изучены, и исследования продолжаются.
Старшее поколение наверняка помнит натуральный оттенок сгущенного молока - его цвет был далек от привычного нам белого. Сгущенка тех времен отличалась желтизной, так как готовили ее на основе жиров животного происхождения. Теперь, когда рецептуры и ГОСТы претерпели значительные изменения, многие продукты питания приобрели древесно-белый оттенок, но не из-за натуральности ингредиентов, а в результате махинаций производителей.
Коротко о главном
Знакомьтесь: на фото пищевая добавка Е171, то есть диоксид титана. На этикетках и упаковках может упоминаться как titanium dioxide. На пищевые комбинаты продукт поступает в виде порошка, который используется в качестве белого красителя. В естественных условиях и в нерастворимом виде слабо, но все-таки взаимодействует со щелочами и кислотами. В настоящее время вещество применяют в ряде производств, в том числе и при изготовлении рыбоконсервных, кондитерских и хлебобулочных изделий.
В природе диоксид титана встречается в трех видах - это брукит, анатаз и рутил. Однако кристаллическая структура последних двух позволяет получить материал пригодный к дальнейшему применению.
Основные сферы использования
Вещество, добываемое в процессе термогидролиза, необходимо для изготовления прозрачных стекол. Для удовлетворения потребительского спроса производство titanium dioxide в виде пигментного красителя возможно и в других сферах, адаптированных для определенной области применения. От этого зависит форма кристаллов, размер и, конечно же, вид обработки поверхности вещества (неорганический и органический). Таким образом, диоксид титана используют в волоконной оптике, радиоэлектронике, медицине, косметологии и пьезокерамике.
В промышленности TiO 2 необходим для изготовления лакокрасочной продукции с повышенными укрывными свойствами, защищающими поверхность от пожелтения, негативного воздействия УФ и старения. Также вещество добавляют в изделия из пластика (детали автомобилей, бытовой техники, мебели, оконные конструкции), что, помимо придания им интенсивного белого цвета, улучшает их сопротивление внешним факторам.
В производстве керамики, резины и стекол диоксид титана нередко используют в качестве инертного базового материала или катализатора химических реакций. Это позволяет эксплуатировать готовую продукцию при повышенной температуре. Также TiO 2 улучшает структуру бумажных пульп, усиливает стойкость типографской краски к выцветанию, а в производстве синтетических тканей матирует скрученные волокна.
Диоксид титана: влияние на организм человека
Итак, что мы знаем о пищевой добавке E171? Научно доказано, что наночастицы вещества не вступают в химические реакции с нашими клетками. Однако то, как происходит их взаимодействие с тканями на физико-механическом уровне, остается загадкой.
Мороженое, сухое молоко, жевательные резинки, глазурь на торте - во всех перечисленных продуктах содержится titanium dioxide. Если перед вами пищевой товар белого цвета, будьте уверены в том, что в 9 из 10 случаев его изготовили с добавлением диоксида титана.
Влияние на организм его до конца не изучено. Говоря простым языком: безвредность не опровергается, а вред не доказан. Исследования продолжаются до сих пор. Например, профессор Калифорнийского университета Роберт Шистл работает над изучением этого вопроса несколько лет. Проведенные опыты на мышах неоднозначно, но свидетельствуют о негативном влиянии TiO 2. Роберт объяснил полученный эффект тем, что наночастицы не выводятся из нашего организма полностью, а блуждают и оседают, со временем нанося белковым цепочкам механические повреждения.
Стоит отметить, что поверхностное исследование, проведенное в Европе на рубеже 20 века, не смогло доказать негативное воздействие вещества на здоровье человека. Поэтому в 1997 году диоксид титана внесли в список разрешенных добавок.
Использование в пищевой промышленности
Наибольшее распространение TiO 2 получил именно в этой сфере. Е171 активно применяют как для защиты пластиковой тары от УФ-излучения и выцветания, так и для придания продуктам определенных свойств. Это особенно актуально при производстве сухого молока, полуфабрикатов и порошкообразных продовольственных товаров.
Благодаря использованию пищевого диоксида титана майонез, рыбные изделия, соус с тертым хреном, шоколад, конфеты, глазури для тортов приобретают насыщенный белый оттенок и визуально привлекательный внешний вид.
Еще при помощи добавки производители осветляют муку для пельменей и других изделий из теста, а также шпик, колбасы, паштеты во время переработки мяса.
Добавка Е171 официально разрешена санитарными нормами и правилами пищевой промышленности, так как не растворяется желудочным соком, не остается в тканях, не всасывается в кишечник и выводится естественным путем.
Диоксид титана в косметике
В этой промышленности используется исключительно высокоочищенный TiO 2 с мелкодисперсной структурой. Раздробленный до состояния пыли порошок добавляют в состав защитных кремов, мыла, аэрозолей, пудр, помад и теней. Основная задача двуокиси титана - снижение негативного воздействия ультрафиолетовых лучей на кожу. Как утверждают специалисты, вещество с этим вполне справляется, поскольку обладает свойствами УФ-фильтра.
К достоинствам titanium dioxide можно отнести нейтральность, так как он не вступает с кожей в химическую реакцию, поэтому не вызывает аллергии. Тем не менее продукт не лишен недостатков. В дорогих косметических средствах диоксид исправно выполняет свою роль, но использование товаров сомнительного производства сопряжено с немалым риском.
Наиболее распространенный предрассудок о добавке связан с вредом для здоровья. На самом деле это очень далеко до истины, так как доказано, что вещество оказывает негативное воздействие исключительно при вдыхании в больших количествах. Тем не менее косметику с пометкой titanium dioxide следует тщательно удалять, так как мельчайшие частички забивают поры, нарушая воздухообмен.
Зачем фармацевтам TiO2?
Двуокись титана можно встретить во многих формулах лекарственных средств. Основное назначение - сделать препарат более презентабельным, придав белизну. Часто вещество применяют в производстве таблеток, в том числе витаминных и микроэлементных комплексах. TiO 2 также добавляют в различные пасты, кремы, суппозитории, гели и прочие препараты белого цвета.
В фармацевтике диоксид титана используют в виде мелкодисперсного порошкообразного вещества. Как правило, вводят его в ничтожно малом количестве, поэтому никакого влияния на консистенцию и структуру продуктов не наблюдается.
Официальная наука установила, что titanium dioxide биоинертен, то есть при наружном и пероральном употреблении компонент нейтрален. Исключением является ингаляционное введение - вдыхание большого количества частиц TiO 2 провоцирует раздражение слизистых. Опять же, описанный эффект вызывают не химические, а физические свойства вещества.
И напоследок
Несмотря на недоказанный вред и множество сфер, где диоксид титана проявляет свои лучшие свойства, существует группа скептиков, которые убеждены в негативном влиянии вещества на человеческий организм. В частности, они предполагают, что регулярное употребление продуктов с содержанием TiO 2 не лучшим образом сказывается на генетике. "Антититановцы" убеждены: titanium dioxide провоцирует развитие самой страшной болезни - раковой опухоли.
Широкое использование данного вещества лишает покупателей права выбора: приобрести им товар с Е171 или нет. Однако можно смело утверждать, что найдется немало людей, желающих купить продукты, возможно, в непрезентабельном, зато в натуральном виде, без таких добавок, как двуокись титана.
). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления - ромбическая IV и гексагональная V.
| Модификация/Параметр | Рутил | Анатаз | Брукит | Ромбическая IV | Гексагональная V | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметры элементарной решётки, нм | a | 0,45929 | 0,3785 | 0,51447 | 0,4531 | 0,922 |
| b | - | - | 0,9184 | 0,5498 | - | |
| c | 0,29591 | 0,9486 | 0,5145 | 0,4900 | 0,5685 | |
| Число формульных единиц в ячейке | 2 | 4 | 8 | |||
| Пространственная группа | P4/mnm | I4/amd | Pbca | Pbcn | ||
При нагревании и анатаз, и брукит необратимо превращаются в рутил (температуры перехода соответственно 400-1000°C и около 750 °C). Основой структур этих модификаций являются октаэдры TiO 6 , то есть каждый ион Ti 4+ окружён шестью ионами O 2- , а каждый ион O 2- окружён тремя ионами Ti 4+ . Октаэдры расположены таким образом, что каждый ион кислорода принадлежит трём октаэдрам. В анатазе на один октаэдр приходятся 4 общих ребра, в рутиле - 2.
Нахождение в природе
В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению первые два имеют тетрагональную, а последний - ромбическую сингонию), причём основную часть составляет рутил.
Свойства
Физические, термодинамическе свойства
Чистый диоксид титана - бесцветные кристаллы (желтеет при нагревании). Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (за исключением плавиковой).
- Температура плавления для рутила - 1870 °C (по другим данным - 1850 °C, 1855 °C)
- Температура кипения для рутила - 2500 °C.
- Плотность при 20 °C:
Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, т.к. они переходят в рутильную форму при нагревании (см. ).
Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость (абразивность), показатель преломления (2,55 - у анатаза и 2,7 - у рутила), диэлектрическая постоянная .
Химические свойства
Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).
Медленно растворяется в концентированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
2TiO 2 + 4NH 3 →(t) 4TiN + 6H 2 O + O 2
При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства
TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).
Добыча и производство
Полная статья получение оксида титана(IV)
Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.
Основными производители и экспортёры диоксида титана:
В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.
В России пигментный диоксид титана не производят, но производят технические марки, используемые в металлургии. На территории СНГ диоксид титана производится на Украине предприятиями «Сумыхимпром», город Сумы , «Крымский титан», г. Армянск) и КП "Титано-магниевый комбинат" (г. Запорожье). Сумский государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технология получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.
Как указано выше, диоксид титана встречается в виде минералов, однако этого источника недостаточно, поэтому значительная его часть производится. Существуют два основных промышленных метода получения TiO 2: из ильменитового (FeTiO 3) концентрата и из тетрахлорида титана.
Производство диоксида титана из ильменитового концентрата
Технология производства состоит из трёх этапов:
- получение растворов сульфата титана (путём обработки ильменитовых концентратов серной кислотой). В результате получают смесь сульфата титана и сульфатов железа (II) и (III), последний восстанавливают металлическим железом до степени окисления железа +2. После восстановления на барабанных вакуум-фильтрах отделяют растворов сульфтов от шлама. Сульфат железа(II) отделяют в вакуум-кристаллизаторе.
- гидролиз раствора сульфатных солей титана. Гидролиз проводят методом введения зародышей (их готовят осаждая Ti(OH) 4 из растворов сульфата титана гидроксидом натрия). На этапе гидролиза образующиеся частицы гидролизата (гидратов диоксида титана) обладают высокой адсорбционной способностью, особенно по отношению к солям Fe 3+ , именно по этой причине на предыдущей стадии трёхвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Варьируя условия проведения гидролиза (концентрацию, длительность стадий, количество зародышей, кислотность и т. п.) можно добиться выхода частиц гидролизата с заданными свойствами, в зависимости от предполагаемого применения.
- термообработка гидратов диоксида титана. На этом этапе, варьируя температуру сушки и используя добавки (такие, как оксид цинка , хлорид титана и используя другие методы можно провести рутилизацию (то есть перестройку оксида титана в рутильную модификацию). Для термообработки используют вращающиеся барабанные печи длиной 40-60 м. При термообработке испаряется вода (гидроксид титана и гидраты оксида титана переходят в форму диоксида титана), а также диоксид серы .
Производство диоксида титана из тетрахлорида титана
Существуют три основных метода получения диоксида титана из его тетрахлорида:
- гидролиз водных растворов тетрахлорида титана (с последующей термообработкой осадка)
- парофазный гидролиз тетрахлорида титана (основан на взаимодействии паров тетрахлорида титана с парами воды). Процесс обычно ведётся при температуре 900-1000°C
- термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)
Применение
Основные применения диоксида титана:
| 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | |
|---|---|---|---|---|
| Америка | 1730 | 1730 | 1730 | 1680 |
| Запад. Европа | 1440 | 1470 | 1480 | 1480 |
| Япония | 340 | 340 | 320 | 320 |
| Австралия | 180 | 200 | 200 | 200 |
| Прочие страны | 690 | 740 | 1200 | 1400 |
| Всего | 4380 | 4480 | 4930 | 5080 |
Другие применения - в производстве резиновых изделий, стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т.д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171 ).
Цены и рынок
Цены на диоксид титана отличаются в зависимости от степени чистоты и марки. Так, особо чистый (99,999 %) диоксид титана в рутильной и анатазной форме стоил в сентябре года 0,5-1 доллара за грамм (в зависимости от размера покупки), а технический диоксид титана - 2,2-4,8 доллара за килограмм в зависимости от марки и объёма покупки .
Нормативы
- Двуокись титана пигментная. Технические условия ГОСТ 9808-84
В настоящее время диоксид титана по ГОСТ 9808-84 не выпускается.
- Диоксид титана пигментный. ТУ У 24.1-05762329-001-2003
По данным техническим условиям работает ГАК "Титан" (г. Армянск).
- Титана диоксид пигментный. ТУ У 24.1-05766356-054:2005
По данным техническим условиям работает ОАО "Сумыхимпром" (г. Сумы).
Использованная литература
- Б. В. Некрасов. Основы общей химии . Т. I изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. С. 644, 648
- Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др. Химическая технология неорганических веществ : в 2 кн. Кн. 1 Под ред. Т. Г. Ахметова.-М.:Высшая школа, 2002 ISBN 5-06-004244-8 С. 369-402
- Химия : Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000. С. 411
- Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594
Ссылки
- Мировой рынок пигментного диоксида титана Состояние, тенденции, прогнозы
- TiO2 - Titanium Dioxide | Двуокись титана (диоксид титана) | Свойства, область применения, производители диоксида титана
- Международная карта химической безопасности для диоксида титана
- Titanium dioxide Информация из Химической базы данных Акронского университета
Примечания
- http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
- Химическая энциклопедия
