Титана диоксид это: Что такое двуокись титана? | TiO2

Содержание

Что такое двуокись титана? | TiO2

Home Что такое двуокись титана?

TiO2 — диоксид титана (двуокись титана) — Titanium dioxide — однин из важнейших неорганических соединений, потребляемых современной промышленностью, уникальные свойства диоскида титана определяют уровень технического прогресса в различных секторах мировой экономики. Во всём мире производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.

При этом мировое потребление TiO2 в 2002-2003 гг, по разным оценкам, составило около 4 миллионов тонн. Рассматривая долевое отношение потребления двуокиси титана стоит отметить, что на долю производителей лакокрасочных материалов приходится 57%, производство пластмасс – 21% и на производство ламинированной бумаги – 14%.По различным прогнозам в ближайшее время наиболее высокими темпами будет расти потребление двуокиси титана для производства ламинированных сортов бумаги – примерно на 5-6% в год и пластмасс – 4%. При этом в производстве л/к материалов прирост хоть и будет, но в меньшей степени — всего 1,8-2% в год.

Основные производители и экспортёры двуокиси титана: KEMIRA PIGMENTS OY (Финляндия), ЗАО «Крымский Титан » (АР Крым), KRONOS TITAN GmbH & Co. OHG (Германия), Sachtleben (Германия), Kerr-McGee (США), DuPont (США).

Диоксид титана не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (кроме плавиковой) и разбавленных растворах щелочей.

Диоксид титана в рутильной форме. Серым цветом обозначены атомы титана, красным — кислорода

Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте:
TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O

С пероксидом водорода образует ортотитановую кислоту H4TiO4:
TiO2 + 2H2O2 = H4TiO4

В концентрированных растворах щелочей:
TiO

2 + 2NaOH = Na2TiO3+ H2O

При нагревании диоксид титана с аммиаком образует нитрид титана
2TiO2 + 2NH32TiN + 3H2O + O2

В насыщенном растворе гидрокарбоната калия:
TiO2 + 2KHCO3 = K2TiO3 + H2O + 2CO2

При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
TiO2 + BaO = BaOxTiO2(BaTiO3)
TiO2 + BaCO3 = BaOxTiO2 + CO2(BaTiO3)
TiO2 + Ba(OH)2 = BaOxTiO2(BaTiO3)

Более подробно:

  • Основные физико-химические свойства(Anatase, Rutile)
  • Области применения TiO2 (titanium dioxide crimea CR-1 … CR-8)

Titanium Dioxide Manufacturers:

  • KEMIRA PIGMENTS OY (Finland)
  • ZAO Crimea TITAN (AR Crimea)
  • DuPont (USA)
  • KRONOS TITAN GmbH & Co. OHG (Germany)
  • Sachtleben (Germany)
  • Kerr-McGee (USA)

Диоксид титана — это… Что такое Диоксид титана?

Порошок оксида титана

Оксид титана(IV) (диоксид титана, двуокись титана, титановые белила, пищевой краситель E171) TiO2 — амфотерный оксид четырёхвалентного титана. Является основным продуктом титановой индустрии (на производство чистого титана идёт лишь около 5 % титановой руды).[1]

  • ICSC 0338
  • CAS [13463-67-7]
  • RTECS XR2775000
  • EC —

Строение

Диоксид титана в рутильной форме
Серым цветом обозначены атомы титана, красным — кислорода

Оксид титана существует в виде нескольких модификаций. В природе встречаются кристаллы с тетрагональной сингонией (анатаз, рутил) и ромбической сингонией (брукит). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления — ромбическая IV и гексагональная V.

Характеристики кристаллической решётки[2]
Модификация/ПараметрРутилАнатазБрукитРомбическая IVГексагональная V
Параметры элементарной решётки, нмa0,459290,37850,514470,45310,922
b0,91840,5498
c0,295910,94860,51450,49000,5685
Число формульных единиц в ячейке248  
Пространственная группаP4/mnmI4/amdPbcaPbcn 

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 Ti4+ окружён шестью ионами O2-, а каждый ион O2- окружён тремя ионами Ti4+. 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.

Третье в мире по запасам рутила месторождение находится в Рассказовском районе Тамбовской области. Крупные месторождения находятся также в Чили (Cerro Bianco), канадской провинции Квебек, Сьерра-Леоне.

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).

для рутила 4,235 г/см3[2]
для анатаза 4,05 г/см3[2] (3,95 г/см3[3])
для брукита 4,1 г/см3[2]
  • Температура разложения для рутила 2900 °C[3]

Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, т.к. они переходят в рутильную форму при нагревании (см. выше).

Средняя изобарная теплоёмкость Cp (в Дж/(моль·К))[4]
МодификацияИнтервал температуры, K
298—500298—600298—700298—800298—900298—1000
рутил60,7162,3963,7664,9265,9566,89
анатаз63,2165,1866,5967,6468,4769,12
Термодинамические свойства[5]
МодификацияΔH°f, 298, кДж/моль[6]298, Дж/моль/K[7]ΔG°f, 298, кДж/моль[8]p, 298, Дж/моль/K[9]ΔHпл., кДж/моль[10]
рутил-944,75 (-943,9[3])50,33-889,49 (-888,6[3])55,04 (55,02[3])67
анатаз-933,03 (938,6[3])49,92-877,65 (-888,3 [3])55,21 (55,48 [3])58

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:

TiO2 + 2H2SO4 → Ti(SO4)2 + 2H2O

В концентрированных растворах щелочей или при сплавлении с ними образуются титанаты — соли титановой кислоты (амфотерного гидроксида титана TiO(OH)2)

TiO2 + 2NaOH → Na2TiO3 + H2O

То же происходит и в концентрированных растворах карбонатов или гидрокарбонатов:

TiO2 + K2CO3 → K2TiO3 + CO2↑ TiO2 + 2KHCO3 → K2TiO3 + 2CO2↑ + H2O

C перекисью водорода даёт ортотитановую кислоту:

TiO

2 + 2H2O2 → H4TiO4 + О2

При нагревании с аммиаком даёт нитрид титана:

2TiO2 + 4NH3 →(t) 4TiN + 6H2O + O2

При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:

TiO2 + BaO → BaO·TiO2

TiO2 + BaCO3 → BaO·TiO2 + CO2

TiO2 + Ba(OH)2 → BaO·TiO2 + H2O

При нагревании восстанавливается углеродом и активными металлами (Mg, Ca, Na) до низших оксидов.

При нагревании с хлором в присутствии восстановителей (углерода) образует тетрахлорид титана.

Нагревание до 2200 °C приводит сначала к отщеплению кислорода с образованием синего Ti3O5 (то есть TiO2·Ti2O3), а затем и тёмно-фиолетового Ti2O3.

Гидратированный диоксид TiO

nH2O [гидроксид титана(IV), оксо-гидрат титана, оксогидроксид титана] в зависимости от условий получения может содержать переменные количества связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбированные катионы. Полученный на холоде свежеосажденный TiO2·nH2O хорошо растворяется в разбавленных минеральных и сильных органических кислотах, но почти не растворяется в растворах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных растворов. При высушивании на воздухе образует объёмистый белый порошок плотностью 2,6 г/см³, приближающийся по составу к формуле TiO2·2H2O (ортотитановая кислота). При нагревании и длительной сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к формуле TiO2·H2O (метатитановая кислота). Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих растворов, при взаимодействии металлического титана с HNO3
и т. п. Их плотность ~ 3,2 г/см³ и выше. Они практически не растворяются в разбавленных кислотах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiO2·nH2O постепенно превращается в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбированные катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO2 определяется условиями осаждения. При осаждении аммиаком из солянокислых растворов при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2—5 — со структурой анатаза, из щелочной среды — рентгеноаморфные. Из сульфатных растворов продукты со структурой рутила не образуются.

Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства

TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).

ПДК в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³ (1998)

ООН — 2546

Добыча и производство

Полная статья получение оксида титана(IV)

Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн. [11]

Основными производители и экспортёры диоксида титана:

  • KEMIRA PIGMENTS OY (Финляндия)
  • ЗАО «Крымский Титан» (АР Крым)
  • KRONOS TITAN GmbH & Co. OHG (Германия)
  • Sachtleben (Германия)
  • Kerr-McGee (США)

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 TiO2: из ильменитового (FeTiO3) 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 Fe3+, 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:

  • производителей лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил — 57 % от всего потребления[11] (диоксид титана рутильной модификации обладает более высокими пигментными свойствами — светостойкостью, разбеливающей способностью и др.)
  • производство пластмасс — 21 %[11]
  • производство ламинированной бумаги — 14 %[11]
Мировые мощности по производству пигментов на основе диоксида титана (тыс. тонн/год)[12]
 2001 г.2002 г.2003 г.2004 г.
Америка1730173017301680
Запад. Европа1440147014801480
Япония340340320320
Австралия180200200200
Прочие страны69074012001400
Всего4380448049305080

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 2006 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[13].

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

  1. Б. В. Некрасов. Основы общей химии. Т. I изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. С. 644, 648
  2. 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
  3. Химия: Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. — М.:Химия, 2000. С. 411
  4. Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594

Ссылки

Примечания

  1. http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
  2. 1 2 3 4 Химическая энциклопедия
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Рабинович. В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник Л.:Химия, 1977 с. 105
  4. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб./Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. — Л.:Химия, 1983. С.60
  5. Кроме изменения стандартной энтальпии плавления там же с. 82
  6. изменение стандартной энтальпии (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
  7. стандартная энтропия при температуре 298 K
  8. изменение стандартной энергии Гиббса (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
  9. стандартная изобарная теплоёмкость при температуре 298 K
  10. Изменение энтальпии плавления. Данные по Химической энциклопедии с. 593
  11. 1 2 3 4 http://www.titanium-chemical.com
  12. http://www.titanmet.ru/Pages/News.aspx?action=view&nid=4eeff716-272d-433f-a74d-a6e046c66a86&lang=ru
  13. http://www.pure-tio2.com/buy.htm

Wikimedia Foundation. 2010.

Оксид титана(IV) — это… Что такое Оксид титана(IV)?

Оксид титана(IV) (диоксид титана, двуокись титана, титановые белила, пищевой краситель E171) TiO2 — амфотерный оксид четырёхвалентного титана. Является основным продуктом титановой индустрии (на производство чистого титана идёт лишь около 5 % титановой руды).[1]

  • ICSC 0338
  • CAS [13463-67-7]
  • RTECS XR2775000
  • EC —

Строение

Диоксид титана в рутильной форме
Серым цветом обозначены атомы титана, красным — кислорода

Оксид титана существует в виде нескольких модификаций. В природе встречаются кристаллы с тетрагональной сингонией (анатаз, рутил) и ромбической сингонией (брукит). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления — ромбическая IV и гексагональная V.

Характеристики кристаллической решётки[2]
Модификация/ПараметрРутилАнатазБрукитРомбическая IVГексагональная V
Параметры элементарной решётки, нмa0,459290,37850,514470,45310,922
b0,91840,5498
c0,295910,94860,51450,49000,5685
Число формульных единиц в ячейке248  
Пространственная группаP4/mnmI4/amdPbcaPbcn 

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 TiO6, то есть каждый ион Ti4+ окружён шестью ионами O2−, а каждый ион O2− окружён тремя ионами Ti4+. 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.

Третье в мире по запасам рутила месторождение находится в Рассказовском районе Тамбовской области. Крупные месторождения находятся также в Чили (Cerro Bianco), канадской провинции Квебек, Сьерра-Леоне.

Свойства

Физические, термодинамические 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).

для рутила 4,235 г/см³[2]
для анатаза 4,05 г/см³[2] (3,95 г/см³[3])
для брукита 4,1 г/см³[2]
  • Температура разложения для рутила 2900 °C[3]

Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, так как они переходят в рутильную форму при нагревании (см. выше).

Средняя изобарная теплоёмкость Cp (в Дж/(моль·К))[4]
МодификацияИнтервал температуры, K
298—500298—600298—700298—800298—900298—1000
рутил60,7162,3963,7664,9265,9566,89
анатаз63,2165,1866,5967,6468,4769,12
Термодинамические свойства[5]
МодификацияΔH°f, 298, кДж/моль[6]298, Дж/моль/K[7]ΔG°f, 298, кДж/моль[8]p, 298, Дж/моль/K[9]ΔHпл., кДж/моль[10]
рутил-944,75 (-943,9[3])50,33-889,49 (-888,6[3])55,04 (55,02[3])67
анатаз-933,03 (938,6[3])49,92-877,65 (-888,3[3])55,21 (55,48[3])58

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 концентрированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:

TiO2 + 2H2SO4 → Ti(SO4)2 + 2H2O

В концентрированных растворах щелочей или при сплавлении с ними образуются титанаты — соли титановой кислоты (амфотерного гидроксида титана TiO(OH)2)

TiO2 + 2NaOH → Na2TiO3 + H2O

То же происходит и в концентрированных растворах карбонатов или гидрокарбонатов:

TiO2 + K2CO3 → K2TiO3 + CO2↑ TiO2 + 2KHCO3 → K2TiO3 + 2CO2↑ + H2O

C перекисью водорода даёт ортотитановую кислоту:

TiO2 + 2H2O2 → H4TiO4 + О2

При нагревании с аммиаком даёт нитрид титана:

2TiO2 + 4NH3 →(t) 4TiN + 6H2O + O2

При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:

TiO2 + BaO → BaO·TiO2

TiO2 + BaCO3 → BaO·TiO2 + CO2

TiO2 + Ba(OH)2 → BaO·TiO2 + H2O

При нагревании восстанавливается углеродом и активными металлами (Mg, Ca, Na) до низших оксидов.

При нагревании с хлором в присутствии восстановителей (углерода) образует тетрахлорид титана.

Нагревание до 2200 °C приводит сначала к отщеплению кислорода с образованием синего Ti3O5 (то есть TiO2·Ti2O3), а затем и тёмно-фиолетового Ti2O3.

Гидратированный диоксид TiO2·nH2O [гидроксид титана(IV), оксо-гидрат титана, оксогидроксид титана] в зависимости от условий получения может содержать переменные количества связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбированные катионы. Полученный на холоде свежеосажденный TiO2·nH2O хорошо растворяется в разбавленных минеральных и сильных органических кислотах, но почти не растворяется в растворах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных растворов. При высушивании на воздухе образует объёмистый белый порошок плотностью 2,6 г/см³, приближающийся по составу к формуле TiO2·2H2O (ортотитановая кислота). При нагревании и длительной сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к формуле TiO2·H2O (метатитановая кислота). Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих растворов, при взаимодействии металлического титана с HNO3 и т. п. Их плотность ~ 3,2 г/см³ и выше. Они практически не растворяются в разбавленных кислотах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiO2·nH2O постепенно превращается в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбированные катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO2 определяется условиями осаждения. При осаждении аммиаком из солянокислых растворов при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2—5 — со структурой анатаза, из щелочной среды — рентгеноаморфные. Из сульфатных растворов продукты со структурой рутила не образуются.

Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства

TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).

ПДК в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³ (1998)

ООН — 2546

Добыча и производство

Основная статья: Получение оксида титана(IV)

Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.[11]

Основными производители и экспортёры диоксида титана:

  • KEMIRA PIGMENTS OY (Финляндия)
  • ЧАО «Крымский ТИТАН» (Украина, АР Крым)
  • ОАО «Сумыхимпром» (Украина, г. Сумы)
  • KRONOS TITAN GmbH & Co. OHG (Германия)
  • Sachtleben (Германия)
  • Kerr-McGee (США)
  • DuPont (США)

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 технологиям 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 TiO2: из ильменитового (FeTiO3) концентрата и из тетрахлорида титана.

Производство диоксида титана из ильменитового концентрата

Первый завод по производству титановых белил из природного титанового минерала ильменита FeTiO3 был построен в Норвегии в 1918 г., однако первые промышленные партии белил имели жёлтый цвет и плохо подходили для живописи, так что фактически белые титановые белила стали использоваться художниками лишь в 1922—1925 гг. При этом следует указать, что до 1925 г. были доступны лишь композитные титановые пигменты на базе барита или кальцита.
До 1940-х гг. двуокись титана выпускалась в кристаллической модификации — анатаз (β-TiO2) тетрогональной сингонии с показателем преломления ~2,5

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 Fe3+, 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

В 1938—1939 гг. способ производства изменился — появился так называемый хлорный метод производства белил из тетрахлорида титана, благодаря чему титановые белила стали выпускаться в кристаллической модификации рутил (α-TiO2) — также тетрагональной сингонии, но с другими параметрами решётки и несколько б́ольшим по сравнению с анатазом показателем преломления 2,61.

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)при 400 °C.
  • термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)Процесс обычно ведётся при температуре 900—1000 °C

Применение

Основные применения диоксида титана:

  • производителей лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил — 57 % от всего потребления[11] (диоксид титана рутильной модификации обладает более высокими пигментными свойствами — светостойкостью, разбеливающей способностью и др.)
  • производство пластмасс — 21 %[11]
  • производство ламинированной бумаги — 14 %[11]
Мировые мощности по производству пигментов на основе диоксида титана (тыс. тонн/год)[12]
 2001 г.2002 г.2003 г.2004 г.
Америка1730173017301680
Запад. Европа1440147014801480
Япония340340320320
Австралия180200200200
Прочие страны69074012001400
Всего4380448049305080

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).

Ведутся исследования по использованию диоксида титана в фотохимических батареях — ячейках Гретцеля, в которых диоксид титана, являющийся полупроводником с широкой запрещенной зоной и развитой поверхностью, сенсибилизируется органическими красителями[13].

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 2006 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[14]. Используется в процессах очистки воздуха методом фотокатализа.

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 ЧАО «Крымский ТИТАН» (Украина, г. Армянск).

  • Титана диоксид пигментный. ТУ У 24.1-05766356-054:2005

По данным техническим условиям работает ОАО «Сумыхимпром» (Украина, г. Сумы).

Примечания

  1. http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
  2. 1 2 3 4 Химическая энциклопедия
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 Рабинович. В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник Л.:Химия, 1977 с. 105
  4. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб./Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономаревой. — Л.: Химия, 1983. С.60
  5. Кроме изменения стандартной энтальпии плавления там же с. 82
  6. изменение стандартной энтальпии (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
  7. стандартная энтропия при температуре 298 K
  8. изменение стандартной энергии Гиббса (теплоты образования) при образовании из простых веществ, термодинамически устойчивых при 101,325 кПа (1 атм) и температуре 298 K
  9. стандартная изобарная теплоёмкость при температуре 298 K
  10. Изменение энтальпии плавления. Данные по Химической энциклопедии с. 593
  11. 1 2 3 4 TiO2 — Двуокись Титана — Диоксид титана, новости, цены, обзоры
  12. http://www.titanmet.ru/Pages/News.aspx?action=view&nid=4eeff716-272d-433f-a74d-a6e046c66a86&lang=ru
  13. Grätzel, M. (2003). «Dye-sensitized solar cells». Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 4 (2): 145–153.
  14. pure-tio2.com

Использованная литература

  1. Б. В. Некрасов. Основы общей химии. Т. I. — Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Химия, 1973. — С. 644, 648.
  2. 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.
  3. Химия: Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. — М.: Химия, 2000. С. 411.
  4. Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594

Ссылки

Чудо материал – Диоксид Титана

Что такое Диоксид титана и зачем он нам?

Диоксид титана (TiO2) представляет собой белое неорганическое соединение, которое используется в течение 100 лет в огромном количестве разнообразных продуктов. Он обладает нетоксичными, нереактивными и светящимися свойствами, которые безопасно повышают белизну и яркость многих материалов.

TiO2 высоко ценится за ультра-белый цвет, способность рассеивать свет и стойкость к ультрафиолетовому излучению. Он используется в сотнях продуктов, которые мы видим и используем каждый день, принося значительные выгоды нашей экономике и общему качеству жизни.

Как добывается диоксид титана?

То, как чистый диоксид титана извлекается из титансодержащих молекул, зависит от состава исходных минеральных руд или сырья. Для производства чистого TiO2 используются два метода: сульфатный и хлоридный.

Основным природным источником диоксида титана является добываемая ильменитовая руда, которая содержит 45-60% TiO2. Из этого, или обогащенного производного (известного как титановый шлак), чистый TiO2 может быть получен с использованием процесса сульфата или хлорида.

Для чего используется диоксид титана?

Его ультра-белый цвет, высокая преломляющая способность и стойкость к ультрафиолетовому излучению делают TiO2 чрезвычайно популярным как в промышленном, так и в потребительском секторах, и появляются в десятках продуктов, которые люди используют и наблюдают ежедневно.

Помимо красок, каталитических покрытий, пластмасс, бумаги, фармацевтических препаратов и солнцезащитных средств, применяется в упаковке, печатных красках, других косметические средствах, зубных пастах и продуктах питания (где они указаны в качестве пищевого красителя E171).

Краски, покрытия и пластмассы

Диоксид титана в настоящее время является одним из наиболее распространенных пигментов в мире и является основой для большинства красок. А так же в покрытиях и пластмассах. На эти виды использования диоксида титана приходится более 50 процентов его глобального использования

Его высокий показатель преломления означает, что в качестве пигмента он способен рассеивать видимый свет. Это приводит к непрозрачному цвету и создает яркое, отражающее качество при нанесении на поверхность или при включении в изделие.

Продукты питания

В пище TiO2 используется в качестве пигмента и называется E171. Во многих пищевых продуктах он действует как отбеливатель, а также как усилитель цвета и текстуры.

Косметика и уход за кожей

В средствах по уходу за кожей и косметике диоксид титана используется как в качестве пигмента, так и в качестве загустителя для кремов. В качестве солнцезащитного крема используется ультратонкий TiO2 из-за его прозрачности и способности поглощать ультрафиолет.

Каковы физические свойства диоксида титана?

Диоксид титана обладает рядом уникальных характеристик, которые делают его идеально подходящим для различных применений.
Он имеет чрезвычайно высокую температуру плавления 1843 ° С и температуру кипения 2972 ° С, поэтому встречается в природе в виде твердого вещества и даже в форме частиц не растворяется в воде. TiO2 также является изолятором.

В отличие от других белых материалов, которые могут выглядеть слегка желтыми на свету, из-за того, как TiO2 поглощает ультрафиолетовый свет, он не имеет такого внешнего вида и выглядит как чисто белый.

Важно отметить, что диоксид титана также имеет очень высокий показатель преломления (его способность рассеивать свет), даже выше, чем у алмаза. Это делает его невероятно ярким веществом и идеальным материалом для эстетического дизайна.

Другим важным свойством диоксида титана является то, что он может проявлять фото каталитическую активность в ультрафиолетовом свете. Это делает его эффективным для очистки окружающей среды, для различных видов защитных покрытий, стерилизации и защиты от запотевания поверхностей, и даже для лечения рака.

Будущее диоксида титана

Для вещества, которое относительно неизвестно широкой публике, удивительно, в каком множестве повседневных продуктов содержится диоксид титана. Благодаря его разнообразным свойствам наша кожа, города, автомобили, дома, продукты питания и окружающая среда становятся ярче, безопаснее, более упругими и чистыми. Благодаря унаследованному в течение 100 лет безопасному использованию, двуокись титана станет еще более жизненно важной, поскольку наша окружающая среда сталкивается с большими проблемами из за растущей населённости.

Где купить Диоксид Титана на Дальнем Востоке?

Самые доступные цены на Диоксид Титана и высокое качество обслуживания вы найдете у поставщика полимерного сырья из Китая – компании Полимер Гудс. Мы предоставляем TiO2, за изготовление которого отвечают всемирно известные предприятия.

Деятельность компании Полимер Гудс охватывает всю территорию Дальнего Востока. Мы поставляем заказы точно в срок, без задержек. В частности мы работаем с предприятиями таких городов, как Благовещенск, Тында, Магадан, Уссурийск, Южно-Сахалинск, а так же с разными регионами России.

Диоксид титана применение, свойства польза и вред

Если вы читаете составы продуктов, то наверняка видели обозначение Е171. Это диоксид титана. Расскажем все об этой добавке.

Купить Диоксид титана прямо сейчас можно в нашем магазине

Описание пищевой добавки диоксид титана

Пищевая добавка диоксид титана представляет собой кристаллический порошок белого цвета со следующими свойствами.

  • Вещество отличается высокой стойкостью к влаге, химическим веществам, солнечному свету и перепадам температур.
  • При нагревании диоксид титана желтеет.
  • Он нетоксичен.
  • Добавка совместима с абсолютно любыми пленочными изделиями.
  • Вещество не растворяется в воде, спирте, а также подсолнечном и оливковом маслах.

В природе диоксид титана входит в состав некоторых минералов. Это анатаз, рутил и брукит.

Производство диоксида титана, состав добавки

Для получения пищевого диоксида титана используют две технологии.

  • Производство из ильменитового концентрата. Включает в себя три этапа.
    1. Сырье обрабатывается серной кислотой. В результате получаются сульфаты железа и титана. Далее повышается уровень окисления железа. Шламы и сульфаты разделяются в специальных фильтрах.
    2. Второй этап — гидролиз сульфатных солей титана. Образуются гидраты оксида титана.
    3. Происходит их нагрев.
  • Получение диоксида титана из тетрахлорида титана. Производство идет по одной из трех технологий.
    1. Термическая обработка.
    2. Парофазный гидролиз.
    3. Гидролиз водных растворов тетрахлорида титана.

В состав диоксида титана также входит небольшое количество примесей. Это диоксид кремния и оксид алюминия.

Где применяется диоксид титана

Расскажем, для чего нужен диоксид титана.

Применение диоксида титана в пищевой промышленности

В пищевой промышленности добавка диоксид титана применяется чаще всего. Предназначение вещества — придание изделиям привлекательного внешнего вида. Диоксид титана отлично отбеливает различные продукты.

К примеру, в пищевой промышленности добавку используют при изготовлении:

  • быстрых завтраков;
  • крабовых палочек;
  • сухого молока;
  • майонеза;
  • жвачки;
  • глазури;
  • конфет и белого шоколада;
  • теста для пельменей;
  • шпика, паштета и мясных деликатесов;
  • консервов.

Применение диоксида титана в косметологии

Добавка Е171 входит в состав кремов для загара и антиаллергических мазей. Наличие в них диоксида титана обеспечивает необходимые защитные свойства.

Кроме этого вещество используют для производства:

  • мыла;
  • пудры;
  • губной помады;
  • теней для век;
  • зубной пасты;
  • антиперспирантов;
  • насыщенного перламутра;
  • иных косметических средств.

Применение диоксида титана в медицине

Диоксид титана добавляют в состав таблеток, суппозиториев, кремов, мазей и паст. Наличие красителя Е171 продлевает срок годности лекарственных препаратов и окрашивает их в приятный белый цвет.

Иные сферы применения диоксида титана

Диоксид титана также используют при изготовлении:

  • ламинированной бумаги;
  • лакокрасочных материалов;
  • пластмасс;
  • стекол;
  • белил;
  • картона.

Влияние диоксида титана на организм человека: польза или вред

На данный момент задокументированных доказательств того, что диоксид титана опасен для организма человека и оказывает на него негативное влияние, нет. В пищевой промышленности эту добавку начали использовать в 1994 году.


Диоксид титана не усваивается организмом и не накапливается. Добавка выводится естественным путем через несколько часов после употребления содержащих краситель продуктов.

ГДЕ КУПИТЬ ДИОКСИД ТИТАНА

Купить диоксид титана отличного качества вы можете в нашем магазине товаров для молекулярной кухни. Действует доставка по Москве и в регионы. Возможен самовывоз.

Как влияют на кожу косметические средства с диоксидом титана

Диоксид титана используется в косметике с самыми разными целями. Например, он отбеливает и является отличным ультрафиолетовым фильтром. В то же время уже несколько лет бытует мнение, что это вещество опасно для женского организма. Разберемся, так ли это на самом деле.

Где и как применяется

Одно из главных достоинств диоксида титана – уменьшение воздействия солнечных лучей на кожу. Поэтому диоксид титана есть в составе солнцезащитных кремов низкой и средней ценовой категории. Он блокирует около четверти лучей спектра UVA и UVB.

Также благодаря вяжущей функции вещество активно применяется в качестве загустителя в тональных кремах, основах кремовых тенях, помадах и т.п.

Диоксид титана в косметике – это в первую очередь эстетическая составляющая. Он способен отбелить кожу, а также обеспечить игру цвета и оттенков. Эти особенности используют производители отбеливающих кремов, а также «декоративки».

На этикетках эта составляющая обозначается по-разному. Вот самые распространенные варианты:

  • Titanium dioxide;
  • TiO?;
  • титановые белила;
  • Е171.

Кому рекомендован диоксид титана

Несмотря на все разговоры об опасности этого вещества, к диоксиду титана существуют медицинские показания. Одно из главных достоинств TiO? — он не вступает в химические реакции с кожей, что снижает вероятность аллергических реакций. Из-за этого его часто добавляют в кремы для чувствительной кожи и для кожи вокруг глаз. Также средства по уходу с TiO? медики советуют людям с кожными заболеваниями вроде розацеа.

Мифы и правда о вреде

В целом слухи об опасности диоксида титана сильно преувеличены. Последние лабораторные исследования показали, что это вещество может навредить лишь при попадании мелких частиц в дыхательные пути.

Что же касается кожи, то стоит отказаться обладателям жирной и проблемной. Все вещества минерального происхождения могут забивать поры, образуя комедоны. Впоследствии это может спровоцировать угревую сыпь. Выход один: аккуратно удалять косметику перед сном.

В чистом виде TiO? в природе встречается крайне редко. Чаще всего он содержит примеси в виде частиц железа и свинца — они как раз и опасны. А производители бюджетной косметики иногда недостаточно тщательно очищают компоненты. По факту можем получить крем с вредными добавками.

Так что здесь часто работает правило: чем дороже косметика, тем она качественнее. Впрочем, опять же, ценник не всегда играет решающую роль. Обращайте внимание на данные о дерматологических испытаниях. Производители с удовольствием напишут об этом на упаковке — хотя бы в целях рекламы.

Диоксид титана

Диоксид титана (ТiО2) – неорганический пигмент белого цвета. 
Выпускаются две формы двуокиси титана: рутильная и анатазная.
В товарной форме диоксид титана представляет собой чистое вещество с незначительными примесями диоксида кремния и оксида алюминия, которые улучшают его технологические свойства.

Основные свойства диоксида титана
-высокая отбеливающая способность
-не растворяется в воде
-инертность(не вступает в реакцию практически ни с какими веществами)
-атмосферная и влагостойкость
-не токсичен для окружающей среды и человека

Области применения диоксида титана
Диоксид титана широко применяется в качестве белого пигмента  во многих отраслях. Основные потребители ТiО2 это производства:
-лакокрасочных материалов
-пластмасс
-бумаги
-строительной отрасли

Также диоксид титана активно используется при производстве резиновых изделий, стекольной продукции, косметических средств, в фармакологической и пищевой промышленности. 
В строительстве двуокись титана применяют для окрашивания серого цемента в белый цвет. При этом добавляют около 8% диоксида.
Исследования показали, что диоксид титана повышает прочностные характеристики бетона.
ТiО2 пожаро- и взрывобезопасен и разрешен к перевозке любым видом транспорта.

Диоксид титана имеет и другие названия. Это оксид титана, двуокись титана, титановые белила, титановый ангидрид, пищевой краситель Е171. Представляет собой порошок белого цвета, кристаллический мелкодисперсный.
Не растворим, не имеет запаха. Под воздействием температуры становится с желтоватым оттенком.
Обладает следующими характерными свойствами:
— под воздействием огня не горит
— рассеивает свет
— имеет взаимодействие с пленкообразователями
— химически стабилен
— устойчив к внешним факторам, не растворим в воде
— является природным отбеливателем

Диоксид титана инертный минерал. Он не выделяет никаких ядовитых веществ и безопасен для здоровья людей. По научным исследованиям нет данных о его вреде человеку. При попадании в желудок человека диоксид титана не вступает не в какие реакции, не переваривается, в органах и тканях практически не накапливается.

Диоксид титана – обзор

10.2.2 Наноматериалы на основе оксида титана

Диоксид титана (TiO 2 ) представляет собой наиболее распространенную подгруппу материалов на основе титана, доступных для пищевых продуктов, нутрицевтиков и добавок. TiO 2 представляет собой белый пигмент без запаха и затемняющий агент, который первоначально был классифицирован Международным агентством по изучению рака (IARC) как канцерогенный материал при вдыхании человеком (Гусева Кану, Фрайз-Фронтиер, Мишель и Чарльз , 2019).Здесь имеется в виду пищевой диоксид титана. TiO 2 -NPs, среди наиболее исследованных материалов, обладают хорошей термостабильностью и инерцией, что может дополнительно модифицировать свойства биоразлагаемых пленок. Кроме того, TiO 2 -NP пищевого качества достаточно дешев, нетоксичен, фотостабилен и обладает антимикробной активностью.

TiO 2 имеет три основных полиморфных модификации: анатаз, рутил и брукит. Методы влажной химии являются лучшими синтетическими путями для получения TiO 2 -NP, поскольку размер частиц можно контролировать и можно получать коллоидные суспензии (Bodaghi et al., 2013). Исходными материалами для синтеза НЧ TiO 2 являются TiCl 4 , изопропоксид титана или прекурсоры на основе сульфата титанила.

TiO 2 Полимерные матрицы с включением НЧ придают конечному продукту (нанокомпозитам) несколько свойств, таких как фотокаталитическая активность, сильная бактерицидная активность, а также механические, термические и физические свойства (таблица 10.1). Полимеры могут быть биоосновными, такими как хитозан, крахмал и полимолочная кислота (PLA), или синтетическими, такими как полиэтилен высокой плотности (HDPE).

Таблица 10.1. Различные нанокомпозиты TiO 2 /полимер и их соответствующие свойства.

Гуаровая камедь Растворитель отливки
Полимер / TiO 2 Способ приготовления Свойства / активности Задача микробной сайта Список литературы
Хитозан Растворитель литья

Антиоксидант

Удаление этилена Антимикробный

pH-чувствительный

E.coli ,

,

Salmonella

0

S. aureus S. aureus

Listeria Monocytogenes

Zhang et al. (2017)
Крахмал фотохимические

Photoproducible

Фоторазлагаемый

Goudarzi и Шахаби-Ghahfarrokhi (2018a)
Kefiran фотохимические Photoproducible Goudarzi и Шахаби-Ghahfarrokhi (2018b)
ПЭВП пленки экструзией с раздувом

фотокаталитический

Микробиологические

Pseudomonas

Е .coli

Молочнокислые бактерии

Gumiero et al. (2013)
Растворитель литья

УФ, свет, барьерный для кислорода

Противомикробные
L. моноцитогенес, сальмонелла энтерика св Typhimurium Arfat, Ejaz, Jacob, and Ahmed (2017)
Полисахариды сои Литье растворителем Антимикробное

S.стафилококк +

синегнойной +

E.coli,

Salarbashi, Tafaghodi и Bazzaz (2018)
Пшеничная клейковина / nanocellulose Антимикробная

Saccharomyces Cerevisiae

G- Bacteria E.coli ,

G + бактерии S. aureus

El-Wakil, Hassan, Abou-Zeid и Dufresne (2015 )
PECTIN / TIO 2 Sol-Gel

Изоляция

антимикробные

E.coli Нешич и др. (2018)

Включение TiO 2 -NP способствует совместимости пленок для упаковки пищевых продуктов. Влияние наночастиц TiO 2 на антимикробные свойства упаковочных полимеров можно объяснить биоцидным действием наночастиц TiO 2 на бактерии (Huang, Mei, Chen, & Wang, 2018). Активированные УФ-А биоразлагаемые полимерные пленки TiO 2 были приготовлены Xie and Hung (2018). Они сообщили, что при освещении УФ-А светом при интенсивности света 1.30±0,15 мВт/см 2 в течение 2 ч наблюдалось снижение бактерицидной активности на 1,69 log КОЕ/мл. Фотокаталитическая активность TiO 2 может быть подтверждена теоретически, так как атом N(III) на имидазольном кольце, например в фотоактивных сенсибилизаторах, адсорбирован на атоме Ti(V); и может быть достигнута наибольшая/стабильная энергия адсорбции. Это объясняет фотокаталитическую деградацию орнидазола TiO 2 и раскрывает микроскопический характер каталитической деградации (Tan et al., 2019).

Среди нескольких антимикробных механизмов более приемлемыми являются дестабилизация цитоплазматической мембраны и пермеабилизация клеточной мембраны (Maness et al., 1999). Ионы титана прикрепляются к внутренней части бактериальной клетки и препятствуют синтезу белков и нуклеиновых кислот. Во втором механизме аутолитические ферменты в бактериальной клетке действуют как активатор бактериальной гибели. Кроме того, зона контакта с возбудителями также влияет на торможение их роста.

Диоксид титана – обзор

1 Введение

Диоксид титана (TiO 2 ) представляет собой многофункциональный материал, представляющий интерес для широкого спектра применений, от (фото)катализа до накопления энергии. 1–6 Низкая токсичность и обилие титана способствовали появлению соединений на основе Ti. За прошедшие годы было разработано несколько подходов к модификации/улучшению свойств TiO 2 . К ним относятся уменьшение размера частиц до наноразмера, контроль их морфологии и легирование гетероатомами для настройки электронной структуры и структурных особенностей. 6

Анатаз, природный минерал, является одним из полиморфов TiO 2 .Название «анатаз» происходит от греческого слова «ана», что означает «удлиненный» и относится к форме кристалла минерала (рис. 22.1). Используя построение Вульфа и рассчитанные поверхностные энергии, предсказана равновесная форма кристалла анатаза TiO 2 , состоящая из усеченного октаэдра, что согласуется с экспериментальными наблюдениями. 7 Кристалл имеет только два типа поверхностей с 96% (101) и 4% (001) поверхности. Расчеты поверхностных энергий показывают 0.44 Дж/м 2 и 0,90 Дж/м 2 для поверхностей (101) и (001) соответственно, что указывает на самую высокую стабильность для поверхности типа (101). Различие в стабильности двух типов поверхностей объясняется плотностью и природой недокоординированных частиц Ti. Стабильная поверхность (101) содержит 50% титана в шестикратной координации и 50% титана в пятикратной координации, тогда как метастабильная поверхность (001) содержит только пятикратно координированный Ti с улучшенными межфазными свойствами.Такая разница в реакционной способности поверхности привела к обширным исследованиям по получению кристаллов TiO 2 со специфическими гранями. 8

Рисунок 22.1. Фотография кристалла анатаза, Сен-Кристоф-ан-Уазан, Бур-д’Уазан, Изер, Рона-Альпы, Франция Бур-д’Уазан, Франция.

Роль анионов при растворном синтезе неорганических соединений многогранна. В зависимости от их комплексообразующей способности по отношению к катионам анионы могут управлять зародышеобразованием/кристаллизацией в направлении определенной кристаллической структуры.Они также могут адсорбироваться на поверхностях, ориентируя, таким образом, в определенном направлении рост частиц.

Первоначально фтор широко применялся благодаря его минерализующим свойствам, в частности, для синтеза цеолитов. 9 Что касается синтеза TiO 2 , он используется в качестве структурообразующего агента по отношению к фазе анатаза за счет термодинамически стабильной структуры рутила. Кроме того, его использовали для контроля морфологии кристалла анатаза. В этом отношении значительный прорыв был сделан в 2008 году Янгом и соавт.которые стабилизировали монокристаллы анатаза микрометрового размера с 47% поверхности (001) с использованием плавиковой кислоты в качестве агента, контролирующего морфологию. 10 С тех пор понимание и разработка новых химических методов, позволяющих стабилизировать большое количество реактивной метастабильной поверхностной структуры, привлекли большое внимание. Большинство исследованных синтезов основаны на золь-гель химии. Поразительно, но в большинстве статей, посвященных стабилизации реактивных поверхностей с использованием фторированных сред, мало обсуждалась возможная стабилизация фтора в решетке анатаза и ее возможные последствия для наблюдаемых улучшенных свойств. 8

В первой части этой главы мы представляем краткий обзор различных ролей фтора в синтезе анатаза TiO 2 в растворе. Во второй части мы обсуждаем реакционную способность предшественников алкоксидов титана по отношению к HF и приводим отчет о стабилизации высокофторированного анатаза, демонстрируя, что синтез анатаза TiO 2 на фторированных средах не приводит к чистому оксиду.

Диоксид титана в центре внимания | 2021-06-22

ЧИКАГО. Разработчики продуктов в конце 1980-х — 1990-х годах, работавшие над обезжиренными продуктами питания и напитками, часто обращались к диоксиду титана, чтобы заменить белый цвет, связанный с отсутствием сливочного молочного жира.Ингредиент был одобрен в качестве красителя Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в 1966 году, и до повального увлечения обезжириванием он в основном использовался для придания непрозрачности конфетам, выпечке и глазури/начинкам.

В Европейском Союзе диоксид титана (E 171) был разрешен в качестве пищевой добавки в 2008 году. Восемь лет спустя его безопасность начала подвергаться сомнению, и 6 мая 2021 года Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов заявило, что больше не рассматривает титан диоксид безопасен в качестве пищевой добавки.

Происхождение диоксида титана уникально для производства пищевых красителей, где FDA ограничивает его использование до 1% от веса продукта.Он сделан из титана, девятого по распространенности элемента в земной коре. Титан классифицируется как переходный металл в периодической таблице и взаимодействует с кислородом с образованием оксидов титана, обычно встречающихся в рудах, местной пыли, песках и почвах. Он используется в красках и средствах по уходу за кожей, а именно в солнцезащитных кремах, поскольку действует как фильтр ультрафиолетового излучения. FDA освобождает его от сертификации, что наводит на мысль о том, что это натуральный краситель, хотя в природе он не встречается. Его также нет в «списке недопустимых ингредиентов для пищевых продуктов» Whole Foods Market; однако Panera включила его в свой «нет-список», выпущенный в 2015 году.Ранее он использовался в сыре моцарелла сети.

Несколько торговых марок выступили против двуокиси титана. Dunkin Donuts убрала его из своих порошкообразных пончиков, а So Delicious изменила формулу своих сливок, чтобы они не содержали диоксида титана. Тем не менее, синтетический краситель можно найти во всех проходах супермаркета. Обезжиренные заправки для ранчо и сыры являются обычным явлением, как и недорогое мороженое, закусочные пирожные и печенье с начинкой, а также кондитерские изделия, такие как драже и мятные леденцы.

Некоторые бренды указывают диоксид титана в описании ингредиентов с указанием или без оговорки о том, что он предназначен для цвета.Другие могут скрыть его включение, просто указав «добавлен цвет». В некоторых случаях он может использоваться в незначительных количествах в ароматизирующей системе и не требует раскрытия информации.

В Соединенных Штатах диоксид титана не может использоваться в пищевых продуктах со стандартом идентичности, если он не включен в стандарт. Стандарт для сыра моцарелла, например, гласит, что краситель может использоваться для маскировки любого естественного желтого цвета творога. С другой стороны, сыр Монтерей Джек не имеет цвета, включенного в его стандарт идентичности.Таким образом, несмотря на то, что это белый сыр, нельзя добавлять краситель, чтобы сделать его белее, как это можно сделать с моцареллой.

Диоксид титана является экономичным красителем, поэтому он используется во многих молочных продуктах. Он может заменить более дорогие сухие молочные продукты и в то же время снизить калорийность, а также содержание жира и белка. Одним из способов устранения диоксида титана является добавление сухих сливок, молока или сыворотки.

На рынке имеется ограниченное количество альтернативных матирующих ингредиентов. В нояб.7 ноября 2017 года карбонат кальция был одобрен в качестве красящей добавки, не подлежащей сертификации, в жевательных резинках, мятных конфетах, леденцах и красках, используемых на поверхности жевательных резинок. В отличие от диоксида титана, не существует максимальных пределов использования.

Рисовый крахмал стал еще одним средством для придания непрозрачности продуктам с отбеливающими минералами или без них. Поставщики красителей изучают ряд растворов на основе крахмала и минералов, иногда в сочетании с другими натуральными ингредиентами. Кристаллы сахара и полиола, например, также могут помочь, поскольку они преломляют и рассеивают свет, внося свой вклад в белый цвет.

Белоснежный и инертный диоксид титана делает его незаменимым. Но, возможно, пищевым продуктам не нужно столько белого. Поскольку потребители отдают предпочтение более чистым этикеткам и все больше принимают продукты с минимальной обработкой, белый цвет может выйти из моды.

Диоксид титана


Для получения справочной информации о том, что такое диоксид титана и для чего он используется, прокрутите вниз.

Текущая ситуация с обзором диоксида титана Европейским химическим агентством (ECHA) касается всех производителей красок во всем мире, поэтому Всемирный совет по покрытиям сделал заявление, отражающее озабоченность всех ассоциаций-членов, и это следует ниже.


Диоксид титана в краске

Диоксид титана (TiO2), почти повсеместно используемый в качестве белого пигмента, включаемого в краску и множество других продуктов, находится на рассмотрении Европейского химического агентства (ECHA). В настоящее время Комитет по оценке рисков (RAC) ECHA указал, что, по его мнению, « имеющихся научных данных соответствуют критериям классификации диоксида титана как вещества, предположительно вызывающего рак (Категория 2) при вдыхании путем » согласно Регламент ЕС CLP (Классификация, маркировка и упаковка).Процесс CLP представляет собой текущую нормативную программу по гармонизации классификаций веществ на основе опасных свойств (но без учета риска воздействия на человека). Классификации влияют на этикетки продуктов, ограничения по составу и защиту работников в ЕС.

В рамках этого процесса RAC Европы выдает консультативное заключение Европейской комиссии. Хотя это мнение, вероятно, получит широкое внимание, подробное обоснование этого мнения будет опубликовано только через несколько месяцев.Затем Европейская комиссия рассмотрит этот вопрос для окончательного утверждения в качестве классификации опасности согласно CLP. Хотя Комиссия обычно принимает рекомендацию RAC, существует серьезная обеспокоенность тем, что основа для первоначального предложения ошибочна и, конечно же, не содержит информации о риске для человека.

Важно учитывать, что любые риски, профилированные в научных данных, связаны с воздействием пыли (вдыхания), а не с воздействием продуктов, приготовленных по формуле, таких как краска, когда пыль внедрена в смесь и недоступна для воздействия.Всемирный совет по покрытиям и его члены предоставили ECHA RAC опубликованные исследования и техническую информацию о многолетнем безопасном использовании TiO2 в промышленности в красках, включая передовые методы производства и многочисленные оценки воздействия, показывающие, что TiO2, а также все нерастворимые, инертные (в виде твердых частиц) ) сырье, используемое в виде (дисперсной) пыли, недоступно для воздействия во время подготовки поверхности или нанесения готовой краски.

Всемирный совет по покрытиям продолжает следить за этим процессом и предлагает подробные опубликованные рекомендации по безопасному использованию диоксида титана в красках.Кроме того, совет поддерживает позицию Ассоциации производителей диоксида титана (TDMA, см. https://www.tdma.info/), которая возглавляет усилия по продвижению надежной науки по вопросу классификации, работая совместно со многими отраслями-пользователями. для обеспечения ответственного использования.


ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Следующая информация взята с веб-сайта www.tdma.info. Для получения полной информации, пожалуйста, нажмите здесь.

Откуда он взялся и зачем нужен?
Диоксид титана (TiO2) представляет собой ярко-белое вещество, используемое в основном в качестве яркого красителя в широком спектре обычных продуктов.Он также обладает рядом малоизвестных качеств, которые делают его чрезвычайно полезным и важным ингредиентом в нашей борьбе с изменением климата и предотвращением рака кожи.

  • Ценящийся за свой ультра-белый цвет, способность рассеивать свет и устойчивость к ультрафиолетовому излучению, TiO2 является популярным ингредиентом, присутствующим в сотнях продуктов, которые мы видим и используем каждый день, принося значительную пользу нашей экономике и общему качеству жизни. .
  • Применение TiO2 включает краски, пластмассы, бумагу, фармацевтику, солнцезащитные средства и продукты питания.
  • В качестве фотокатализатора диоксид титана можно добавлять в краски, цемент, окна и плитку для разложения загрязнителей окружающей среды.
  • Как белый пигмент, TiO2 является одним из наиболее важных сырьевых материалов для красок и покрытий.

Что такое диоксид титана?
Диоксид титана представляет собой белое неорганическое соединение, которое уже около 100 лет используется в огромном количестве разнообразных продуктов. Это зависит от его нетоксичных, нереактивных и светящихся свойств, которые безопасно повышают белизну и яркость многих материалов.
Это самый белый и яркий из известных пигментов с отражающими свойствами; он также может как рассеивать, так и поглощать УФ-лучи.

Для чего используется диоксид титана?
Его ультра-белый цвет, высокая преломляющая способность и устойчивость к ультрафиолетовому излучению делают TiO2 чрезвычайно популярным как в промышленном, так и в потребительском секторах, поскольку он используется в десятках продуктов, которые люди используют и видят ежедневно.

Помимо красок, каталитических покрытий, пластмасс, бумаги, фармацевтических препаратов и солнцезащитных средств, некоторые менее известные области применения включают упаковку, коммерческие типографские краски, другую косметику, зубную пасту и продукты питания (пищевой краситель E171).

Краски, покрытия и пластмассы
При явном использовании в качестве пигмента в красках TiO2 называется титановыми белилами, пигментными белилами 6 или CI 77891. Он также известен как «идеальный белый» или «самый белый белый» из-за его мощных чистых отбеливающих качеств.

До изменения законов в 1920-х годах большинство коммерческих производителей красок использовали высокотоксичные свинцовые белила в качестве отбеливателя и изначально не переходили на использование диоксида титана, отчасти из-за его более высокой стоимости. Оксид цинка (ZnO) также используется в качестве белого пигмента, но он не так эффективен.

Диоксид титана в настоящее время является одним из наиболее распространенных пигментов в мире и является основой для большинства красок. Он также содержится в покрытиях и пластмассах. На эти виды использования диоксида титана приходится более 50 процентов его глобального использования.

Его высокий показатель преломления означает, что в качестве пигмента он способен рассеивать видимый свет. Это приводит к непрозрачному цвету и создает яркое, отражающее качество при нанесении на поверхность или включении в продукт.

Ключевым примером его использования в этих областях является покрытие для ветряных турбин, обеспечивающее как подходящий белый цвет, так и защиту от ультрафиолетового излучения.

Экологические преимущества
Было обнаружено, что благодаря своим различным свойствам диоксид титана можно использовать во многих различных экологически чистых целях.

  • При использовании в качестве лакокрасочного покрытия снаружи зданий в теплом и тропическом климате белые светоотражающие свойства TiO2 могут привести к значительной экономии энергии, поскольку он снижает потребность в кондиционировании воздуха.
  • Кроме того, его непрозрачность означает, что его не нужно наносить толстым или двойным слоем, что повышает эффективность использования ресурсов и позволяет избежать отходов.
  • В качестве фотокатализатора диоксид титана можно добавлять в краски, цемент, окна и плитку для разложения загрязнителей окружающей среды.

Каковы физические свойства диоксида титана?
Диоксид титана обладает рядом уникальных характеристик, которые делают его идеально подходящим для многих различных применений.

Он имеет чрезвычайно высокую температуру плавления 1843ºC и температуру кипения 2972ºC, поэтому встречается в природе в виде твердого вещества, и даже в форме частиц он нерастворим в воде.TiO2 также является изолятором.

В отличие от других белых материалов, которые могут казаться слегка желтыми на свету, из-за того, что TiO2 поглощает УФ-свет, он не имеет такого вида и выглядит чисто белым.

Важно отметить, что диоксид титана также имеет очень высокий показатель преломления (его способность рассеивать свет), даже выше, чем у алмаза. Это делает его невероятно ярким веществом и идеальным материалом для использования в эстетическом дизайне.

Еще одним важным свойством диоксида титана является то, что он может проявлять фотокаталитическую активность в УФ-свете.Это делает его эффективным для очистки окружающей среды, для различных видов защитных покрытий, стерилизации и защиты от запотевания поверхностей и даже для лечения рака.

  • Блестящий
    Блеск, насыщенность цвета, непрозрачность и перламутровый блеск в отличие от любых других веществ.
  • Устойчивый
    Устойчивость к теплу, свету и атмосферным воздействиям предотвращает разрушение краски, пленок и охрупчивание пластмасс.
  • Защитный
    Способность рассеивать и поглощать УФ-излучение делает TiO2 важнейшим ингредиентом солнцезащитных средств, защищающих кожу от вредных УФ-лучей, вызывающих рак.
  • Нетоксичный
    Будучи нетоксичным и нереакционноспособным, он может использоваться в пищевых продуктах и ​​​​фармацевтике, не затрагивая другие ингредиенты.
  • Мощный
    Используется в качестве фотокатализатора в солнечных панелях, а также для уменьшения загрязняющих веществ в воздухе.

Какие существуют формы диоксида титана?
TiO2 обладает различными качествами в зависимости от того, производится ли он как пигментный или как наноматериал. Обе формы не имеют вкуса, запаха и нерастворимы.

Частицы TiO2 пигментного сорта имеют размер примерно 200-350 нм, и на эту форму приходится 98 процентов всего производства. Он используется в основном для светорассеяния и укрывистости поверхности, таких как краска, включая его использование в качестве основы для различных цветных красок или в качестве отдельного «бриллиантового» белого.

Нано или сверхдисперсный TiO2 состоит из первичных частиц размером менее 100 нм. Диоксид титана этого сорта прозрачен (бесцветен) и может похвастаться улучшенными свойствами рассеяния и поглощения УФ-излучения по сравнению с пигментным TiO2 с большим размером частиц.

Из чего состоит диоксид титана?
Титан — один из самых распространенных металлов на Земле, но он не встречается в природе в такой элементарной форме. Диоксид титана, также известный как оксид титана (IV) или диоксид титана, представляет собой встречающееся в природе соединение, образующееся при реакции титана с кислородом воздуха. В виде оксида титан встречается в минералах земной коры. Он также встречается с другими элементами, включая кальций и железо.

Его химическая формула — TiO2, что означает, что он состоит из одного атома титана и двух атомов кислорода (отсюда диоксид).Он имеет регистрационный номер CAS (Chemical Abstracts Service) 13463-67.

TiO2 обычно считается химически инертным, то есть он не вступает в реакцию с другими химическими веществами и, следовательно, является стабильным веществом, которое можно использовать во многих различных отраслях промышленности и для различных применений.

Будущее диоксида титана
Для вещества, относительно неизвестного широкой публике, удивительно, как много повседневных продуктов можно найти в диоксиде титана.

Благодаря множеству разнообразных свойств наша кожа, города, автомобили, дома, продукты питания и окружающая среда становятся ярче, безопаснее, эластичнее и чище благодаря диоксиду титана. Благодаря 100-летнему наследию безопасного коммерческого использования диоксид титана будет становиться все более важным, поскольку наша окружающая среда сталкивается с более серьезными проблемами, связанными с растущим населением.

Безопасно ли это? Или вы должны избегать этого?

Это следующая часть нашей продолжающейся серии статей о химических веществах, часто встречающихся в продуктах для дома и личной гигиены.Здесь мы проводим оценку ингредиентов, чтобы вы могли сделать осознанный выбор продуктов, которые покупаете.

Сегодня мы рассмотрим диоксид титана .

Вы, вероятно, встречали диоксид титана в солнцезащитных кремах или в косметике. Но знаете ли вы, что это химическое вещество также содержится в таких продуктах, как пончики, и в таких вещах, как краска и резина? Некоторые исследования предполагают, что диоксид титана (TiO2) может вызывать рак, в то время как другие утверждают, что он совершенно безопасен.Так безопасен ли диоксид титана? Давай выясним.

Что такое диоксид титана? А для чего используется диоксид титана?

Диоксид титана – природный оксид титана. Это белый порошок, который широко используется в качестве отбеливателя, УФ-фильтра и загустителя во многих потребительских товарах. Поскольку он по своей природе яркий и отражающий, его добавляют в краски, пластик, зубную пасту, косметику и бумагу, чтобы придать им более чистый цвет.

TiO2 также является распространенной пищевой добавкой.Зачем диоксид титана в продуктах питания, спросите вы? Белые продукты, такие как сахарная пудра, заправки для салатов, леденцы, жевательная резинка, печенье и молочные продукты, становятся еще белее.

Поскольку диоксид титана защищает кожу как от УФА-, так и от УФВ-излучения, он десятилетиями использовался в солнцезащитных кремах. А поскольку он вызывает меньше раздражения, чем химические вещества, поглощающие УФ-излучение, такие как оксибензон, его часто используют в качестве активного ингредиента в солнцезащитных кремах для детей и людей с чувствительной кожей.

Проблема с диоксидом титана в солнцезащитных кремах заключается в том, что он может оставлять белые полосы, что не очень хорошо выглядит.Решением этой проблемы стало создание диоксида титана в форме наночастиц. Когда это ультратонкий порошок, одним из преимуществ наночастиц диоксида титана является то, что он не оставляет белого налета на коже. Это означает, что люди чаще использовали солнцезащитный крем перед выходом на улицу.

Порошок диоксида титана

В чем проблема с диоксидом титана?

Токсичность диоксида титана низкая. Он имеет низкую проникающую способность через кожу, хотя следует отметить, что вдыхание вызывает опасения.Это одна из причин, по которой я обычно не рекомендую наносить спрей на такие продукты, как солнцезащитный крем, так как им слишком легко дышать.

Диоксид титана может быть безопасным для кожи, но наночастицы диоксида титана — это совсем другое дело. Поскольку они такие крошечные (менее 100 нанометров), есть опасения, что эти частицы могут проникать в более глубокие слои кожи и попадать в кровоток, создавая потенциальный риск для здоровья.

Некоторые исследования показали, что наночастицы могут оказывать токсическое воздействие на наши органы, особенно на мозг.Есть также доказательства того, что наночастицы могут влиять на нашу иммунную систему, вызывать повреждение ДНК и приводить к некоторым видам рака.

Недавнее исследование показало, что нанотитан канцерогенен для крыс и ослабляет их иммунную систему. Неясно, применимо ли это исследование к людям, и правительство Франции распорядилось выяснить, безопасен ли E171.

В косметике и солнцезащитных кремах

К счастью, исследования показывают, что большинство наночастиц диоксида титана слишком велики, чтобы проникнуть сквозь самые верхние слои кожи человека.Проблема с наноразмерным диоксидом титана возникает, когда его вдыхают или проглатывают.

Имеются данные о том, что наночастицы диоксида титана могут вдыхаться некоторыми млекопитающими, возможно, даже людьми, и что ультратонкие частицы более токсичны, чем более крупные. Диоксид титана наноразмера может раздражать слизистую оболочку легких и может вызвать достаточное повреждение, чтобы вызвать ракоподобную реакцию.

В пищевых продуктах

Диоксид титана широко используется в пищевой промышленности и содержится в таких продуктах, как соус для пасты, лимонный творог, сыр, мороженое и йогурт.

Конфеты, леденцы и жевательная резинка содержат самые высокие уровни наноразмерного диоксида титана, а это означает, что дети подвергаются самым высоким уровням воздействия этого химического вещества. Данные также свидетельствуют о том, что эти ультратонкие частицы могут преодолевать кишечный барьер и распространяться в другие органы.

В 2017 году исследование, проведенное учеными из Национального института сельскохозяйственных исследований Франции, показало, что поглощение наноразмерного диоксида титана может вызывать нарушения иммунной системы, воспаление кишечника и образование рака.Хотя исследование проводилось на крысах, оно показало, что требуется лишь небольшое количество наночастиц TiO2, чтобы вызвать рак толстой кишки и другие проблемы со здоровьем.

Это привело к опасениям, что воздействие на людей может быть аналогичным. С момента публикации исследования многие просили запретить использование диоксида титана в продуктах питания и медицине.

Некоторые компании уже взяли на себя обязательство гарантировать, что их продукция не содержит диоксид титана. Еще в 2015 году Dunkin Donuts убрала TiO2 из своих порошкообразных пончиков, а So Delicious убрала его из своих безмолочных сливок для кофе.

Dunkin Donuts удалили нанодиоксид титана из своих пончиков в 2015 году

Опасен ли диоксид титана для окружающей среды?

Было проведено небольшое исследование того, как диоксид титана в таких продуктах, как косметика и продукты питания, влияет на окружающую среду, но не так много долгосрочных исследований. Представляется, что неблагоприятное воздействие на окружающую среду возникает только при наличии чрезвычайно высоких доз диоксида титана в окружающей среде, например, при разливе химикатов.

Исследования показали, что наночастицы диоксида титана загрязняют пляжи.Однако ожидается, что решение этой проблемы не за горами, поскольку ученые нашли способ уменьшить потенциальный ущерб от диоксида титана в солнцезащитном креме, сохраняя при этом фактор защиты от солнца.

Что говорят эксперты о диоксиде титана

С 1966 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США включило диоксид титана в список безопасных пищевых добавок при условии, что его доля в пищевом продукте не превышает 1%. Он также отметил, что диоксид титана безопасен для использования в качестве красящей добавки в лекарствах, медицинских устройствах и косметике, в том числе для области вокруг глаз.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) разрешает использовать диоксид титана в безрецептурных солнцезащитных препаратах в концентрации не выше 25%.

Международное агентство по изучению рака классифицировало диоксид титана как канцероген группы 2B или «возможно канцерогенный для человека» в 2006 году. Этот вывод был основан на нескольких исследованиях. Один показал, что у животных, которые вдыхали высокие концентрации химического вещества, развивались опухоли легких. Другой показал «слегка повышенный» риск рака легких среди рабочих производства диоксида титана.

В 2014 году Научный комитет ЕС по безопасности потребителей пришел к выводу, что наноразмерный диоксид титана безопасен для использования в косметике в концентрациях до 25%. Это не относится к наночастицам диоксида титана в продуктах, которые могут привести к вдыханию (таких как спреи и порошки).

В Австралии Администрация терапевтических товаров отметила, что «подавляющее большинство» исследований показывают, что наночастицы диоксида титана не проникают через кожу и не попадают в кровоток. В отчете за 2017 год TGA заявила, что, исходя из современных знаний, « незначительные риски, потенциально связанные с NP в солнцезащитных кремах, значительно перевешиваются преимуществами, которые NP-содержащие солнцезащитные средства обеспечивают против повреждения кожи и, что важно, против рака кожи .”

Диоксид титана имеет рейтинг опасности экологической рабочей группы 1-3. EWG отмечает, что химическое вещество «похоже, мало проникает через кожу, но вдыхание вызывает опасения».

С 2011 года ECOCERT больше не сертифицирует косметические продукты, содержащие нанодиоксид титана.

COSMOS признает наночастицы диоксида титана приемлемыми УФ-фильтрами при соблюдении определенных условий.

Безопасен ли наноразмерный диоксид титана?

До сих пор недостаточно доказательств, чтобы сказать, действительно ли наночастицы диоксида титана представляют опасность для здоровья человека.Что мы знаем, так это то, что (а) они есть во многих продуктах и ​​(б) у нас нет четкого представления о том, как долгосрочное воздействие влияет на нас.

В косметике и солнцезащитных кремах

Исследования показали, что наноразмерный диоксид титана не может проникать в здоровую кожу. К сожалению, нет достаточных доказательств того, может ли наноразмерный диоксид титана проникать в кожу при многократном и длительном воздействии, например, когда мы наносим солнцезащитный крем ежедневно в течение многих лет. Также до сих пор неясно, как УФ-излучение влияет на способность наноразмерных диоксидов титана проникать в кожу.Из-за этого некоторые эксперты призвали ограничить использование наночастиц диоксида титана в солнцезащитных кремах до тех пор, пока долгосрочные исследования не подтвердят, что они действительно безвредны.

Хотя последствия местного воздействия неясны, известно, что является , так это то, что наночастицы TiO2 можно вдыхать и проглатывать. Затем они могут накапливаться в легких и желудочно-кишечном тракте. Оттуда они могут попасть в кровоток и достичь других органов. Исследования на животных показали, что диоксид титана в наноразмерах может привести к астме, аллергии, хроническому воспалению и опухолям легких.Неясно, применимы ли эти выводы к людям.

В продуктах питания

Опять же, нет единого мнения о том, как употребление наночастиц диоксида титана влияет на наше здоровье. Несомненно то, что до сих пор нет данных о том, как пероральное воздействие даже крошечных количеств наноразмерного диоксида титана, подобных тем, которые мы получаем из пищи, лекарств и зубной пасты, влияет на наше здоровье в течение всей жизни.

Стандарты на пищевые продукты Австралии и Новой Зеландии не тестируют и не регулируют присутствие наночастиц диоксида титана в пищевых продуктах.

Как избежать наночастиц диоксида титана

So. Диоксид титана? Кажется, все в порядке. Но наночастицы диоксида титана? Это не так однозначно. Конечно, вы не хотите вдыхать это.

Важно отметить, что вы не должны пропускать солнцезащитный крем. Рак кожи определенно может убить, в отношении наночастиц мы не уверены. И по сравнению с УФ-поглотителями диоксид титана по-прежнему остается одним из самых безопасных вариантов защиты от солнца. Если вас беспокоят наночастицы, откажитесь от солнцезащитных спреев и придерживайтесь натуральных солнцезащитных кремов и лосьонов.

Что касается косметики, имейте в виду, что компании не обязаны указывать размер используемого ими диоксида титана. Это означает, что вам следует искать бренды, в которых конкретно указано, что они не используют наночастицы (например, Benecos, Hanami и Ere Perez). Это особенно важно для продуктов, переносимых по воздуху, таких как румяна и пудра для лица.

Наноразмерный диоксид титана содержится во многих пищевых продуктах, избежать его практически невозможно. Но если вы придерживаетесь настоящих, цельных продуктов и избегаете переработанных нежелательных продуктов, вы можете значительно уменьшить накопление наночастиц диоксида титана в кишечнике.

Нравится? Почему бы не закрепить это?

Изображение: BigStock

Диоксид титана

Диоксид титана обладает замечательными оптическими свойствами, с очень высоким показателем преломления, близким к показателю алмаза. Это также очень стабильное соединение, и его можно нагревать до температуры более 2000 К перед плавлением. Именно эти свойства лежат в основе его наиболее важных применений.

 

Использование диоксида титана

Диоксид титана является наиболее часто используемым белым пигментом и обеспечивает белизну и непрозрачность красок и покрытий (включая глазури), пластмасс и бумаги.

Имеет множество специальных применений. Он устойчив к УФ-излучению и, таким образом, не обесцвечивается в течение длительного периода времени, а сверхчистые и мелкокристаллические сорта диоксида титана все чаще используются для солнцезащитных экранов.
Он также используется в новых нанотехнологических приложениях.

Рисунок 1 Использование диоксида титана

Данные за 2013 г., Merchant Research and Consulting, 2015 г.

Гораздо меньшие количества диоксида титана используются в качестве полупроводника и для катализа фоторазложения воды на водород и кислород.

Он также имеет высокую диэлектрическую проницаемость и высокое сопротивление, поэтому его используют для изготовления конденсаторов.

Прочная связь между титаном и кислородом обеспечивает высокую термическую стабильность, плавление при 2100 К. Таким образом, он используется в качестве керамического материала. Он также используется для повышения кислотостойкости стеклоэмалей.

Годовое производство диоксида титана

Мир 5,7 млн ​​тонн 1
Китай 2.7 млн ​​тонн 1
США 1,3 млн тонн 2
Европа 1,3 млн тонн 1

1. Данные за 2013 год, Merchant Research and Consulting, 2015
2. 2018 Elements of the Business of Chemistry, Американский химический совет.

Производство диоксида титана

Существует два основных процесса, сульфатный процесс и хлоридный процесс (таблица 1), в которых используются две основные руды, ильменит и рутил, соответственно.Ильменит содержит 45-60 % TiO 2 , а рутил содержит до 99 % TiO 2 . Руды добываются по всему миру, но большая часть производства находится в Австралии и Южной Африке.
Каждый крупный производитель диоксида титана балансирует свое производство между двумя процессами. Каждый производит оксид в форме кристаллов рутила, но сульфатный процесс может также производить другую форму оксида, анатаз, который является более мягким и используется для небольшого числа специальных применений.

Сульфатный процесс выполняется в пакетном режиме; процесс хлорида работает как непрерывный процесс.

Подсчитано, что около 65% мирового производства основано на хлоридном процессе.

Сульфатный процесс Хлоридный процесс
давно зарекомендовавшая себя и простая технология новая технология
использует более дешевые руды более низкого качества нужна руда с высоким содержанием
пакетный процесс непрерывный процесс
большое количество отходов небольшое количество отходов, образующихся с проблемами токсичности: Cl 2 и TiCl 4
защита от загрязнения дорого рекуперация и повторное использование хлора возможно
производит анатазные и рутиловые пигменты производит только рутиловые пигменты


Таблица 1 Сравнение двух процессов производства диоксида титана.

Сульфатный процесс

Химия процесса включает три основные стадии:
а) растворение руды
б) образование гидратированного диоксида титана
в) образование безводного диоксида титана

(a) Растворение руды

Руда обычно ильменит, FeTiO 3 . Его мелко измельчают и растворяют в серной кислоте с образованием смеси сульфатов:

Перед экстракцией диоксида титана из раствора необходимо удалить ионы железа, чтобы не испортить цвет конечного продукта.Поэтому раствор вступает в реакцию с переработанными источниками железа для преобразования любых ионов железа (III), которые могут присутствовать, в ионы железа (II):

Раствору дают отстояться, чтобы непрореагировавшее твердое вещество осело, а прозрачную жидкость сливают перед концентрацией путем выпаривания. Затем при охлаждении образуются светло-зеленые кристаллы сульфата железа (II), которые можно отфильтровать. Они продаются отдельно. Оставшийся раствор содержит титанилсульфат TiOSO 4 .

(b) Образование гидратированного диоксида титана

Следующая стадия включает гидролиз сульфата титанила в растворе с получением нерастворимого гидратированного диоксида титана:

Это критический этап, и условия должны контролироваться, чтобы осадок был пригоден для фильтрации и обжаривания.

(c) Образование безводного диоксида титана

Завершающей стадией процесса является нагрев твердого вещества в печи, известной как кальцинатор. Это вращающийся цилиндр, который обычно нагревается газовым пламенем. При вращении цилиндра диоксид титана проходит по нему, и его температура повышается с 313 К на входе до более 1000 К на выходе:

При нагревании вода испаряется, а оставшаяся в твердом состоянии серная кислота разлагается. После охлаждения продукт «перемалывают» с образованием кристаллов необходимого размера.Кристаллы также могут быть покрыты другим веществом, таким как оксид алюминия или кремнезем, чтобы диоксид титана легче смешивался с жидкостями или чтобы краски на водной основе, изготовленные из него, держались дольше.

Это покрытие достигается путем диспергирования сухого продукта из кальцинатора в воде, содержащей растворенные химикаты для покрытия, которые осаждаются из раствора на кристаллы TiO 2 . Покрытие обычно составляет от 3 до 8% по весу в конечном высушенном пигменте. Это покрытие достигается за счет изменения температуры и рН раствора.Каждый кристалл TiO 2 должен быть покрыт равномерным слоем, чтобы максимизировать эффективность покрытия. Кристаллы TiO 2 с покрытием отфильтровываются от воды и высушиваются перед упаковкой для отправки конечному потребителю.

Процесс хлорида

Выделяют две основные стадии:
а) превращение рутила в хлорид титана(IV)
б) окисление хлорида титана(IV)

(a) Превращение рутила в хлорид титана(IV)

Рутил подают в нагретый слой вместе с источником углерода, обычно коксом.В слой подают хлор, и происходит реакция с образованием хлорида титана(IV) в виде пара, который удаляют из слоя. Железо и другие металлы в руде хлорируются и также покидают пласт в парообразном состоянии. Кислород в рудах соединяется с углеродом с образованием монооксида и диоксида углерода. Паровой поток охлаждают, а хлориды металлов, кроме хлорида титана (IV), конденсируют и затвердевают. Пары хлорида титана(IV), которые содержат почти чистый хлорид титана(IV) и имеют более низкую температуру кипения, затем конденсируют и хранят в виде жидкости.Затем его повторно кипятят и перегоняют, чтобы получить более чистый продукт для подачи на следующую стадию.

(b) Окисление хлорида титана(IV)

Жидкий хлорид титана(IV) испаряют и сжигают в кислороде вместе с источником углеводородного топлива (например, метаном) до высокой температуры, чтобы инициировать реакцию и поддерживать температуру достаточно высокой для протекания реакции:

Диоксид титана образуется (путем добавления затравочных кристаллов) в виде мелкодисперсного твердого вещества в газовом потоке и отфильтровывается из отходящих газов с помощью циклонов или фильтров.Опять же, контроль роста кристаллов важен для получения частиц нужного размера для пигментов. Это делается путем добавления в поток газа зародышеобразователей (например, воды или хлорида алюминия) и охлаждения продуктов. Хлор в хлориде титана (IV) высвобождается и рециркулируется на стадию хлорирования описанного выше процесса.

Продукт содержит небольшое количество абсорбированного газообразного хлора, который удаляется. Продукт промывают и сушат перед измельчением и обработкой поверхности способом, идентичным тому, который используется в описанном сульфатном процессе.

 

 

Дата последнего изменения: 27 ноября 2018 г.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.