Диоксид титана в косметике, что это такое и есть ли от него вред от него. Российский рынок диоксида титана: реалии и перспективы Что производят из диоксида титана
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.
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.
Благодаря своим свойствам сегодня диоксида титана используется при производстве широкого круга товаров различного назначения. Так, более 50% всего объема диоксида титана идет на изготовление товаров лакокрасочной отрасли (титановые белила), поскольку диоксид обладает отличными красящими свойствами. Это: краски (глянцевые, матовые и полуматовые, силикатные, кремнийорганические, порошковые, эмульсионные и с наполнителями для разнообразных строительных, ремонтных и промышленных работ, печати), лаки и эмали, смеси и растворы для грунтования, шпаклевки, штукатурки, цементирования, а также полиуретановые и эпоксидные покрытия, в том числе и для древесины. Диоксид, как и металл, белого цвета, поэтому используется он в качестве пигмента. Главное его достоинство – нетоксичность и безвредность. Кроме того, покрытия приобретают высокую стойкость к воздействиям ультрафиолета, не желтеют и практически не стареют.
Более 20% объема производства двуокиси титана потребляется для изготовления пластических масс и изделий на их основе с высокими термическими свойствами (к примеру, оконный пластик, различная мебель, предметы быта, детали автомобилей, машин и техники), а также каучука, линолеума и резины. Здесь он выступает в роли наполнителя, обеспечивая стойкость изделий и поверхностей к изменениям светопогоды, сопротивление при смене среды, защиту от агрессивных факторов.
Около 14% используется при производстве бумаги (белой, цветной, пропитанной), картона, обоев. Диоксид титана играет важную роль при пигментовании. Для придания бумаге гладкости, белости и высоких свойств при печати на поверхность наносят диоксид или его смеси с другими пигментами.
Диоксид титана химической чистоты 99,9998% применяется при производстве оптоволоконных изделий, медицинского оборудования, в радиоэлектронной промышленности. При изготовлении сверхчистых стекол диоксид служит эталоном чистоты. Также он незаменим при выработке термостойкого и оптического стекла, как огнеупорное защитное покрытие при сварочных работах. При производстве керамики диоксид используется для придания максимальной белости черепку либо же эмали (ангобам).
Известно применение оксида титана в косметической отрасли, в частности для усиления свойств солнцезащитных средств, отбеливающих возможностей различных кремов и пр. Упаковочные материалы с использованием диоксида титана играют важную роль при транспортировке и хранении нестойких к солнечному свету продуктов. В пищевой промышленности диоксид используют для отбеливания таких продуктов, как рыбные фарши и полуфабрикаты, белое мясо (кальмар, курица), сахар-рафинад, жевательные резинки, драже и т. д. При этом, конечно же, регламентируется максимальная концентрация диоксида в массе продукта.
Также соединение может использоваться как катализатор в химическом и фармацевтическом производстве для получения специфических промежуточных продуктов.
В целом, для каждого производства нормируется чистота диоксида, количество и характер примесей, допустимые массовые концентрации и другие показатели. Производство и потребление диоксида титана на сегодня является одним из показателей развития экономики.
Диоксид титана
Химические свойства
Диоксид Титана, что это такое? Данное химическое соединение является амфотерным оксидом четырехвалентного титана. Основной продукт титановой индустрии. Молярная масса вещества = 79,9 грамм на моль. В природе встречается в нескольких модификациях, с ромбической и тетрагональной структурой, также искусственным путем были получены гексагональная и ромбическая модификации вещества.
По физическим свойствам – это мелкие кристаллы без цвета, которые приобретают желтый оттенок при нагревании. Не растворимо в воде и минеральных кислотах. Химическое соединение проявляется свойства амфотерного оксида, реагирует, как правило, с концентрированными кислотами.
Области применения вещества:
- при производстве лакокрасочных материалов, белила;
- производство пластмассы и ламинированной бумаги, стекла, огнеупорных материалов, изделий из резины;
- в косметологии, при производстве декоративной косметики, мыла и др.;
- в пищевой промышленности используется в виде пищевой добавки Е171 , белого красителя;
- средство добавляют в качестве наполнителя и пигмента в лекарства, в таблетированные формы.
Фармакологическое действие
Потенцирует фарм. действие других средств.
Фармакодинамика и фармакокинетика
Диоксид Титана чаще всего добавляют в состав лекарств в качестве красителя. Однако вещество также обладает способностью усиливать эффективность препаратов с буфексамаком , висмута субгаллатом и т.д.
Показания к применению
Двуокись титана используют в качестве красителя; добавляют в состав препаратов от и трещин заднего прохода, для лечения воспалительных процессов в прямой кишке, .
Противопоказания
Средство практически не умеет противопоказаний. Его не следует принимать при .
Побочные действия
Диоксид Титана не вызывает побочных реакций. Редко развиваются реакции гиперчувствительности.
Инструкция по применению (Способ и дозировка)
Мазь с добавлением двуокиси титана наносят наружно на пораженные участки заднего прохода, дважды в сутки. Также лекарство можно вводить ректально, 1-2 раза в сутки. Продолжительность лечения зависит от эффективности терапии.
Передозировка
Нет сведений о передозировке.
Взаимодействие
В лекарственное взаимодействие не вступает.
Особые указания
Препараты, в которых содержится (Аналоги)
Вещество в качестве одного из активных компонентов входит в состав препарата .
Диоксид титана. Свойства, применение. Способы получения.
Чистый диоксид титана (TiO2) - это бесцветное твердое кристаллическое вещество. Несмотря на бесцветность, в больших количествах диоксид титана чрезвычайно эффективный белый пигмент, если он хорошо очищен. TiO2 практически не поглощает никакого падающего света в видимой области спектра. Свет или передается, или преломляется через кристалл или же отражается на поверхностях.
TiO2 - это стабильное (самый стабильное из всех известных белых пигментов), нелетучее, нерастворимое в кислотах, щелочах и растворах при нормальных условиях вещество. Диоксид титана отличается высокой реакционной устойчивостью к различным соединениям, в том числе и к токсичным, содержащимся в воздушной среде. Из-за своей инертности, диоксид титана не токсичен и, в общем, считается очень безопасным веществом. Он может контактировать с продуктами в упаковке, а в определенных концентрациях его можно использовать и как пищевой краситель.
TiO2 - полиморфен и встречается в трех основных кристаллических формах. Существуют три формы, анатаз (октаэдрит), рутил и брукит, последний в природе встречаются редко и, хотя эту форму и готовят в лабораториях, коммерческого интереса она не представляет.
Рутильный диоксид примерно на 30% лучше рассеивает свет (укрывистость), чем анатазный, поэтому последний используется гораздо реже. К тому же, анатаз менее атмосферостоек, чем рутил. Анатаз гораздо хуже работает в защите полимера (акрилата, пластмассы) от УФ лучей и приводит к фотокатализу и потере свойств полимера (происходит деструкция, выцветание, меление и т.д.).
Рассеивающая способность
способность пигмента к отражению света видимой части спектра определенных длин волн. Этот показатель у диоксида титана напрямую зависит от диаметра частиц TiO2. При размере частиц 0,2 мкм сумма рассеянного света для всех длин волн максимальна. При увеличении размера частицы от 0,25 до 0,3 мкм рассеивание голубого света быстро понижается. Но рассеивание зеленого и красного практически не меняется. Тем не менее, при диаметре частиц 0,15 мкм наблюдается максимальное рассеивание синего, в то время, как рассеивание красного и зеленого значительно ниже.
Маслоемкость
это способность частиц пигмента удерживать на своей поверхности определенное количество масла. Выражается она в граммах на 100 грамм пигмента и колеблется обычно от 10 до 20.
Укрывистость
способность пигмента при равномерном распределении в объеме делать невидимым цвет исходного материала. Укрывистость выражается в граммах пигмента, необходимого для того, чтобы сделать невидимым цвет поверхности площадью 1 м2. Белые пигменты обеспечивают укрывистость путем рассеивания световой волны любой длины видимого спектра. Чем меньше будет этот показатель, тем ниже расходная норма диоксида титана в композиции.
Цвет
свойство тел вызывать определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого ими видимого излучения. Сухой диоксид титана характеризуется высокой яркостью, белизной и его отражающая способность близка к отражающей способности идеального диффузора.
Светостойкость
свойство материала сохранять свой цвет под воздействием световых лучей. В процессе эксплуатации изделия, особенно наружного применения, изменяют свой первоначальный цвет под воздействием ультрафиолетовых лучей естественного света и источников искуственного освещения, излучающих ультрафиолетовые лучи.
Атмосферостойкость
свойство полимерных композиций сопротивляться разрушающему действию солнечных лучей, дождя, мороза, снега, ветра и других атмосферных факторов (например, газов и пыли, загрязняющих нижние слои атмосферы).
Обработка поверхности необходима для увеличения устойчивости к внешним воздействиям. Неорганическая (Al2O3, SiO2) увеличивает стойкость частиц диоксида титана к кислотному воздействию, которое может приводить к разрушению частиц пигмента. Органическая обработка улучшает распределение частиц пигмента в объеме композиции.
Физические свойства диоксида титана
Чистый диоксид титана представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, желтеющее при нагревании. В тонкораздробленном состоянии - белый порошок. Практически не растворяется в воде и минеральных кислотах, кроме плавиковой и концентрированной серной. Температура плавления для рутила: 1870°C. Температура кипения для рутила: 2500°C. Плотность при 20°C для рутила: 4,235 г/см3.
Химические свойства диоксида титана
Диоксид титана является амфотерным оксидом, то есть проявляет как кислотные, так и основные свойства.
Медленно реагирует с концентрированной серной кислотой, растворяясь в ней с образованием соответствующего сульфата:
TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O
Также диоксид титана постепенно растворяется в концентрированных растворах щелочей, например, в гидроксиде натрия, образуя титанаты (производные титановой кислоты):
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3+ H2O
При нагревании диоксида титана в атмосфере аммиака образуется нитрид титана:
4TiO2 + 4NH3 = 4TiN + 6H2O + O2
Сильными восстановителями, например, активными металлами (Ca, Mg, Na), углеродом или водородом при высокой температуре диоксид титана восстанавливается до низших оксидов. При нагревании с углеродом в атмосфере хлора образуется тетрахлорид титана TiCl4 - этот прием используется в промышленном масштабе для очистки титана от различного рода примесей.
Токсические свойства диоксида титана
Будучи химически инертным, диоксид титана является малоопасным веществом. В организм может поступать в виде аэрозоля при вдыхании или при приеме внутрь.
Области применения
Лакокрасочные материалы:
декоративные, архитектурные краски; эмульсионные полуматовые краски; эмульсионные глянцевые краски; грунтовки, подложки, шпаклевки; краски на основе растворителя – глянцевые; штукатурные растворы; силикатные краски; покрытия для древесных материалов; цементный штукатурный раствор; краски промышленного назначения; штукатурка на основе синтетических смол; полимерные покрытия; краски для ремонтных работ; мелкозернистые порошковые краски; уф / uv - отверждаемые краски; краски, отверждаемые кислотным отвердителем; порошковые покрытия; полиуретановые покрытия; эпоксидные покрытия; краски для дорожной разметки; краски для судовых покрытий; высоконаполненные краски; электроосаждаемые краски; печатные краски.
Пластики:
высокопрочный поливинилхлорид (для помещений); резина; термопластмасса; термореактивный пластик; пластмассы на основе ненасыщенных полиэфиров; эластомеры, каучук; покрытия для пола (линолеум)
Бумага и картон:
бумажные покрытия; обои; парафиновая бумага; цветная бумага
Синтетические волокна / ткани:
для матирования скрученного волокна
Косметика:
зубная паста, мыло и пр.
Пищевая промышленность:
карамель, жевательная резинка, сахар пудра и рафинад, лягушачьи лапки, курица, свиные и говяжьи языки, молочные поросята, мука, тесто, сахарная глазурь, джемы, молочные коктейли, брынза, сыворотка, сгущенное молоко, любая рыбо- и морепродукция и т.д.
Фармацевтическая промышленность:
пигментный диоксид титана, высокой химической чистоты, для придания, высокого отбеливающего и укрывистосного эффекта в фармацевтике.
Печатная краска:
для повышения стойкости покрытий к атмосферным воздействиям
Катализатор:
диоксид титана может быть использован как катализатор, как фотокатализатор и как инертный базовый керамический материал для активных компонентов.
Другие сферы использования:
предохранение древесины (повышение атмосферостойкости с помощью оптической фильтрации вредной для древесины солнечной радиации), наполнение резины, стеклянных эмалей, стекла и стеклянной керамики, электрокерамики, очистка воздуха, сварочные флюксы, твердые сплавы, химические промежуточные соединения, материалы, содержащие диоксид титана, подходящих для использования при высоких температурах (например, противопожарная защита печей с форсированной тягой), аналитическая и опытная хроматография жидкостей, декоративный бетон (для придания белизны цементной краске)
Основные применения диоксида титана:
производителей лакокрасочных материалов, в частности, титановых белил - 57 % от всего потребления (диоксид титана рутильной модификации обладает более высокими пигментными свойствами - светостойкостью, разбеливающей способностью и др.)
производство пластмасс - 21 %
производство ламинированной бумаги - 14 %
Другие применения диоксид титатана - 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).
Диоксид титана может быть использован для изготовления солнечных батарей - превращения солнечного света в электроэнергию; для производства водорода; в сфере электроники для псевдоконденсаторов и т.д.
Способы получения
Пигменты диоксида титана существует в двух формах - анатазная и рутильная и производятся по двум технологическим схемам: сульфатный и хлорный способы.
По сравнению с сульфатным хлоридный способ является более экологически чистым и совершенным благодаря возможности осуществлять процесс в непрерывном режиме, что предполагает полную автоматизации производства. Однако он избирателен к сырью, а в связи с использованием хлора и высоких температур требует применения коррозионностойкого оборудования.
Хлорный метод:
Хлорный метод получения диоксида титана заключается в том, что исходным сырьем (полуфабрикатом) служит тетрахлорид титана. Из него диоксид титана можно получать методом гидролиза или сжиганием при высокой температуре. Тетрахлорид титана гидролизуется при нагревании водных растворов, либо в газовой фазе под действием паров воды.
Сульфатный метод:
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 сульфатов 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.
Добыча диокисд 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 технологиям получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.
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.