Диоксид титана где применяется. Диоксид титана пищевой: польза или вред для организма? Мифы и достоверные факты о добавке
В современно мире титановая индустрия развивается стремительно. Она является источником появления большого количества веществ, которые используются в разных сферах промышленности.
Характеристики диоксид титана
Диоксид титана обладает большим количеством названий. Он является амфотерным оксидом четырехвалентного титана. Он играет важную роль в развитии титановой индустрии. Только пять процентов титановой руды идет на производство оксида титана.
Есть большое количество модификаций диоксида титана. В природе встречаются кристаллы титана, которые обладают формой ромба или четырехугольника.
Диоксид титана формула представлена следующим образом: TiO2.
Диоксид титана нашел широкое распространение в различных отраслях промышленности. Он известен во всем мире в качестве такой пищевой добавки, как Е-171. Однако у данного компонента есть ряд негативных действий, что может свидетельствовать о том, что диоксид титана вред несет для организма человека. Известно, что этот компонент обладает отбеливающими качествами. Это может быть хорошо при производстве синтетических моющих средств. Вред для организма человека этой пищевой добавки представляет собой угрозу печени и почкам.
В пищевой промышленности есть вероятность появления вреда от диоксида титана. При избыточном его использовании продукция может приобрести нежелательный оттенок, что только оттолкнет потребителей.
Диоксид титана обладает достаточно низким уровнем токсичности.
Он может стать токсичным при взаимодействии с другими компонентами какой - либо продукции. Использование продукции с высоким содержанием токсинов может привести к отравлениям или даже к смертельному исходу. Поэтому очень важно знать, с какими элементами не стоит использовать оксид титана.
Свойства диоксида титана
У диоксида титана имеется большое количество характерных для него свойств. Они определяют возможность его использования в разных отраслях промышленности. Диоксид титана свойства имеет следующие:
- отличная степень отбеливания различных видов материалов,
- отлично взаимодействует с веществами, которые предназначены для образования пленки,
- устойчивость к высокому уровню влажности и к условиям окружающей среды,
- низкий уровень токсичности,
- высокий уровень стойкости с химической точки зрения.
Получение диоксид титана
Ежегодно в мире производится более пяти миллионов тонн диоксида титана. За последнее время его производство очень сильно увеличил Китай. Мировыми лидерами по получению этого вещества являются США, Финляндия, Германия. Именно эти государства имеют большие возможности для получения этого компонента. Они экспортируют его в разные страны мира.
Диоксид титана получение возможно двумя основными методами:
1. Изготовление диоксида титана из ильменитового концентрата.
На производственных предприятиях процесс получения оксида титана таким образом делится на три этапа. На первом из них осуществляется обработка ильменитовых концентратов при помощи серной кислоты. В итоге образуются два компонента сульфат железа и сульфат титана. Затем осуществляет повышения уровня окисления железа. В специальных фильтрах происходит разделение сульфатов и шламов. На втором этапе производится гидролиз сульфатный солей титана. Гидролиз осуществляется путем использования зародышей из растворов сульфатов. В результате образуются гидраты оксида титана. На третьем этапе производится их нагревание до определенной температуры.
2. Изготовление диоксида титана из тетрахлорида титана.
В данном виде получения вещества существует три метода, которые представлены:
- гидролизом водных растворов тетрахлорида титана,
- парофазным гидролизом тетрахлорида титана,
- термической обработкой тетрахлорида титана.
Таблица. Производители диоксид титана.
| Предприятие | Объемы производства, тыс. тонн |
|---|---|
| DuPont Titanium Technologies | 1150 |
| National Titanium Dioxide Co | н/д |
| Ltd. (Cristal) | 705 |
| Huntsman Pigments | 659 |
| Tronox, Inc. | 642 |
| Kronos Worldwide, Inc. | 532 |
| Sachtleben Chemie GmbH | 240 |
| Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd | 230 |
В современном мире оксид титана активно применяется в различных отраслях промышленности.
Диоксид титана применение имеет следующее:
- Изготовление лакокрасочной продукции. В большинстве случаев на основе этого компонента производятся титановые белила.
- использование при производстве пластмассовых материалов.
- изготовление бумаги ламинированного типа,
- Изготовление косметических декоративных средств.
Оксид титана также нашел широкое применение в пищевой промышленности. Производители добавляют его в свои изделия в качестве одного из компонентов красителей пищевого типа. В продуктах питания он практически не ощущается. Производители добавляют его в минимальных количествах для того, чтобы их продукция лучше хранилась и имела привлекательный внешний вид.
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.
Краситель е171 (диоксид титана) - пищевой пигмент белого цвета, не растворимый в воде и растворах кислот, широко используется в различных отраслях промышленности. Добавка, называемая также титановыми белилами и двуокисью титана (TiO2, titanium dioxide), выпускается в виде порошка из прозрачных, но желтеющих в процессе нагревания, кристаллов.
В природе встречается три разновидности диоксида титана: брукит и рутил с анатазом, но только кристаллическая структура последних двух позволяет получать из них вещество, пригодное к использованию. Основным его востребованным свойством является уникальная отбеливающая способность, которая в сочетании с нетоксичностью, повышенной химической, атмосферо- и влагостойкостью делает его таким ценным для потребителя.
А возможность придавать идеальную белизну, более привлекательный внешний вид съедобным продуктам без влияния на их вкус и запах обусловила широкое применение этой добавки в пищевой индустрии. Потребительская форма диоксида титана, являясь основным продуктом титановой переработки, обычно представляет собой почти чистое вещество с незначительными вкраплениями оксида алюминия с диоксидом кремния для улучшения технологических характеристик продукта.
Основные сферы применения диоксида титана
Вещество эталонной чистоты до 99,99%, получаемое в процессе термического гидролиза, используют для изготовления максимально прозрачных стекол, применения в радиоэлектронике, волоконной оптике, медицине и пьезокерамике. Для удовлетворения широкого потребительского спроса производство диоксида титана в качестве пигментного красителя возможно в нескольких различных фракциях, адаптированных для конкретной области применения, от которой зависят размер и форма кристаллов и вид обработки их поверхности (органическая или неорганическая).
В промышленности титановые белила используют для изготовления лакокрасочной продукции с улучшенными укрывными свойствами, которая защищает окрашенные поверхности от действия ультрафиолета, старения и пожелтения пленки. Также их добавляют в изделия из пластика (оконные конструкции, детали мебели, бытовой техники и автомобилей), что помимо придания высокой интенсивности белому цвету повышает их сопротивляемость негативным воздействиям.
В производстве керамики, стекла и резины двуокись титана нередко используют в качестве катализатора химических реакций или инертного базового материала, что позволяет эксплуатировать продукцию из них в условиях повышенных температур. Этой же добавкой повышают стойкость к выцветанию типографской краски, матируют скрученные волокна при изготовлении синтетических тканей, улучшают структуру бумажной пульпы с ее отбеливанием в бумажно-картонной индустрии. Известно также положительное воздействие диоксида титана, направленное на защиту древесины от радиации солнечных лучей, очищение воздуха и повышение эффективности сварочных флюсов.
Использование TiO2 в косметике и фармацевтике
Наибольшее распространение получило применение диоксида титана в косметике, пищевой промышленности и фармацевтике. В последнем производстве он добавляется в качестве пигмента, придающего медикаментам белизну высокой степени и укрывистость оболочкам таблеток.
В косметике вещество TiO2 применяют как средство защиты от ультрафиолета, считающееся одним из лучших для нейтрализации УФ-лучей при изготовлении солнцезащитных кремов, как белый пигмент или наполнитель в декоративных косметических средствах (пудре, губной помаде, тенях для век), антиперспирантах, мыле и зубной пасте.
Зная, как разводить диоксид титана,поклонники натуральной косметики изготавливают мыло ручной работы с особыми свойствами даже на дому. Помимо нужного оттенка цвета он придает продуктам светонепроницаемость и укрывистость. С его помощью также получают другие виды пигментов для косметического сырья, например, титанированную слюду (перламутр).
Добавка нашла широкое применение в пищевой промышленности
Использование добавки е171 получило наибольшее распространение в пищевой промышленности. Ее применяют как для придания определенных свойств продуктам, так и для защиты их пластиковой упаковки от выцветания и ультрафиолетового излучения. Это особенно актуально при производстве порошкообразных продуктов, быстро приготовляемых полуфабрикатов, сухого молока и т.п.
Благодаря использованию диоксида титана изделия из рыбы, соусы (с тертым хреном, майонез и другие), кондитерские глазури, конфеты и белый шоколад получают оптически привлекательный внешний вид. Еще с ее помощью осветляется мука для изготовления пельменей и других полуфабрикатов из теста, а также паштеты, колбасы и шпик в процессе переработки мяса.
Официально разрешенный санитарными нормами и правилами пищевой компонент е171, не растворяясь желудочным соком и не всасываясь в кишечнике, не остается в тканях и полностью выводится из организма. На сегодня не зарегистрирован клиническими исследованиями использования диоксида титана вред от приема его в пищу, но для снижения цены продукции, некоторые производители пытаются применять альтернативные пигменты, не настолько безопасные для здоровья.
Также не рекомендуется превышать суточную дозу оптимального содержания диоксида титана в рационе питания, что составляет примерно 1% , людям со слабым иммунитетом, страдающим заболеваниями почек и печени, хотя данные о ее возможном негативном влиянии на эти органы еще недостаточно изучены, и исследования продолжаются.
Диоксид титана (Е171) – пищевая добавка, имеющая хорошие отбеливающие свойства, поэтому широко используется во многих сферах (производство, косметология, пищевая отрасль). Можно встретить и другие наименования Е171: титановый диоксид, Titanium Dioxide, титана диоксид и titanium oxide.
Описание добавки
Химический состав Е171: двуокись титана (отвечает за отбеливание) и титановые белила. Во время нагревания вещество окрашивается в бледно желтый цвет. Это инертное вещество, которое не растворяется в , и , .
В природе титановый диоксид содержится в некоторых минералах, например, бруките, рутиле и анатазе. Краситель представляет собой беленький порошок без отличительного вкуса и аромата. Характеризуется длительной устойчивостью к воздействию солнечных лучей, кислотной среде, щелочей и температурных колебаний.
Белые кристаллы в дробном виде используются в промышленных отраслях. Их получают двумя самыми распространенными способами. Первый – сульфатный из ильментированого концентрата, второй – хлоридный из титанового тетрахлорида.
Главные свойства диоксида титана: он вовсе не токсичен, имеет химическую стойкость, не меняет запах (только меняется оттенок во время нагревания), отличается высокой влагостойкостью, полностью совместим с абсолютно любыми пленочными изделиями, имеет высокую отбеливающую и в тот же момент красящую способность.
Titanium oxide в косметологии
Е171 используется в производстве различных кремов для равномерного и качественного загара, в мазях от аллергических реакций. Он признан одним из лучших веществ, которые защищают кожный покров от ультрафиолетовых лучей, вызывающих меланому кожи.
Титановый диоксид можно найти в косметике и косметических средствах, таких как пудра, губная помада, тени для век, антиперспиранты, мыло и зубная паста. Любители натуральных косметических средств готовят мыло самостоятельно и отбирают нужные и качественные компоненты. В мыле обязательным компонентом является Е171, который не только придает нужный оттенок, но и защищает его от солнечных лучей. С помощью добавки получается качественный косметический материал, в том числе титановый слюд (насыщенный перламутр).
Титана диоксид в пищевом производстве
Применение и широкое использование Titanium Dioxide в пищевой сфере началось с 1994 года, в первую очередь как природного красителя, благодаря которому получается неимоверный эффект отбеливания. В еде Е171 считается безопасной, но исследования и тесты идут полным ходом, чтобы определить влияние добавки на организм человека.
Краситель – это незаменимый компонент в производстве сухих смесей, молочных продуктов и завтраков быстрого приготовления. В качестве натурального отбеливателя используется для массового изготовления жвачек. При помощи титанового диоксида осуществляется отбеливание крабовых палочек (их белых частей) и прочих морепродуктов.
Пищевая сфера нуждается в Е171, потому что краситель диоксид титана есть первоочередной составляющей для создания печенья, булочек, конфет и иных продуктов. Суточная норма для человека данной пищевой добавки не должна быть более 1 процента.
Титановый диоксид в медицине
Фармацевтическая отрасль тоже не осталась в стороне, поскольку Е171 является одним из компонентов многих лекарственных средств. Он предназначен для того, чтобы:
- придать таблеткам или капсулам беловатый цвет;
- сделать их более презентабельными;
- продлить срок годности лекарства.
Белый диоксид титана широко используется в медицинской отрасли в производстве таблетированных препаратов и витаминных комплексов. Добавление порошка в основы кремов, суппозитории, пасты и иные фармакологические лекарственные средства, стало привычным делом.
Титановый диоксид в других сферах
Также titanium oxide можно встретить в производстве лакокрасочных изделий (например, ламинированной бумаги и пластмассы). Вещество обладает огнеупорными способностями, поэтому необходимо для изготовления оптических стекол. Также известно его использование для создания белил для обмазки сварочных электродов. Благодаря данной добавке повышается стойкость к выцветанию и старению топографической краски, улучшается структурные особенности бумажной пульпы в картонно-бумажной индустрии.
Двуокись титана применяется в виде микрочастиц в сфере нанотехнологий, но это пока еще новое направление в применении Е171. Поэтому мировой объем потребления микрочастиц равен приблизительно двум тысячам тонн в год. Спрос на титановый диоксид объясняется тем, что произошел за последние несколько лет рост производства товаров широкого потребления и иных отраслей экономики государств. В развитых странах потребление добавки должно составлять 2 кг на одного человека, но этого добиться довольно сложно, например, в России этот показатель равен только 300 граммам. Стремительно увеличивается емкость рынков сбыта и потребления, а это говорит о том, что данная пищевая добавка на мировом рынке имеет неплохие перспективы.
Для масштабного производства керамики, стекла и резины титановую двуокись используют как катализатор химических реакций, благодаря этому можно пользоваться готовой продукцией при повышенных температурах. Благоприятно воздействует титановый диоксид на древесину, он защищает ее от радиации солнечных лучей.
Как влияет Е171 на здоровье?
Влияние на организм человека пищевой добавки исследуется до нынешних дней. Она разрешена во многих государствах: Российской Федерации, Беларуси, Европейском Союзе, Америке, Канаде и других. Данный краситель состоит в Кодексе Алиментариус (своде пищевых международных стандартов) как ценная пищевая добавка.
По результатам многих исследований было выяснено, что вещество не причиняет вред человеку, но правда ли это? Добавка не усваивается и не накапливается организмом, спустя несколько часов выводится из него. Были проведены тесты, которые говорят о том, что титановый диоксид при употреблении способен разрушать клетки организма. Но пока это мнение не подтверждено учеными.
Не рекомендуется употреблять пищевую добавку людям, у которых слабая иммунная система, заболевания почек и печени. При вдыхании белого порошка увеличивается вероятность появления рака. Это подтверждают эксперименты, проведенные на крысах. Грызунам в еду подсыпали краситель, спустя пять дней, было проверено самочувствие и общее состояние крыс. За этих 5 дней у грызунов деформировались хромосомы, была нарушена цепочка ДНК. Обмен веществ у крыс протекает в несколько раз быстрее, нежели у человека, поэтому при тестировании организма человека после употребления Е171 результаты могут значительно отличаться.
Считалось, что Е171 безвредное вещество, которое не вызывает химических реакций в живых организмах, но это не так. Добавка оказывает сильнейшее механическое воздействие на живые клетки и может полностью разрушить их природное строение. Есть большая вероятность, что пыль диоксида титана имеет канцерогенные особенности и может негативно повлиять на самочувствие человека.
Несмотря на длительные исследования и эксперименты, краситель Е171 используется в качестве пищевой добавки и считается безопасным, при условии, если его будут добавлять в пищу в минимальных дозировках.
Диоксид титана, где бы ни использовался, он является незаменимой и натуральной добавкой. В первую очередь это связано с его технологическими особенностями: он предотвращает, полностью устраняет нежелательное окрашивание продуктов питания, известен как краситель для продуктов и смесей, придает привлекательный внешний вид готовым изделиям. Самое главное, что эта добавка получена из природных экологически чистых источников. Специалисты утверждают, что только в случае передозировки могут возникнуть побочные эффекты, поэтому добавка разрешена во многих государствах, так как ее вредные стороны не оказывают какого-либо значительного риска для здоровья людей.
). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления - ромбическая IV и гексагональная V.
| Модификация/Параметр | Рутил | Анатаз | Брукит | Ромбическая IV | Гексагональная V | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметры элементарной решётки, нм | a | 0,45929 | 0,3785 | 0,51447 | 0,4531 | 0,922 |
| b | - | - | 0,9184 | 0,5498 | - | |
| c | 0,29591 | 0,9486 | 0,5145 | 0,4900 | 0,5685 | |
| Число формульных единиц в ячейке | 2 | 4 | 8 | |||
| Пространственная группа | P4/mnm | I4/amd | Pbca | Pbcn | ||
При нагревании и анатаз, и брукит необратимо превращаются в рутил (температуры перехода соответственно 400-1000°C и около 750 °C). Основой структур этих модификаций являются октаэдры TiO 6 , то есть каждый ион Ti 4+ окружён шестью ионами O 2- , а каждый ион O 2- окружён тремя ионами Ti 4+ . Октаэдры расположены таким образом, что каждый ион кислорода принадлежит трём октаэдрам. В анатазе на один октаэдр приходятся 4 общих ребра, в рутиле - 2.
Нахождение в природе
В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению первые два имеют тетрагональную, а последний - ромбическую сингонию), причём основную часть составляет рутил.
Свойства
Физические, термодинамическе свойства
Чистый диоксид титана - бесцветные кристаллы (желтеет при нагревании). Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (за исключением плавиковой).
- Температура плавления для рутила - 1870 °C (по другим данным - 1850 °C, 1855 °C)
- Температура кипения для рутила - 2500 °C.
- Плотность при 20 °C:
Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, т.к. они переходят в рутильную форму при нагревании (см. ).
Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость (абразивность), показатель преломления (2,55 - у анатаза и 2,7 - у рутила), диэлектрическая постоянная .
Химические свойства
Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).
Медленно растворяется в концентированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
2TiO 2 + 4NH 3 →(t) 4TiN + 6H 2 O + O 2
При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства
TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).
Добыча и производство
Полная статья получение оксида титана(IV)
Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.
Основными производители и экспортёры диоксида титана:
В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.
В России пигментный диоксид титана не производят, но производят технические марки, используемые в металлургии. На территории СНГ диоксид титана производится на Украине предприятиями «Сумыхимпром», город Сумы , «Крымский титан», г. Армянск) и КП "Титано-магниевый комбинат" (г. Запорожье). Сумский государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технология получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.
Как указано выше, диоксид титана встречается в виде минералов, однако этого источника недостаточно, поэтому значительная его часть производится. Существуют два основных промышленных метода получения TiO 2: из ильменитового (FeTiO 3) концентрата и из тетрахлорида титана.
Производство диоксида титана из ильменитового концентрата
Технология производства состоит из трёх этапов:
- получение растворов сульфата титана (путём обработки ильменитовых концентратов серной кислотой). В результате получают смесь сульфата титана и сульфатов железа (II) и (III), последний восстанавливают металлическим железом до степени окисления железа +2. После восстановления на барабанных вакуум-фильтрах отделяют растворов сульфтов от шлама. Сульфат железа(II) отделяют в вакуум-кристаллизаторе.
- гидролиз раствора сульфатных солей титана. Гидролиз проводят методом введения зародышей (их готовят осаждая Ti(OH) 4 из растворов сульфата титана гидроксидом натрия). На этапе гидролиза образующиеся частицы гидролизата (гидратов диоксида титана) обладают высокой адсорбционной способностью, особенно по отношению к солям Fe 3+ , именно по этой причине на предыдущей стадии трёхвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Варьируя условия проведения гидролиза (концентрацию, длительность стадий, количество зародышей, кислотность и т. п.) можно добиться выхода частиц гидролизата с заданными свойствами, в зависимости от предполагаемого применения.
- термообработка гидратов диоксида титана. На этом этапе, варьируя температуру сушки и используя добавки (такие, как оксид цинка , хлорид титана и используя другие методы можно провести рутилизацию (то есть перестройку оксида титана в рутильную модификацию). Для термообработки используют вращающиеся барабанные печи длиной 40-60 м. При термообработке испаряется вода (гидроксид титана и гидраты оксида титана переходят в форму диоксида титана), а также диоксид серы .
Производство диоксида титана из тетрахлорида титана
Существуют три основных метода получения диоксида титана из его тетрахлорида:
- гидролиз водных растворов тетрахлорида титана (с последующей термообработкой осадка)
- парофазный гидролиз тетрахлорида титана (основан на взаимодействии паров тетрахлорида титана с парами воды). Процесс обычно ведётся при температуре 900-1000°C
- термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)
Применение
Основные применения диоксида титана:
| 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | |
|---|---|---|---|---|
| Америка | 1730 | 1730 | 1730 | 1680 |
| Запад. Европа | 1440 | 1470 | 1480 | 1480 |
| Япония | 340 | 340 | 320 | 320 |
| Австралия | 180 | 200 | 200 | 200 |
| Прочие страны | 690 | 740 | 1200 | 1400 |
| Всего | 4380 | 4480 | 4930 | 5080 |
Другие применения - в производстве резиновых изделий, стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т.д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171 ).
Цены и рынок
Цены на диоксид титана отличаются в зависимости от степени чистоты и марки. Так, особо чистый (99,999 %) диоксид титана в рутильной и анатазной форме стоил в сентябре года 0,5-1 доллара за грамм (в зависимости от размера покупки), а технический диоксид титана - 2,2-4,8 доллара за килограмм в зависимости от марки и объёма покупки .
Нормативы
- Двуокись титана пигментная. Технические условия ГОСТ 9808-84
В настоящее время диоксид титана по ГОСТ 9808-84 не выпускается.
- Диоксид титана пигментный. ТУ У 24.1-05762329-001-2003
По данным техническим условиям работает ГАК "Титан" (г. Армянск).
- Титана диоксид пигментный. ТУ У 24.1-05766356-054:2005
По данным техническим условиям работает ОАО "Сумыхимпром" (г. Сумы).
Использованная литература
- Б. В. Некрасов. Основы общей химии . Т. I изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. С. 644, 648
- Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др. Химическая технология неорганических веществ : в 2 кн. Кн. 1 Под ред. Т. Г. Ахметова.-М.:Высшая школа, 2002 ISBN 5-06-004244-8 С. 369-402
- Химия : Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000. С. 411
- Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594
Ссылки
- Мировой рынок пигментного диоксида титана Состояние, тенденции, прогнозы
- TiO2 - Titanium Dioxide | Двуокись титана (диоксид титана) | Свойства, область применения, производители диоксида титана
- Международная карта химической безопасности для диоксида титана
- Titanium dioxide Информация из Химической базы данных Акронского университета
Примечания
- http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
- Химическая энциклопедия