Андрей Смирнов
Время чтения: ~19 мин.
Просмотров: 0

Диоксид титана (е171)

Применение

Многие не представляют, что это такое в кулинарии диоксид титана, хотя наверняка пробовали продукты, содержащие этот компонент.

В пищевой промышленности

Подавляющая доля производимого компонента используется именно в пищевой промышленности:

  • Для придания товарного вида;
  • Для отбеливания части продукции;
  • Для усиления защитных свойств.

Продукция, содержащая добавку:

  • Быстрые завтраки;
  • Молочная продукция – сгущенка, сухое молоко;
  • Соусы – например, майонез;

  • Тесто для пельменей;
  • Мясные деликатесы;
  • Шпик и консервация;
  • Морепродукты – особенно крабовые палочки и белая рыбка.

В кондитерской индустрии

Диоксид титана в кондитерской промышленности добавляют при изготовлении:

  • Жевательной резинки;
  • Кондитерской глазури;
  • Белого шоколада и конфет.

В косметологии

Активно применяется диоксид титана в косметике  с целью обеспечения защитных свойств и продления срока службы, а также придания белого цвета. Добавляется при производстве:

  • Кремов для загара;
  • Мазей против аллергии;
  • В мыле и в зубной пасте;
  • Антиперспирантов;
  • Теней для век и губной помады;
  • Пудры.

В медицине

Вы удивитесь, но популярен титана диоксид в лекарствах! Фармацевтическая промышленность оценила характеристики продукта – он используется в следующих целях:

  • Продление срока годности;
  • Подкрашивание средств белым цветом;
  • Придание продукции товарного вида.

Вещество активно используется в таблетках, кремах и суппозиториях, мазях и витаминных комплексах, пастах и порошках. Но и это еще не все!

В других сверах

Зафиксировано активно применение диоксида титана в иных сферах, например, он используется при изготовлении:

  • Ламинированных и лакокрасочных материалов;
  • Пластмассовых изделий;
  • Стекол и белил;
  • Картона.

Как использовать диоксид титана вы уже знаете – а еще убедились, что это вполне безопасно! Производители добавляют вещество в минимальных количествах, так как заботятся о здоровье потребителей.

В этом обзоре мы подробно обсудили, что это – диоксид титана, пользу и вред данного пищевого компонента. Теперь вы можете без опаски подходить к продуктам. Содержащим этот элемент в составе и приобретать их для потребления в пищу. Запоминайте наши советы, сохраняйте обзор в закладки, чтобы не потерять и берегие свое здоровье!

Вхождение

Диоксид титана встречается в природе в виде рутила и анатаза . Кроме того, известны две формы высокого давления: моноклинная бадделеитоподобная форма, известная как акаогиит , и другая, орторомбическая форма, подобная α-PbO 2, известная как брукит , обе из которых можно найти в кратере Рис в Баварии . В основном он добывается из ильменитовой руды. Это самая распространенная форма руды, содержащая диоксид титана, во всем мире. Следующим по распространенности является рутил, содержащий около 98% диоксида титана в руде. Метастабильные фазы анатаза и брукита необратимо превращаются в равновесную фазу рутила при нагревании выше температур в диапазоне 600–800 ° C (1,110–1,470 ° F).

Диоксид титана имеет восемь модификаций — помимо рутила, анатаза, акаогиита и брукита, три метастабильные фазы могут быть получены синтетическим путем ( моноклинная , тетрагональная и орторомбическая) и пять форм высокого давления (α-PbO 2 -подобные, бадделеитовые). подобные, котуннитоподобные , орторомбические OI и кубические фазы) также существуют:

ФормаКристаллическая системаСинтез
РутилТетрагональный
АнатасТетрагональный
BrookiteОрторомбический
TiO 2 (В)МоноклиникаГидролиз K 2 Ti 4 O 9 с последующим нагреванием
TiO 2 (H), голландитоподобная формаТетрагональныйОкисление родственной титанатной бронзы калия, K 0,25 TiO 2
TiO 2 (R), рамсделлитоподобная формаОрторомбическийОкисление родственной титанатной бронзы лития Li 0,5 TiO 2
TiO 2 (II) — ( α-PbO 2 -подобная форма)Орторомбический
Акаогиит ( бадделеитоподобная форма, 7-координированный Ti)Моноклиника
TiO 2 -OIОрторомбический
Кубическая формаКубическийP> 40 ГПа, T> 1600 ° C
TiO 2 -OII, котуннит ( PbCl 2 ) -подобныйОрторомбическийP> 40 ГПа, T> 700 ° C

Cotunnite фазы типа Утверждалось Л. Дубровинского и соавторов , чтобы быть самым твердым известным оксидом с твердостью по Виккерсу 38 ГПа и модуль объемной упругости 431 ГПа (т.е. близко к значению алмаза 446 ГПа) при атмосферном давлении. Однако более поздние исследования пришли к другим выводам с гораздо более низкими значениями как твердости (7–20 ГПа, что делает его более мягким, чем обычные оксиды, такие как корунд Al 2 O 3 и рутил TiO 2 ), так и модуля объемной упругости (~ 300 ГПа).

Оксиды представляют собой промышленно важные руды титана. Металл также добывают из других руд, таких как ильменит или лейкоксен , или из одной из самых чистых форм — рутилового пляжного песка. Звездчатые сапфиры и рубины получают свой астеризм из-за присутствующих примесей рутила.

Диоксид титана (B) встречается как минерал в магматических породах и гидротермальных жилах, а также в каймах выветривания на перовските . TiO 2 также образует ламели в других минералах.

Расплавленный диоксид титана имеет локальную структуру, в которой каждый Ti координирован в среднем примерно с 5 атомами кислорода. Это отличается от кристаллических форм, в которых Ti координируется с 6 атомами кислорода.

Состав анатаза . Вместе с рутилом и брукитом является одним из трех основных полиморфов TiO 2 .

Применение

Е171 за счет своих технологических характеристик используется для предотвращения любого нежелательного окрашивания. Диоксид титана выступает в качестве красителя различных продуктов и смесей, придает изделиям более презентабельный вид и окрашивает в белый цвет.

В пищевой промышленности Е171 используют в качестве отбеливающего элемента или красителя в следующих продуктах:

  • на основе молока (смеси для детского питания, йогурты, сметана, мороженое, сухое и сгущенное молоко, белый шоколад);
  • сахар-рафинад;
  • мука;
  • джемы;
  • жевательная резинка;
  • завтраки быстрого приготовления;
  • мясные продукты (птица, котлеты, фарш, молочные поросята);
  • рыбные продукты (рыбный фарш, рыбные полуфабрикаты, крабовые палочки, паштеты).

В РФ Е171 разрешена в качестве красителя во все пищевые продукты за исключением тех, подкрашивание которых не допускается в соответствии с разд.З СанПиН 2.3.2.1293-03 согласно ТИ в количестве согласно ТИ (п. 3.11.3 СанПиН 2.3.2.1293-03).

Диоксид титана не оказывает влияние на плод при беременности и не вызывает аллергических реакций.

Краситель Е171 широко используется в изготовлении косметологической продукции. Кремы с его содержанием гипоаллергенны и защищают кожу от негативного воздействия солнечных лучей. Диоксид титана добавляют в помады для придания вязкости и густоты, и пудры, добиваясь таким образом отбеливающего эффекта и игры оттенков.

В производстве мыла добавка применяется для достижения белоснежности. При этом частицы титана не проникают внутрь кожных покровов и не задерживаются на ее поверхности.

В составе зубной пасты диоксид титана оказывает отбеливающее действие. Удаляются пигменты с поверхностных слоев эмали и мягкий зубной налет. Пасты с содержанием Е171 не способны проникать внутрь эмали.

Диоксид титана широко используется в производстве таблеток и витаминных препаратов. Он позволяет продлить срок годности лекарств, придает капсулам и таблеткам белый цвет и входит в состав кремов и свечей, придавая текстуре нужную вязкость.

Основные области применения:

  1. Изготовление краски, лака, эмали.
  2. Производство пластика.
  3. Изготовление бумаги, картона, печатной краски.
  4. Производство синтетических волокон и тканей.
  5. Создание стекла и керамики.
  6. Изготовление оптически прозрачных стекол и волоконной оптики.
  7. Окрашивание бетона и тротуарной плитки.
  8. Создание солнечных батарей и огнеупорных материалов.

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.

Потенциальный вред диоксида титана для организма

В последние десятилетия опасения за риски потребления диоксида титана возросли.

Канцероген группы 2B

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) классифицирует диоксид титана как «общепризнанный как безопасный» ().

Тем не менее Международное агентство по изучению рака (IARC) перечислило его в качестве канцерогена группы 2B – агента, который может быть канцерогенным, но в отношение этого недостаточно исследований на животных и людях. Это вызвало беспокойство относительно его безопасности в пищевых продуктах (, ).

Эта классификация была дана, так как некоторые исследования на животных показали, что вдыхание пыли из диоксида титана может вызвать развитие опухолей легких. Тем не менее IARC пришло к выводу, что пищевые продукты, содержащие эту добавку, не представляют такой опасности ().

Поэтому сегодня они рекомендуют ограничивать вдыхание диоксида титана только в отраслях с высокой степенью воздействия пыли, таких как производство бумаги ().

Абсорбция

Существует некоторая обеспокоенность по поводу поглощения кожей и кишечником наночастиц диоксида титана, диаметр которых составляет менее 100 нм.

Некоторые небольшие исследования в пробирке показали, что эти наночастицы поглощаются клетками кишечника и могут привести к окислительному стрессу и росту рака. Тем не менее другие исследования не обнаружили никаких эффектов (, , ).

Кроме того, исследование 2019 года отметило, что пищевой диоксид титана был больше, и не имел наночастиц. Таким образом, авторы пришли к выводу, что любой диоксид титана в пище плохо усваивается, не создавая риска для здоровья человека ().

Наконец, исследования показали, что наночастицы диоксида титана не проходят первый слой кожи – роговой слой – и не являются канцерогенными (, ).

Накопление в органах

Некоторые исследования на крысах наблюдали накопление диоксида титана в печени, селезенке и почках. Тем не менее в большинстве исследований используются дозы, превышающие дозы, которые вы обычно потребляете, что затрудняет определение того, произойдут ли эти эффекты у людей ().

В обзоре Европейского агентства по безопасности продуктов питания за 2016 год сделан вывод о том, что усвоение диоксида титана чрезвычайно низкое, и любые усвоенные частицы в основном выводятся через кал ().

Тем не менее они обнаружили, что незначительные уровни 0,01% были поглощены иммунными клетками – известными как лимфоидная ткань кишечника – и могут быть доставлены в другие органы. В настоящее время неизвестно, как это может повлиять на здоровье человека ().

Хотя большинство исследований на сегодняшний день не показывают вредных последствий потребления диоксида титана, доступны лишь немногие долгосрочные исследования на людях. Поэтому чтобы лучше понять его роль в здоровье человека необходимы дополнительные исследования (, ).

Применение и преимущества диоксида титана

Диоксид титана имеет много целей как в пищевой промышленности, так и в разработке продуктов.

Качество продуктов питания

Благодаря своим светорассеивающим свойствам, для улучшения белого цвета или непрозрачности к определенным продуктам добавляются небольшие количества диоксида титана (, ).

Диоксид титана, который добавляют в большинство пищевых продуктов имеет диаметр около 200–300 нанометров (нм). Этот размер обеспечивает идеальное рассеивание света, в результате чего получается наилучший цвет ().

Для добавления в пищу эта добавка должна достигать 99% чистоты. Однако это оставляет место для небольших количеств потенциальных загрязнителей, таких как свинец, мышьяк или ртуть ().

Наиболее распространенными продуктами с диоксидом титана являются жевательная резинка, конфеты, выпечка, шоколад, сливки для кофе и украшения для тортов (, ).

Консервация и упаковка продуктов питания

Диоксид титана добавляется в некоторые упаковки пищевых продуктов для сохранения срока годности продукта.

Было выявлено, что упаковка, содержащая эту добавку, снижает производство этилена во фруктах, тем самым задерживая процесс дозревания и продлевая срок годности ().

Кроме того, было выявлено, что эта упаковка обладает как антибактериальной, так и фотокаталитической активностью, последняя из которых снижает воздействие ультрафиолета (УФ) ().

Диоксид титана в косметике

Диоксид титана широко используется в качестве усилителя цвета в косметических и безрецептурных средствах, таких как губная помада, солнцезащитный крем, зубная паста, кремы и пудры. Обычно его называют диоксидом нанотитана, который намного меньше, чем пищевой вариант ().

Он особенно полезен в солнцезащитных кремах, поскольку обладает впечатляющей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и помогает блокировать попадание солнечных лучей УФ-A и УФ-B на кожу ().

Однако, поскольку он светочувствителен, то есть может стимулировать выработку свободных радикалов, он обычно покрыт кремнезёмом или глинозёмом, чтобы предотвратить потенциальное повреждение клеток без снижения его УФ-защитных свойств ().

Хотя косметика не предназначена для потребления, существуют опасения, что диоксид титана в губной помаде и зубной пасте может проглатываться или впитываться через 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.

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.

Научный прогресс улучшает качество жизни, делает её более яркой, разнообразной, комфортной. Однако радикальные изменения привычного мира вокруг нас, вызывают у общества тревогу. Одна из потенциальных опасностей, которая беспокоит учёных и медицинских специалистов — широкое применение пищевых добавок. Так, недавние публикации о вреде диоксида титана для организма человека, породили множество вопросов.

Что это за вещество? Насколько хорошо изучен диоксид титана? Где он содержится и применяется? Почему учёное сообщество заговорило о нём именно сейчас? Есть ли риск навредить здоровью, используя продукты с его содержанием? Давайте разбираться.

Добыча и производство

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

Основные производители и экспортёры диоксида титана:

  • (Пори, Финляндия, Дуйсбург и Крефельд, Германия)
  • «Крымский Титан» (Армянск, север Крыма)
  • «Сумыхимпром» (Сумы, Украина)
  • (Норденхам, Германия)
  • (Оклахома-Сити, США)
  • DuPont (, штат Миссисипи, , штат Теннесси, , штат Делавэр, США; Альтамира, Мексика; , Тайвань; Убераба, Бразилия)

В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.

Сумской 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.

Существуют два основных промышленных метода получения TiO2: из ильменитового (FeTiO3) концентрата и из тетрахлорида титана. Поскольку запасов ильменита для удовлетворения нужд промышленности явно недостаточно, значительная часть TiO2 производится именно 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 бо́льшим 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 титаноксида

Титан образует множество оксидов, однако подавляющее большинство применений имеет только оксид титана (IV) или двуокись. Среди других подобных соединений она является важным керамическим материалом и важнейшим пигментом.

Рис.1. Гранулированный суперконцентрат пигмента TiO2.

Суть применения двуокиси титана в современной индустрии базируется на способности мелкодисперсного порошка оксида с размером частиц от 20 до 50 нанометров демонстрировать очень высокую отражательную способность. Это свойство позволяет применять диоксид титана в качестве белого пигмента при изготовлении красок, известных как «титановые белила». Кроме того, пигмент повсеместно применяется при производстве эмалей, окраске бумаги, пластмасс и эластомеров, синтетических волокон, керамической продукции, стекла и многого другого. Титановые краски имеют ряд преимуществ перед аналогами и прежде всего ранее широко применяющимися свинцовыми белилами:

— химическая инертность,

— отсутствие токсичности (кроме порошкообразной формы – см. ниже),

— имеют более высокие эксплуатационные характеристики, надежность и долговечность.

В промышленности производства и переработки пластмасс и эластомеров диоксид титана является одним из самых важных пигментов. Он применяется в основном в двух формах:

  1. Порошкообразной форме для приготовления смесей, применяемых при экструзии изделий из ПВХ (оконные и дверные профили, подоконники, водостоки, сайдинг, отделочные панели и т.д.). Также применяется для приготовления пластизолей и при других нераспространенных применениях.

  2. В виде гранулированных суперконцентратов пигментов на основе различных полимеров, чаще всего полиэтилена, сэвилена, полипропилена, полистирола. Такая форма, с наполнением оксидом титана до 80% суперконцентрата, широко используется при литье под давлением, выдувном формовании, экструзии гранулированных пластмасс.

Также двуокись титана используется при приготовлении жидких красителей для пластмасс, опудривании гранул непосредственно пигментами и т.д.

Рис.2. Типичное изделие из ПВХ окрашенное в массе

Диоксид титана в косметике: вред или польза?

Применение в качестве красителя. Да, двуокись титана значительно улучшает потребительские характеристики продуктов — отбеливает смесь, придавая ей благородно белый цвет. Однако в данном контексте можно говорить о создании привлекательного внешнего вида товара, т.к. белый цвет всегда ассоциируется с чистотой, безопасностью. Поэтому такой вариант использования важен с маркетинговой точки зрения для производителя, но никак не ассоциируется с практичностью и полезностью для потребителя. Другое дело — применение в декоративной косметике для придания особого оттенка. Однако и здесь существуют ограничения по содержанию, например, до 10% в тональных кремах, до 15% в пудрах.

Применение в антиперспирантах. Аэрозольные антиперспиранты, содержащие двуокись титана, потенциально опасны для человека. Это связано с тем, что при производстве используется сильно измельченное вещество, и при распылении аэрозоля частички невольно попадают через дыхательные пути в легкие. Откуда могут разноситься кровотоком ко всем органам организма. Есть мнение, что диоксид титана легко выводится из организма в неизменном виде. Но последние исследования показывают, что наночастицы Titanium oxide, которые все чаще применяются производителями разных групп товаров, проникают в клетки и оказывают механическое воздействие на ДНК. Эти данные появились после проведенных опытов на крысах. Достоверных данных по воздействию на человека пока нет.

Применение в качестве SPF-фильтра. Первые солнцезащитные крема с двуокисью титана после нанесения оставляли белый след на коже. Данную проблему производители решили следующим образом — стали использовать наночастицы данного вещества. Действительно, крем стал более прозрачным, поэтому перестал оставлять следы на коже. Но это привело к тому, что изменилась фильтрующая способность средства. При измельчении до наночастиц при той же удельной массе Titanium oxide приобретает большую площадь поверхности и может стать фотокатализатором, который будет усиливать повреждающее воздействие ультрафиолетового излучения.

Использование в средствах для наружного применения. Отдельно стоит сказать о том, что двуокись титана обладает способностью закупоривать поры и приводить к образованию прыщей

Чтобы избежать этого, стоит уделять особое внимание тщательной очистке кожи после применения косметических средств, содержащих данный компонент.

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.

Производство

Эволюция мирового производства диоксида титана в зависимости от процесса

Способ производства зависит от исходного сырья. Самый распространенный минеральный источник — ильменит . Обильный рутиловый минеральный песок можно также очистить хлоридным способом или другими способами. Ильменит превращается в диоксид титана пигментной чистоты либо сульфатным, либо хлоридным способом. Как сульфатный, так и хлоридный процессы производят пигмент диоксида титана в кристаллической форме рутила, но сульфатный процесс можно отрегулировать для получения формы анатаза. Анатаз, будучи более мягким, используется в волокнах и бумаге. Сульфатный процесс выполняется как периодический процесс ; Хлоридный процесс выполняется как непрерывный процесс .

Заводы, использующие сульфатный процесс, требуют ильменитового концентрата (45-60% TiO 2 ) или предварительно обработанного сырья в качестве подходящего источника титана. В сульфатном процессе ильменит обрабатывают серной кислотой для извлечения пентагидрата сульфата железа (II) . Полученный синтетический рутил дополнительно обрабатывается в соответствии со спецификациями конечного пользователя, т. Е. Степенью пигмента или иным образом. В другом способе производства синтетического рутила из ильменита процесс Бехера сначала окисляет ильменит как средство отделения железного компонента.

Альтернативный процесс, известный как хлоридный процесс, превращает ильменит или другие источники титана в тетрахлорид титана в результате реакции с элементарным хлором , который затем очищается перегонкой и реагирует с кислородом для регенерации хлора и получения диоксида титана. Пигмент из диоксида титана также может быть получен из сырья с более высоким содержанием титана, такого как улучшенный шлак , рутил и лейкоксен, с помощью хлоридно-кислотного процесса.

Пятерка крупнейших TiO2переработчики пигментов находятся в Chemours, Cristal Global, Venator , Kronos и Tronox , который является крупнейшим в 2019 году . Основными конечными пользователями диоксида титана пигментных марок являются компании Akzo Nobel, PPG Industries, Sherwin Williams, BASF, Kansai Paints и Valspar. Глобальный TiO2 Спрос на пигменты в 2010 г. составил 5,3 млн т с ежегодным ростом примерно 3-4%.

Специализированные методы

Для специальных применений пленки TiO 2 изготавливаются различными специализированными химическими предприятиями. Пути золь-гель включают гидролиз алкоксидов титана, таких как этоксид титана :

Ti (OEt) 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 EtOH

Эта технология подходит для изготовления пленок. Родственный подход, который также опирается на молекулярные предшественники, включает химическое осаждение из паровой фазы . В этом случае алкоксид улетучивается, а затем разлагается при контакте с горячей поверхностью:

Ti (OEt) 4 → TiO 2 + 2 Et 2 O

Что это такое

Диоксид титана – пищевой краситель Е171, вещество, иначе называющееся титановым ангидридом или его двуокисью. Имеет химическую формулу TiO2 и входит в группу амфотерных оксидов.

Отметим основные свойства, которыми характеризуется этот компонент:

  • Имеет белый цвет;
  • Состав – чистый, без примесей. Иногда может включать оксид алюминия или диоксид кремния в небольших количествах;
  • Выглядит как мелкий порошок;
  • Запах полностью отсутствует;
  • Растворяется только сильными кислотами и сильными щелочами;
  • Нерастворим в воде и растительных маслах, этаноле и органических растворителях;
  • Устойчив к свету и нагреванию;
  • Имеет температуру плавления 1870 градусов.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации