Применение диоксида титана в фармакологии. Области применения диоксида титана Диоксид титана в каких известных товарах

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.

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.

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.

Косметические свойства диоксида титана, основная характеристика вещества, польза и потенциальный вред от использования косметических средств с двуокисью титана.

Содержание статьи:

Диоксид титана - это широко распространенный ингредиент косметических средств, пищевых продуктов и многих других изделий разных видов промышленности. Он не имеет широкого спектра действия, но весьма полезен в ряде производственных технологий. Стоимость и востребованность зависят от степени очистки. Также этим параметром определяется и степень безопасности. Рассмотрим более подробно основные полезные свойства данного вещества и возможные опасности, связанные с его применением.

Что такое диоксид титана

Приведем краткую характеристику данного вещества:

• Как маркируется на этикетках, синонимы . Двуокись титана, Titanium Dioxide, титановые белила, титановый ангидрит, окись титана, оксид титана, CI 77891, Titanium oxide, Titanic acid anhydride, Pigment white 6, micronized titanium dioxide.
• Основные свойства . Имеет высокую отбеливающую способность, легко совмещается с пленкообразователями, стабилен, обладает отличной укрывистостью.
• Получение . Может иметь природное происхождение - это рутил, минерал, концентрация диоксида титана в котором порядка 60%. Перед применением в любом производстве его необходимо тщательно очищать от примесей.
• Область применения диоксида титана . Лакокрасочное производство, для изготовления резины и пластмасс, ламинированной бумаги, стекла (оптического и термостойкого), для создания огнеупорных материалов, искусственных драгоценных камней, диэлектриков керамических, в качестве фотокатализатора в нанотехнологиях, в пищевой промышленности, в фармацевтике и для изготовления косметических средств.
• Уровень опасности . В соответствии с классификацией опасных веществ диоксид имеет IV класс опасности, т.е. является малоопасным. Он не токсичен. Характеризуется инертностью. Не представляет опасности кожным покровам.
• Допустимая концентрация . Описываемое вещество безопасно, если не превышает концентрацию в воздухе 10 мг/куб.м.

Косметические свойства диоксида титана

Он не является активным компонентом из-за своей инертности. Он не способен изменять характеристики кожных покровов. Ему не присущи увлажняющие, стимулирующие, антиоксидантные свойства, т.к. он не проникает в кожные покровы. Однако польза от его присутствия все же есть. Какая - рассмотрим более подробно.

С практической точки зрения Titanium Dioxide применяется при производстве средств, предназначенных для придания особого оттенка коже и для ее защиты от ультрафиолетовых лучей. В данном контексте он имеет несколько полезных косметических свойств:

1. Выступает красителем . В первую очередь Titanium Dioxide применяется как краситель. Он превосходно отбеливает любые компоненты. Отбеливающие свойства CI 77891 активно используются при производстве тонирующих продуктов - тональных кремов, пудры, теней для век, румян, т.к. позволяют задавать необходимый оттенок путем смешивания в разных пропорциях с другими красителями.
2. . Кристаллы диоксида титана способны защищать кожу от вредного воздействия ультрафиолетового излучения. Эта способность позволяет относить данное вещество к SPF-фильтрам.
3. Является вспомогательным веществом . Он используется в качестве загустителя смесей, наполнителя, придает нужную вязкость продукту. Диоксиду титана также приписывают свойства удерживания влаги и маскировки некоторых дефектов кожи.

Можно ли быть уверенными в безопасности применения продуктов, содержащих диоксид титана - читайте далее.

Диоксид титана в косметике: вред или польза?

Рассмотрим несколько противоречивых и неоднозначных вариантов:

• 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.

Таким образом, использование диоксида титана может быть небезопасным в контексте физико-химических реакций при условии использования его в размерах наночастиц. Потребителям стоит внимательно изучать состав, чтобы минимизировать риски развития негативных реакций.

В чем состоит вред диоксида титана в косметике

На основании полученных результатов исследований можно сделать вывод, что не каждое косметическое средство, содержащее двуокись титана, может быть безопасным. Полностью отказаться от таких продуктов в краткие сроки не получится, т.к. применение этого ингредиента крепко вошло в производственные технологии. В ожидании новых результатов исследований стоит помнить о мерах предосторожности некоторым категориям людей - людям с чувствительной кожей и детям.

Вред диоксида титана для обладателей проблемной кожи

Несмотря на свою химическую нейтральность по отношению к дерме и любым ингредиентам косметических и моющих средств, диоксид титана может создавать липкую пленку на кожных покровах, которая не только задерживает влагу, но и может служить причиной развития прыщей, появления раздражения, особенно на жирной коже, склонной к таким дефектам.

В случае с нормальной кожей нет повышенного выделения кожного жира, пота, поэтому эти загрязнения не вызовут проблем.

В любом случае необходимо выбирать качественные средства для снятия макияжа, т.к. остатки двуокиси титана могут скапливаться в кожных порах и провоцировать появление новых раздражений.

Вреден ли диоксид титана в косметике для детей

На этикетке каждого товара обозначены координаты для связи с производителем. Перед покупкой лучше всего убедиться в том, что в конкретном продукте не используются наночастицы, ведь они несут в себе наибольшую опасность. Попадание в организм микрочастиц данного вещества чревато изменением в ДНК, ухудшением иммунитета и непредсказуемым развитием хронических заболеваний. В случае с детским неокрепшим организмом опасность возрастает в несколько раз.

Примечательно, что теоретически риск попадания наночастиц из косметики внутрь организма довольно мал. Поэтому полный отказ от использования таких товаров не требуется. В данном случае родители должны обучать детей правильному использованию и не допускать применения не по назначению.

При необходимости применения солнцезащитного крема лучше выбирать тот, который оставляет белый след - это говорит о том, что диоксид титана применяется в форме крупнозернистого порошка и будет более безопасным.

Что такое диоксид титана в косметике - смотрите на видео:

Диоксид титана TiO2 полиморфен, он кристал­лизуется в двух сингониях: брукит - в ромбической, рутил и анатаз - в тетрагональной, но последние различаются строением кристаллической решетки. В обоих случаях каждый атом титана находится в центре октаэдра и окружен 6 атомами кислорода. Пространственное же рас­положение октаэдров разное: в анатазе на каждый октаэдр при­ходится 4 общих ребра, в рутиле только 2. Элементарная ячейка анатаза состоит из четырех молекул, а рутила только из двух:

Благодаря более плотной упаковке ионов в кристаллах рутил пре­восходит анатаз по стабильности, плотности, твердости, показателю пре­ломления, диэлектрической постоянной и обладает пониженной фотохими­ческой активностью. При температуре 915 0C ‑ 950 0C анатаз переходит в рутил, но полученный при этом рутил отличается высокой абразивностью и низкой дисперсностью. В 1949 г. была найдена возможность управления кристаллизацией введением рутилизирующих добавок и зародышей. Ионы Zn2+, Mg2+, Al3+, Sn2 + являются стабилизаторами рутильной формы, ионы SO42-, PO43 - - анатазной. В присутствии даже малых количеств соединений фосфора переход анатаза в рутил становится невозможным. Рутилизирующие за­родыши получают, обрабатывая гидратированный диоксид титана после пятой стадии промывки раствором едкого натра. При этом образуется тетратитанат натрия Na2Ti4O3, который обрабатывают соляной кислотой, и пептизируют продукт гидролиза, предварительно освобожденный от ионов SO42-. Такие зародыши вводятся перед прокаливанием.

Рутил, прокаленный при температуре около 10000C и содержащий примеси Fe, Cr, Ni, Mn, проявляет свойство фототропии. При освещении он становится коричневым, в темноте вновь светлеет. Это объясняется окислением примесных металлов в высшие оксиды вследствие выделения кислорода при освещении ТiO2 с деформированной решеткой.

В чистом виде диоксид титана, особенно в анатазной форме, обладает высокой фотохимической активностью, что вызывает разрушение лакокрасочной пленки («меление») и выцветание органических пигментов. Модифицирование поверхности частиц диоксида титана гидроксидами Al, Si, Zn резко уменьшает фотохимическую активность.

Диоксид титана химически инертен, нерастворим в слабых кислотах и щелочах и органических растворителях. Не ядовит, ПДК в воздухе рабочих зон 10 мг/м3. Может применяться со всеми видами пленкообразователей и растворителей. Пригоден для водоэмульсионных, воднодисперсионных и порошковых красок. Пигментный диоксид титана также широко используется для окрашивания изделий из резины, пластмасс, линолеума, бумаги и химических волокон. Кроме пигментного диоксида титана, содержащего 82-95 % (масс.) TiO2, вырабатывается диоксид титана для твердых сплавов, стекол, керамики с более высоким содержанием TiO2.

Сырье, для получения диоксида титана. Для переработки в пигментный диоксид титана используются минералы: природный рутил, содержащий 92-95 % (масс.) TiO2 и примесь Fe2O3, придающую ему красный цвет (рутил красный); ильменит FеО*ТiO2 или - арканзит Fe2O3*3ТiO2; титаномагнетиты,
состоящие из зерен ильменита и магнетита и содержащие 8-12 % (масс.) TiO2.

В чистом виде титансодержащие минералы встречаются редко. Для освобождения от примесей других минералов и пустой породы измель­ченные руды подвергают магнитному и другим видам обогащения и получают концентраты примерного состава, % (масс.):

Технология производства пигментного диоксида титана. Переработка титановых концентратов и шлаков в пигментный диоксид титана имеет целью не только освобождение от примесей, но и придание TiO2 требуемой кристаллической формы, дисперсности, адсорбционных свойств и подав­ление фотохимической активности. Для получения диоксида титана приме­няют два способа: сернокислотный - для концентратов, содержащих более 40 % TiO2, и хлоридный,- экономически выгодный только для переработки концентратов, содержащих не менее 80 % TiO2 (так как получаемые отходы FeCl3 не находят применения).

Сернокислотный способ. Это тонкий и сложный процесс, состоящий из трех основных стадий и ряда вспомогательных операций (см. схему 2.1).

1. Первой стадией является разложение тонкоизмельченного
титан-содержащего
концентрата 85-92 %-ной серной кислотой при 180-220 0C и непрерывном перемешивании реакционной массы сжатым воздухом с получением прозрачного раствора титанилсульфата TiOSO4. При этом протекают следующие экзотермические реакции разложения:

а также аналогичные реакции с оксидами Mn, Ca, Al и другими примеся­ми. Все реакции протекают бурно после предварительного нагрева с выделением большого количества паров воды, H2SO4, SO3 и SO2, которые улавливают­ся в скруббере, орошаемом водой. Реакцию разложения проводят периоди­ческим методом.

Многочисленные попытки применения реакторов непрерывного действия с механическим перемешиванием не оправдали себя как технически, так и экономически, так как наблюдался большой коррозионный и эрозионный износ аппаратуры.

Кислые растворы сульфатов титана, железа и других элементов, присутствующих в сырье, имеют сложный коллоидно-химический состав, изменяющийся в зависимости от содержания кислоты, температуры, времени выдержки.

При проведении реакции разложения реактор непрерывно продувают сжатым воздухом, который перемешивает суспензию, а затем при кристаллизации солей и застывании плава делает его пористым. После окончания реакции разложения и охлаждения плава выход по титану составляет 96-98 %. В реактор подают воду (из расчета получения раствора с содержанием TiО2 примерно 120 г/л) и все водорастворимые соли переходят в раствор.

Для последующего удаления сульфата железа(II) из раствора титанилсульфата проводят восстановление ионов Fe3+ до Fe+, для чего в реактор добавляют чугунную стружку. В кислой среде проходит реакция восстановления Fe3+ -->- Fe2+ выделяющимся водородом. Одновременно восстанавливается и небольшое количество (3-5 г/л) Ti4+ до Ti3+. Соединения Ti3+ являются сильными восстановителями, они исключают возможность повторного окисления воздухом Fe2+ и этим предотвращают адсорбцию ионов Fe3+ на диоксиде титана, придающих ему желтую окраску.

Кислые растворы титанилсульфата, сульфатов железа, алюминия, марганца отстаивают или отфильтровывают от шлама, состоящего из остатков неразложившейся руды, диоксида кремния, нерастворимого сульфата кальция, а затем осветляют, отделяя коллоидные частицы коагуляцией с помощью флокулянтов - высокомолекулярных ПАВ. После вакуум-кристаллизации железный купорос FeSO4*7H2O отделяют от раствора центрифугированием или фильтрованием. Железный купорос является побочным продуктом производства.

2. Важнейшей стадией, определяющей пигментные свойства диоксида титана, является термический гидролиз титанилсульфата, протекающий по реакции:

Это уравнение не раскрывает сложного хода реакции гидролиза и полного состава получаемых веществ. Титанил-ионы в водном растворе образуют гидроксокомплексы I, II, в которых атомы титана связаны через оловые мостики. При термическом гидролизе происходит переход оловых мостиков в оксо-связи:

Такой продукт гидролиза по брутто-составу примерно соответствует TiO(OH)2 и его называют метатитановой кислотой
(MTK). Фактически часть основных групп в полиионе замещены на сульфогруппы, которые частично сохраняются в виде концевых групп и в продукте гидролиза, имеющем полимерное строение и называемом гидратированным диоксидом титана (ГДТ): TiO2*0,71H2O*0,07SO3.

Для ускорения гидролиза и повышения выхода, а главное, для получения частиц ГДТ определенного размера в предгидролизный раствор вводят специально подготовленные зародыши. Для получения зародышей отбирают 0,3-0,5 % (масс.), в расчете на TiO2, предгидролизного кислого раствора в отдельный реактор, где при непрерывном перемешивании его нейтрализуют раствором NaOH до рН = 3. При этом выпадает коллоидный осадок гидрозоля гидроксида титана, после 1-2-часовой выдержки при 60-80 0C переходящий в микрокристаллические зародыши переменного состава. Условия приготовления зародышей определяющее влияют на процесс гидролиза и качество пигмента.

Так как в растворах с концентрацией TiO2 < 200 г/л рано наступает коагуляция продуктов гидролиза, что препятствует кристаллохимическому росту частиц, предгидролизные растворы предварительно концентрируют до содержания в них TiO2 200-240 г/л. Это осуществляют в вакуум-выпарных аппаратах при 60 0C. Гидролиз проводят в реакторах, снабженных мешалкой и змеевиками для обогрева и охлаждения. Подготовленный предгидролизный раствор нагревают, вводят зародыши, доводят до кипения (105-1100C), разбавляют водой и продолжают кипятить до 96-97 %-ного превращения титанилсульфата в ГДТ, который отделяют от раствора фильтрованием и промывают водой. Сульфаты в кислой среде не гидролизуются и остаются в растворе серной кислоты.

Осажденный ГДТ подвергают 3-6-кратной промывке, на последних стадиях деминерализованной водой. Однако полностью отмыть прочно адсорбированные ионы Fe3+ не удается. Для удаления оставшихся ионов Fe3+ проводят «отбелку»: ионы Fe3+ восстанавливают водородом до Fe2+, для чего вводят порошок металлического цинка и химически чистую серную кислоту. После отбелки проводят солевую обработку, добавляя для получения рутильной формы TiO2 до 3 % (масс.) ZnO и специально приготовленные рутилизирующие зародыши. Для получения анатазной формы TiO2 вводят минерализатор К2СО3, облегчающий удаление воды при прокаливании, и 0,5 % фосфорной кислоты, стабилизирующей анатазную форму.

3. Следующей стадией является
прокаливание ГДТ с получением диоксида титана:

При прокаливании вместе с водой удаляется и SO3 [состав ГДТ TiO2*0,71H2O*0,07SO3].

Прокаливание проводят в трубчатых вращающихся печах при температуре 850-900 0C, время пребывания продукта в печах - около 8 ч. Выходящие из печей дымовые газы подвергаются мокрой очистке от SO3, Н2SO4 и уносимой газами пыли ТiO2 в скрубберах, орошаемых аммиачной водой. Полученный диоксид титана охлаждают и размалывают.

4. Заключительными операциями получения пигментного диоксида титана являются мокрый размол, классификация частиц по размерам и поверхностная обработка (см. схему). Предварительно измельченный в сухом виде диоксид титана репульпируют в очищенной воде (300- 350 г/л TiO2), добавляют силикат натрия и щелочь и подвергают

непрерывному мокрому размолу в шаровой или в бисерной мельнице. Вытекающая из мельницы пульпа направляется для классификации частиц в гидроциклоны или центрифуги. Отделенные частицы размерами более 1 мкм возвращают на повторный размол.

Пульпу с частицами менее 1 мкм подвергают солевой обработке растворами Al(SO4)3, NaOH, Na2SiO3, ZnSO4и коагулируют. Осадок TiO2 отфильтровывают и отмывают от ионов Na + и SO42-. В зависимости от дальнейшего назначения диоксид титана обрабатывают модификаторами - ПАВ или кремнийорганическими соединениями. Полученный пигментный диоксид титана сушат, подвергают микронизации и упаковывают. На предприятия, производящие воднодисперсионные лакокрасочные материалы, диоксид титана перевозят в цистернах в виде 65-70 %-ной водной пасты. Операция сушки в технологическом процессе получения TiO2 таким образом исключается.

Недостатком сернокислотного способа является большой расход серной кислоты - 2,1 т на 1 т диоксида титана. Вся серная кислота превращается в отходы: кислые шламы, железный купорос, разбавленную и загрязненную «гидролизную» кислоту и очень разбавленные кислые воды от промывки железного купороса, ГДТ и газовых выбросов.

Железный купорос, получаемый в количестве 3,2-3,6 т на 1 т TiO2, используется в производстве желтых и красных железо-оксидных пигментов и как коагулянт при очистке водопроводной воды. Избыток купороса прокаливают с известью и получают «окатыши» - сырье для доменной выплавки чугуна. Выделяющиеся газы SO2 и SO3 снова превращают в серную кислоту.

Разбавленную 15-20 %-ную гидролизную кислоту концентрировать весьма трудно, так как имеющиеся в ней соли Al, Mg, Fe и другие образуют гелеобразные шламы. Гидролизную кислоту используют для производства удобрения - суперфосфата.

Таким образом, производство диоксида титана сернокислотным способом представляет собой сложный комплекс производств серной кислоты, суперфосфата, железооксидных пигментов и металлургического сырья, а иногда и выплавки чугуна, и все же большое количество шлама и сильно разбавленных кислых промывных вод остается неиспользованным.

Хлоридный способ. Получение пигмента по этому способу основано на хлорировании брикетов из высококонцентрированного титансодержащего сырья с восстановителем коксом в реакторе непрерывного действия при 800 0C:

Одновременно хлорируются и примеси Fe(II и III), Al, Si. Тетрахлорид титана TiCI4 представляет собой жидкость с температурой кипения 1350C и температурой замерзания - 230C. Трихлорид железа - твердое вещество с температурой плавления 282 0C и температурой кипения 3150C. Дихлорид железа FeCl2 - также твердое вещество, возгоняется при 672 0C. Большая разница в температурах кипения хлоридов титана и железа позволяет двухкратной ректификацией разделять продукты хлорирования с получением TiCl4 высокой степени чистоты и отходов SiCl4, FeCl3. Поэтому для хлоридного способа приемлемо сырье только с очень высоким содержанием TiO 2 (не менее 85 %). На воздухе TiCl4 сильно дымит, гидролизуясь в Ti(OH)4, поэтому вся аппаратура должна быть герметичной и стойкой к действию хлора.

Чистый TiCl4 перерабатывается в TiO 2 по одному из двух следующих методов.

1. Окисление
TiCl 4 воздухом, (разбавленным азотом для снижения температуры):

Реакция проводится в специальной горелке. Хлор, разбавленный азотом, подвергается регенерации и возвращается в процесс хлорирования. Прогрессивным способом является сжигание TiCl4 в плазмотроне, где кислород воздуха предварительно ионизируют нагреванием до 2000 0C с помощью пусковой вольтовой дуги и постоянного высокочастотного электрообогрева. Полученные частицы TiO 2 подвергают резкому охлаждению - «закалке» во избежание их роста, агрегации и спекания.

2. Гидролиз перегретым до 4000C водяным паром по реакции:

Образующийся в этом процессе анатаз быстро переходит в рутил. Парофазный гидролиз мало применяется, так как необходимо регенерировать хлор из HCl, что требует больших затрат.

Полученный обоими способами высокодисперсный диоксид титана отделяется от реакционных газов в электрофильтрах. Для освобождения от адсорбированных Сl2 или HCl проводится дехлорирование продувкой перегретым паром. Вся аппаратура хлоридного способа производства TiO 2 изготовляется из чистого. металлического титана, поэтому продукт не загрязняется и отличается высокой белизной и хорошей разбеливающей способностью. В процессе окисления в зону реакции могут быть введены модификаторы - алюминий и кремний.

Хлоридный процесс производства TiCl4 характеризуется применением особо высокогерметичного оборудования и высокой культурой производства. Это необходимо, чтобы не допускать загрязнения окружающей среды хлором и другими отходами (FeCl2 и FeCl3).

В мировой практике хлоридным способом вырабатывается менее 30% TiO 2 но этот способ перспективен, поскольку связан также с получением из TiCl4 чистого металлического титана.

Производство любой пищевой продукции в наше время не обходится без специальных добавок. Ведь с помощью этих химических соединений продлевается срок годности товара, улучшается его цвет, консистенция и запах. Что же собой представляет диоксид титана? Последнее время вышеуказанную можно часто встретить в составе многих рыбных, мясных и хлебобулочных изделий, конфет и белого шоколада.

Краткое описание диоксида титана

Е171 является добавкой, которая представляет собой некие бесцветные кристаллики, которые при нагревании желтеют.

Данное химическое соединение получают сульфатным (из ильменитового концентрата) или же хлоридным (из тетрахлорида титана) методами.

Характеристика Е171:

• не токсичен;
• не растворяется в воде;
• обладает химической стойкостью;
• высокая отбеливающая способность;
• атмосферная и влагостойкость.

Краситель диоксид титана не влияет на вкус продукта. Его основное задание - придать ему белоснежный вид.

Применение диоксида титана

Данное активно используется в таких отраслях промышленности, как:

• производство лакокрасочной продукции, пластмассы и бумаги;
• пищевая промышленность.

Также применяется диоксид титана в косметике. Его добавляют в мыло, крема, аэрозоли, помады, различные пудры и тени.

Е171 в пищевой промышленности используется для производства быстрых завтраков, порошкообразных продуктов, молока сухого, крабовых палочек, майонеза, жевательных резинок, белого шоколада, конфет.

Также Е171 используется для отбеливания муки. Необходимое количество красителя вносят вместе с мукой в массу и тщательно перемешивают тесто для максимального распределения вещества. Дозировка составляет: от 100 до 200 граммов на 100 кг муки.

Диоксид титана применяют и в мясоперерабатывающей промышленности. Ведь вышеуказанное химическое соединение имеет отличную диспергируемость. Кроме того, Е171 отбеливает паштеты, шпик и другую деликатесную продукцию.

Также вышеуказанная добавка используется в производстве консервов растительных для осветления потертого хрена.

Диоксид титана: вред

Исследования, которые проводились учеными по поводу негативного влияния вышеуказанной пищевой добавки, подтверждают: Е171 не растворяется в соке желудка и не всасывается через стенки кишечника организмом. Поэтому, согласно мнению представителей официальной медицины, диоксид титана не оказывает негативного влияния на здоровье человека. На основании этих данных разрешается применять вышеуказанную пищевую добавку в производстве продуктов питания (СанПин 2.3.2.1293-03).

Но все-таки существуют предположения о потенциальной опасности, которую может нести диоксид титана. Вред его ученые исследовали следующим образом: проводились испытания на крысах, которые вдыхали этот порошок. Результаты анализов: диоксид титана является канцерогенным для человека и может вызвать развитие онкологии.

Некоторые ученые утверждают, что добавка Е171 способна разрушать организм человека на клеточном уровне. Эта информация подтверждается только опытами на грызунах.

Несмотря на утверждение представителей официальной медицины, что диоксид титана является безвредным, все-таки опыты над ним продолжаются. Специалисты не рекомендуют превышать дозировку пищевой (1 % в день) людям с ослабленным иммунитетом.

Диоксид титана в косметике

Вышеуказанная добавка применяется в производстве средств ухода за кожным покровом. Дело в том, что диоксид титана обладает следующим свойством: уменьшает негативное воздействие лучей солнца на кожу человека. То есть Е171 является ультрафиолетовым фильтром.

Химическая нейтральность - еще одно, не менее важное свойство данного химического соединения. Это означает, что диоксид титана не вступает в реакцию с кожным покровом и не вызывает аллергии.

Для производства косметических средств используется исключительно высокоочищенный Е171, с мелкодисперсной структурой.

Диоксид титана - добавка, которая активно применяется как в пищевой промышленности, так и производстве косметики и другой продукции. Соблюдение дозировки Е171 не приносит вреда здоровью. Превышение количества вышеуказанного химического соединения может спровоцировать серьезные проблемы в человеческом организме.