دی اکسید تیتانیوم یک اکسید ساده تیتانیوم است که از مواد معدنی طبیعی مانند ایلمنیت، روتیل و آناتاز استخراج می شود. هنگامی که دی اکسید تیتانیوم از اشکال معدنی طبیعی خود خالص می شود، سفید پودری است. این ماده عمدتاً به عنوان رنگدانه در رنگ استفاده می شود و همچنین یک عنصر رایج در جوهر، ضد آفتاب و رنگ خوراکی است.

فرمول شیمیایی دی اکسید تیتانیوم چیست؟

دی اکسید تیتانیوم دارای فرمول شیمیایی TiO است₂.

در واقع به طور طبیعی به شکل خالص وجود ندارد. در عوض، معمولاً در ترکیب با سایر ترکیبات مانند سنگ های آذرین یافت می شود. به عنوان مثال، در فرم روتیل، معمولاً در بلورهای کوارتز یافت می شود.

مواد معدنی روتیل طبیعی ممکن است حاوی 10 درصد آهن و همچنین مقادیر قابل توجهی نیوبیم و تانتالم باشند. روتیل رایج ترین منبع دی اکسید تیتانیوم در طبیعت است. پلی‌مورف‌های کمیاب‌تر این ترکیب آناتاز، آکائوگیت و بروکیت هستند.

پلی مورف ها فرمول شیمیایی یکسانی دارند اما ساختارهای کریستالی متفاوتی دارند. به عنوان مثال، روتیل دارای فرم کریستالی چهارضلعی است، در حالی که بروکیت ساختاری متعامد دارد. اورتومبیک یک ساختار کریستالی با سه محور نابرابر در زوایای قائم است. در همین حال، اشکال چهارضلعی دارای شبکه‌های کریستالی هستند که از کشش یک شبکه مکعبی در امتداد یکی از بردارهای شبکه آن به وجود می‌آیند. این چیدمان مکعب را به یک منشور مستطیل شکل می‌دهد که هم پایه و هم ارتفاع آن مربع است.

کاربردهای دی اکسید تیتانیوم چیست؟

تقاضای اقتصادی برای دی اکسید تیتانیوم عمدتاً بر اساس خواص آن به عنوان یک رنگدانه و مسدود کننده UV است. به عنوان یک ماده تشکیل دهنده برای محصولات مختلف، عمدتاً مربوط به کاربردهای زیر استخراج و پردازش می شود:

• رنگدانه: TiO₂ اولین بار در سال 1916 برای تولید رنگدانه به تولید انبوه رسید. با توجه به رنگ سفید آن، برای مات کردن محصولات مفید است و در رنگ‌ها، پوشش‌ها، پلاستیک‌ها، کاغذها، جوهرها، غذاها و حتی داروها استفاده می‌شود. به عنوان یک رنگدانه رنگ، به دلیل ساختار کریستالی ذرات دی اکسید تیتانیوم، سفیدی کامل ایجاد می کند.

• ضد آفتاب: TiO₂ به عنوان یک ماده در کرم ضد آفتاب استفاده می شود زیرا می تواند اشعه ماوراء بنفش خورشید را مسدود کند و اشعه ماوراء بنفش از ذرات آن منعکس شود.

• پوشش بازتابنده نازک: شاخص بازتابی بالای TiO₂ هنگامی که به عنوان یک لایه نازک، به عنوان مثال بر روی آینه های دی الکتریک و اپتیک ها قرار می گیرد، آن را به یک پوشش نوری انکسار عالی تبدیل می کند.

• لوازم آرایشی: ضریب شکست بالای TiO2₂ کریستال ها در آرایش و رژلب ها نیز ظاهری براق ایجاد می کنند. TiO₂ همچنین برای افزودن رنگ سفید به پودرها و هایلایترها و همچنین افزودن سطح کمی از محافظت در برابر آفتاب استفاده می شود.

• لعاب سرامیکی: ساختار کریستالی TiO2₂ مسئول ضریب شکست بالا و رنگ براق سفید آن است. این آن را برای لعاب های سرامیکی ایده آل می کند.

در مورد کاربردهای دی اکسید تیتانیوم در پست وبلاگ ما بیشتر بدانید: دی اکسید تیتانیوم برای چه مواردی استفاده می شود؟

آیا دی اکسید تیتانیوم بی خطر است؟

آژانس بین المللی تحقیقات سرطان دی اکسید تیتانیوم را احتمالاً برای انسان سرطان زا معرفی کرده است. در نتیجه، برخی از کشورها شروع به بررسی ممنوعیت استفاده از این ترکیب در بسیاری از محصولات، به ویژه در رنگ‌های غذایی، لوازم آرایشی و خمیردندان کرده‌اند.

با این حال، مهم است که اشاره کنیم که نتیجه گیری IARC بر اساس شواهد بسیار خاص مربوط به مدل های حیوانی است. موش‌های آزمایشی که در معرض ذرات رنگدانه‌ای این ترکیب قرار گرفتند، منجر به ابتلا موش‌ها به سرطان تنفسی شد. در حالی که این نشان می دهد که قطعا پتانسیل TiO وجود دارد₂ برای اینکه به عنوان یک سرطان زا عمل کند، هنوز هیچ مطالعه متا قطعی بر روی انسان انجام نشده است.

آیا دی اکسید تیتانیوم مضر است؟

دی اکسید تیتانیوم به طور کلی در مقادیر کم و هنگامی که بلعیده یا استنشاق نمی شود بی خطر است. رنگ ها و سایر موادی که در صورت خشک شدن جامد می شوند، خطرات بسیار کمی دارند. مطالعات طولانی مدت نشان می دهد که وجود دارد بدون خطرات مرتبط با شغل مرتبط با ماده، یا.

یکی از خطرات بزرگ TiO₂ تصور می شود زمانی است که ذرات اندازه نانو داشته باشند. مواد غذایی و سایر محصولات مانند لوازم آرایشی حاوی مقادیر کمی TiO در اندازه نانو هستند₂ ذرات. در این حالت، ذرات تمایل دارند به یکدیگر متصل شوند و ذرات با اندازه بزرگتر را تشکیل دهند و به آنها فرصتی برای تجمع می دهند. با این حال، سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) دی اکسید تیتانیوم را در صورت استفاده به عنوان یک افزودنی غذایی بی خطر اعلام کرده است.

دی اکسید تیتانیوم چگونه تولید می شود؟

دی اکسید تیتانیوم برای اولین بار در سال 1916 به عنوان رنگدانه به صورت انبوه تولید شد. رایج ترین منبع معدنی ایلمنیت است. ماسه معدنی روتیل را نیز می توان برای تولید فرم خالص ترکیب فرآوری کرد. با این حال، متداول ترین روش تولید مورد استفاده این است فرآیند کلریدکه برای جداسازی تیتانیوم از سنگ معدن آن استفاده می شود:

TiO₂ + C → Ti + CO₂

Ti + 2Cl₂ → TiCl₄

TiCl₄ + O₂ → TiO₂ + 2Cl₂

فرآیند سولفات نیز توسط برخی از کارخانه های فرآوری برای تولید رنگدانه به شکل کریستال استفاده می شود. همین فرآیند همچنین می تواند ترکیب را استخراج کرده و شکل آناتاز دی اکسید تیتانیوم را تولید کند. آناتاز، یک فرم معدنی غیر پایدار TiO است₂، معمولاً در کاغذ برای سفیدتر کردن رنگ استفاده می شود.

چندین مرحله برای فرآیند سولفات مورد نیاز است تولید دی اکسید تیتانیوم:

• سنگ معدن تیتانیوم، معمولا ایلمنیت، در اسید سولفوریک حل می شود تا تیتانیل سولفات (TiOSO) را تشکیل دهد.₄)
• تیتانیل سولفات سپس تحت هیدرولیز قرار می گیرد و در نتیجه TiO2 نامحلول و هیدراته می شود.₂
• TiO جامد₂ در یک کلسینر حرارت داده می شود تا هر آب تبخیر شود و هر اسید سولفوریک تجزیه شود
• پس از سرد شدن، محصول جامد به کریستال های سفید تبدیل می شود

کارخانه های فرآوری با استفاده از فرآیند سولفات برای تولید TiO2₂ نیاز به کنسانتره مواد معدنی ایلمنیت اگر اینها در دسترس نباشند، دیگر منابع مناسب تیتانیوم را می توان از قبل تصفیه کرد. آهن ابتدا از ایلمنیت با تصفیه آن با اسید سولفوریک استخراج می شود. این ماده معدنی روتیل تولید می کند که بر اساس کاربرد مورد نظر مانند ماده درجه رنگدانه پردازش می شود.

ایلمنیت همچنین می تواند با استفاده از فرآیند Becher. این شامل اکسید کردن ماده معدنی به منظور جداسازی جزء آهن است. ایلمنیت نیز مانند سایر منابع تیتانیوم می تواند با کلر عنصری برای تولید تتراکلرید تصفیه شود. سپس اکسیژن برای بازسازی کلر و در نهایت تشکیل ترکیب دی اکسید تیتانیوم وارد می شود.

تخمین تولید جهانی TiO2₂ در درجه اول از تقاضا برای رنگدانه سفید تغذیه می شود. تولید جهانی دی اکسید تیتانیوم با درجه رنگدانه به طور متوسط ​​5.3 تن در سال تخمین زده می شود. در سال 2014، تولید جهانی این ترکیب در گریدها و کاربردهای مختلف آن از نه میلیارد تن فراتر رفت.

آیا دی اکسید تیتانیوم یک فلز است؟

اگرچه دی اکسید تیتانیوم حاوی فلز است، اما فلز نیست. این در واقع نوعی کانی با اشکال مختلف است که به طور طبیعی در سنگ های آذرین و دگرگونی همراه با سایر کانی ها وجود دارد.

اصلی‌ترین چیزی که نشان می‌دهد این ماده فلزی نیست این است که ویژگی‌های مشترک سایر فلزات، مانند رسانایی الکتریکی یا چکش‌خواری را ندارد. علاوه بر این، فلزات همیشه به شکل عنصری هستند، در حالی که دی اکسید تیتانیوم به طور طبیعی به عنوان یک عنصر وجود ندارد. باید از مواد معدنی مانند ایلمنیت و روتیل استخراج شود.