анатазная форма диоксида титана это

Краткое техническое описание диоксида титана

Двуокись титана отличается высокой реакционной устойчивостью к различным соединениям, в том числе и к токсичным, содержащимся в воздушной среде. Из-за своей инертности, диоксид титана не токсичен и, в общем, считается очень безопасным веществом. Он может контактировать с продуктами в упаковке, а в определенных концентрациях его можно использовать и как пищевой краситель.

Затрудняетесь с выбором оптимальной марки диоксида титана для конкретной области применения? Ищете поставщика? Тогда вам сюда:

Рутил или анатаз?!

К тому же, анатаз менее атмосферостоек, чем рутил. Анатаз гораздо хуже работает в защите полимера (акрилата, пластмассы) от УФ лучей и приводит к фотокатализу (разрушению материала под воздействием солнечного света) и потере свойств полимера (происходит деструкция, выцветание, меление и т.д.).

Таким образом, именно рутильная форма диоксида титана является единственным и безальтернативным белым пигментом в стандартных областях промышленности (краски, пластмассы, бумага) для придания белизны, укрывистости (кол-во пигмента в граммах, чтобы укрыть 1 кв. м. контрастной поверхности) и стабильности системе пигмент + носитель.

Единственное обоснованное применение анатазного титана – это краски для дорожной разметки. В данном типе карски проявляются некоторые специфические свойства данной формы.

Производство хлорное или сульфатное?

Пигменты двуокиси титана производятся по двум технологическим схемам: сульфатный и хлорный способы. Обе, анатазная и рутильная формы диоксида титана, могут быть произведены любым из способов. Мировые мощности по производству диоксида титана хлорным способом превышают мощности сульфатного, и продолжают расти. Различия в техпроцессе заключаются в различных типах вещества для очистки титановой руды.

При очистке серной кислотой (сульфатный процесс), частички примесей титановой руды образуют с серной кислотой соли, которые сложно в дальнейшем вычистить. При очистке хлором происходит сгорание примесей и конечный продукт получается более белым при прочих равных условиях.

Оптические свойства

Главное свойство титана как пигмента – придавать яркий белый цвет носителю, куда он вносится. Цвет определяется в системе цветов Lab, где L – яркость цвета, а – краснота/зелень, b – желтизна/голубизна. В этой системе можно задать любой цвет.

Поскольку диоксид титана белый либо бело-жёлтый пигмент, то обычно указывается только координаты L и b. На цвет конечного продукта помимо основных параметров очистки также влияет размер частиц. Так, например, среднеразмерные и крупнорзамерные диоксиды титана (от 25 нм) показывают высокую укрывистость и кроющую силу при содержании пигмента в связующем 15-30%. Данная концентрация стандартная величина для большинства красок. При концентрации пигмента 10%, как например в пластиках, мелкие частицы диоксида титана обеспечивают хорошую укрывистость и кроющую силу.

Научное обоснование феномена. Так как рутиловые пигменты абсорбируют излучение в ультрафиолетовой и коротковолновой области света, то появляются незначительная нехватка отражённого коротковолнового синего света, что приводит к лёгкому жёлтому оттенку. Смещая гранулометрический состав пигмента в сторону более мелких частиц, можно компенсировать это эффект. Можно также получить голубоватый оттенок в серых и цветных красках за счёт создания более узкого диапазона размера частиц.
Дополнительная обработка

Для того чтобы обеспечить выполнение разнообразных специфических требований, предъявляемых к применению и технологическим свойствам диоксида титана, чистый пигмент подвергается поверхностной обработке. При обработке поверхности неорганическими веществами частицы пигмента обволакиваются обычно соединениями Al2O3 и SiO2.

Эта оболочка служит в первую очередь для сдерживания фотокаталистического разложения материала. Обычно добавляются вышеуказанные добавки в количестве около 1-5%. Высокие концентрации окислов уменьшают рассеивающую способность пигмента. Поэтому приходится искать компромисс между высокой рассеивающей способностью и уменьшением фотокаталитической активности.

Для адаптации пигмента к условиям переработки их покрывают второй оборочкой из полиолей (органическое вещ-во). Эта оболочка приводит к уменьшению полярности поверхности оболочки пигмента. В результате этого уменьшается смачиваемость частиц пигмента молекулами полимера, что приводит к хорошей диспергируемости. Кроме того, улучшается транспортабельность пигмента и уменьшается его влагопоглощение.

Разбеливающая способность (кроющая сила)

Способность белого пигмента увеличивать яркость цветной, серой или чёрной среды называется разбеливающей способностью и измеряется как изменение яркости, достигаемое за счёт испытуемого пигмента в стандартной рецептуре. Так как этот показатель зависит от многих факторов, его сравнивают с разбеливающей способностью эталонного пигмента. Т.о. получается относительная величина, рассчитываемая по сложной формуле. Определённая таким образом разбеливающая способность является мерилом оптической эффективности пигмента.

Никакой пигмент, даже стабилизированный наилучшим образом, не в состоянии полностью предотвратить фотохимическое разложение материала. Молекулы материала на границе с окружающей средой защищаются пигментом не на вечные времена. В конце концов наступает медленно прогрессирующая деполимеризация, выражающаяся в послойном обнажении пигмента, приводящем сначала к к потере блеска, а затем к мелению. Период отсутствия меления является показателем для определения атмосферостойкости.

Под диспергируемостью пигмента понимают его склонность к дезагломерированию под воздействием небольших усилий сдвига и тонкому распределению по материалу. Эти характеристики являются непременными условиями полного проявления свойств пигмента и предотвращения дефектов поверхности. Под диспергированием пигмента понимают процесс его перетира на различном оборудовании (диссольвер или бисерная мельница). Через регламентированное время перетира проверяют размер частиц.

Источник

Диоксид титана

anatase

Анатазная обладает меньшим коэффициентом преломления (2,55 против 2,70 у рутильной) соответственно, меньшей укрывистостью и меньшей абразивностью (ниже твердость по шкале Мооса), а также значительно большей фотохимической активностью. Потому анатазная модификация используется в основном при производстве бумаги, пластмасс и специальных видов ЛКМ (самоочищающиеся покрытия). Рутильная модификация применяется для производства широкого спектра ЛКМ и пластиков.

Диоксид титана

Способы производства пигментного диоксида титана

Существуют два способа производства пигментного диоксида титана: сульфатный и хлоридный. Ниже представлена подробная схема производства двуокиси титана.

sylphat

Производители диоксида титана

АО «Афая» представляет на российском рынке диоксиды титана производства «Venator» (бывш. «Huntsman P&A»). В ассортименте рутильных пигментных диоксидов титана представлены две основные продуктовые линейки: Tioxide и Sachtleben.

diokid titana

Для всех марок двуокиси титана характерны высокая укрывистость, хорошая диспергируемость, постоянство пигментных характеристик от партии к партии. Что касается атмосферостойкости (фотохимической активности), то весь ассортимент можно условно разделить на три группы:

Диоксиды титана используют не только при производстве белых красок, но и цветных, а также в колеровочных системах для индустриальных и строительных ЛКМ. Очень важными характеристиками в этом случае будут разбеливающая способность и оттенок пигмента в разбеле.

graph

Кроме стандартных пигментных марок «Venator» выпускает несколько продуктовых линеек специальных марок диоксидов титана: Hombitec, UV-Titan, Altiris.

Источник

Что такое титановые белила и почему эта пищевая добавка больше не считается безопасной

Пищевая добавка E171, представляющая собой порошок диоксида титана, — распространенный компонент многих продуктов питания. Раньше считалось, что благодаря химической инертности она полностью безопасна для человека, но весной 2021 года выяснилось, что это не совсем так. Почему исследователи пришли к такому выводу? Рассказывает химик Илья Чикунов.

Что такое диоксид титана и «с чем его едят»

В зависимости от желаемой кристаллической полиморфной модификации диоксид титана производят либо сульфатным, либо хлоридным способом. Анатазная форма диоксида титана может быть получена только в результате сульфатного процесса, а рутиловая — обоими способами. В настоящее время E171 состоит из чистого анатаза и/или рутила. До 2006 года для применения в пищевой промышленности разрешалась только анатазная форма. Рутил допускается для замены анатаза в пищевых продуктах, особенно в пленочных покрытиях для таблеток, пищевых добавок и продуктов питания. В структурах анатаза и рутила основной строительный блок состоит из атома титана, окруженного шестью атомами кислорода. Структуры различаются искажением и сборкой октаэдров — в рутиле они соединены через углы и грани (рис. 1).

Belila 2Рис. 1. Объемные структуры анатаза (слева) и рутила (справа)

Хотя обе формы разрешены к применению в пищевых продуктах, характеристика образцов, полученная в американских и европейских лабораториях, показывает, что преобладает анатаз. Например, пять из шести жевательных резинок содержали TiO2 в виде анатаза и только одна включала смесь анатаза и рутила.

Пищевые продукты, содержащие TiO2

Читайте также

Диоксид титана обнаружен в жевательных резинках, кондитерских изделиях, соусах и заправках, немолочных сливках и в диетических добавках. По сведениям о новых продуктах, представленных на рынке 62 крупнейших экономик мира, использование TiO2 постоянно увеличивалось до 2014 года; Е171 входит в состав более чем 3500 продуктов питания или напитков.

TiO2 присутствует в 51% жевательных резинок, 25% помад, жидкостей и спреев, 21% смешанных продуктов, 10% пастилок, желе и жевательных конфет и 10% леденцов.

Жевательные резинки и кондитерские изделия, включая пастилки, желе и жевательные конфеты, — самые распространенные категории продуктов питания, содержащих TiO2. Торты и пирожные представляют собой вторую по значимости категорию. Количество TiO2 в коммерческих продуктах показывает, что жевательные резинки являются наиболее богатыми диоксидом титана и содержат до 5,4 мг/г. Следующая категория — сладости с содержанием до 2,5 мг/г, затем кондитерские изделия — до 0,5 мг/г продукта, в съедобных украшениях, покрытиях и начинках — до 20 мг/г, в обработанных орехах 3,8 мг/г, в пищевых добавках 2,8 мг/г и в салатах и сэндвич-спредах на основе соленых продуктов 2,5 мг/г продукта.

Сколько TiO2 съедает человек?

Количество TiO2, потребляемого в США ежедневно, оценивалось примерно в 0,2–0,7 мг TiO2 на кг массы тела в день (мг/кг/д), в то время как население Великобритании и Германии потребляет около 1 мг TiO22/кг/д. Независимо от сценария воздействия и методологического выбора наибольшее количество TiO2 употребляют дети (3–9 лет) и подростки (10–17 лет). Вклад жевательных резинок незначителен по сравнению с кондитерскими изделиями, включая выпечку, освежающие дыхание конфеты, соусы, салаты и спреды для сэндвичей, безалкогольные напитки и сыр. В исследовании, основанном на данных Голландского национального исследования потребления продуктов питания, продуктами, вносящими наибольший вклад в потребление TiO2 детьми младшего возраста (2–6 лет), являются кондитерские изделия (сладости, шоколадные изделия и жевательные резинки) и мелкая выпечка (печенье и проч.). Помимо пищевых продуктов таблетированные лекарства и пищевые добавки содержат до 3,6 мг/г TiO2.

Судьба TiO2 в живом организме

После приема внутрь частицы TiO2 проходят через пищеварительный тракт, начиная с ротовой полости, за которой следует желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), включающий пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник и прямую кишку. Во время прохождения через пищеварительные жидкости частицы TiO2 в основном агломерируются под воздействием белков и электролитов, но небольшая часть всё еще находится в наноразмерном диапазоне. При диспергировании агломераты способны разрушаться, что приводит к увеличению количества «свободных» наночастиц. На степень агломерации и количество «свободных» наночастиц дополнительно могут влиять условия в пищевых продуктах и в среде ЖКТ. Низкая абсорбция TiO2 и, наоборот, высокий процент диоксида титана, выводимого из организма с фекалиями, ранее считались доказательством отсутствия какого-либо неблагоприятного эффекта. Однако новые данные о кишечном отделе ставят это под сомнение. Частицы TiO2, независимо от их размера и гидрофильности/гидрофобности, способны проникать через слизь в нижележащие ткани.

Когда частицы TiO2 преодолевают защитную триаду слизь — микробиота — эпителий, они в некотором количестве попадают в системную циркуляцию и проникают в печень и почки, а также обнаруживаются в легких, селезенке и мозге с периодом полувыведения 12,7 дня, что показано на грызунах. Группа экспертов сочла, что Е171 имеет низкую пероральную системную доступность, не выше 0,5%, но может проходить через плаценту и передаваться плоду. Исследования на крысах показали длительный, 200–450 дней, период полувыведения частиц с размером 7–90 нм. Следовательно, в организме накопленные частицы TiO2 регулярно пополняются, что предполагает биоаккумуляцию, то есть накопление в организме. В тканях умерших людей частицы TiO2 обнаружены в печени, селезенке, почках и кишечнике.

У мышей, подвергавшихся пероральному воздействию наночастиц Belila 1

Переоценка безопасности Е171

Группа экспертов в мае 2021 года поменяла оценку безопасности пищевой добавки TiO2 (Е171) в соответствии с запросом Европейской комиссии от марта 2020-го. В масштабном документе, содержащем ссылки на 323 научные публикации, пересмотрены результаты предыдущей рекомендации EFSA от 2016 года, где подчеркивалась необходимость дополнительного изучения биологических свойств TiO2. Председатель группы экспертов заявил:

«Принимая во внимание все имеющиеся научные данные, группа заключила, что диоксид титана больше не может считаться безопасной пищевой добавкой. Важнейшим элементом для этого вывода является то, что мы не смогли отвергнуть опасения по генотоксичности частиц диоксида титана после его употребления. После приема внутрь всасывание частиц невелико, но они способны накапливаться в организме».

Оценка проводилась в том числе с учетом актуальных сведений о наночастицах, которые появились со времени заключения EFSA от 2016 года. Эксперты впервые применили Руководство научного комитета EFSA по нанотехнологиям (EFSA Scientific Committee Guidance on Nanotechnology) 2018 года к оценке безопасности пищевых добавок. Краситель Е171 содержит до 50% частиц в нанодиапазоне (то есть меньше 100 нанометров), воздействию которых подвергаются потребители.

Эксперты опасаются риска генотоксичности, при этом определить ежедневные безопасные количества добавки Е171 оказалось невозможным. Специалисты по управлению рисками Европейской комиссии были проинформированы о выводах EFSA и будут разрабатывать соответствующие регулирующие меры, чтобы обеспечить безопасность потребителей.

Может быть интересно

Национальное агентство по безопасности пищевых продуктов, окружающей среды и гигиены труда Франции (ANSES), рассмотрев риски, связанные с воздействием пищевой добавки Е171, добилось того, что в 2019 году использование TiO2 в пищевых продуктах было запрещено.

Параллельно Управление по безопасности продуктов питания и потребительских товаров (Нидерланды, NVWA) пришло к заключению о потенциально опасных для здоровья последствиях употребления TiO2; представителями NVWA подчеркивалась важность изучения иммунотоксикологических эффектов в дополнение к потенциальным последствиям репротоксикологического характера.

Что обнаружили эксперты

Заключение экспертов основано на новых научных данных, которые их группа сочла достоверными, включая результаты расширенного исследования репродуктивной токсичности в одном поколении (EOGRT). Основные выводы, которые могут стать поводом для запрета добавки Е171, таковы:

После публикации заключения руководитель Роспотребнадзора РФ А. Попова заявила, что исследовательским подразделениям поручено тщательно изучить действие Е171. Ранее токсико-гигиеническую оценку TiO2 проводили в 2019 году и пришли к выводу, что существуют риски, обусловленные наноразмерным TiO2, при его употреблении внутрь. Отметим, что продукты и изделия, которые не являются пищевыми, опасности не представляют.

Источник

Лако-красочные материалы — производство

Технологии и оборудование для изготовления красок, ЛКМ

Диоксид титана

Диоксид титана (двуокись титана) TiOa 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 (DHC. 2.П. Япементяпняя

Название и химический состав

Насыпной объем VK. J-103, м*/кг

Диоксид титана пиг-

ячейка анатаэа состоит из четырех молекул, а рутила только из двух:

image037 2image038 3T T T рутил » title=»Диоксид титана» align=»left» width=»142″ height=»32 src=»http://kraska.biz/pigmenty/dioksid-titana-3/style=»margin-top:44px; margin-bottom:0px»/>image039 2image040 2image041 3

Рутил, прокаленный при температуре около 1000 °С и содержащи: примеси Fe, Cr, Ni, Mn, проявляет свойство фототропии. При освещений он становится коричневым, в темноте вновь светлеет. Это объясняетсяЛ окислением примесных металлов в высшие оксиды вследствие выделения кислорода при освещении ТЮа с деформированной решеткой.

Минимальное количество примесей, внедрение которых в кристаллическую решетку рути­ла вызывает изменение окраски, составляет (в г ни 1 г ТЮ»): 3-10 * FeaOs — желтая окраска; 1,5-10 ftCraO& — коричневая; 3-10 * МпО» — серая; 7-10 9 VaOj — серо-голу­бая Диоксид титане, особенно его гидраты, легко адсорбирует оксиды и гидроксиды жежчи, которые придают желтую окраску анатаау уже при содержании 0,009 %, рутилу 0,003 %

В чистом виде диоксид титана, особенно в анатазной форме, обладает высокой фотохимической активностью, что вызывает разруццуцр лако-

(жнейшнх белых пигментов

красочной пленки («меление») и выцветание органических пигментов. Закрытие активных центров поверхности частиц диоксида титана гидро­ксидами Al, Si, Zn резко уменьшает фотохимическую активность. Такой модифицированный рутильный диоксид титана обладает незначительной фотохимической активностью и пригоден для атмосферостойких ответ* * твенных эмалей для автомашин и сельскохозяйственной техники.

Сырье, для получения диоксида титана. Для переработки в пигментный шоксид титана используются минералы: природный рутил, содержащий ‘)2—95 % (масс.) ТЮг и примесь г»е20з, придающую ему красный цвет (рутил красный); ильменит FeO-TiCb или измененный ильменит — ирканзит Fe203-3Ti02; титаномагнетиты, состоящие из зерен ильменита и магнетита и содержащие 8—12 % (масс.) ТЮа.

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. Ниже приведен типовой химический состав гитаномагнетитовых концентратов, % (масс):

Наиболее ценным и перспективным сырьем являются титановые шлаки, получаемые при доменной и особенно электрометаллургической переработке титансодержащих руд и концентратов. Содержание ТЮг в шлаках достигает 80—85 % в легко растворимой в серной кислоте форме.

Технология производства пигментного диоксида титана. Переработка титановых концентратов и шлаков в пигментный диоксид титана имеет целью не только освобождение от примесей FeO, Fe203, СГ2О3, МпОг, V2O5 и других, влияющих на цвет пигмента, но и придание ТЮг требуемой кристаллической формы, дисперсности, адсорбционных свойств и подав­ление фотохимической активности. Для получения диоксида титана приме­няют два способа: сернокислотный — для концентратов, содержащих более 40 % ТЮг, и хлоридный,— экономически выгодный только для переработки концентратов, содержащих не менее 80 % ТЮг (так как получаемые отходы FeCb 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 °С и непрерывном перемешивании реакционной массы сжатым воздухом с получением прозрачного раствора тита ни л сульфата TiOS04. При этом протекают следующие экзотермические реакции разложения:

Ti02 + H2S04——- TiOSOi + НгО,

FeO + H2S04—— * FeS04 + Н20,

Fe203 + 3H2S04——- AFe2 (S04)s + 3H20,

image042 2image043 2а также аналогичные реакции с оксидами Mn, Ла, A1 и другими примеся­ми. Все реакции протекают бурно после предварительного нагрева — температурного толчка — в течение нескольких минут с выделением большого количества паров воды, H2SO4, SO3 и БОг, которые улавливают­ся в скруббере, орошаемом водой. Реакцию разложения проводят периоди­ческим методом (рис. 2.2). Поскольку в реакторах пе­риодического действия при проведении главной реакции возможны местные перегре­вы и выбросы горячих кислых растворов, в целях безопас­ности реакционные аппараты’ выносят в изолированное помещение.

Рис. 2.2, Технологическая схема от­деления риэложения ильменита н восстановления железа:

/ реактор периодического действия; Ч пули’ управления; 3

мерник сер­ной кислоты; 4

весовой бункер из-j мельчекииго концентрата; б — опускае-, мая в реек гор корзина с железными обрезками; 6″ скруббер для очистки отходящих гизов; 7 — емкость для под­готовки растворов титанилсульфата к фильтрованию

Гидролиз 105 ”С
TiOS04+H80-*Tf0(0H)l+HlS04

image044 3

Сушка-рад — мол — сепарация

Вакуум-выпарка до 200 г/л TiOjj

image045 3
image046 1
image047 3

image048 3

Многочисленные попытки применения реакторов непрерывного действии с механическим перемешиванием не оправдали себя как технически, так и экономически, тек кик 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 ог солеожания КШЛПГ-M трмпрпятупн

image049 2
image050 2

Рис. 2.3. Диаграмма состава солей титана в серной кислоте.

image051 3

времени выдержки. Как следует из диаграммы состава солей титана в серной кислоте (рис. 2.3), преобладающее значение имеют титанил — сульфаты, проявляющие большую склонность к образованию комплексов и полимерных соединений.

Для характеристики растворов и расчета необходимого количества серной кислоты пользуются понятием активной кислоты, т. е. кислоты связанной с титаном в различных его соединениях, не считая кислоты свободной и связанной с другими металлами. Показа­телем качества раствора служит кислотный фактор F, являющийся отношением активной кислоты (в г/л раствора) к содержанию титана в пересчете на TiCb (в г/л):

image052 2

Теоретически для Ti (S04)2 F = 2,45; для T1OSO4 F= 1,225 В рабочих растворах поддерживают кислотный фактор в пределах F =1,94-2,1; при F 2,4 затруднен гидролиз.

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 ТЮг примерно 120 г/л) и все водорастворимые соли пере­ходят в раствор. ч

Для последующего удаления сульфата железа(П) из раствора тита — нилсульфата проводят восстановление ионов Fe3+ до Fe +, для чего в реактор добавляют чугунную стружку. В кислой среде проходит реакция восстановления Fe3 • Fe2+ выделяющимся водородом. Одновре­

Кислые растворы титанилсульфата, сульфатов железа, алюминия, марганца отстаивают или отфильтровывают на намывных фильтрах от шлама, состоящего из остатков неразложившейся руды, диоксида крем­ния, нерастворимого сульфата кальция, а затем осветляют, отделяя от них коллоидные частицы коагуляцией с помощью флокулянтов — высоко» молекулярных ПАВ. После вакуум-кристаллизации железный купорос FeS04-7HaO отделяют от раствора центрифугированием или фильтро­ванием. Железный купорос является побочным продуктом производства, i

2. Важнейшей стадией, определяющей пигментные свойства диоксида >

Такой продукт гидролиза по брутто-составу примерно соответствует ТЮ(ОН)2 и его называют метатитановой KUCAOTQU (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): TiO2-0JlH2O.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 ТЮг, 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 с отношением ОН/ТЮ2«2, после 1—2-часовой выдержки при 60—80 °С переходящий в микрокристаллические зародыши переменного состава Т[+х (ОН) го-*)» |де х TiOj+2Cl8.

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

2. Гидролиз TiCU перегретым до 400 °С водяным паром по реакции:

TiCl4 + 2H20 40Q °c > ТЮ2+4НС1. л

Образующийся в этом процессе анатаз быстро переходит в рутил. Паро­фазный гидролиз мало применяется, так как необходимо регенериро­вать хлор из НС1, что требует больших затрат.

Полученный обоими способами высокодисперсный диоксид титана • отделяется от реакционных газов в электрофильтрах. Для освобождения от адсорбированных СЬ или НС1 проводится дехлорирование продув­кой перегретым паром. Вся аппаратура хлоридного способа производ­ства ТЮг изготовляется из чистого. металлического титана, поэтому продукт не загрязняется и отличается высокой белизной и хорошей разбеливающей способностью (до 2000 усл. ед.). В процессе окисления в зону реакции могут быть введены модификаторы — алюминий и крем­ний.

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

В мировой практике хлоридным способом вырабатывается менее 7зТЮ2, но этот способ перспективен, поскольку связан также с получе­нием из TiCU чистого металлического титана.

Химическое модифицирование поверхности диоксида титана. Содер­жащиеся на поверхности диоксида титана гидроксильные группы могут иметь как кислотный, так и основной характер. Анатаз гидролизуется по схеме:

При этом его частинці заряжаются положительно. Рутил гидроли­зуется по схеме

а его частицы заряжаются отрицательно. В промышленных образцах рутила, прокаленного при 850 °С, всегда остается 3 — 5% (масс.) ана — таза, поэтому на поверхности ТЮ2 могут одновременно адсорбироваться как кислоты и мыла, так и амины.

Модифицирование поверхности солями кремния, алюминия, цинка увеличивает гидрофильность поверхности, а модифицирование жирными кислотами, алифатическими аминами, солями четвертичных аммониевых оснований и особенно кремнийорганическими соединениями гидрофоби — зирует поверхность:

НО-ЛІ-ОН Si(OH)3 Si(CH3)3R Н-О-Н

Подбирая для каждого вида пленкообразователя свои модифика­торы, получают марки пигментного диоксида титана различного назна* чения. Так, для водоразбавляемых красок, предназначенных для наруж­ных покрытий, рекомендуют рутил (Р-06), содержащий до 4,5% SiCb и до 7,5 % AI2O3, а для внутренних работ —Модифицированный анатаз (А-1).

Для модифицирования высокодисперсного диоксида титана хлорид — ного производства гидрохимическая обработка растворами солей алю­миния, кремния, цинка нецелесообразна. Для этого разработаны «сухие» методы: сжигание вместе с «ПСЦ хлоридов алюминия и кремния, либо чистых металлов или напыление модификаторов в вакууме.

По методу молекулярного наслоения гидратированная увлажненным воздухом поверхность диоксида титана последовательно обрабаты­вается парами модификаторов-хлоридов, которые вступают в реакцию с активными центрами поверхности; при этом выделяется HGi. При вторичной обработке влажным воздухом хлориды гидролизуются, и ча­стицы ТЮг покрываются мономолекулярным слоем гидроксида металла модификатора, который при прокаливании при 800 °С превращается в оксидный слой, одновременно происходит обесхлоривание. За один цикл обработки наносится 0,1 — 3 % модификатора, что достаточно для подавления фотоактивности. Повторяя циклы обработки, можно нарастить слой любой толщины.

Метод молекулярного наслоения может быть использован и для получения оболочковых («керновых») титановых пигментов, когда слой TiCU наносится на поверхность частиц наполнителей. При толщине слоя диоксида титана 10—15 нм, нанесенного на частинці белой сажи (осажденного SiCVnbbO) размером 0,1 мкм, закрепление происходит мозаично — только на активных центрах. При содержании диоксида титана на поверхности белой сажи 12% (масс.) получается пигмент с укрывистостью 80 г/мл. Механическая смесь белой сажи и диоксида гитана того же состава имеет укрывистость 160 r/м2, т. е. расход П02 при использовании оболочкового пигмента можно снизить в 2 раза.

Источник

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

А вот еще кое-что интересное для вас:

  • Для чего нужен дубликаты госномера авто. 10 причин сделать себе его
  • Разновидности похоронных бюро и сферы их деятельности
  • Как быстро изучить английский язык? Плюсы и минусы онлайн школы по изучения языков
  • Эффективное создание текста вакансии: ключевые шаги и рекомендации
  • Размещение серверов в дата-центрах: преимущества и недостатки

  • 0 0 голоса
    Article Rating
    Подписаться
    Уведомить о
    0 Комментарий
    Старые
    Новые Популярные
    Межтекстовые Отзывы
    Посмотреть все комментарии