Краситель е171 (диоксид титана) - пищевой пигмент белого цвета, не растворимый в воде и растворах кислот, широко используется в различных отраслях промышленности. Добавка, называемая также титановыми белилами и двуокисью титана (TiO2, titanium dioxide), выпускается в виде порошка из прозрачных, но желтеющих в процессе нагревания, кристаллов.
В природе встречается три разновидности диоксида титана: брукит и рутил с анатазом, но только кристаллическая структура последних двух позволяет получать из них вещество, пригодное к использованию. Основным его востребованным свойством является уникальная отбеливающая способность, которая в сочетании с нетоксичностью, повышенной химической, атмосферо- и влагостойкостью делает его таким ценным для потребителя.
А возможность придавать идеальную белизну, более привлекательный внешний вид съедобным продуктам без влияния на их вкус и запах обусловила широкое применение этой добавки в пищевой индустрии. Потребительская форма диоксида титана, являясь основным продуктом титановой переработки, обычно представляет собой почти чистое вещество с незначительными вкраплениями оксида алюминия с диоксидом кремния для улучшения технологических характеристик продукта.
Основные сферы применения диоксида титана
Вещество эталонной чистоты до 99,99%, получаемое в процессе термического гидролиза, используют для изготовления максимально прозрачных стекол, применения в радиоэлектронике, волоконной оптике, медицине и пьезокерамике. Для удовлетворения широкого потребительского спроса производство диоксида титана в качестве пигментного красителя возможно в нескольких различных фракциях, адаптированных для конкретной области применения, от которой зависят размер и форма кристаллов и вид обработки их поверхности (органическая или неорганическая).
В промышленности титановые белила используют для изготовления лакокрасочной продукции с улучшенными укрывными свойствами, которая защищает окрашенные поверхности от действия ультрафиолета, старения и пожелтения пленки. Также их добавляют в изделия из пластика (оконные конструкции, детали мебели, бытовой техники и автомобилей), что помимо придания высокой интенсивности белому цвету повышает их сопротивляемость негативным воздействиям.
В производстве керамики, стекла и резины двуокись титана нередко используют в качестве катализатора химических реакций или инертного базового материала, что позволяет эксплуатировать продукцию из них в условиях повышенных температур. Этой же добавкой повышают стойкость к выцветанию типографской краски, матируют скрученные волокна при изготовлении синтетических тканей, улучшают структуру бумажной пульпы с ее отбеливанием в бумажно-картонной индустрии. Известно также положительное воздействие диоксида титана, направленное на защиту древесины от радиации солнечных лучей, очищение воздуха и повышение эффективности сварочных флюсов.
Использование TiO2 в косметике и фармацевтике
Наибольшее распространение получило применение диоксида титана в косметике, пищевой промышленности и фармацевтике. В последнем производстве он добавляется в качестве пигмента, придающего медикаментам белизну высокой степени и укрывистость оболочкам таблеток.
В косметике вещество TiO2 применяют как средство защиты от ультрафиолета, считающееся одним из лучших для нейтрализации УФ-лучей при изготовлении солнцезащитных кремов, как белый пигмент или наполнитель в декоративных косметических средствах (пудре, губной помаде, тенях для век), антиперспирантах, мыле и зубной пасте.
Зная, как разводить диоксид титана,поклонники натуральной косметики изготавливают мыло ручной работы с особыми свойствами даже на дому. Помимо нужного оттенка цвета он придает продуктам светонепроницаемость и укрывистость. С его помощью также получают другие виды пигментов для косметического сырья, например, титанированную слюду (перламутр).
Добавка нашла широкое применение в пищевой промышленности
Использование добавки е171 получило наибольшее распространение в пищевой промышленности. Ее применяют как для придания определенных свойств продуктам, так и для защиты их пластиковой упаковки от выцветания и ультрафиолетового излучения. Это особенно актуально при производстве порошкообразных продуктов, быстро приготовляемых полуфабрикатов, сухого молока и т.п.
Благодаря использованию диоксида титана изделия из рыбы, соусы (с тертым хреном, майонез и другие), кондитерские глазури, конфеты и белый шоколад получают оптически привлекательный внешний вид. Еще с ее помощью осветляется мука для изготовления пельменей и других полуфабрикатов из теста, а также паштеты, колбасы и шпик в процессе переработки мяса.
Официально разрешенный санитарными нормами и правилами пищевой компонент е171, не растворяясь желудочным соком и не всасываясь в кишечнике, не остается в тканях и полностью выводится из организма. На сегодня не зарегистрирован клиническими исследованиями использования диоксида титана вред от приема его в пищу, но для снижения цены продукции, некоторые производители пытаются применять альтернативные пигменты, не настолько безопасные для здоровья.
Также не рекомендуется превышать суточную дозу оптимального содержания диоксида титана в рационе питания, что составляет примерно 1% , людям со слабым иммунитетом, страдающим заболеваниями почек и печени, хотя данные о ее возможном негативном влиянии на эти органы еще недостаточно изучены, и исследования продолжаются.
Диоксид титана – это краситель, который активно применяется в пищевой промышленности. Он помогает придать продуктам питания снежно-белый цвет и сделать их более привлекательными для покупателей. Официально диоксид титана считается абсолютно безопасным для человека, но многие потребители не согласны с этим утверждением.
Диоксид титана вызывает серьезные опасения у людей, поскольку он не является исключительно пищевым красителем. Он широко используется при производстве белых красок, лаков, эмалей, эмульсий, штукатурки, грунтовки и других ремонтных материалов. Кроме того, он применяется при изготовлении белого пластика, резины, стекла и бумаги.
Но широкий спектр применения еще не указывает на его опасность для человека. Поэтому, чтобы раз и навсегда прояснить вопрос – вреден ли диоксид титана для здоровья, необходимо разобраться в свойствах этого вещества и понять, как он влияет на организм взрослых и детей.
Применение
Диоксид титана – это порошок без вкуса и запаха, обладающий интенсивно белым цветом и выраженным отбеливающим свойством. С его помощью производители наделяют неестественной белизной те продукты питания, которые от природы имеют серый или желтоватый оттенок.
Так без применения двуокиси титана не обходится ни одна молочная фабрика. Этот белый пигмент помогает сделать более аппетитными йогурты, сметану, сухое молоко, молочные коктейли, брынзу, сгущённое молоко и питьевую молочную сыворотку.
Помимо этого, данный краситель широко применяется в кондитерских изделиях, в частности в белой глазури, креме, нуге, жевательной резинке, зефире, мороженном и других сладостях. Диоксид титана всегда присутствует в готовом тесте, в том числе в покупных пельменях и варениках. Его добавляют в фарш из белой рыбы, крабовые палочки и морепродукты.
На присутствие диоксида титана в продукте питания указывает наличие в его составе добавки Е 171. Эта пищевая добавка разрешена во всех странах мира без исключения, поэтому ежегодно ее поглощают в огромных количествах жители всех континентов.
Другим свойством оксида титана является умение отражать ультрафиолетовые лучи. По этой причине краситель Е171 входит в состав многих косметических средств, призванных защищать человека от солнца. Данный белый пигмент обеспечивает кремам высокие UV-фильтры и надежно защищает от солнечного ожога.
Напоследок необходимо отметить повсеместное использование диоксида титана в производстве зубных паст и многих медицинских препаратов. В частности, все белые таблетки и порошки имеют в своем составе именно этот краситель.
Вред
Сегодня в интернете можно встретить массу информации о том, что диоксид титана крайне вреден, так как разрушает организм человека на клеточном уровне. Однако многочисленные исследования, в том числе и на подопытных животных, не выявили заметного вредного воздействия данной пищевой добавки на живой организм.
В статье, опубликованной в авторитетном журнале Food and chemical toxicology, было приведено три независимых исследования на выявление вреда диоксида титана. В ходе них крысам ежедневно вводили в желудок по 1000 мк/кг порошкового красителя Е 171 и внимательно следили за их состоянием.
По итогам трех экспериментов не было выявлено никакого негативно вреда данной пищевой добавки для организма животных. Подопытные крысы сохраняли активность, не страдали от заболеваний и что особенно важно смогли дать здоровое потомство.
Ученые объясняют это необычайной инертностью титанового оксида, который растворяется только в сильно концентрированных кислотах и щелочах. Эта пищевая добавка абсолютно не растворима в воде, животных и растительных жирах, этаноле и других органических растворителях.
Поэтому диоксид титана не расщепляется в желудке человека и не усваивается в кишечнике, а в полном объеме выводится из организма естественным путем. По этой причине он не оказывает никакого влияния на здоровье человека – ни вредного, ни полезного.
Важно подчеркнуть, что диоксид титана не проникает в организм через кожу. Это делает абсолютно безопасным применение солнцезащитных кремов и других косметических средств, имеющих в своем составе добавку Е171. То же самое касается лекарственных средств, в том числе таблеток, порошков и мазей.
Единственный официально подтвержденный вред от диоксида титана испытывают на себе только работники предприятий по производству данного красителя. Дело в том, что диоксид титана получают из титановой руды, а точнее минералов рутила, анатаза, брукита и ильменита. В ходе их переработки выделяется титановая пыль, которая опасна для человека.
При вдыхании мельчайших частиц диоксида титана они оседают в легких и вызывают тяжелые аллергические реакции, нарушают обменные процессы и кровообращение в тканях, провоцируют серьезное воспаление и разрастание фиброзной ткани. В особо тяжелых случаях такое поражение легких может стать причиной развития туберкулеза и даже рака легких.
Однако в этом случае вред для организма связан не со свойствами красителя Е171, а с присутствием инородных частиц в тканях легких. Вдыхание любых других микрочастиц вызывает аналогичное поражение органов дыхания.
Так наиболее опасным считается попадание в легкие человека диоксида кремния, что вызывает опаснейшее заболевание силикоз.
Вывод
Говоря о том, какой вред для человека представляет пищевая добавка Е171, следует подчеркнуть, что в настоящий момент она считается безвредной. Такого мнения о ней придерживаются специалисты из разных стран мира, в том числе и из России.
В действительности – это не значить что диоксид титана абсолютно безопасен. Это означает лишь, что его возможные негативные свойства пока не выявлены. Может быть он и в самом деле совершенно безвреден. Но может оказаться и так, что данная пищевая добавка отражается на здоровье человека не сразу, а спустя десятки лет.
Однако нельзя не отметить, что диоксид титана активно используется в пищевой промышленности еще с середины прошлого века и пока не было выявлено связи между его употреблением и возникновением тех или иных болезней. Это позволяет предположить, что если краситель Е171 и обладает вредными свойствами, то они выражены крайне слабо.
). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления - ромбическая IV и гексагональная V.
| Модификация/Параметр | Рутил | Анатаз | Брукит | Ромбическая IV | Гексагональная V | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметры элементарной решётки, нм | a | 0,45929 | 0,3785 | 0,51447 | 0,4531 | 0,922 |
| b | - | - | 0,9184 | 0,5498 | - | |
| c | 0,29591 | 0,9486 | 0,5145 | 0,4900 | 0,5685 | |
| Число формульных единиц в ячейке | 2 | 4 | 8 | |||
| Пространственная группа | P4/mnm | I4/amd | Pbca | Pbcn | ||
При нагревании и анатаз, и брукит необратимо превращаются в рутил (температуры перехода соответственно 400-1000°C и около 750 °C). Основой структур этих модификаций являются октаэдры TiO 6 , то есть каждый ион Ti 4+ окружён шестью ионами O 2- , а каждый ион O 2- окружён тремя ионами Ti 4+ . Октаэдры расположены таким образом, что каждый ион кислорода принадлежит трём октаэдрам. В анатазе на один октаэдр приходятся 4 общих ребра, в рутиле - 2.
Нахождение в природе
В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению первые два имеют тетрагональную, а последний - ромбическую сингонию), причём основную часть составляет рутил.
Свойства
Физические, термодинамическе свойства
Чистый диоксид титана - бесцветные кристаллы (желтеет при нагревании). Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (за исключением плавиковой).
- Температура плавления для рутила - 1870 °C (по другим данным - 1850 °C, 1855 °C)
- Температура кипения для рутила - 2500 °C.
- Плотность при 20 °C:
Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, т.к. они переходят в рутильную форму при нагревании (см. ).
Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость (абразивность), показатель преломления (2,55 - у анатаза и 2,7 - у рутила), диэлектрическая постоянная .
Химические свойства
Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).
Медленно растворяется в концентированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
2TiO 2 + 4NH 3 →(t) 4TiN + 6H 2 O + O 2
При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства
TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).
Добыча и производство
Полная статья получение оксида титана(IV)
Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.
Основными производители и экспортёры диоксида титана:
В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.
В России пигментный диоксид титана не производят, но производят технические марки, используемые в металлургии. На территории СНГ диоксид титана производится на Украине предприятиями «Сумыхимпром», город Сумы , «Крымский титан», г. Армянск) и КП "Титано-магниевый комбинат" (г. Запорожье). Сумский государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технология получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.
Как указано выше, диоксид титана встречается в виде минералов, однако этого источника недостаточно, поэтому значительная его часть производится. Существуют два основных промышленных метода получения TiO 2: из ильменитового (FeTiO 3) концентрата и из тетрахлорида титана.
Производство диоксида титана из ильменитового концентрата
Технология производства состоит из трёх этапов:
- получение растворов сульфата титана (путём обработки ильменитовых концентратов серной кислотой). В результате получают смесь сульфата титана и сульфатов железа (II) и (III), последний восстанавливают металлическим железом до степени окисления железа +2. После восстановления на барабанных вакуум-фильтрах отделяют растворов сульфтов от шлама. Сульфат железа(II) отделяют в вакуум-кристаллизаторе.
- гидролиз раствора сульфатных солей титана. Гидролиз проводят методом введения зародышей (их готовят осаждая Ti(OH) 4 из растворов сульфата титана гидроксидом натрия). На этапе гидролиза образующиеся частицы гидролизата (гидратов диоксида титана) обладают высокой адсорбционной способностью, особенно по отношению к солям Fe 3+ , именно по этой причине на предыдущей стадии трёхвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Варьируя условия проведения гидролиза (концентрацию, длительность стадий, количество зародышей, кислотность и т. п.) можно добиться выхода частиц гидролизата с заданными свойствами, в зависимости от предполагаемого применения.
- термообработка гидратов диоксида титана. На этом этапе, варьируя температуру сушки и используя добавки (такие, как оксид цинка , хлорид титана и используя другие методы можно провести рутилизацию (то есть перестройку оксида титана в рутильную модификацию). Для термообработки используют вращающиеся барабанные печи длиной 40-60 м. При термообработке испаряется вода (гидроксид титана и гидраты оксида титана переходят в форму диоксида титана), а также диоксид серы .
Производство диоксида титана из тетрахлорида титана
Существуют три основных метода получения диоксида титана из его тетрахлорида:
- гидролиз водных растворов тетрахлорида титана (с последующей термообработкой осадка)
- парофазный гидролиз тетрахлорида титана (основан на взаимодействии паров тетрахлорида титана с парами воды). Процесс обычно ведётся при температуре 900-1000°C
- термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)
Применение
Основные применения диоксида титана:
| 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | |
|---|---|---|---|---|
| Америка | 1730 | 1730 | 1730 | 1680 |
| Запад. Европа | 1440 | 1470 | 1480 | 1480 |
| Япония | 340 | 340 | 320 | 320 |
| Австралия | 180 | 200 | 200 | 200 |
| Прочие страны | 690 | 740 | 1200 | 1400 |
| Всего | 4380 | 4480 | 4930 | 5080 |
Другие применения - в производстве резиновых изделий, стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т.д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171 ).
Цены и рынок
Цены на диоксид титана отличаются в зависимости от степени чистоты и марки. Так, особо чистый (99,999 %) диоксид титана в рутильной и анатазной форме стоил в сентябре года 0,5-1 доллара за грамм (в зависимости от размера покупки), а технический диоксид титана - 2,2-4,8 доллара за килограмм в зависимости от марки и объёма покупки .
Нормативы
- Двуокись титана пигментная. Технические условия ГОСТ 9808-84
В настоящее время диоксид титана по ГОСТ 9808-84 не выпускается.
- Диоксид титана пигментный. ТУ У 24.1-05762329-001-2003
По данным техническим условиям работает ГАК "Титан" (г. Армянск).
- Титана диоксид пигментный. ТУ У 24.1-05766356-054:2005
По данным техническим условиям работает ОАО "Сумыхимпром" (г. Сумы).
Использованная литература
- Б. В. Некрасов. Основы общей химии . Т. I изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. С. 644, 648
- Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др. Химическая технология неорганических веществ : в 2 кн. Кн. 1 Под ред. Т. Г. Ахметова.-М.:Высшая школа, 2002 ISBN 5-06-004244-8 С. 369-402
- Химия : Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000. С. 411
- Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594
Ссылки
- Мировой рынок пигментного диоксида титана Состояние, тенденции, прогнозы
- TiO2 - Titanium Dioxide | Двуокись титана (диоксид титана) | Свойства, область применения, производители диоксида титана
- Международная карта химической безопасности для диоксида титана
- Titanium dioxide Информация из Химической базы данных Акронского университета
Примечания
- http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
- Химическая энциклопедия
Всем привет. Думаю, вы, перед тем как купить какую-то продукцию знакомитесь с ее составом. Вот и я всегда так делаю. В составе многих косметических средств можно увидеть диоксид титана. Я встречала такие надписи: titanium dioxide, micronized titanium dioxide. А также titanium dioxide , ci 77891. Естественно мне стало интересно диоксид титана что это такое. И есть ли какой-то вред от данного вещества? Давайте разберемся вместе.
В природе данное вещество встречается в виде трех минералов: рутила, анатаза и брукита. Чистая двуокись представляет собой бесцветные кристаллы, при нагревании они желтеют.
В косметической промышленности двуокись титана применяют в раздробленном состоянии. Она представляет собой белую пудру, не растворимую в воде. По консистенции напоминает мел, что хорошо видно на фото порошка. Как видите, вещество имеет природное происхождение. Т.е. это не синтетический продукт и не органика.
По своим химическим свойствам двуокись абсолютно инертна. Это значит, что она не вступает в реакцию с другими веществами.
Т.е. при добавлении ее в различные средства никаких дополнительных соединений она не образует. Это говорит о ее безвредности. Частично растворяется в соляной кислоте. Т.е. с соединениями хлора реакция возможна.
Титан не является летучим. Из организма выводится практически полностью. Мелкие частицы диоксида обладают способностью отражать УФА-излучение. Именно это излучение вызывает такое смертельное заболевание, как меланома. Также частички двуокиси отражают УФВ-излучение, которое приводит к раку кожи.
Применение двуокиси титана
Применение данного вещества довольно обширно. Его активно используют в мыловарении, в косметике и пищевой промышленности. В составе продуктов двуокись вы найдете по мркировке Е171. По сути – это краситель, вещество используется для придания продукту белого цвета. Такое широкое применение двуокись титана получила из-за своей не токсичности. А также хорошей отбеливающей способности и стойкости к влаге.
Титан также используют в производстве бумаги, пластмасс, лакокрасочной промышленности. Рассуждая о вреде, давайте просто посмотрим, где добавку Е171 применяют в пищевой промышленности:
- в завтраки быстрого приготовления
- крабовые палочки
- сухое молоко
- майонез
- белый шоколад
- муку (на 100 кг муки разрешено добавлять от 100 до 200 г диоксида)
- в кондитерской промышленности - осветление глазури и т.д.
Применение настолько широко, что думать о колоссальном вреде организму просто смешно. Ведь двуокись встречается практически везде: в мыле, зубной пасте, креме, продуктах. Почему диоксид получил такое широкое применение в косметике? И насколько это оправданно - давайте разбираться.
Для чего титан применяют в косметике
Как я уже говорила основное применение вещества – как красителя. В косметике тоже самое – белоснежный цвет крема, мыла, пасты – это двуоксись титана. В составе пудры и тональных кремов вещество применяют для создания нужного оттенка.
Концентрация в пудре не более 15%, в тональном креме не более 10%
Но основное и незаменимое свойство титана в косметике – это все же защита от ультрафиолета. Плюс к этому вещество гипоаллергенно, оно не раздражает кожу. Поэтому добавляется даже в кремы для самых маленьких.
В ЕС и США диоксид разрешен не только в косметической и пищевой промышленности. Его успешно применяют для окрашивания лекарственных средств. Также и в РФ – капсулы и таблетки окрашивают титаном.
В косметической, фармацевтической и пищевой промышленности двуокись тщательно очищают и очень мелко дробят. А в дезодоранты, помады и пудры, порошок попадает в виде нано частиц. Вот вокруг этих наночастичек и идут споры.
Двуокись титана – вредна или нет
Недавние исследования показали, что солнцезащитная косметика с этим веществом бесполезна в бассейнах. Т.е. при купании в хлорированной воде диоксид сразу смывается с тела. И, естественно, теряет свои свойства. А вот в морской воде выдерживаете до 4-х заходов в воду. Что можно сказать по этому поводу? Здесь скорее речь не о вреде. А о неспособности крема выполнить свои функции при определенных условиях.
Были и другие исследования о якобы биохимическом воздействии двуокиси на клетки. Титан на клеточном уровне может мешать передаче сигналов. При этом двуокись должна попадать в организм через пищу. Сразу скажу, исследования были проведены минимальные.
По токсикологии и аллергии уровень опасности низкий. Что касается онкологии – ниже среднего. Вы должны понимать, что нужно есть двуокись большими ложками и длительно. Тогда есть вероятность спровоцировать онкопроцесс. Все опыты проводились на животных и дозы им давались максимальные. В здравом уме мы не станем диоксид титана употреблять в таком количестве.
Американская независимая организация EWG делит диоксид на обычный и солнцезащитный. Эта организация составляет рейтинг опасных веществ. Так вот солнцезащитным диоксид становится при измельчении до нано частиц.
Нано частица имеет размер менее 100 нм в диаметре. Для солнцезащитной косметики применяют диоксид с размером частиц около 25 нм
Существует предположение, что нано частицы могут через кожу попадать в кровь. А кровью они будут разноситься по организму, попадать в клетки и мозг. Также предполагают, что нано частицы могут накапливаться в организме. Но вы же понимаете, никто не проводил многолетние исследования. Допустим, какие изменения в организме происходят, если 10 лет использовать пудру с диоксидом.
Вот и получается - то, что нано частицы могут накапливаться в коже, вообще только предположили . Ведь это нужно ждать десятки лет, чтобы подтвердить или опровергнуть данные опасения. Поэтому лично я не нашла ни одного опытного исследования о вреде нано частиц двуокиси.
Если у вас все еще остались сомнения загляните на сайт EWG . Они утверждают, что лучше всего защищает от солнца оксид цинка и диоксид титана. Если бы вещество было опасно, неужели его одобрили бы практически все страны мира?
Примеры косметики с titanium dioxide
Этот природный минерал присутствует во многих косметических средствах. С некоторыми из них я вас сейчас познакомлю. И фото такой косметики я для вас припасла.
Спрей - активатор загара от Виши SPF 50+ . Это косметическое средство обеспечивает интенсивное увлажнение. Также оно позволяет быстро добиться стойкого и естественного загара. Данный флюид гипоаллергенный – может использоваться для ухода за чувствительной кожей.
Солнцезащитное средство для детей . Выпускается оно со значком SPF 50+. В составе данного косметического средства присутствует инновационный солнечный фильтр Mexoplex®. Выдерживает до 6 купаний в воде по 20 минут. Можно пользоваться всей семьей.
). Искусственно получены ещё две модификации высокого давления - ромбическая IV и гексагональная V.
| Модификация/Параметр | Рутил | Анатаз | Брукит | Ромбическая IV | Гексагональная V | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Параметры элементарной решётки, нм | a | 0,45929 | 0,3785 | 0,51447 | 0,4531 | 0,922 |
| b | - | - | 0,9184 | 0,5498 | - | |
| c | 0,29591 | 0,9486 | 0,5145 | 0,4900 | 0,5685 | |
| Число формульных единиц в ячейке | 2 | 4 | 8 | |||
| Пространственная группа | P4/mnm | I4/amd | Pbca | Pbcn | ||
При нагревании и анатаз, и брукит необратимо превращаются в рутил (температуры перехода соответственно 400-1000°C и около 750 °C). Основой структур этих модификаций являются октаэдры TiO 6 , то есть каждый ион Ti 4+ окружён шестью ионами O 2- , а каждый ион O 2- окружён тремя ионами Ti 4+ . Октаэдры расположены таким образом, что каждый ион кислорода принадлежит трём октаэдрам. В анатазе на один октаэдр приходятся 4 общих ребра, в рутиле - 2.
Нахождение в природе
В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита (по строению первые два имеют тетрагональную, а последний - ромбическую сингонию), причём основную часть составляет рутил.
Свойства
Физические, термодинамическе свойства
Чистый диоксид титана - бесцветные кристаллы (желтеет при нагревании). Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (за исключением плавиковой).
- Температура плавления для рутила - 1870 °C (по другим данным - 1850 °C, 1855 °C)
- Температура кипения для рутила - 2500 °C.
- Плотность при 20 °C:
Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, т.к. они переходят в рутильную форму при нагревании (см. ).
Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость (абразивность), показатель преломления (2,55 - у анатаза и 2,7 - у рутила), диэлектрическая постоянная .
Химические свойства
Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).
Медленно растворяется в концентированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
2TiO 2 + 4NH 3 →(t) 4TiN + 6H 2 O + O 2
При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства
TLV(предельная пороговая концентрация, США): как TWA (среднесменная концентрация, США) 10 мг/м³ A4 (ACGIH 2001).
Добыча и производство
Полная статья получение оксида титана(IV)
Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.
Основными производители и экспортёры диоксида титана:
В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.
В России пигментный диоксид титана не производят, но производят технические марки, используемые в металлургии. На территории СНГ диоксид титана производится на Украине предприятиями «Сумыхимпром», город Сумы , «Крымский титан», г. Армянск) и КП "Титано-магниевый комбинат" (г. Запорожье). Сумский государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технология получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.
Как указано выше, диоксид титана встречается в виде минералов, однако этого источника недостаточно, поэтому значительная его часть производится. Существуют два основных промышленных метода получения TiO 2: из ильменитового (FeTiO 3) концентрата и из тетрахлорида титана.
Производство диоксида титана из ильменитового концентрата
Технология производства состоит из трёх этапов:
- получение растворов сульфата титана (путём обработки ильменитовых концентратов серной кислотой). В результате получают смесь сульфата титана и сульфатов железа (II) и (III), последний восстанавливают металлическим железом до степени окисления железа +2. После восстановления на барабанных вакуум-фильтрах отделяют растворов сульфтов от шлама. Сульфат железа(II) отделяют в вакуум-кристаллизаторе.
- гидролиз раствора сульфатных солей титана. Гидролиз проводят методом введения зародышей (их готовят осаждая Ti(OH) 4 из растворов сульфата титана гидроксидом натрия). На этапе гидролиза образующиеся частицы гидролизата (гидратов диоксида титана) обладают высокой адсорбционной способностью, особенно по отношению к солям Fe 3+ , именно по этой причине на предыдущей стадии трёхвалентное железо восстанавливается до двухвалентного. Варьируя условия проведения гидролиза (концентрацию, длительность стадий, количество зародышей, кислотность и т. п.) можно добиться выхода частиц гидролизата с заданными свойствами, в зависимости от предполагаемого применения.
- термообработка гидратов диоксида титана. На этом этапе, варьируя температуру сушки и используя добавки (такие, как оксид цинка , хлорид титана и используя другие методы можно провести рутилизацию (то есть перестройку оксида титана в рутильную модификацию). Для термообработки используют вращающиеся барабанные печи длиной 40-60 м. При термообработке испаряется вода (гидроксид титана и гидраты оксида титана переходят в форму диоксида титана), а также диоксид серы .
Производство диоксида титана из тетрахлорида титана
Существуют три основных метода получения диоксида титана из его тетрахлорида:
- гидролиз водных растворов тетрахлорида титана (с последующей термообработкой осадка)
- парофазный гидролиз тетрахлорида титана (основан на взаимодействии паров тетрахлорида титана с парами воды). Процесс обычно ведётся при температуре 900-1000°C
- термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)
Применение
Основные применения диоксида титана:
| 2001 г. | 2002 г. | 2003 г. | 2004 г. | |
|---|---|---|---|---|
| Америка | 1730 | 1730 | 1730 | 1680 |
| Запад. Европа | 1440 | 1470 | 1480 | 1480 |
| Япония | 340 | 340 | 320 | 320 |
| Австралия | 180 | 200 | 200 | 200 |
| Прочие страны | 690 | 740 | 1200 | 1400 |
| Всего | 4380 | 4480 | 4930 | 5080 |
Другие применения - в производстве резиновых изделий, стекольном производстве (термостойкое и оптическое стекло), как огнеупор (обмазка сварочных электродов и покрытий литейных форм), в косметических средствах (мыло и т.д.), в пищевой промышленности (пищевая добавка E171 ).
Цены и рынок
Цены на диоксид титана отличаются в зависимости от степени чистоты и марки. Так, особо чистый (99,999 %) диоксид титана в рутильной и анатазной форме стоил в сентябре года 0,5-1 доллара за грамм (в зависимости от размера покупки), а технический диоксид титана - 2,2-4,8 доллара за килограмм в зависимости от марки и объёма покупки .
Нормативы
- Двуокись титана пигментная. Технические условия ГОСТ 9808-84
В настоящее время диоксид титана по ГОСТ 9808-84 не выпускается.
- Диоксид титана пигментный. ТУ У 24.1-05762329-001-2003
По данным техническим условиям работает ГАК "Титан" (г. Армянск).
- Титана диоксид пигментный. ТУ У 24.1-05766356-054:2005
По данным техническим условиям работает ОАО "Сумыхимпром" (г. Сумы).
Использованная литература
- Б. В. Некрасов. Основы общей химии . Т. I изд. 3-е, испр. и доп. Изд-во «Химия», 1973 г. С. 644, 648
- Т. Г. Ахметов, Р. Т. Порфирьева, Л. Г. Гайсин и др. Химическая технология неорганических веществ : в 2 кн. Кн. 1 Под ред. Т. Г. Ахметова.-М.:Высшая школа, 2002 ISBN 5-06-004244-8 С. 369-402
- Химия : Справ. изд./В. Шретер, К.-Х. Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. 2-е изд., стереотип. - М.:Химия, 2000. С. 411
- Химическая энциклопедия (электронная версия) С. 593, 594
Ссылки
- Мировой рынок пигментного диоксида титана Состояние, тенденции, прогнозы
- TiO2 - Titanium Dioxide | Двуокись титана (диоксид титана) | Свойства, область применения, производители диоксида титана
- Международная карта химической безопасности для диоксида титана
- Titanium dioxide Информация из Химической базы данных Акронского университета
Примечания
- http://www.snab.ru/lkm2/01/03.pdf
- Химическая энциклопедия
