Właściwości sorpcyjne dwutlenku tytanu. Podstawowe badania

We współczesnym świecie przemysł tytanowy szybko się rozwija. Jest źródłem dużej liczby substancji wykorzystywanych w różnych gałęziach przemysłu.

Charakterystyka dwutlenku tytanu

Dwutlenek tytanu ma wiele nazw. Jest to amfoteryczny tlenek czterowartościowego tytanu. On gra ważna rola w rozwoju przemysłu tytanowego. Tylko pięć procent rudy tytanu trafia do produkcji tlenku tytanu.

Jeść duża liczba modyfikacje dwutlenku tytanu. W naturze występują kryształy tytanu, które mają kształt rombu lub czworokąta.

Wzór dwutlenku tytanu przedstawia się następująco: TiO2.

Dwutlenek tytanu jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu. Jako taki jest znany na całym świecie dodatki do żywności, jak E-171. Składnik ten ma jednak szereg negatywnych skutków, co może wskazywać, że dwutlenek tytanu jest szkodliwy dla organizmu człowieka. Wiadomo, że składnik ten ma właściwości wybielające. Może to być dobre w produkcji syntetycznych detergentów. Szkodliwość dla organizmu ludzkiego spowodowana tym suplementem diety stanowi zagrożenie dla wątroby i nerek.

W przemyśle spożywczym istnieje możliwość uszkodzenia dwutlenku tytanu. W przypadku użycia w nadmiarze produkt może nabrać niepożądanego odcienia, co tylko odstraszy konsumentów.

Dwutlenek tytanu ma dość niski poziom toksyczności.

Może stać się toksyczny w przypadku interakcji z innymi składnikami dowolnego produktu. Używanie produktów zawierających duże ilości toksyn może prowadzić do zatrucia, a nawet śmierci. Dlatego bardzo ważne jest, aby wiedzieć, z jakimi pierwiastkami nie należy stosować tlenku tytanu.

Właściwości dwutlenku tytanu

Dwutlenek tytanu ma wiele charakterystycznych właściwości. Określają możliwość jego zastosowania w różnych gałęziach przemysłu. Dwutlenek tytanu ma następujące właściwości:

• doskonały stopień wybielenia różne rodzaje materiały,
• dobrze współdziała z substancjami, które mają tworzyć film,
• odporność na wysoki poziom wilgotność i warunki środowiskowe,
• niski poziom toksyczności,
• wysoki poziom odporności z chemicznego punktu widzenia.

Wytwarzanie dwutlenku tytanu

Rocznie na świecie produkuje się ponad pięć milionów ton dwutlenku tytanu. Za Ostatnio Chiny znacznie zwiększyły swoją produkcję. Światowymi liderami w produkcji tej substancji są USA, Finlandia i Niemcy. To właśnie te stany mają ogromne możliwości pozyskania tego składnika. Eksportują to do różne kraje pokój.

Dwutlenek tytanu można otrzymać dwoma głównymi metodami:

1. Produkcja dwutlenku tytanu z koncentratu ilmenitu.

W zakładach produkcyjnych proces wytwarzania tlenku tytanu dzieli się więc na trzy etapy. W pierwszym z nich koncentraty ilmenitu przetwarzane są przy użyciu kwasu siarkowego. W rezultacie powstają dwa składniki: siarczan żelazawy i siarczan tytanu. Zwiększa wówczas poziom utlenienia żelaza. Specjalne filtry oddzielają siarczany i osady. W drugim etapie hydrolizuje się sole siarczanu tytanu. Hydrolizę przeprowadza się za pomocą nasion z roztworów siarczanów. W rezultacie powstają hydraty tlenku tytanu. W trzecim etapie są podgrzewane do określonej temperatury.

2. Produkcja dwutlenku tytanu z czterochlorku tytanu.

W tego typu produkcji substancji przedstawiono trzy metody:

• hydroliza roztwory wodne czterochlorek tytanu,
• hydroliza w fazie gazowej czterochlorku tytanu,
• obróbka cieplna czterochlorku tytanu.

Tabela. Producenci dwutlenku tytanu.

Firma	Wielkość produkcji, tysiące ton
Technologie DuPont Titanium	1150
National Titanium Ditlenek Co	nie dotyczy
Sp. z o.o. (Kryształowy)	705
Pigmenty myśliwskie	659
Tronox spółka z ograniczoną odpowiedzialnością	642
Kronos Worldwide, Inc.	532
Sachtleben Chemie GmbH	240
Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd	230

W nowoczesny świat Tlenek tytanu jest aktywnie wykorzystywany w różnych gałęziach przemysłu.

Dwutlenek tytanu ma następujące zastosowania:

• Produkcja wyrobów farbiarskich i lakierniczych. W większości przypadków na bazie tego składnika produkowana jest biel tytanowa.
• zastosowanie w produkcji tworzyw sztucznych.
• produkcja papieru laminowanego,
• Produkcja kosmetycznych wyrobów dekoracyjnych.

Tlenek tytanu znalazł również szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Producenci dodają go do swoich produktów jako jeden ze składników barwników spożywczych. W produktach spożywczych praktycznie nie jest to zauważalne. Producenci dodają go w minimalnych ilościach, aby mieć pewność, że ich produkty będą lepiej przechowywane i będą miały atrakcyjny wygląd.

UDC 544.527.23

WPŁYW TEMPERATURY KALCYNOWANIA NA WŁAŚCIWOŚCI DWUTLENKU TYTANU

Bałabaszczuk. I V.,

Uniwersytet Państwowy w Kemerowie

Dwutlenek tytanu jest szeroko stosowany jako sorbent i fotokatalizator. Skuteczność jego zastosowania w tej czy innej roli zależy od składu ośrodka dyspergującego, szybkości dostarczania prekursora, pH syntezy, temperatury i czasu kalcynacji kwasu metatytanowego.

Celem naszej pracy było zbadanie wpływu temperatury kalcynacji na właściwości adsorpcyjne i fotokatalityczne cząstek dwutlenku tytanu.

Dwutlenek tytanu otrzymano w wyniku termicznej hydrolizy siarczanu tytanylu roztworem wodorotlenku potasu. Powstały tytanian potasu przemyto wodą destylowaną w celu usunięcia zanieczyszczeń kationowych i anionowych. Następnie przemyty tytanian potasu zmieszano z roztworem kwasu solnego i trzymano przez godzinę w temperaturze 90°C. Następnie osad zobojętniono roztworem wodorotlenku potasu do pH 6, 5,4, 3,2 i kalcynowano w temperaturach 1100°C (R-1100), 900°C (R-900) i 600°C (R-600), odpowiednio. Zgodnie z wynikami analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich wszystkie próbki dwutlenku tytanu posiadają modyfikację rutylu. W celu określenia właściwości adsorpcyjnych zsyntetyzowanych cząstek dwutlenku tytanu próbkę fotokatalizatora zmieszano z roztworem barwników anionowych (czerwień Kongo) i kationowych (safranina-T) i pozostawiono w ciemności na 24 godziny barwników oznaczano metodą spektrofotometryczną. Wyniki badania przedstawiono na rycinie 1.

Ryż. 1. Właściwości adsorpcyjne i fotokatalityczne cząstek dwutlenku tytanu w reakcji blaknących barwników: a) czerwieni Kongo,

b) safranina-T.

Można zauważyć, że najlepiej w reakcji fotokatalitycznego rozkładu i adsorpcji barwnika anionowego Czerwień Kongo charakteryzuje się próbką R-600 (rys. 1a), syntetyzowaną przy pH 3,2 i temperaturze kalcynacji 600°C. Wzrost pH i temperatury kalcynacji prowadzi do obniżenia wartości badanych cech. Dla próbek R-900 i R-1100 wartości te zmniejszają się odpowiednio 3,5 i 20 razy.

Adsorpcja kationowego barwnika safraniny-T przebiega nieco inaczej (ryc. 1b). Najwyższa wartość zdolność sorpcyjną wykazuje próbka R-900. Kalcynacja próbek w temperaturze 1100°C prowadzi do 2-krotnego spadku pojemności sorpcyjnej. Obniżenie temperatury kalcynacji prowadzi do niemal całkowitego zaniku zdolności sorpcyjnej cząstek dwutlenku tytanu.

Zatem próbki dwutlenku tytanu syntetyzowane przy niskich wartościach pH i temperaturach kalcynacji 600-900°C mają najlepsze właściwości fotokatalityczne i adsorpcyjne. Wpływ obróbki cieplnej i pH syntezy na zdolność adsorpcyjną dwutlenku tytanu można wiązać z tworzeniem się grup oksowodorotlenkowych zdolnych do wymiany jonowej i zatrzymywania cząsteczek barwnika na powierzchni cząstek TiO2.

Opiekun naukowy – doktor nauk chemicznych, profesor zwyczajny, „Uniwersytet Państwowy w Kemerowie”