تیتان ژل
تیتان (دی اکسید تیتانیوم) یک رنگدانه سفید مصنوعی با قدرت پنهان بالا، غیر سمی و قابل استفاده در تمام محیط ها است. رنگدانه های سفید دی اکسید تیتانیوم به دلیل خواص ذکر شده و هزینه مناسب استفاده از دیگر رنگدانه های سفید سنتی را تحت الشعاع قرار داده اند.
دی اکسید تیتانیوم دارای خواص نوری قابل توجهی است و ضریب شکست بسیار بالایی نزدیک به الماس دارد. همچنین یک ترکیب بسیار پایدار است و می تواند قبل از ذوب شدن تا بیش از 2000 کلوین گرم شود. این ویژگی ها زیربنای مهم ترین کاربردهای آن هستند. برای استفاده از خواص و ویژگی های این ترکیب، دی اکسید تیتانیوم باید استخراج، تصفیه و آسیاب شود تا به اندازه ذرات ریز و یکنواخت برسد.
فهرست مطالب
ساختار تیتان
تیتانیوم در هر سه شکل دی اکسید اصلی خود هندسه هشت وجهی را نشان می دهد. هندسه نوع روتیل دی اکسید تیتانیوم به صورت شش ضلعی تحریف شده است ولی دو نوع دیگر یعنی آناتاز و بروکیت مکعبی هستند. ساختار روتیل یک الگوی کلی است که توسط سایر دی فلوریدها و دی اکسیدهای فلزات به عنوان مثال RuO2 و ZnF2 استفاده می شود.
فرآیندهای تولید تیتان
برخی از فرآیندهای تولید دی اکسید تیتانیوم در زیر آورده شده است:
فرآیند کلرید
در فرآیند کلرید سنگ معدنی که از آن دی اکسید تیتانیوم تهیه می‌شود، با کلر تصفیه می‌شود تا تتراکلرید تیتانیوم به‌دست آید که مایعی فرار است و بعداً از طریق روش تقطیر خالص می‌شود. برای تولید اکسید تیتانیوم و بازسازی کلر در این فرآیند،TiCl4 با اکسیژن تصفیه می شود.
فرآیند سولفات
ایلمنیت با اسید سولفوریک در فرآیند سولفات برای استخراج پنتا هیدرات سولفات آهن (II) درمان می شود. این فرآیند برای تهیه دی اکسید تیتانیوم استفاده می شود.
روش های تخصصی
با بسیاری از شیمی های تخصصی، فیلم هایی از TiO2 تهیه می شود. اینها برای اهداف تخصصی مختلف استفاده می شوند. مسیرهای سل-ژل در هیدرولیز آلکوکسیدهای تیتانیوم مانند اتوکسید تیتانیوم شرکت می کنند. واکنش در زیر آورده شده است.
Ti(OEt)4 + 2H2O → TiO2 + 4EtOH
برای تهیه فیلم، این فناوری مناسب است. آلکوکسید در این کاربرد تبخیر می شود و سپس در تماس با سطح داغ تجزیه می شود. واکنش به شرح زیر است.
Ti(OEt)4 → TiO2 + 2Et2O
موارد مصرف تیتان
دی اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه سفید در جوهرهای چاپ استفاده می شود و بالاترین درجه تیرگی را در بین رنگدانه های سفید دارد. 80 درصد از کل رنگدانه های سفید مورد استفاده را تشکیل می دهد. این رنگدانه بسیار سریع به نور واکنش نشان می دهد و تقریباً در برابر همه مواد مقاوم است. دو درجه اصلی دی اکسید تیتانیوم وجود دارد: آناتاز (آبی تر، سخت تر و مات تر) و روتیل (کمتر مات و نرم تر). پوشش‌های مختلفی از اکسیدهای آلومینیوم، سیلیکون یا روی را نیز می‌توان برای به دست آوردن انواع خواص دلخواه اضافه کرد. دی اکسید تیتانیوم در هر نوع جوهر چاپی تولید شده استفاده می شود. هنگامی که در جوهر چاپ استفاده می شود، دی اکسید تیتانیوم «پوشش سفید» نیز نامیده می شود.
سالهاست که دی اکسید تیتانیوم در فرآیند تولید بسیاری از کالاهای مصرفی و صنعتی گنجانده شده است. به عنوان یک عامل روشن کننده در رنگ ها، در صنایع غذایی، در لوازم آرایشی، در کرم های ضد آفتاب، پارچه ها و منسوجات پوشش داده شده، عوامل تصفیه آب، صابون و در بسیاری از کاربردهای صنعتی دیگر استفاده می شود.
دی اکسیدهای تیتانیوم به دو صورت دی اکسید تیتانیوم درجه رنگدانه و دی اکسید تیتانیوم درجه بسیار ریز یا نانوذرات بکار می رود. دی اکسید تیتانیوم درجه رنگدانه در رنگ‌ها و پوشش‌ها، پلاستیک، چسب و لاستیک، لوازم آرایشی، کاغذ، مواد غذایی و مصارف دارویی کاربرد دارد و دی اکسید تیتانیوم درجه فوق العاده ریز یا نانوذرات در ضد آفتاب ها و کالیزورها بکار می رود. بدن انسان به ندرت فلز تیتانیوم را پس می زند، از این رو گاهی اوقات از آن در ایمپلنت های پزشکی استفاده می شود.
خطرات استفاده از تیتان
آژانس بین المللی تحقیقات سرطان دی اکسید تیتانیوم را به عنوان اثرات احتمالی سرطان زا بر روی انسان برچسب گذاری کرده است. استنشاق ذرات نانو دی اکسید تیتانیوم می تواند سرطان زا باشد و همچنین می تواند باعث اختلال عملکرد سلولی و التهاب مزمن شود. اما چندین مطالعه ثابت کرده اند که هیچ ارتباطی بین قرار گرفتن در معرض دی اکسید تیتانیوم و ایجاد سرطان در افراد وجود ندارد.
