Что такое диоксид титана?
Основным компонентом диоксида титана является TIO2, важный неорганический химический пигмент в виде белого твердого вещества или порошка. Он нетоксичен, обладает высокой белизной и яркостью и считается лучшим белым пигментом для повышения белизны материалов. Широко используется в таких отраслях, как лакокрасочные материалы, пластмассы, резина, бумага, чернила, керамика, стекло и др.
I.Схема производственной цепочки производства диоксида титана:
(1В основе производственной цепочки диоксида титана лежат сырьевые материалы, включая ильменит, титановый концентрат, рутил и др.
(2）Под "промежуточной транспортировкой" подразумеваются продукты переработки диоксида титана.
(3) На нижнем уровне находится область применения диоксида титана.Диоксид титана широко используется в различных областях, таких как покрытия, пластмассы, производство бумаги, чернила, резина и т. д.
II. Кристаллическая структура диоксида титана:
Диоксид титана — это полиморфное соединение, имеющее три распространенные в природе кристаллические формы: анатаз, рутил и брукит.
Как рутил, так и анатаз принадлежат к тетрагональной кристаллической системе, которая стабильна при нормальной температуре; брукит же принадлежит к орторомбической кристаллической системе, имеющей нестабильную кристаллическую структуру, поэтому в настоящее время он имеет небольшую практическую ценность в промышленности.
Среди трех структур рутильная фаза является наиболее стабильной. Фаза анатаза необратимо превращается в рутильную фазу при температуре выше 900 °C, тогда как фаза брукита необратимо превращается в рутильную фазу при температуре выше 650 °C.
(1) Диоксид титана в рутильной фазе
В рутильной фазе диоксида титана атомы Ti расположены в центре кристаллической решетки, а шесть атомов кислорода — в вершинах титан-кислородного октаэдра. Каждый октаэдр соединен с 10 окружающими октаэдрами (включая восемь общих вершин и два общих ребра), и две молекулы TiO2 образуют элементарную ячейку.
Схематическое изображение кристаллической ячейки рутильной фазы диоксида титана (слева)
Способ соединения октаэдров оксида титана (справа)
(2) Фаза анатаза диоксида титана
В фазе анатаза диоксида титана каждый титан-кислородный октаэдр соединен с 8 окружающими октаэдрами (4 из которых имеют общие ребра, а 4 — общие вершины), и 4 молекулы TiO2 образуют элементарную ячейку.
Схематическое изображение кристаллической ячейки рутильной фазы диоксида титана (слева)
Способ соединения октаэдров оксида титана (справа)
III. Методы получения диоксида титана:
Технологический процесс производства диоксида титана включает в себя, главным образом, обработку серной кислотой и хлорирование.
(1) Процесс с использованием серной кислоты
Сернокислотный процесс производства диоксида титана включает реакцию кислотного гидролиза порошка титана с концентрированной серной кислотой с образованием сульфата титана, который затем гидролизуется с образованием метатитановой кислоты. После прокаливания и измельчения получают продукты диоксида титана. Этот метод позволяет получать диоксид титана в форме анатаза и рутила.
(2) Процесс хлорирования
Процесс хлорирования при производстве диоксида титана включает смешивание порошка рутила или высокотитанового шлака с коксом, а затем проведение высокотемпературного хлорирования для получения тетрахлорида титана. После высокотемпературного окисления диоксид титана получают путем фильтрации, промывки водой, сушки и измельчения. В процессе хлорирования при производстве диоксида титана получают только рутил.
Как отличить подлинный диоксид титана от некачественного?
I. Физические методы:
(1）Самый простой способ — сравнить текстуру на ощупь. Поддельный диоксид титана кажется более гладким, а настоящий — более шероховатым.
(2）Если нанести на руку немного диоксида титана, прополоскав её водой, подделка легко смоется, тогда как оригинал смоется с трудом.
(3）Возьмите стакан чистой воды и капните в него диоксид титана. Тот, что всплывет на поверхность, будет настоящим, а тот, что осядет на дно, — подделкой (этот метод может не сработать для активированных или модифицированных продуктов).
(4）Проверьте его растворимость в воде. Как правило, диоксид титана растворим в воде (за исключением диоксида титана, специально предназначенного для пластмасс, чернил и некоторых синтетических диоксидов титана, которые нерастворимы в воде).
II. Химические методы:
(1) Если добавить порошок кальция: добавление соляной кислоты вызовет бурную реакцию со скрипом, сопровождающуюся образованием большого количества пузырьков (поскольку карбонат кальция реагирует с кислотой, образуя углекислый газ).
(2) Если добавить литопон: добавление разбавленной серной или соляной кислоты вызовет запах тухлых яиц.
(3) Если образец гидрофобен, добавление соляной кислоты не вызовет реакции. Однако, если после смачивания его этанолом и последующего добавления соляной кислоты образуются пузырьки, это доказывает, что образец содержит порошок карбоната кальция, покрытый оболочкой.
III. Существуют также два других хороших метода:
(1) При использовании той же формулы ПП + 30% GF + 5% ПП-Г-МАГ + 0,5% порошка диоксида титана, чем ниже прочность полученного материала, тем более подлинным является диоксид титана (рутил).
(2) Выберите прозрачную смолу, например, прозрачный АБС-пластик с добавлением 0,5% порошка диоксида титана. Измерьте его светопропускание. Чем ниже светопропускание, тем подлиннее порошок диоксида титана.
Дата публикации: 31 мая 2024 г.
