Диоксид титана

Что такое диоксид титана и «с чем его едят»

Диоксид титана (химическая брутто-формула: TiO₂) — это пищевая добавка E171, не имеющая питательной ценности и добавляемая в обработанные продукты для обеспечения отбеливающего эффекта. Впервые TiO₂ был одобрен для использования Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в 1966 году, затем Европейским союзом в 1969-м на основании Codex Alimentarius. При использовании в качестве пищевого красителя диоксид титана маркируется как E171 в Европе и странах Таможенного союза или INS171 — в США. В других областях применения его также называют титановыми белилами, Pigment White 6 или CI77891.

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).

Рис. 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.

Продукты с диоксидом титана

Традиционно диоксид титана относился к безопасным пищевым красителем, не вступающим в химические реакции ни с другими компонентами еды, ни с организмом человека. В настоящее время он широко используется для отбеливания цвета множества пищевых продуктов, а также для улучшения их текстурных характеристик. В частности, он активно применяется в обезжиренный йогуртах, конфетах и различной выпечке.

Ученые отмечают, что проблема с веществом заключается и в том, что столь масштабное использование приводит к попаданию наночастиц в источники питьевой воды — в этом случае вред лишь усиливается. Согласно российским требованиям, СанПин 2.3.2.1293-03 разрешает использовать диоксид титана в “объемах, которые с точки зрения производителей позволяют им добиться необходимого технологического эффекта”.

E171 в косметике

При нанесении на кожу диоксид титана формирует тонкую пленку, способную отражать свет. Данный эффект используется как в солнцезащитных средствах (на добавку могут приходиться от 1 до 10% от веса продукта, в зависимости от силы SPF), так и в различных антивозрастных кремах. Говоря простыми словами, вещество делает кожу более светлой, маскируя при этом морщины.

Отметим, что французский запрет касается исключительно пищевых продуктов. Несмотря на то, что белый цвет зубной пасты, большинства шампуней и гелей для душа (включая детские продукты) — это тоже диоксид, о вреде его наружного применения речь пока не идет. Роль играет и то, что аналоги добавки могут стоить в разы дороже — что, в конечном итоге, скажется на финальной стоимости продуктов.

***

Новые материалы Фитсевен, 5 раз в неделю — в telegram:

Диоксид титана — это один из пяти наиболее используемых в мировой индустрии наноматериалов. Традиционно он считался безопасным красителем белого цвета и широко применялся как в производстве продуктов питания, так и в косметической индустрии. Последние научные исследования показали, что наночастицы титана сохраняются в организме, нарушая метаболизм и нанося вред работе мозга и пищеварительной системы.

1. Mitochondrial Dysfunction and Loss of Glutamate Uptake in Primary Astrocytes Exposed to Titanium Dioxide Nanoparticles, source
2. Titanium dioxide nanoparticles in food and personal care products, source

Дата последнего обновления материала —  8 ноября 2019

Скандал вокруг двуокиси титана

Примерно в начале нашего столетия одна предприимчивая особа из России основала фармакологическое производство и наладила выпуск крема, основным компонентом которого является двуокись титана. Справедливости ради надо отметить, что вышеупомянутая личность обладала обширными медицинскими познаниями, и даже удостоилась научных званий. Новоявленная промышленница утверждала, что выпускаемый ею крем обладает транскутанным эффектом, то есть способен доставлять биологические активные вещества сквозь кожу и слизистые оболочки к поврежденным тканям, и что этот эффект вызван именно титаном.

Описываемый состав позиционировался для потребителя как лечебный, чуть ли не как панацея для людей с заболеваниями суставов и переломами костных тканей, однако официально крем на основе титана был сертифицирован как косметическое, а не как лечебное средство. Это противоречие вызвало бурный резонанс и скандал вокруг «титанового крема»: производительницу обязали устранить разногласия, в результате чего средство так и осталось в разряде косметических.

Остаются невыясненными мотивы: то ли предприимчивая особа не пожелала вкладывать деньги в исследования и апробации, то ли у нее не хватило средств на изыскание доказательств транскутанного эффекта «титанового крема», то ли на это были какие-либо иные причины и обстоятельства. Тем не менее, факт безвредности остался фактом, и «чудо-крем» с содержанием двуокиси титана продолжают выпускать и в наши дни, но теперь позиционируя его исключительно как косметический продукт для нанесения на кожу.

Извлечение и представление

Порошковый оксид титана (IV)

Монокристаллический образец рутила из кристалла Вернейля

Диоксид титана может находиться в лаборатории путем гидролиза соединений Ti (IV), таких как сульфат титанила , тетрахлорид титана в виде алкоголятов металлов или тетраизопропилат титана :

ТяО(С.О4-й)+2 ЧАС2О⟶ ТяО2⋅ИксЧАС2О+ЧАС2С.О4-й{\ displaystyle \ mathrm {TiO (SO_ {4}) + 2 \ H_ {2} O \ longrightarrow \ TiO_ {2} \ cdot xH_ {2} O + H_ {2} SO_ {4}}}

Реакция сульфата оксида титана с водой с образованием оксогидрата титана и серной кислоты

ТяС.л4-й+3 ЧАС2О⟶ ТяОС.л2+2 ЧАСС.л+2 ЧАС2О⟶  ТяО2⋅ИксЧАС2О+4-й ЧАСС.л{\ displaystyle \ mathrm {TiCl_ {4} +3 \ H_ {2} O \ longrightarrow \ TiOCl_ {2} +2 \ HCl + 2 \ H_ {2} O \ longrightarrow \ \ TiO_ {2} \ cdot xH_ {2 } O + 4 \ HCl}}

Реакция тетрахлорида титана с водой на первой стадии с образованием оксихлорида титана и соляной кислоты, а затем с оксогидратом титана и соляной кислотой.

Тя(ОС.ЧАС(С.ЧАС3)2)4-й+2 ЧАС2О⟶ ТяО2+4-й (С.ЧАС3)2С.ЧАСОЧАС{\ displaystyle \ mathrm {Ti (OCH (CH_ {3}) _ {2}) _ {4} +2 \ H_ {2} O \ longrightarrow \ TiO_ {2} +4 \ (CH_ {3}) _ { 2} CHOH}}

Тетраизопропоксид титана и вода реагируют с образованием диоксида титана и изопропанола.

Поскольку сложные эфиры титановой кислоты и низших н- алканолов реагируют слишком бурно, рекомендуется использование сложных эфиров изопропанола или трет- бутанола. Полученный таким образом оксогидрат титана, формально TiO (OH) ₂ или TiO ₂ × H ₂ O, превращается в анатаз или рутил путем прокаливания , причем чистый, сильно отожженный диоксид титана всегда дает решетку рутила. Сжигание хлорида титана (IV) с кислородом редко используется в лабораторных условиях. Очень чистый диоксид титана можно получить гидролизом очищенного TiCl ₄ .

Поскольку большая часть производимого промышленностью TiO _{2 используется} в качестве пигмента, окрашивающие ионы, такие как железо, мешают . Ильменит (FeTiO ₃ ) или титансодержащие шлаки из электровосстановления из ильменита обычно используют в качестве руд для процесса сульфатного . Этот шлак, как и рутил из аллювиальных отложений , также может использоваться в технически более сложном хлоридном процессе. Оба процесса значительно повышают чистоту оксида титана. Сумма красящих ионов обычно составляет менее 200 ч. / Млн в сульфатном процессе, в основном ниобия, уступающего железу, и менее 50 ч. / Млн в хлоридном процессе, ниобию и железу.

При промышленном производстве оксида титана из ильменита с использованием сульфатного процесса образуется разбавленная кислота (разбавленная серная кислота), которая в основном повторно используется после концентрирования для разложения ильменита . В некоторых странах эта разбавленная кислота все еще частично сбрасывается в реки и моря или сбрасывается . С другой стороны, экстракция хлоридным способом , главным образом из рутиловой руды или TiO ₂ шлака, не позволяет образовывать жидкую кислоту. Используемый хлор остается в основном в технологическом цикле. Соли железа, полученные в обоих процессах, используются, среди прочего, для восстановления хроматов в цементах, очистке сточных вод и в биогазовых установках.

Монокристаллы

Монокристаллы рутила обычно получают с использованием процесса Вернейля . Иногда также используется процесс зонной плавки , в то время как процесс Чохральского описывается как непригодный.

Монокристаллы анатаза нельзя получить из расплава. Вот используемый метод CTR .

Вхождение

Диоксид титана встречается в природе в виде рутила и анатаза . Кроме того, известны две формы высокого давления: моноклинная бадделеитоподобная форма, известная как акаогиит , и другая, орторомбическая форма, подобная α-PbO _2, известная как брукит , обе из которых можно найти в кратере Рис в Баварии . В основном он добывается из ильменитовой руды. Это самая распространенная форма руды, содержащая диоксид титана, во всем мире. Следующим по распространенности является рутил, содержащий около 98% диоксида титана в руде. Метастабильные фазы анатаза и брукита необратимо превращаются в равновесную фазу рутила при нагревании выше температур в диапазоне 600–800 ° C (1,110–1,470 ° F).

Диоксид титана имеет восемь модификаций — помимо рутила, анатаза, акаогиита и брукита, три метастабильные фазы могут быть получены синтетическим путем ( моноклинная , тетрагональная и орторомбическая) и пять форм высокого давления (α-PbO ₂ -подобные, бадделеитовые). подобные, котуннитоподобные , ромбические OI и кубические фазы) также существуют:

Cotunnite фазы типа Утверждалось Л. Дубровинского и соавторов , чтобы быть самым твердым известным оксидом с твердостью по Виккерсу 38 ГПа и модуль объемной упругости 431 ГПа (т.е. близко к значению алмаза 446 ГПа) при атмосферном давлении. Однако более поздние исследования пришли к другим выводам с гораздо более низкими значениями как твердости (7–20 ГПа, что делает его более мягким, чем обычные оксиды, такие как корунд Al ₂ O ₃ и рутил TiO ₂ ), так и модуля объемной упругости (~ 300 ГПа).

Оксиды представляют собой промышленно важные руды титана. Металл также добывают из других руд, таких как ильменит или лейкоксен , или из одной из самых чистых форм — рутилового пляжного песка. Звездчатые сапфиры и рубины получают свой астеризм из-за присутствующих примесей рутила.

Диоксид титана (B) встречается как минерал в магматических породах и гидротермальных жилах, а также в каймах выветривания на перовските . TiO ₂ также образует ламели в других минералах.

Расплавленный диоксид титана имеет локальную структуру, в которой каждый Ti координирован в среднем примерно с 5 атомами кислорода. Это отличается от кристаллических форм, в которых Ti координируется с 6 атомами кислорода.

Состав анатаза . Вместе с рутилом и брукитом является одним из трех основных полиморфов TiO ₂ .

Понятие и общие сведения

Титан является металлом четвертой группы, который при соединении с кислородом может образовывать до 15 различных оксидов. Однако, наиболее характерен для него диоксид или оксид титана (IV), или двуокись титана.

В зависимости от вида кристаллической решетки титановый диоксид образует следующие минералы:

— Рутил, обладающий тетрагональной кристаллической решеткой.

— Анатаз, имеющий тетрагональную решетку.

— Брукит, характеризующийся ромбической решеткой.

Кроме того, известны две другие модификации титаноксида высокого давления: ромбическая и гексагональная. В лаборатории под давлением 60 000 бар синтезировали еще одну модификацию двуокиси титана с наиболее высокой твердостью из известных.

Зачем кондитеру нужен диоксид титана

Благодаря длинной истории повсеместного использования титанового порошка, кондитеры придумали много методов применения добавки. Она способна решить ряд стандартных дизайнерских проблем при декорировании десертов. На кухне используется несколько основных свойств диоксида. Белый порошок незаменим, если надо добиться:

• ровного матового цвета;
• светлых оттенков;
• отсутствия прозрачности.

Кроме того, диоксид титана в кулинарии знаменит, как безопасный консервант. При добавлении в крем он обеспечивает большую влагоустойчивость, увеличивает срок хранения тортов, пирожных и прочих кондитерских изделий.

Отбеливание крема

Диоксид титана можно использовать в любом креме. Он не имеет вкуса, поэтому не испортит общее впечатление. Зато поможет существенно осветлить оттенок. Порошок перекрывает даже естественную желтизну сырных кремов до уровня белой краски для стен и потолков. 

Если было добавлено слишком много красителя, минимальное количество диоксида способно на несколько тонов осветлить окрашенный крем, исправив ошибку. 

Окрашивание шоколада в белый цвет

Натуральный белый шоколад всегда имеет желтоватый оттенок из-за какао-масла. Поэтому шоколатье используют универсальность титановой добавки в случаях, когда надо добиться идеального оттенка. 

Порошок используется для глазури, изготовления шоколадных плиток и корпусных конфет вместо жирорастворимого красителя. Стоит добавить диоксид титана в шоколад, получится более плотный, насыщенный цвет декора.

Матирование изомальта

Прозрачная текстура сахарозаменителя прекрасна. Но иногда ее надо оттенить при изготовлении украшений, леденцов, покрытия для торта. В этом случае диоксид титана смешивается с другими водорастворимыми красителями и добавляется в расплавленную смесь. 

В результате изомальт становится равномерно матовым. При покрытии тортов он способен полностью скрыть оттенки коржей и крема. Такая техника работает с любыми прозрачными вариантами глазури.

Создание кракелюра

Диоксид титана не впитывает жиры и влагу. Это свойство стало секретной особенностью добавки в создании модных покрытий для десертов. Если смешать в равных пропорциях титановый порошок с кукурузным крахмалом и разбавить водкой, смесью можно покрыть:

• мастику;
• вафельную бумагу;
• айсинг;
• ганаш.

После испарения спирта покрытие потрескается, создав кракелюр. Дополнительно его можно декорировать другими красителями или кандурином, чтобы получить переливчатые оттенки. 

Диоксид титана в крабовых палочках. Тайное станет явным

Но в последние годы выяснилось, что диоксид титана, наоборот, накапливается в организме в виде наночастиц и приносит существенный вред.

«Диоксид титана – это такое вещество, при производстве которого всегда образуется некоторое количество наночастиц, – объясняет кандидат физ.-мат. наук, сотрудник ФГУП Всероссийского института авиационных материалов Станислав Кондрашов . – Их может быть больше или меньше, от них можно совсем избавиться, но это требует усилий».

Встретиться с такими наночастицами можно в массе продуктов – конфетах (особенно драже), жевательной резинке, молочных продуктах, газировках, в том числе в сухих смесях для их приготовления, в майонезе, переработанном мясе, быстрых завтраках и, по сути, во многих продуктах белого цвета. Так, в крабовых палочках китайские учёные нашли большое количество наночастиц. По злой иронии судьбы, дети получают опасных частиц особенно много – в составе всяких драже, жевательной резинки и газировок. Итальянские учёные показали в исследованиях, что детям достаётся наночастиц больше, чем подросткам или взрослым.

«Кроме продуктов диоксид титана ещё применяют в качестве отбеливателя в зубных пастах, в оболочках таблеток и капсулах с лекарством, в солнцезащитной косметике и некоторых средствах гигиены. В исследованиях установлено, что наночастицы этого вещества усваиваются организмом через кожу, лёгкие и частично через пищеварительный тракт, – рассказывает известный биогеронтолог, профессор, член-корреспондент РАН Алексей Москалёв . – В эксперименте на мышах показана потенциальная небезопасность наночастиц диоксида титана для печени, почек и мозга, селезёнки, сердца и лёгких. При инъекции этого вещества частицы проникали во все эти органы, накапливались в них и вызывали негативные эффекты, в частности, выделение свободных радикалов и развитие воспаления. Кроме того, наночастицы диоксида титана нарушают состав кишечной микрофлоры.

Также недавно опубликовано пилотное (предварительное) исследование на пациентах, которое свидетельствует о возможном повышенном риске сахарного диабета 2-го типа при систематическом использовании отбеливающих зубных паст. Международное агентство по исследованию рака рассматривает наночастицы диоксида титана как возможные канцерогены для человека, а Национальный институт безопасности и гигиены труда США (всё это головные организации в сфере онкологии) классифицирует их как канцерогенные вещества. Официально даже рекомендуется избегать солнцезащитных спреев и порошков с этими наночастицами, поскольку их легко случайно вдохнуть, а они усваиваются через лёгкие.

Кроме того, наночастицы диоксида титана нарушают проницаемость слизистой кишечника, в результате через неё могут проникать в кровь токсичные вещества и возбудители инфекций, для которых она в норме непроницаема. Подобным же образом в экспериментах у животных нарушался так называемый гемато-энцефалический барьер, защищающий мозг от проникновения из крови вредных веществ, вирусов и других микроорганизмов. Увеличение проницаемости этих двух барьеров является, на мой взгляд, ключевым механизмом старения организма и центральной нервной системы».

Для чего применяется диоксид титана в косметике

Большинство декоративных, уходовых и очищающих средств имеют в своем составе диоксид титана. Он выступает в качестве дополнительного компонента и не является действующим из-за инертности. Ингредиент не устраняет кожные проблемы и не изменяет характеристики кожи.

Вещество не обладает увлажняющим, стимулирующим и антиоксидантным эффектом, так как не проникает в глубокие слои кожного покрова. Но польза диоксида титана для кожи все-таки есть.

Обычно этот компонент добавляют в состав косметики, чтобы придать лицу и телу приятный оттенок. Также он защищает от неблагоприятного воздействия солнечных лучей.

Применяется в качестве красителя. Добавка хорошо отбеливает любые вещества, поэтому часто присутствует в составе тональных кремов, пудры, румян. Диоксид титана позволяет создать нужный оттенок при сочетании с другими видами красителей.

Диоксид титана способствует лучшему сгущению смесей. Он делает массу более вязкой. Производители утверждают, что данный компонент удерживает влагу и помогает замаскировать некоторые дефекты кожного покрова.

Внимание! Специалисты признали двуокись титана безопасным веществом. Он выступает в качестве гипоаллергенного продукта

Хорошо взаимодействует с живыми клетками. Не впитывается во внутренние слои кожного покрова.

https://youtube.com/watch?v=fJtRZYFtfB0

https://youtube.com/watch?v=xwlNGPqbgnM

Двуокись титана пигментная

Пигментная двуокись титана (ГОСТ 9808-84) – синтетический неорганический пигмент белого цвета, анатазной и рутильной форм, получаемый гидролизом растворов сернокислого титана с последующим прокаливанием гидратированной двуокиси титана.

Формула: TiO₂.

В зависимости от кристаллической структуры выпускают две формы двуокиси титана: Р – рутильная и А – анатазная. При наличии поверхностной обработки в условной обозначение марки добавляется индекс «0». В зависимости от области применения двуокись титана изготовляют следующих марок: Р-1, Р-02, Р-03, Р-04, Р-05; А-1, А-2, А-01, А-02. Пигментная двуокись титана марки Р-02 предназначается для производства лакокрасочных материалов, в том числе вододисперсионных, с хорошей атмосферостойкостью; пластмасс; искусственных кож; пленочных метериалов.

Пигментную двуокись титана хранят в закрытых складских помещениях при температуре окружающей среды от минус 40 до плюс 40 °С. Не допускается хранение в упакованном виде на площадках или под навесом. Допускается хранение продукта, упакованного в мягкие специализированные контейнеры, на открытых площадках. При хранении тару укладывают в штабели высотой не более 3 м на подкладки или деревянные поддоны.

Высокочистый диоксид титана используется в электронной промышленности для производства титанитов ультравысокого качества для поглощения ультрафиолетовых лучей, светочувствительный диоксид титана — для цветного копирования.

Получение

Титаноксид (IV) производят различными способами, например путем прокаливания кислородсодержащих солей и оснований, гидролизом или сжиганием титансодержащих соединений и другими способами.

Чаще всего двуокись титана получают прокаливанием гидроокиси, полученной после гидролиза сульфатных растворов или сжиганием хлорида титана (IV) при температурах от 1200 градусов С. Высокочистый диоксид титана получается при помощи гидролиза титанорганических веществ с последующим прокаливанием.

Из полученной таким образом двуокиси титана можно произвести оксиды с более низкими степенями окисления при помощи частичного восстановления водородом или элементарным титаном при температурах порядка 1500 градусов С по схеме:

3TiO2+Ti = 2Ti2O3

Оксиды с большим количеством атомов титана и наличествующими связями типа Ti-Ti, например Ti6O, Ti3O, Ti2O образуются в ходе растворения кислорода в непосредственно в титане. В случае повышения температуры более 300 градусов С такие соединения окисляются далее вплоть до двуокиси титана.

Часть 3: “А был ли мальчик” -)

Пришлось начинать изучение опять с самого начала. Документация производителя отдельно указывает – никаких наночастиц! И я опять вернулась к изучению EWG. И наконец мне улыбнулась удача, в списке описания ингредиентов “Powder-Me SPF SPF 30 Dry Sunscreen” – EWG указала, что это не нано диоксид титана! Ну не издевательство ли? На полстраницы описание и указание, что это тот самый “вредный” диоксин, и небольшая приписка, мол это совсем не нано-диоксин титана. Приписку сделали, а ссылки и расчёт рейтинга ведётся от условия что это самый что ни есть нано-ингредиент. Видимо это просто логическая ошибка в программировании. Раз солнцезащитный – значит на основе нано технологий.

Ошибка в описании EWG: рейтинг и ссылка на описание нано-диоксида титана(sunscreen grade), но присутствует пометка, что это не нано диоксид титана.

Описание и рейтинг безопасности обычного диоксида титана -не Нано, он не опасен по сравнению с Нано.

Мои Выводы:

• База EWG устроена так, что диоксид титана они разделили по обычный и солнцезащитный, причём к последнему они относят Нано диоксид титана
• Основные риски для организма – от наночастиц диоксида титана, которые проходят сквозь защитные фильтры организма, и, как предполагается, накапливаются и проникают через кожу.
• В связи с тем что EWG считает солнцезащитный диоксид титана, диоксидом титана с нано размером, он по ошибке занёс солнцезащитную пудру Iredale Powder-Me SPF SPF 30 в рейтинг с наночастицами, хотя и сделал пометку, что это не НАНО. Видимо это программная или логическая ошибка сайта. Не всё что защищает от солнца имеет наночастицы
• В описании EWG о Iredale Amazing Base SPF 20 нет пометок о не нано, но исходя из вышесказанного считаю, что это тоже логической ошибкой.

Минеральные тональные основы Минеральные пудры

Комментарии может оставлять только авторизованный пользователь – Авторизуйтесь Блогер:Сергей Скептик

Лучшие статьи автора

Смываемость минеральной косметики – ставим опыты

Рейтинг: 4.8 Количество голосов: 68Биоритмы человека и уход за кожей. Это надо знать.

Рейтинг: 4.67 Количество голосов: 418Часть 1. Диоксид титана в косметике – мало или много шума из ничего?

Рейтинг: 4.6 Количество голосов: 280Светотерапия в косметологии. Выводы. Не всё так однозначно?

Рейтинг: 4.56 Количество голосов: 315Мифы, ложь и правда о минеральной косметике

Рейтинг: 4.55 Количество голосов: 115

Описание добавки

Химический состав Е171: двуокись титана (отвечает за отбеливание) и титановые белила. Во время нагревания вещество окрашивается в бледно желтый цвет. Это инертное вещество, которое не растворяется в воде, подсолнечном и оливковом маслах, спирте.

В природе титановый диоксид содержится в некоторых минералах, например, бруките, рутиле и анатазе. Краситель представляет собой беленький порошок без отличительного вкуса и аромата. Характеризуется длительной устойчивостью к воздействию солнечных лучей, кислотной среде, щелочей и температурных колебаний.

Белые кристаллы в дробном виде используются в промышленных отраслях. Их получают двумя самыми распространенными способами. Первый – сульфатный из ильментированого концентрата, второй – хлоридный из титанового тетрахлорида.

• Описание добавки
• Titanium oxide в косметологии
• Титана диоксид в пищевом производстве
• Титановый диоксид в медицине
• Титановый диоксид в других сферах
• Как влияет Е171 на здоровье?

Главные свойства диоксида титана: он вовсе не токсичен, имеет химическую стойкость, не меняет запах (только меняется оттенок во время нагревания), отличается высокой влагостойкостью, полностью совместим с абсолютно любыми пленочными изделиями, имеет высокую отбеливающую и в тот же момент красящую способность.

Последние исследования свойств диоксида титана для организма человека

Стоит отметить, что исследования свойств в области токсичности пищевых добавок для организма человека, а именно в отношении E171 (диоскида титана), проводятся в США уже с 1969 года. Одно из последних опубликовано в выпуске EFSA Journal 28 июня 2016 г. Результат изучения подтвердил безопасность диоксида титана при текущем уровне потребления.

Однако есть и тревожные данные. Так, а 2015 году американские учёные опубликовали результаты экспериментов на лабораторных мышах — их поили специально приготовленной мелкодисперсной суспензией диоксида титана. Итоги опытов таковы — поражение митохондрий в клетках головного мозга. Основная функция митохондрий — выработка энергии для поддержания клеточных процессов. В результате — нарушения функций центральной нервной системы.

А также общественное мнение тревожно отреагировало на недавно опубликованные результаты опытов учёных INRA (Французский национальный институт сельскохозяйственных исследований). Изыскания проводились на трёх группах крыс и морских свинок, которые получали пищевой краситель в воде. Доза соответствовала суточному потреблению E171 человеком. Длился эксперимент 100 дней. Результаты исследования можно обобщить следующими фактами:

• у крыс, имеющих предраковые заболевания кишечника, площадь поражения выросла на 20%;
• у здоровых животных выявлены признаки озлокачествления в 40%;
• в третьей группе, где животные не получали диоксида титана изменений не последовало.

Учёные на основании результатов сделали следующие выводы:

• наночастицы E171 всасываются в кишечнике;
• развивается поражение лимфатической системы с последующими нарушениями иммунной реакции;
• образуются участки воспаления слизистой стенки кишечника с возможным озлокачествлением.

Ещё одно исследование — группа американских учёных из Калифорнийского университета в подобных опытах на крысах получили данные о деформации цепочек ДНК.

С другой стороны, статистические данные подтверждают быстрое увеличение темпов промышленности, основанной на применении наноразмерных систем. Предполагаемый рост расширения внутреннего рынка диоксида титана в ряде стран, в том числе и в России составляет от 4 до 9% ежегодно.

Какой можно сделать вывод? Диоксид титана — это химическое соединение, которое имеет уникальные свойства. Практически нет такой области, где бы вещество ни использовалось. Медицинские специалисты различных стран уже более 50 лет проводят исследования на предмет выявления канцерогенного действия на организм человека. И не только тех людей, кто занят на производстве с использованием диоксида титана. Ведь TiO₂ входит в состав зубной пасты, косметических средств, лекарственных препаратов, используется как пищевая добавка E171. Однако пока нет однозначного вывода учёных о вреде этого химического соединения. Ведь результаты, полученные на крысах, нельзя однозначно экстраполировать на человека. Они лишь указывают направление для дальнейших многоцентровых рандомизированных исследований. Точные ответы на тревожные вопросы можно получить, лишь объединив усилия мирового сообщества.

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 TiO₂проводили 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.

Добыча и производство

Мировое производство диоксида титана на конец 2004 года достигло приблизительно 5 миллионов тонн.

Основные производители и экспортёры диоксида титана:

• (Пори, Финляндия, Дуйсбург и Крефельд, Германия)
• «Крымский Титан» (Армянск, север Крыма)
• «Сумыхимпром» (Сумы, Украина)
• (Норденхам, Германия)
• (Оклахома-Сити, США)
• DuPont (, штат Миссисипи, , штат Теннесси, , штат Делавэр, США; Альтамира, Мексика; , Тайвань; Убераба, Бразилия)

В последние годы чрезвычайно быстро растет производство диоксида титана в Китае.

Сумской государственный институт минеральных удобрений и пигментов (МИНДИП) в своих научно-исследовательских работах особое место уделяет технологиям получения оксида титана (IV) сульфатным способом: исследование, разработка новых марок, модернизация технологии и аппаратурного оформления процесса.

Существуют два основных промышленных метода получения TiO₂: из ильменитового (FeTiO₃) концентрата и из тетрахлорида титана. Поскольку запасов ильменита для удовлетворения нужд промышленности явно недостаточно, значительная часть TiO₂ производится именно из тетрахлорида титана.

Производство диоксида титана из ильменитового концентрата

Первый завод по производству титановых белил из природного титанового минерала ильменита FeTiO₃ был построен в Норвегии в 1918 г., однако первые промышленные партии белил имели жёлтый цвет и плохо подходили для живописи, так что фактически белые титановые белила стали использоваться художниками лишь в 1922—1925 гг. При этом следует указать, что до 1925 г. были доступны лишь композитные титановые пигменты на базе барита или кальцита.

До 1940-х гг. двуокись титана выпускалась в кристаллической модификации — анатаз (β-TiO₂) тетрогональной сингонии с показателем преломления ~2,5

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 Fe3+, 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

В 1938—1939 гг. способ производства изменился — появился так называемый хлорный метод производства белил из тетрахлорида титана, благодаря чему титановые белила стали выпускаться в кристаллической модификации рутил (α-TiO₂) — также тетрагональной сингонии, но с другими параметрами решётки и несколько бо́льшим по сравнению с анатазом показателем преломления 2,61.

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)при 400 °C.
• термообработка тетрахлорида (сжигание в токе кислорода)Процесс обычно ведётся при температуре 900—1000 °C

Похожие записи:

Все о липе Признаки стенокардии — что нужно и нельзя делать Клиника эксперт воронеж Сертификат о вакцинации от коронавируса Лейкоцитоз при беременности лечение и симптомы Полезные ягоды, нормализующие артериальное давление