销售热线:

您当前的位置:首页 > 技术支持 >

二氧化钛的特性及在食品中的应用

发布时间: 2017年07月19日

    二氧化钛,又称钛白,无臭、无味,是一种白色粉末。它的化学式为TiO2,分子量为79.9。二氧化钛是应用最广泛的白色素之一,比如在食品、化妆品、油漆、橡胶、涂料、塑料、纸张、墨水和纤维等行业中的应用。一般来说,市场上的大多数二氧化钛是从锐钛矿或者金红石中提炼出来的。锐钛矿中的二氧化钛是一种白色粉末;然而金红石中的二氧化钛是灰白色甚至略带颜色的,这取决于影响其反光率的物质结构。商业用二氧化钛一般是采用硫酸盐方法或氯化物方法进行生产,主要原料包括钛铁矿(FeO/TiO2),天然金红石或者钛矿渣。

 
 
二氧化钛的生产方法


   硫酸盐法

 
    锐钛矿和金红石中的二氧化钛可以通过硫酸盐方法提炼出来。含钛矿渣首先用硫酸溶解,然后用水或者稀酸冲淡。从矿石中溶出的大部分二氧化钛都以钛的氧化-硫酸盐的形式存在,铁离子以其二价的氧化形态存在,可通过结晶生成硫酸铁(FeSO4•7H2O)而被过滤除去;剩余的溶液采用沉降法除去像硅土等不溶物。
 

提炼锐钛矿中的二氧化钛,部分澄清液需要用碱进行中和以便生产出锐钛矿微晶体,这些微晶体然后被注入母液中进行水解,产出锐钛矿晶体,接下来进行过滤、冲洗,800°~850的煅烧和微粉化。提炼金红石中的二氧化钛,首先也是中和一部分母液,然后与澄清液一起加入进行后续反应,生成的晶体进行过滤、冲洗、900~930℃的煅烧及微粉化。


氯化物法

 
氯化物法提炼金红石中的二氧化钛。在800~1200℃高温下,氯与金红石在流化床反应器上进行反应,金红石在还原条件下生成无水四氯化钛。无水四氯化钛可通过分级冷凝方法提纯,然后采用直接高温氧化法或在900~1400℃高温下与水蒸气反应可将四氯化钛转变为二氧化钛,二氧化钛然后再被冲洗、煅烧,得出最终产品。或者,含钛矿石与一定浓度的盐酸反应生成四氯化钛水溶液,然后进一步纯化、水解、过滤、冲洗、煅烧和后续反应,可得最终产品。
 
二氧化钛的理化性质及功能性
 
商业用二氧化钛通常是一种白色粉末,其不溶于水、盐酸、硝酸、稀硫酸和有机溶剂。但二氧化钛能缓慢的溶解于氢氟酸和浓硫酸,它几乎不溶于碱性溶液。有资料表明,二氧化钛表面覆盖的少量氧化铝和二氧化硅或许能改善它的技术性能。这些保护层或许能阻止二氧化钛晶体的高活性表面与分散性颜料中的一些物质发生反应,它们能改善二氧化钛在产品应用中的分散性。
 
二氧化钛的相对密度最小,同等质量的白色颜料中,二氧化钛的表面积最大,颜料体积最高。二氧化钛的熔点为1830~1850℃,沸点是2500~3000℃,属于热稳定性好的物质。同时,二氧化钛的介电常数也较高,因此具有优良的电学性能。二氧化钛有亲水性,但吸湿性不太强,它的吸湿性与其表面积的大小有一定关系。
 
自然界中的二氧化钛以三种晶体形式存在,其中两种由锐钛矿和金红石中提炼,为四方晶体;另一种由板钛矿中提炼,为正交晶体。虽然这三种物质中都含有高浓度的二氧化钛,但是也并不都表现出白色,因为有杂质的存在(比如铁、镉等),使得这三种物质变得模糊发暗,如表1所示。
 
表1 二氧化钛中存在的杂质及其相关限量要求
杂质
美国JECFA (2006)
美国FCC (2003)
日本(2000)
氧化铝/二氧化硅
酸溶性物质
水溶性物质
2%
0.5%
0.5%
2mg/kg
1mg/kg
1mg/kg
10mg/kg
1mg/kg
2%
0.5%
0.3%
1mg/kg
2mg/kg
10mg/kg
1mg/kg
0.5%
0.25%
10mg/kg
1.3 mg/kg (As2O3)
10mg/kg
10mg/kg
10mg/kg
 

注:“—”表示没有要求