دی اکسید تیتانیوم چیست؟

دی اکسید تیتانیوم ماده ای معدنی به فرمول مولکولی TiO₂ است که ساختار مولکولی به صورت مکعب مستطیل دارد. این ترکیب به عنوان رنگدانه ای سفید و درخشان است که دارای خواص بازتاب کننده بالاست. این ترکیب، اشعه ماوراء بنفش را منتشر می کند. تیتانیوم دی اکسید بیشترین کاربرد را به عنوان رنگ دهنده دارد. این ماده دمای ذوب برابر با 1843 درجه سانتی گراد داشته و در حالت عادی، جامد بوده و در آب نامحلول است. تیتانیوم دی اکسید دارای ضریب شکست بالایی بوده و در طراحی زیباسازی به عنوان ماده ای روشن و ایده آل استفاده می شود.

تولید تیتانیوم دی اکسید

تیتانیوم دی اکسید می تواند به شکل طبیعی از ترکیب تیتانیوم با ظرفیت 4 و اکسیژن در هوا ایجاد شود. در ترکیب مواد معدنی پوسته زمین تیتانیوم به شکل اکسید و یا ترکیب با عناصری چون آهن و کلسیم یافت می شود. مهمترین منبع معدنی که دارای تیتانیوم است، ایلمنیت است که به دو طریق سولفات یا کلرید می تواند به تیتانیوم دی اکسید تبدیل شود. تیتانیوم دی اکسید حاصل از این دو فرایند به صورت بلور و روتیل است. شکل آناتاز این ترکیب، طبق فرآیند سولفات حاصل می شود که نرم بوده و در تولید الیاف و کاغذ استفاده می شود.

کاربرد تیتانیوم دی اکسید

در بسیاری از سطوح و کاربردهایی که نیاز به شفافیت و یا مات بودن زیادی دارند، به عنوان رنگدانه از تیتانیوم دی اکسید استفاده می شود. این ماده علاوه بر دادن شفافیت به رنگ ها، به بقای آن پرداخته و از سطوح رنگ شده محافظت می کند. تیتانیوم دی اکسیدی که در ترکیب چسب، لاستیک و پلاستیک به کار برده می شود، می تواند از ایجاد شکنندگی و ترک های ناشی از برخورد نور خورشید به پلاستیک ها جلوگیری کند. بیشتر از 80 درصد از این ماده معدنی در صنایع کاغذسازی، تولید پلاستیک و تولید رنگ و پوشش کاربرد دارد. بعد از این 80 درصد، بقیه تولیدات تیتانیوم دی اکسید در شیشه سازی، صنایع سرامیک و تولید محصولات آرایشی و بهداشتی کاربرد دارد.

تیتانیوم دی اکسید جذب کننده نور UV بوده و وقتی در مقابل نور مرئی قرار می گیرد، شفاف می شود. این حالت ها از این ماده معدنی در زمانی ایجاد می شود که در مقیاس بسیار ریز و نانویی باشد. پس با این خصوصیات در ترکیب کرم های ضد آفتاب استفاده می شود و با تشکیل مانعی، از برخورد تابش های مضر به پوست جلوگیری می کند. پس کرم های ضد آفتابی که حاوی تیتانیوم دی اکسید هستند، از سرطان پوست جلوگیری می کنند.

همچنین از تیتانیوم دی اکسیدها در مقیاس نانو به عنوان کاتالیزور در صنایعی چون خودروسازی استفاده می شود که از انتشار گازهای مضر جلوگیری می کند. استفاده در نیروگاه ها نیز باعث حذف اکسیدهای نیتروژن می شود.

نکات ایمنی مربوط به تیتانیوم دی اکسید

نمک معدنی تیتانیوم دی اکسید سمی نبوده و قابل اشتعال نیست. اما کسانی که با این رنگدانه ها به مدت طولانی کار می کنند، ممکن است به دلیل محرک بودن سیستم تنفسی دچار آسیب های تنفسی شوند. چون این ماده با ورود به سیتم تنفسی و ترکیب با مخاط مرطوب داخل مجاری، حساسیت های شدید تنفسی و آلرژی را ایجاد می کند. محل نگهداری تیتانیوم دی اکسید نیز باید خشک و خنک باشد و در این مکان ها تهویه مناسب برقرار باشد. از قرار دادن آن ها در کنار مواد آتش زا و مواد شیمیایی دیگر خودداری کنید.

در کل استفاده از نمک تیتانیوم دی اکسید به عنوان افزودنی مواد غذایی، ایمن بوده و بعد از ورود به داخل بدن وارد خون شده و از سیستم گوارش بدون هیچ جذبی، دفع می شود.

آسیب به محیط زیست

کارخانه های تصفیه آب بیشتر تیتانیوم دی اکسید را به شکل نانوذرات وارد محیط زیست می کنند. چون با شستن رنگدانه های لوازم آرایشی و بهداشتی، مواد موجود در آن که شامل تیتانیوم دی اکسید نیز است، وارد فاضلاب می شود. در هنگام تصفیه، این مواد به صورت فاضلاب جدا شده و با تزریق داخل خاک روی آن منتشر می شود. این ماده به دلیل حلالیت کمی که دارد، در محیط خاکی و آبی بعد از تشکیل سنگدانه ها، پایدار می شود. حلالیت تیتانیوم دی اکسید در خاک در صورت وجود مواد آلی محلول و ذرات رس، زیاد می شود.