Titandioxid - Titanium dioxide

Titandioxid
Titan (IV) oxid
Enhetscellen av rutil
Namn
IUPAC -namn
Titandioxid
Titan (IV) oxid
Andra namn
Identifierare
3D -modell ( JSmol )
ChEBI
CHEMBL
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.033.327 Redigera detta på Wikidata
E -nummer E171 (färger)
KEGG
RTECS -nummer
UNII
  • InChI = 1S/2O.Ti kontrolleraY
    Nyckel: GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N kontrolleraY
  • InChI = 1/2O.Ti/rO2Ti/c1-3-2
    Nyckel: GWEVSGVZZGPLCZ-TYTSCOISAW
  • O = [Ti] = O
Egenskaper
TiO
2
Molmassa 79,866 g/mol
Utseende Vit fast
Odör Luktfri
Densitet
Smältpunkt 1,843 ° C (3,349 ° F; 2,116 K)
Kokpunkt 2.972 ° C (5.382 ° F; 3.245 K)
Olöslig
Bandgap 3.05  eV (rutil)
+5,9 · 10 −6  cm 3 /mol
Termokemi
Std molar
entropi ( S o 298 )
50 J · mol −1 · K −1
Std
bildningsentalpi (Δ f H ⦵ 298 )
−945 kJ · mol −1
Faror
Säkerhetsdatablad ICSC 0338
Inte listad
NFPA 704 (eldiamant)
1
0
0
Flampunkt inte brandfarligt
NIOSH (amerikanska hälsoexponeringsgränser):
PEL (tillåtet)
 TWA 15  mg/m 3
REL (rekommenderas)
 Ca
IDLH (Omedelbar fara)
 Ca [5000  mg/m 3 ]
Relaterade föreningar
Andra katjoner
Zirkoniumdioxid
Hafniumdioxid
Relaterade Titanoxider
Titan (II) oxid
Titan (III) oxid
Titan (III, IV) oxid
Relaterade föreningar
 Titansyra
Om inte annat anges, ges data för material i deras standardtillstånd (vid 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
kontrolleraY verifiera  ( vad är   ?) kontrolleraY☒N
Infobox -referenser

Titandioxid , även känd som titan (IV) oxid eller titanoxid / t aɪ t eɪ n jag ə / , är det naturligt förekommande oxid av titan , kemisk formel TiO
2. När det används som pigment kallas det titanvitt , Pigment White 6 ( PW6 ) eller CI 77891 . I allmänhet kommer det från ilmenit , rutil och anatas . Den har ett brett spektrum av applikationer, inklusive färg , solskyddsmedel och matfärg . När den används som matfärg har den E -nummer E171. Världsproduktionen 2014 översteg 9 miljoner ton. Man har uppskattat att titandioxid används i två tredjedelar av alla pigment, och pigment baserade på oxid har värderats till 13,2 miljarder dollar.

Förekomst

Titandioxid förekommer i naturen som mineralerna rutil och anatas . Dessutom är två högtrycksformer kända mineraler: en monoklinisk baddeleyitliknande form känd som akaogiit , och den andra är en orthorhombisk α -PbO 2 -liknande form känd som brookit , som båda kan hittas vid Ries -kratern i Bayern . Den kommer huvudsakligen från ilmenitmalm . Detta är den mest utbredda formen av titandioxidhaltig malm runt om i världen. Rutil är den näst vanligaste och innehåller cirka 98% titandioxid i malmen. De metastabila anatas- och brookitfaserna omvandlas irreversibelt till jämviktsrutilfasen vid uppvärmning över temperaturer i intervallet 600–800 ° C (1,110–1,470 ° F).

Titandioxid har åtta modifikationer-förutom rutil, anatas, akaogiit och brookit kan tre metastabila faser produceras syntetiskt ( monokliniska , tetragonala och ortorombiska) och fem högtrycksformer (α-PbO 2- liknande, baddeleyit- liknande, kotunnitliknande , ortorhombiska OI och kubiska faser) finns också:

Form Kristallsystem Syntes
Rutile Tetragonal
Anatas Tetragonal
Brookit Orthorhombic
TiO 2 (B) Monoklinisk Hydrolys av K 2 Ti 4 O 9 följt av uppvärmning
TiO 2 (H), hollanditliknande form Tetragonal Oxidation av den relaterade kaliumtitanat brons, K 0,25 TiO 2
TiO 2 (R), ramsdellitliknande form Orthorhombic Oxidation av det relaterade litiumtitanatbronset Li 0,5 TiO 2
TiO 2 (II)-( α-PbO 2 -liknande form) Orthorhombic
Akaogiite ( baddeleyite -liknande form, 7 samordnade Ti) Monoklinisk
TiO 2 -OI Orthorhombic
Kubisk form Kubisk P> 40 GPa, T> 1600 ° C
TiO 2 -OII, cotunnite ( PbCl 2 ) -liknande Orthorhombic P> 40 GPa, T> 700 ° C

Den cotunnite -typ fasen hävdade av L. Dubrovinskij och medförfattare att vara den hårdaste kända oxiden med Vickers-hårdhet av 38 GPa och bulkmodulen av 431 GPa (dvs nära diamantens värde på 446 GPa) vid atmosfärstryck. Senare studier kom dock till olika slutsatser med mycket lägre värden för både hårdheten (7–20 GPa, vilket gör den mjukare än vanliga oxider som korund Al 2 O 3 och rutil TiO 2 ) och bulkmodul (~ 300 GPa).

Oxiderna är kommersiellt viktiga malmer av titan. Metallen bryts också från andra malmer som ilmenit eller leucoxen , eller en av de renaste formerna, rutilstrandsand. Stjärnsafirer och rubiner får sin asterism från rutilföroreningar som finns.

Titandioxid (B) finns som ett mineral i magmatiska bergarter och hydrotermiska vener, samt vittringsfälgar på perovskit . TiO 2 bildar också lameller i andra mineraler.

Smält titandioxid har en lokal struktur där varje Ti är samordnat till i genomsnitt cirka 5 syreatomer. Detta skiljer sig från de kristallina former där Ti koordinerar till 6 syreatomer.

En kemisk modell av en anataskristall
Struktur av anatas . Tillsammans med rutil och brookit, en av de tre stora polymorfer av TiO 2 .

Produktion

Utvecklingen av den globala produktionen av titandioxid enligt process

Produktionsmetoden beror på råvaran. Den vanligaste mineralkällan är ilmenit . Den rikliga rutilmineralsanden kan också renas med kloridprocessen eller andra processer. Ilmenit omvandlas till titandioxid av pigmentkvalitet antingen via sulfatprocessen eller kloridprocessen. Både sulfat- och kloridprocesser producerar titandioxidpigmentet i rutilkristallformen, men sulfatprocessen kan justeras för att producera anatasformen. Anatas, som är mjukare, används i fiber- och papperstillämpningar. Sulfatprocessen körs som en batchprocess ; kloridprocessen körs som en kontinuerlig process .

Växter som använder sulfatprocessen kräver ilmenitkoncentrat (45-60% TiO 2 ) eller förbehandlade råvaror som lämplig titankälla. I sulfatprocessen behandlas ilmenit med svavelsyra för att extrahera järn (II) sulfatpentahydrat . Den resulterande syntetiska rutilen bearbetas vidare enligt slutanvändarens specifikationer, dvs pigmentkvalitet eller annat. I en annan metod för framställning av syntetisk rutil från ilmenit oxiderar Becherprocessen först ilmeniten som ett sätt att separera järnkomponenten.

En alternativ process, känd som kloridprocessen, omvandlar ilmenit eller andra titankällor till titantetraklorid via reaktion med elementärt klor , som sedan renas genom destillation, och reageras med syre för att regenerera klor och producera titandioxid. Titandioxidpigment kan också produceras från råvaror med högre titaninnehåll, såsom uppgraderad slagg , rutil och leukoxen via en kloridsyraprocess.

De fem största TiO
2pigmentprocessorer är 2019 Chemours, Cristal Global, Venator , Kronos och Tronox , som är den största. Stora slutanvändare av färg- och beläggningsföretag för titandioxid av pigmentkvalitet inkluderar Akzo Nobel, PPG Industries, Sherwin Williams, BASF, Kansai Paints och Valspar. Global TiO
2 pigmentbehovet för 2010 var 5,3 Mt med en årlig tillväxt som förväntas bli cirka 3-4%.

Specialiserade metoder

För specialtillämpningar framställs TiO 2 -filmer av olika specialiserade kemister. Sol-gelvägar involverar hydrolys av titanalkoxider, såsom titanetoxid :

Ti (OEt) 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 EtOH

Denna teknik är lämplig för framställning av filmer. Ett relaterat tillvägagångssätt som också bygger på molekylära prekursorer involverar kemisk ångavsättning . I denna applikation förångas alkoxiden och sönderdelas sedan vid kontakt med en het yta:

Ti (OEt) 4 → TiO 2 + 2 Et 2 O

Ansökningar

De viktigaste användningsområdena är färger och lacker samt papper och plast, som står för cirka 80% av världens förbrukning av titandioxid. Andra pigmentapplikationer som tryckfärger, fibrer, gummi, kosmetiska produkter och livsmedel står för ytterligare 8%. Resten används i andra tillämpningar, till exempel tillverkning av teknisk ren titan, glas- och glaskeramik, elektrisk keramik, metallpatiner, katalysatorer, elektriska ledare och kemiska mellanprodukter.

Pigment

Först massproducerad 1916, är titandioxid det mest använda vita pigmentet på grund av dess ljusstyrka och mycket höga brytningsindex , där det bara överträffas av några andra material (se lista över brytningsindex ). Titandioxidkristallstorleken är idealiskt omkring 220 nm (mätt med elektronmikroskop) för att optimera maximal reflektion av synligt ljus. Emellertid observeras onormal spannmålstillväxt ofta i titandioxid, särskilt i dess rutilfas. Förekomsten av onormal korntillväxt medför en avvikelse av ett litet antal kristalliter från medelkristallstorleken och modifierar den fysiska beteendet hos TiO 2 . De färdiga pigmentets optiska egenskaper är mycket känsliga för renhet. Så lite som några delar per miljon (ppm) av vissa metaller (Cr, V, Cu, Fe, Nb) kan störa kristallgitteret så mycket att effekten kan detekteras vid kvalitetskontroll. Cirka 4,6 miljoner ton pigmentärt TiO 2 används årligen över hela världen, och detta antal förväntas öka när användningen fortsätter att öka.

TiO 2 är också ett effektivt opacifier i pulverform, där det används som ett pigment för att ge vithet och opacitet till produkter som färg , beläggningar , plast , papper , bläck , livsmedel , läkemedel (dvs. piller och tabletter) och de flesta tandkräm ; 2019 fanns det i två tredjedelar av tandkräm på den franska marknaden. I färg kallas det ofta för hand som "lysande vitt", "det perfekta vita", "det vitaste vita" eller andra liknande termer. Opacitet förbättras genom optimal dimensionering av titandioxidpartiklarna.

Tunna filmer

När den deponeras som en tunn film gör dess brytningsindex och färg den till en utmärkt reflekterande optisk beläggning för dielektriska speglar ; det används också för att skapa dekorativa tunna filmer som finns i "mystisk eldtopas".

Vissa kvaliteter av modifierade titanbaserade pigment som används i gnistrande färger, plast, ytbehandlingar och kosmetika-dessa är konstgjorda pigment vars partiklar har två eller flera lager av olika oxider-ofta titandioxid, järnoxid eller aluminiumoxid- för att få glittrande , iriserande och eller pärlemoreffekter liknande krossade glimmer eller guaninbaserade produkter. Förutom dessa effekter är en begränsad färgförändring möjlig i vissa formuleringar beroende på hur och i vilken vinkel den färdiga produkten belyses och tjockleken på oxidskiktet i pigmentpartikeln; en eller flera färger visas genom reflektion medan de andra tonerna visas på grund av störningar i de transparenta titandioxidskikten. I vissa produkter odlas lagret av titandioxid i kombination med järnoxid genom kalcinering av titansalter (sulfater, klorater) runt 800 ° C Ett exempel på ett pärlformigt pigment är Iriodin, baserat på glimmer belagd med titandioxid eller järn (III ) oxid.

Den iriserande effekten i dessa titanoxidpartiklar är till skillnad från den ogenomskinliga effekten som erhålls med vanligt slipat titanoxidpigment som erhållits genom brytning, i vilket fall endast en viss diameter av partikeln beaktas och effekten beror endast på spridning.

Solskyddsmedel och UV -blockerande pigment

I kosmetiska produkter och hudvårdsprodukter används titandioxid som pigment, solskyddsmedel och förtjockningsmedel . Som solskyddsmedel används ultrafint TiO 2 , vilket är anmärkningsvärt i kombination med ultrafint zinkoxid , anses det vara en effektiv solskyddsmedel som sänker förekomsten av solbrännskador och minimerar för tidig fotografering , fotokarcinogenes och immunsuppression i samband med långvarigt överskott exponering för solen. Ibland kombineras dessa UV -blockerare med järnoxidpigment i solskyddsmedel för att öka skyddet för synligt ljus.

Titandioxid och zinkoxid anses i allmänhet vara mindre skadliga för korallrev än solskyddsmedel som innehåller kemikalier som oxibenson , oktokrylen och oktinoxat .

Nanoserad titandioxid finns i de flesta fysiska solskyddsmedel på grund av dess starka UV -ljusabsorberande förmåga och dess motståndskraft mot missfärgning under ultraviolett ljus. Denna fördel förbättrar dess stabilitet och förmåga att skydda huden mot ultraviolett ljus. Nanoskalade (partikelstorlek på 20–40 nm) titandioxidpartiklar används främst i solskyddsmedel eftersom de sprider synligt ljus mycket mindre än titandioxidpigment och kan ge UV-skydd. Solskyddsmedel som är avsedda för spädbarn eller personer med känslig hud är ofta baserade på titandioxid och/eller zinkoxid , eftersom dessa mineral UV -blockerare antas orsaka mindre hudirritation än andra UV -absorberande kemikalier. Nano-TiO 2 blockerar både UV-A och UV-B-strålning, som används i solskyddsmedel och andra kosmetiska produkter. Det är säkert att använda och det är bättre för miljön än organiska UV-absorberare.

Riskbedömningen av olika titandioxid-nanomaterial i solskyddsmedel utvecklas för närvarande eftersom TiO2 i nanostorlek skiljer sig från den välkända mikroniserade formen. Rutilformen används vanligtvis i kosmetiska och solskyddsmedel eftersom den inte har någon observerad förmåga att skada huden under normala förhållanden och har en högre UV -absorption . Under 2016 kom Vetenskapliga kommittén för konsumentsäkerhet (SCCS) -tester fram till att användningen av nanotitandioxid (95% -100% rutil, ≦ 5% anatas) som ett UV-filter kan anses inte utgöra någon risk för biverkningar hos människor efter -applikation på frisk hud, förutom i det fall appliceringsmetoden skulle leda till betydande risk för inandning (dvs. pulver eller sprayformuleringar). Detta säkerhetsutlåtande gällde nano TiO2 i koncentrationer upp till 25%.

Inledande studier visade att nano-TiO2-partiklar kunde tränga in i huden och orsaka oro över användningen av nano-TiO2. Dessa studier motbevisades senare, när det upptäcktes att testmetoden inte kunde skilja mellan penetrerade partiklar och partiklar som helt enkelt fångades i hårsäckar och att ha en sjuk eller fysiskt skadad dermis kan vara den verkliga orsaken till otillräckligt barriärskydd.

SCCS -forskning visade att när nanopartiklar hade vissa fotostabila beläggningar (t.ex. aluminiumoxid , kiseldioxid , cetylfosfat , trietoxikaprylylsilan , mangandioxid ) dämpades den fotokatalytiska aktiviteten och ingen märkbar hudpenetration observerades; solskyddsmedel i denna forskning applicerades i mängder av 10 mg/cm2 under exponeringstider på 24 timmar. TiO2 -beläggning med aluminiumoxid, kiseldioxid, zirkon eller olika polymerer kan minimera avobensons nedbrytning och förbättra UV -absorptionen genom att lägga till en ytterligare ljusdiffraktionsmekanism.

TiO
2 används flitigt i plast och andra applikationer som ett vitt pigment eller en opacifier och för dess UV -resistenta egenskaper där pulvret sprider ljus - till skillnad från organiska UV -absorberare - och minskar UV -skador, främst på grund av partikelns höga brytningsindex.

Andra användningar av titandioxid

I keramiska glasyr fungerar titandioxid som en opacifier och frön kristallbildning .

Det används som tatueringspigment och i styptiska pennor . Titandioxid produceras i olika partikelstorlekar som är både olje- och vattendispergerbara och i vissa kvaliteter för den kosmetiska industrin. Det är också en vanlig ingrediens i tandkräm.

Utsidan av Saturn V -raketen var målad med titandioxid; detta tillät senare astronomer att fastställa att J002E3 var S-IVB- scenen från Apollo 12 och inte en asteroid .

Forskning

Fotokatalysator

Nanoserad titandioxid, särskilt i anatasform, uppvisar fotokatalytisk aktivitet under ultraviolett (UV) bestrålning. Denna fotoaktivitet är enligt uppgift mest uttalad på {001} planen av anatas, även om planen {101} är termodynamiskt stabilare och därmed mer framträdande i de flesta syntetiserade och naturliga anataser, vilket framgår av den ofta observerade tetragonala dipyramidala tillväxtvanan . Gränssnitt mellan rutil och anatas anses vidare förbättra fotokatalytisk aktivitet genom att underlätta separering av laddningsbärare och som ett resultat anses bifasisk titandioxid ofta ha förbättrad funktionalitet som fotokatalysator. Det har rapporterats att titandioxid, när det dopas med kvävejoner eller dopas med metalloxid som volframtrioxid, uppvisar excitation även under synligt ljus. Den starka oxidativa potentialen hos de positiva hålen oxiderar vatten för att skapa hydroxylradikaler . Det kan också oxidera syre eller organiska material direkt. Hence, utöver dess användning som ett pigment, titandioxid kan sättas till färger, cement, fönster, kakel, eller andra produkter för sina sterilisering, deodorisering, och anti-fouling egenskaper, och används som en hydrolys -katalysator . Det används också i färgkänsliga solceller , som är en typ av kemiska solceller (även känd som en Graetzel-cell).

De fotokatalytiska egenskaperna hos nanosiserad titandioxid upptäcktes av Akira Fujishima 1967 och publicerades 1972. Processen på titandioxidens yta kallades Honda-Fujishima-effekten ( ja: 本 多-藤 嶋 効果). Titandioxid, i tunnfilm och nanopartiklar har potential för användning i energiproduktion: som en fotokatalysator kan den bryta vatten till väte och syre. När vätet samlas in kan det användas som bränsle. Effektiviteten av denna process kan förbättras kraftigt genom att dopa oxiden med kol. Ytterligare effektivitet och hållbarhet har erhållits genom att införa störning i gitterstrukturen hos ytskiktet av titandioxid nanokristaller, vilket möjliggör infraröd absorption. Synligt ljusaktivt nanoserat anatas och rutil har utvecklats för fotokatalytiska tillämpningar.

1995 upptäckte Fujishima och hans grupp fenomenet superhydrofilicitet för titandioxidbelagt glas exponerat för solljus. Detta resulterade i utvecklingen av självrengörande glas och antidimningsbeläggningar .

Nanosiserat TiO 2 införlivat i utomhusbyggnadsmaterial, såsom beläggningsstenar i kvarter eller färger, kan väsentligt minska koncentrationerna av luftburna föroreningar, såsom flyktiga organiska föreningar och kväveoxider . Ett cement som använder titandioxid som fotokatalytisk komponent, producerat av Italcementi Group, ingick i Time Magazines 50 bästa uppfinningar 2008.

Försök har gjorts att fotokatalytiskt Mineralize föroreningar (till konvertera till CO 2 och H 2 O) i avloppsvatten. TiO 2 erbjuder stor potential som industriell teknik för avgiftning eller sanering av avloppsvatten på grund av flera faktorer:

  1. Processen använder naturligt syre och solljus och sker därmed under omgivande förhållanden; den är selektiv med våglängd och accelereras av UV -ljus.
  2. Fotokatalysatorn är billig, lättillgänglig, giftfri, kemiskt och mekaniskt stabil och har en hög omsättning.
  3. Bildning av fotocykliserade mellanprodukter undviks, till skillnad från direkt fotolysteknik .
  4. Oxidationen av substraten till CO 2 är klar.
  5. TiO 2 kan stödjas som tunna filmer på lämpliga reaktor substrat, som lätt kan separeras från behandlat vatten.

Den fotokatalytiska förstörelsen av organiskt material utnyttjas också i fotokatalytiska antimikrobiella beläggningar, som vanligtvis är tunna filmer som appliceras på möbler på sjukhus och andra ytor som är mottagliga för att vara förorenade med bakterier, svampar och virus.

Hydroxylradikalbildning

Även om nanosiserat anatas TiO 2 inte absorberar synligt ljus, absorberar det starkt ultraviolett (UV) strålning ( hv ), vilket leder till bildning av hydroxylradikaler. Detta inträffar när fotoinducerade valensbindningshål (h + vb ) fångas upp på ytan av TiO 2 vilket leder till bildandet av instängda hål (h + tr ) som inte kan oxidera vatten.

TiO 2 + hv → e - + h + vb
h + vb → h + tr
O 2 + e - → O 2 • -
O 2 • - + O 2 • - + 2 H + → H 2 O 2 + O 2 
O 2 • - + h + vb → O 2
O 2 • - + h + tr → O 2
 OH - + h + vb → HO •
e - + h + tr → rekombination
Obs: Våglängd (λ) = 387 nm Denna reaktion har befunnits mineralisera och sönderdela oönskade föreningar i miljön, speciellt luften och i avloppsvatten.
Syntetiska enkristaller av TiO 2 , ca. 2-3 mm i storlek, skuren från en större tallrik.

Nanorör

Titanoxid nanorör, SEM -bild
Nanorör av titandioxid (TiO2-Nt) erhållna genom elektrokemisk syntes. SEM-bilden visar en uppsättning vertikala självordnade TiO2-Nt med slutna rörändar.

Anatas kan omvandlas till oorganiska nanorör och nanotrådar . Ihåliga TiO 2 nanofibrer kan även framställas genom att belägga kolnanofibrer genom att först applicera titanbutoxid .

SEM (överst) och TEM (nedre) bilder av kirala TiO 2 nanofibrer.

Hälsa och säkerhet

Titandioxid är oförenligt med starka reduktionsmedel och starka syror. Våldsamma eller glödande reaktioner uppstår med smälta metaller som är elektropositiva , t.ex. aluminium, kalcium, magnesium, kalium, natrium, zink och litium.

Många solskyddsmedel använder titandioxid av nanopartiklar (tillsammans med nanopartikelzinkoxid) som trots rapporter om potentiella hälsorisker faktiskt inte absorberas genom huden. Andra effekter av titandioxid nanopartiklar på människors hälsa är inte väl förstådda.

Titandioxiddamm, vid inandning, har klassificerats av International Agency for Research on Cancer (IARC) som ett IARC -grupp 2B -cancerframkallande ämne , vilket betyder att det kan vara cancerframkallande för människor . Fynden från IARC är baserade på upptäckten att höga koncentrationer av pigmentkvalitet (pulveriserat) och ultrafint damm av titandioxid orsakade cancer i luftvägarna hos råttor som exponerades genom inandning och intratrakeal instillation . Serien av biologiska händelser eller steg som producerar lungcancer hos råtta (t.ex. partikelavsättning, nedsatt lungklarering, cellskada, fibros, mutationer och slutligen cancer) har också setts hos personer som arbetar i dammiga miljöer. Därför ansågs observationer av cancer hos djur av IARC som relevanta för personer som utför jobb med exponering för titandioxiddamm. Till exempel kan titandioxidproduktionsarbetare utsättas för höga dammkoncentrationer under packning, fräsning, rengöring och underhåll av platsen, om det inte finns tillräckligt med dammkontrollåtgärder. De mänskliga studierna som gjorts hittills tyder dock inte på ett samband mellan yrkesmässig exponering för titandioxid och en ökad risk för cancer. Säkerheten vid användning av titandioxid i nanopartikelstorlek, som kan tränga in i kroppen och nå inre organ, har kritiserats. Studier har också funnit att titandioxid -nanopartiklar orsakar inflammatoriskt svar och genetisk skada hos möss. Mekanismen genom vilken TiO
2kan orsaka cancer är oklart. Molekylär forskning tyder på att cellcytotoxicitet på grund av TiO
2resultat från interaktionen mellan TiO
2nanopartiklar och lysosomala fack , oberoende av de kända apoptotiska signalvägar.

Forskningsgruppen angående cancerframkallande egenskaper hos olika partikelstorlekar av titandioxid har fått det amerikanska National Institute for Occupational Safety and Health att rekommendera två separata exponeringsgränser. NIOSH rekommenderar den fina TiO
2partiklar sätts till en exponeringsgräns på 2,4 mg/m 3 , medan ultrafint TiO
2fastställs till en exponeringsgräns på 0,3 mg/m 3 , som tidsvägda genomsnittliga koncentrationer upp till 10 timmar om dagen under en 40-timmars arbetsvecka. Dessa rekommendationer återspeglar resultaten i forskningslitteraturen som visar att mindre titandioxidpartiklar är mer benägna att utgöra cancerframkallande risk än de större titandioxidpartiklarna.

Det finns vissa bevis på att den sällsynta sjukdomen gula nagelsyndromet kan orsakas av titan, antingen implanterat av medicinska skäl eller genom att äta olika livsmedel som innehåller titandioxid.

Företag som Mars och Dunkin 'Donuts tappade titandioxid från sina varor 2015 efter offentligt tryck. Andrew Maynard, chef för Risk Science Center vid University of Michigan , bagatelliserade dock den förmodade faran från användning av titandioxid i livsmedel. Han säger att den titandioxid som används av Dunkin 'Brands och många andra livsmedelsproducenter inte är något nytt material, och det är inte heller ett nanomaterial. Nanopartiklar är vanligtvis mindre än 100 nanometer i diameter, men de flesta partiklarna i titandioxid av livsmedelskvalitet är mycket större. Ändå visade storleksfördelningsanalyser att satser av livsmedelskvalitet TiO₂ alltid utgör en fraktion i nanostorlek som oundviklig biprodukt av tillverkningsprocesserna.

Miljöavfall introduktion

Titandioxid (TiO₂) införs mestadels i miljön som nanopartiklar via avloppsreningsverk. Kosmetiska pigment inklusive titandioxid kommer in i avloppsvattnet när produkten tvättas bort i handfat efter kosmetisk användning. Väl i avloppsreningsanläggningarna separeras pigment i avloppsslam som sedan kan släppas ut i jorden när det injiceras i jorden eller distribueras på dess yta. 99% av dessa nanopartiklar hamnar på land snarare än i vattenmiljöer på grund av deras kvarhållande i avloppsslam. I miljön har titandioxid nanopartiklar låg till försumbar löslighet och har visat sig vara stabila när partikelaggregat bildas i jord och vatten. I upplösningsförfarandet dissocierar vanligtvis vattenlösliga joner från nanopartikeln till lösning när de är termodynamiskt instabila. TiO 2 -upplösning ökar när det finns högre halter av upplöst organiskt material och lera i jorden. Emellertid aggregering främjas av pH vid den isoelektriska punkten för TiO 2 (pH = 5,8) som gör den neutrala och lösnings jonkoncentrationer över 4,5 mM.

Möjligt cancerframkallande vid förtäring

Förtärdat TiO 2 har identifierats som möjligen cancerframkallande . Bruno Le Maire , minister i den franska regeringen Édouard Philippe , lovade i mars 2019 att ta bort den från mat och tandkräm. Det var förbjudet i Frankrike från 2020.

År 2021 beslutade Europeiska myndigheten för livsmedelssäkerhet (EFSA) att titandioxid som en konsekvens av nya förståelser av nanopartiklar "inte längre kan anses vara säkert som livsmedelstillsats" och EU: s hälsokommissionär tillkännagav planer på att förbjuda dess användning över hela EU, med diskussioner som började i juni 2021. EFSA drog slutsatsen att gentoxicitet - som kan leda till cancerframkallande effekter - inte kan uteslutas och att en "säker nivå för daglig intag av livsmedelstillsatsen inte kan fastställas".

Se även

Referenser

externa länkar