Titan Dioksit (Anatas)

Genel Özellikleri:

Titanyum dioksit doğada farklı kristal yapılar halinde, maden olarak bulunabilen bir kimyasaldır. Doğada rutil, anatas ve brookit olmak üzere üç şekilde bulunur ama yaygın olarak anataz ve rutil formları kullanılmış ve üzerine çalışılmıştır.

 Maden olarak çıkarıldığında genelde siyahtır ama saf halde beyaz bir tozdur.. Titanyum metalinin oksitlenmiş halidir ve kırılma indisi yüksektir. Bu yüzden boya yapımında, pigmentlerde kullanılır. Dünyadaki tüm pigmentlerin üçte ikisinde kullanıldığı tahmin edilmektedir.

Titanyum dioksit anatasın kırılma indisi rutile göre daha düşüktür ve yine rutile göre daha yumuşak yapıdadır. Bu yüzden Titanyum dioksit rutil pigment olarak daha başarılı olsa da farklı uygulama alanları için anatas da tercih edilebilir. Ayrıca daha uygun maliyetli oluşu da Titanyum dioksit anatası cazip kılmaktadır.

Nanoteknolojik uygulamalar ve güneş panellerindeki kullanımlar için de kristal yapısı dolayısıyla anatas daha uygundur.

Üretimi:

Titanyum dioksitin üretim yöntemi hammaddeye bağlıdır. En yaygın mineral kaynağı ilmenittir. Ayrıca doğada rutil halinde de bulunur.

Bulunan rutil, klorlama işlemiyle saflaştırılır. İlmenit ise sülfat işlemi veya klorür işlemi ile bünyesindeki demir uzaklaştırılarak titanyum dioksite dönüştürülür.

Hem sülfat hem de klorür işlemleri titanyum dioksit pigmentini rutil kristal formunda üretir. Sülfat işleminde bazı ayarlamalar yapılarak anatas olarak üretim yapılır.

Kullanım alanları:

Titanyum dioksit dünyada en çok boya üretiminde kullanılır. Kırılma indisi nerdeyse en yüksek maddelerden birisidir. Bu onu boyalarda kullanmak için çok işlevsel bir kimyasal yapar. Hem anatas hem de rutil formunda boya hammedesi olarak kullanılabilmektedir. Rutilin kırılma indisi anatasa göre daha yüksek olduğu için rutil daha işlevsel olsa da anatasın hem daha uygun maliyetli oluşu hem de yapısının rutile göre daha yumuşak olması anatası özellikle gıda boyası gibi uygulamalarda daha tercih edilir kılmaktadır. Bununla beraber titanyum dioksit kullanılırken iki tane problem ortaya çıkar. Bunlardan birincisi topaklanma eğilimidir. Eğer doğru partikül boyutunda çok iyi çözünmezse titanyum dioksit toplanarak boyamada kusurlara sebep olur. Bu yüzden propilen glikol, gliserin gibi kimyasallarda çok iyi çözünmesi gerekmektedir.

İkinci problem ise kristal yapısıdır. Titanyum dioksite bu reflektiviteyi veren şey aslında onun kristal yapısıdır ve kristal yapısındaki 1-2 ppmlik bile yabancı metal atomları kristal yapısını o kadar bozar ki bu boyama sırasında gözle görülür hatalara sebebiyet verebilir. Bu yüzden kullanılmadan önce safsızlıklarının tamamen giderilmesi çok önemlidir.

Gıda boyası olarak da çok sık kullanılan titanyum dioksit diş macunundan meyve sularına, tatlılardan süt ürünlerine birçok farklı alanda tercih edilmektedir. Ayrıca kozmetik ürünlerinde ve güneş kremlerinde kullanılır. Güneşten gelen zararlı UV ışınlarına karşı çok iyi koruma sağlar.

Titanyum dioksit foto katalitik etkisi sebebiyle de çok özel uygulama alanlarına sahiptir. Bir yüzey titanyum dioksit ile kaplandığında ışıkla beraber havadaki su buharını oksijen ve hidrojen olarak ayırır. Ayrılmış bu radikal oksijen de ortamda kötü koku kaynaklarına, bakterilerin ve virüslerin zarlarına etki ederek onlar yok eder. Bu yüzden hem hidrojen üretiminde hem de anti bakteriyel kaplamaların yapılmasında kullanılabilir. Işığa karşı duyarlılığı titanyum dioksiti güneş panellerinde de tercih edilir bir kimyasal yapmaktadır.

Titanyum dioksit anatas formunda yine kristal yapısı sayesinde özellikle nanotüplerin yapımında kullanılır. Özellikle bu nanoteknolojik avantajlarının fark edilmesi titanyum dioksit üzerine yapılan araştırmaları hızlandırmıştır.

Güvenlik Önlemleri ve Zehirlilik Durumu

Titanyum dioksitin insan sağlığına etkisi konusunda farklı fikirler olsa da yapılan deneyler sonucunda insanlar için kanserojen olduğu görülmüştür. Bu kanserojenlik etkisinin parçacık boyutuyla ilgili olduğu düşünülmektedir. Yine toz halindeyken solunum sistemine zarar verir ve gözlere teması tahriş edicidir. Uzun süreli solunması tehlikeli olabilir.

Bazı büyük gıda üreticileri baskılar sonucunda gıdalarda titanyum dioksit kullanımını azaltmışlardır ve Fransa’da 2019 yılında kullanımı konusunda engelleyici yasalar çıkmıştır. Buna rağmen birçok gıda maddesinde bütün dünyada kullanımı devam etmektedir.