TİTAN DİOKSİT (RUTİL)

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 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 rutilin kırılma indisi anatasa göre daha yüksektir ve yine anatasa göre daha sert yapıdadır. Bu yüzden Titanyum dioksit rutil pigment olarak daha başarılıdır.

Üretimi

Titanyum dioksitin üretim yöntemi hammaddeye bağlıdır. En yaygın mineral kaynağı ilmenittir. Ayrıca doğadan rutil halinde de bulunur. Titanyum dioksit doğada en çok rutil olarak bulunur. Bunulan 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 anatası daha tercih edilir kılmaktadır. Bununla beraber titanyum dioksit kullanılırken iki tane problem ortaya çıkar. Bunlardan birincisi topaklanma eğilimidir. Eğer doğru partekül 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 sık kullanılan titanyum dioksit diş macunundan meyve sularına, tatlılardan süt ürünlerine birçok farklı alanda gıda boyası olarak tercih edilmektedir. Ayrıca kozmetik ürünlerinde ve güneş kremlerinde kullanılır. Güneşten gelen zararlı UV ışınlarına karşı çok iyi koruma sağlar.

Titanyum dioksit fotokatalitik 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 antibakteriyel kaplamaların yapılmasında kullanılabilir. Işığa karşı duyarlılığı Titanyum dioksiti güneş panellerinde de tercih edilir bir kimyasal yapmaktadır.

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 halinde solunum sistemine ve gözlere teması tahriş edicidir ve 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.