中国专利CN1097400A中介绍过这种办法，它是把TiCl4参加液体白腊或120号汽油与的混合溶剂中，参加乙醇，一起通，反响压力0.2MPa左右，反响温度45℃，待溶液的pH值到达8~10时停止反响，过滤后参加添加剂进行水解，别离有机相后，用真空枯燥或冷冻枯燥后煅烧、破坏即为纳米TiO2制品。醇解法出产纳米工艺流程如下图所示。

胶溶-萃取法为相搬运法的一种，其化学原理如下。     沉积反响     TiO2++OH-→TiO(OH)+                    TiO(OH)++OH-→TiO(OH)2↓(白色沉积)     胶溶反响                     TiO(OH)2(沉积)+H+→TiO(OH)+H2O(溶胶)     热处理        TiO(OH)2→TiO2+H2O     胶溶-萃取法出产纳米TiO2工艺流程如下图所示      向TiOSO4水溶液中参加碱性水溶液，生成TiO2水合物沉积，再加酸使其变成带正电荷的通明溶胶。参加阴离子表面活性剂如十二烷基磺酸钠，使溶胶粒转化成亲油性的聚集体。然后参加有要溶剂，剧烈振动，使胶体粒子转入有机相中，得到有机溶胶，再经回流、减压蒸馏和热处理即得纳米TiO2粉体。用这种方法制得的纳米级TiO2，分散性好，通明度高，但工艺流程长，出产成本高。

折射率：当光从一种介质射入另一种介质时，有时会因速度发作改动而改动方向，这种现象叫做折射，当光从真空射入某一种介质而发作折射时，入射角和折射角的正弦的比值叫做折射率，折射率又称光指数。     白度：白度是表明物质对可见光吸收与反射两部分之比，相对白度是波长和粒度的函数。白度归纳了白色颜料的亮度与色彩两种光学效果。     隐瞒力：隐瞒力是指当一件物体涂以某种涂料时，涂猜中的颜料能隐瞒被涂物体表面的底色，使这底色不能再透过涂料而显露出来的才能。 颜料质量(g)隐瞒力=颜料质量(g)/ 被涂物体表面积(cm2)颜料的隐瞒力越大，则这个数值越小。隐瞒力也可以用每克颜料能隐瞒被涂物体的表面积来表明，就是上一种表明办法的倒数。这种办法表明的颜料隐瞒力越大，则其数值便越大，涂膜便可以越薄，所需的涂料量便越小。     消色力：颜料的消色力，就是这种颜料与另一种色彩的颜料混合后，能使得到的混合物显现它自身颜料的才能。以白色颜料而言，当它与一深色颜料混合后，混合物的色彩越浅，表明它的消色力越强。     吸油量：颜料的吸油量是指每100g颜料，在到达彻底湿润时需求用油的最低质量，吸油量常用百分率来表明。     有用酸：在酸解产品浸取所得的钛液中，硫酸主要以三种不同方式存在：(1)与钛结合的硫酸；(2)与其他金属(主要是铁)结合的硫酸；(3)未被结合的，过剩的游离酸。由于无法独自测定与钛结合的酸和游离酸，只能测定这二者的总和，因而就把二者的总和称为有用酸。 有用酸=与钛结合的酸+游离酸     酸比值：钛液中有用酸与总钛含量之比叫酸比值。酸比值又名酸度系数，通常用F来表明。     钛液的安稳性：安稳性又称安稳度，就是在钛出产中，钛液在条件改动的情况下，有发作前期水解而分出白色胶体粒子的倾向，这种倾向的强弱程度叫做钛液的安稳度。表明这种倾向强弱的特性叫做钛液的安稳性。     钛液的前期水解：一般来说，从酸解后到未进行后期水解之前，钛液中不该含有偏钛酸和正钛酸这两种胶体粒子，可是有时在钛液的浸取、复原、运送和寄存进程中，由于操作不妥或条件改动，而在钛液中呈现上述两种白色胶体物质，这种现象称为钛液的前期水解。     酸解率：溶液中的可溶性钛盐总量(以TiO2计)占所投钛铁矿中所含钛总量(以TiO2计)之百分比，叫做酸解率。 溶液中总钛含量 酸解率(%)=(溶液中总钛含量/矿粉中总钛含量) *100      钛液的残渣：用硫酸分化钛铁矿后，经浸取所得到的溶液，是一种混浊不清的杂乱系统。这种溶液既具有真溶液的性质，又具有胶体溶液的性质，既含有以钛和铁为主的可溶性硫酸盐，又含有不溶性的、颗粒较大的悬浮的机械杂质和颗粒较小的、具有较高安稳性的胶体杂质。后两种不溶性的固体杂质，称之为钛液的残渣。     铁钛比：钛液中总铁含量和总TiO2含量之比叫做铁钛比，其公式如下： 总Fe含量(g/l)铁钛比=总Fe含量(g/l)/ 总TiO2含量(g/l)铁钛比的凹凸，对水解产品的偏钛酸的颗粒巨细和结构有必定的影响。因而在钛出产中，特别是在涂料钛出产时，有必要控制在必定的铁钛比范围内。     钛液的浓缩：钛液中的水是溶剂，是可蒸发的，而钛液中的硫酸氧钛、硫酸钛和硫酸亚铁等是溶质，是不行蒸发的。借助于加热的效果，使钛液中的溶剂(水)逐步气化蒸发而扫除，使溶质的浓度逐步增大，这个进程称为浓缩。     涂料用钛的质量要求：A、白度好；B、研磨潮湿性好；C、耐候性好；D、化学安稳性好；E、粒度小，隐瞒力大，消色力高，不透明度和光泽度好。      水解率：水解率是反映水解完结程度的一个值。即液相TiO2转变成固相TiO2的百分比。水解率的高或低，别离表明钛液中TiO2转变成固相TiO2的转化率的高和低。     沉降率：偏钛酸颗粒在水解后浆液中沉降速度的快慢叫做沉降率。它是反映水解好坏和偏钛酸粒子巨细的一个值。沉降率高，偏钛酸粒子就细；沉降率低，偏钛酸粒子就粗。 [next]    盐处理：偏钛酸在煅烧前参加少数化学品添加剂进行改性处理的进程，称为盐处理，亦称为前处理。     钛的后处理：钛的后处理是对通过损坏的钛粒子进行粒度分级后，将符合要求的粒子进行表面改性处理的进程。     粉化、老化、耐候性：用于室外的漆料，通过日晒雨淋，漆膜逐步被损坏，其表层逐步失去光泽，颜料颗粒离分出来，成为一层可被擦去的疏松粉末，这种现象称为粉化。在粉化的一起，白漆会泛黄，色漆会褪色，这种现象称为漆膜老化。漆膜能耐受这种老化的程度，称为耐候性。     涣散性：涂料的制作，实际上是通过研磨或拌和，将颜料很好地涣散在各种基料的胶粘液体中。颜料在介质中的易涣散程度和在涣散系统中的涣散安稳性，称为涣散性。     硫酸分化钛铁矿的办法：依据参加反响的硫酸浓度和终究反响产品的状况，钛铁矿的酸解办法分为三种，即液相法、两相法、固相法。     固相法酸解：选用80%以上的硫酸，反响剧烈敏捷，在5~30min内完结，反响最高温度达250℃。     熟化的意图：酸解反响后要进行熟化，其意图是让固相物逐步冷却，在这个冷却进程中，让一部分未酸解的矿粉持续与存在的游离酸效果，以利进步酸解率。     钛液的复原：浸取的钛液中既有硫酸亚铁(FeSO4)，又有硫酸高铁Fe2(SO4)3，硫酸亚铁在酸性溶液中是安稳的，只要在pH值大于5时才开端水解；硫酸高铁在pH为2.5的酸性溶液中，即开端水解，生成氢氧化高铁沉积。在偏钛酸洗刷时，当pH到达2.5就会生成氢氧化沉积稠浊在偏钛酸中，待到煅烧时即变成红棕色的三氧化二铁混在产品中，而影响钛的白度。因而，钛液中就不允许有三价铁的存在，有必要把三价铁复原成二价铁。     钛液冷冻结晶的意图：从钛铁矿通过酸解再通过加水浸取所得到的钛液中，含有很多的硫酸亚铁。冷冻结晶的意图主要是使硫酸亚铁成为晶体分出，然后通过过滤，使硫酸亚铁从钛液中别离出来。     钛液的净化：经沉降除掉绝大部分残渣和经冷冻结晶除掉硫酸亚铁晶体后的钛液，尚含有一些沉降不彻底而带来的颗粒细微的微量固相物。这些固相物极细，表面或许带有必定电荷，是一种胶体物质，由于颗粒小，在硫酸亚铁晶体粗滤时，可以穿滤而留在滤液中；别的钛液还存在着除钛以外的可溶性杂质，有害的杂质有必要除掉。将钛液进行过滤，就是除掉固相物，使钛液净化的一种手法。     液浓缩的意图：浓度低的钛液制得的偏钛酸的颗粒较粗，进而制得的钛的颜料功能较差。为使钛液通过水解得到颗粒较细均匀的偏钛酸，进而得到颜料功能优越的钛，就有必要将通过结晶过滤的浓度较低的钛液进行浓缩。 水解先加晶种的效果  由于晶种是决议水解产品粒子形状、巨细和终究产品功能的要害，是诱导热水解正确进行的导游。加晶种有两方面的效果，一是确保制得的粒子巨细恰当和均匀，而且有必定结构的水合二氧化钛；二是能使水解速度加速，使水解效果进行得较彻底，得到较高的水解率和取得优秀颜料功能的钛。     钛液水解的意图：钛液的水解是使二氧化钛组分从液相的钛液转变为固相的偏钛酸，然后与母液中的可溶性杂质别离，以提取纯洁的二氧化钛。     偏钛酸水洗的意图：水洗的意图是运用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固别离，然后除掉偏钛酸所吸的母液中的很多的铁、硫酸及其他可溶性杂质，使之得到比较纯洁的偏钛酸。     真空过滤洗刷法：运用抽真空构成的压力差，将滤液吸过过滤介质，而将固体吸附在过滤介质表面。水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过滤层而除掉。     叶滤机的作业原理：运用一种具有很多毛细孔的物料为介质，在真空的效果下，使溶液从小孔通过，而将固体截留，然后到达固液别离和固体水洗的意图。     漂白的意图：运用三价钛溶液漂白，把氢氧化高铁除掉，煅烧后就不会发生与金红石型钛同晶型结构的Fe2O3，这样钛的白度和消色力就不会下降。     煅烧的意图：在高温下使偏钛酸脱水、脱硫，而且构成具有必定晶型、到达必定质量指标的钛。     损坏钛的意图：经煅烧的钛大都是粒子的聚结物，需通过损坏才能使粒度到达颜料标准的要求，然后取得尽或许高的不透明度及其他颜料功能。     钛包膜的效果：包膜也叫表面处理，就是在钛颗粒表面包上一层特殊的膜，使钛颗粒自身与外面介质(空气或油料)离隔，这样就可以防止钛的光化学活性影响油料的安稳性和防止太阳光中紫外线的直接照耀，然后进步钛的耐候性，使其更适合于室外运用。     无机包膜：在钛浆液中添加无机处理剂，并使其金属离子以氧化物或氢氧化物的方式沉积在钛颗粒的表面，以下降光化学活性，进步耐候性。     有机包膜：在钛浆液中参加有机处理剂，以物理吸赞同化学吸附二种方式吸附在钛颗粒表面，改动钛的表面性质，以改善钛在不同介质中的涣散性。     不透明性：指光对颜料颗粒不能通过的程度。不透明性的巨细，首要取决于颜料的折射率和粒度，当然也与颜料体积浓度及吸油量等次级特性有关。     光泽度：表明某一物质对一投射来的光线的反射才能。反射才能越强，光泽度越大。     色相：就是颜料给予人们的色光感觉。     上色底相：上色底相又称灰漆色彩，它受颜料的均匀粒径及其散射力巨细的影响非常显着。     上色力：上色力是指一种颜料与另一颜料混合后，所给予另一种颜料的上色才能。     钛的类型区别：涂料用钛分为金红石型和锐钛型二种。按世界贯例，金红石型用其英文Rutile的第一个字母R表明，称为R型；锐钛型用其英文Anatase的第一个字母A来表明，称为A型。未经后处理的金红石型和锐钛型别离称为R1和A1型；通过后处理的金红石型和锐钛型别离称为R2、R3和A2型。 我国还把塑料用的锐钛型钛称为AP型；把化学纤维用的锐钛型钛称为AH型。      珐琅用钛质量要求：1.纯度高；②杂质少(若含有Fe2O3或Cr2O3,则产品会发生黄荫)；③颗粒细微而均匀(使熔制时与其他材料易于混合而使在熔制进程中的熔制时易于控制)；④具有很强的折射率和较高的消色力，在瓷釉中作乳浊剂，具有很强的乳浊度和不透明性，使涂搪后涂层薄、润滑和耐酸性强。     电焊条用钛的质量要求：(1)杂质含量少，硫和磷的含量不能超过0.05%，由于硫和磷在焊接时不蒸发而转移到焊缝金属中去，硫能使焊缝发生气泡和热裂缝(热脆性),磷能发生冷裂缝(冷脆性);(2)颗粒小而均匀，45μm筛孔筛余物要少0.5%；(3)视比容在0.8~0.9g/ml之间，如过小则粘性差，在配方中要添加水玻璃用量，致使影响焊接操作的焚烧。

近年来，将微波技术和超临界技术、电极埋弧等新技术引入水热法，合成一系列纳米级陶瓷粉体，使水热法成为最有前景的纳米TiO2合成技术之一。其基本操作是：在内衬耐腐蚀材料的密闭高压釜中，加入纳米TiO2的前体（充填度为60%~80%），按一定的升温速度加热，待高压釜达到所需的温度值，恒温一段时间，卸压后经洗涤、干燥即可得到纳米级的TiO2。水热法为TiO2前体的反应、溶解、结晶提供了一种特殊的物理和化学环境。水热法制备的纳米TiO2粉体具有晶粒发育完整中、原始粒径小、分布均匀、颗粒团聚较少的特点。特别是用水热法制备纳米TiO2，有可能避免为了得到金红厂型TiO2而要经历的高温煅烧，从而效地控制了纳米TiO2微粒间团聚和晶粒长大。水热法合成纳米TiO2的关键问题是设备要经历高温、高压，因而对材质和安全要求较严，而且成本较高。

一、颜料用钛的光学功能首要是取决于颗粒特性和表面性质    颜料用钛首要的光学功能是在于它被涣散在介质中和涂在表面上（作涂料）时的不透明性。与不透明性在不同程度上互相相关的重要光学功能是亮度、白度、色相、消色力和遮盖力。钛的不透明性很大程度上取决于它对光的折射率和颗粒特性。颗粒特性包含粒度、粒度散布和颗粒形状。别的，钛在各种介质中的涣散才干也是很重要的要素。因为在大多数状况下，颜料的光学功能能否充沛显现出来，还取决于钛的涣散性怎么，而涣散性往往又和颗粒特性及表面性质亲近相关。    二、钛的颗粒特性对颜料功能的影响    颗粒特性对颜料功能的影响有以下三方面。    1.颗粒粒度对颜料功能的影响    关于必定波长的人射光，当颜料颗粒巨细为半波长时，对光的散射率最高，也就是不透明度最高。可见光的波长为0.4-0.7μm，故理论上颜料颗粒的最佳粒径为0.2-0.35μm。若颗粒度过小，则发作光的衍射，导致不透明度下降。且颜料功能与散射系数联系甚大。当散射系数在粒径为0. 2μm时为最高，这时颜料的消色力和遮盖力最优，白度和光泽都最好。但各种颜料功能之间有时互相对立，如粒径变小时，耐候性就相应下降，因而关于一些耐候性要求高的颜料，粒径应该恰当大一些。    2.粒度散布对颜料功能的影响    颜料功能优秀的钛，其颗粒的粒度散布宽度应尽或许狭隘，即颗粒粒径在0.2-0.3μm之间的要占绝大多数，而0.lμm以下和0.37μm以上者简直不存在。    3.颗粒形状对颜料功能的影响    颜料的颗粒形状对光散射也有影响，一般粒子为圆形时，散射率最高，对油滑规整的颗粒，其颜料功能最优。要尽或许避免角状颗粒，因其不只光学功能差，并且堆积在一一起，空间体积大，相应的吸油量高。    三、钛需求破坏的原因及破坏的办法    经锻烧的钛大都是粒子的聚结物，需进行破坏才干使粒度到达颜料标准的要求，然后取得尽或许高的不透明度及其他颜料功能。    颜料钛对颗粒巨细和粒度散布有严厉的要求，因而挑选适宜的破坏设备和工艺流程是很必要的。破坏钛的办法可分为湿式破坏和干式破坏。湿式破坏如湿法球磨及砂磨，均在介质水中进行；干式破坏有雷蒙磨、锤磨、离心磨（全能磨）、流能磨（气流破坏机）等。破坏可选用单一的研磨设备，也可选用由两种或两种以上研磨设备组合运用，如将锻烧物先经雷蒙磨研磨后，再经气流破坏，也可用同一种设备进行屡次破坏，如二次气流破坏。破坏工艺流程的挑选首要取决于钛种类的需求。出产非颜料型产品，如电焊条、冶金、珐琅、电容器级钛时，不强调单个颗粒的粒度，只需求320目筛余物不超越必定规模即可，锻烧物只经过一次干式破坏，如离心磨或雷蒙磨，即可符合要求，有些锐钛型颜料钛也只经过一次干式破坏。    四、离心式破坏机磨粉的原理、影响磨粉作用的要素及取得抱负细度的办法    离心式破坏机的磨粉是借助于物料在破坏机内高速旋转时的离心力的碰击作用，是将固体物料内部的凝聚力战胜而割裂的操作。大块物料割裂成小块物料的操作称为破碎，小块物料变成细粉的操作称为破坏。    在离心式破坏机破坏锻烧物的进程中，物料在机内的碰击办法有三种：一是锻烧品颗粒与机壳的碰击；二是锻烧品颗粒与刀具的碰击；三是锻烧品颗粒之间的碰击，曾经两种碰击办法为主。磨粉的细度就取决于这些碰击的程度。碰击的时机越多，钛的细度越细，离心式破坏机内物料碰击时机的多少是由物料在机内逗留的时刻和物料取得的离心力两个要素决议的。刀具与机壳的距离小，进风量小，物料逗留时刻长，破坏机主机电机的功率大，物料取得的离心力就大。出产中只需操控较小的距离，适宜的进风量和加料量，就能取得较抱负的细度。[next]    五、雷蒙磨破坏的工艺流程    雷蒙磨又称环辊磨，钛工业都用摆轮式环辊磨。雷蒙磨可用来破坏非颜料型钛产品，也可用在颜料钛的一次性破坏和初级破坏上。雷蒙磨破坏钛工艺流程如图1所示。锻烧物从贮料斗接加人雷蒙磨的机体内，此机有竖轴，在轴顶穿插的十字横梁上有自在下悬且附有悬辊的2-6个摆，悬辊除自转外，还随摆一同绕竖轴旋转。竖轴翻滚时，离心力使悬辊紧贴于停止的环形衬垫上。物料在悬辊与衬垫之间经过。大块及未被破坏的物料坠于机底，并被轮子从头将其投掷于翻滚很快的悬辊前的衬环面上，已被破坏的物料为空气流携出，在上部离析器中别离出粗颗粒回来研磨区从头研磨，磨细的钛随气流进人旋风别离器内，别离出的钛自下部星形下料器卸出，制品细度可由调理吹人空气量的巨细来操控，空气经过鼓风机从头回来雷蒙机底部构成闭路循环。如一级旋风别离器达不到要求，则可设备两级旋风别离器，或与布袋收尘器串联。    六、雷蒙磨粉机与离心式破坏机比较所具有的长处    雷蒙磨粉机与离心式破坏机比较具有以下五方面的长处。    ①雷蒙磨粉机不只能够磨钛，也能够磨钛铁矿。    ②因为雷蒙磨内部附有离析器，能够调理细度，因而磨粉的细度好，产品粒度均匀，粗粒子少。    ③因为雷蒙机是经过摆轮离心力对物料的揉捏和研磨而到达破坏意图的，因而其破坏的钛粒子外形比较油滑，粒子较健壮，钛制品的吸油量显着下降，白度和消色力也有所进步。但假如破坏前的钛过于松软，则经破坏后的钛黏性大，简略堵塞管道，简略发作结块。处理的办法是进步风压。    ④产值大、用电省。一台五辊雷蒙磨每小时产值约1吨，而一台Φ600mm型的离心式磨机破坏颜料型钛每小时产值只要160-300kg。破坏非颜料型钛的产值可达1. 5-2.0吨。    ⑤因为离心式破坏机的机体大都用铸铁制成，破坏钛时，机体磨损较严峻，铁的污染有时可使钛中铁的含量增加0.02％左右，严峻影响到钛的色泽和光泽，有的单位选用在内壁堆积碳化钨焊条的办法削减磨损，取得了必定的作用，但污染仍很大，而雷蒙磨的材料磨损的污染就少得多。    七、钛工业常用的气流破坏机、选用的破坏介质及扁平式气流破坏机的作业原理    气流破坏机又称流能磨，是一种功能优胜的超微破坏设备。气流破坏机内的物料在高速气流（等于或超越声速）的作用下，互相发作剧烈磕碰和研磨而被破坏。钛工业常用的气流破坏机有扁平式和环办法两种，选用的破坏介质（气体）为过热蒸汽或高压空气或惰性气体。[next]    扁平式气流破坏机是由上下盖、进料管、喷嘴圈及喷嘴、卸料管、排气管组成。其作业原理为：气流破坏机作业时，高压工质，常用的是高压蒸汽，经过喷嘴进人破坏室，构成高达每秒几百米乃至每秒上千米的超声速喷气流，物料经过文氏管吸人破坏室，喷气流夹藏着物料粒子在破坏室内以极高的速度旋转着，在这样强壮的旋风流中，遍地的流体动力学特性均不相同，即在半径方向上存在有梯度，在接近破坏室外圆周处，除了有微弱的气流之外，尚有许多小漩涡流，使物料呈高度湍动状况，物料在这里以巨大的动量互相磕碰（占破坏量的80%左右），又与圆周壁相冲突（占20％左右），完结破坏进程，这一带称为破坏区（见图2）。    在破坏区与中心搜集区之间，工质以适当高的流速构成主旋风流。被破坏了的物料在这里以层流的流型随主旋风流而运动，然后在向心力的作用下，发作分级作用，这一带称为分级区。破坏区与分级区的分界处称为分级圆。喷嘴的轴线也就是喷气流的轴线与此圆相切。被别离出来的合格粒子，以阿基米德螺线的轨迹，战胜离心力，跑人搜集区而被搜集下来。    八、气流破坏的工艺流程    图3为气流破坏钛工艺流程。由锅炉房发作的高压蒸汽（一般为0.637-1.176MPa表压），经过过热炉加热到必定温度(250-350℃），经过流量计进人气流破坏机的破坏室，少数蒸汽导人文丘里加料器，将料斗中物料吸人破坏室。破坏后的产品部分从主体下料筒中捕集下来，并经星形下料器卸出，部分随气流进人旋风别离器及布袋收尘器，搜集的钛从卸料筒及布袋中卸出。如经过布袋的气流中仍残留有细料钛，可再设备一水喷淋塔收回之后，废气放空。 [next]     九、气流破坏工艺条件的挑选    1.加料量    气流破坏机的加料量与工质、所破坏的物料、要求的细度等要素有亲近的联系。不同规格的气流破坏机关于某一断定的物料，都有一个最佳的加料量，此刻既可使物料粒子的冲击速度最大，又可使物料在工质中的浓度适中，然后使破坏作用处于最佳状况。Φ280mm的扁平式气流破坏机，工质用压力0.784MPa以上的过热蒸汽，破坏锐钛型钛的加料量每小时约65-80kg。跟着气流破坏机直径的增大产值增加很快。直径增大40％，产值就增加200％。一般来说，下降加料量会使粒子的破坏进程大大加快，在破坏室的逗留时刻加长，磕碰时机增多，然后进步粒子的细度。为使破坏产品质量安稳，特别要注意加料的均匀性，一般以为加料量改变起伏应不大于±2％。    2.进料粒度    进料粒子不能太大，关于坚固的物料，最大进料粒度为4-14目，最小为20-100目；软、脆的物料，最大为2-5目，最小为10-100目。    3.工质、压力和温度    可用作气流破坏机工质的有过热蒸汽、压缩空气、惰性气体。一般来说，破坏矿石型物料时，大多用过热蒸汽；破坏药物型物料时，大多用压缩空气；惰性气体一般只用在物料有必要避免氧化等特殊场合中。    一般运用过热蒸汽较压缩空气好，因为蒸汽易得并且廉价，其本钱约为压缩空气的1/2以下。蒸汽压力能够很高，其供给的动能比空气高得多，并且不存在空气压缩机润滑油的污染问题，用过热蒸汽破坏钛时，不易发作黏结现象，钛的内聚现象小，长时刻运送和储存不发作结块现象。因而凡能用蒸汽破坏的物料，一般不必压缩空气。在钛工业中，Φ200mm以上的气流破坏机都用过热蒸汽作工质，Φ200mm以下的气流破坏机，因为不易处理蒸汽冷凝问题，而选用高压空气。    工质的压力是发作喷气流速度的首要参数，也是影响破坏作用的最重要的参数之一。关于缩短型喷嘴，压力增大到临界值后，气流速度不再增加，但气流密度能够增加，因而气流的动能便增加，然后强化破坏进程，一般都以为工质的压力越高越好，但工业上受设备的约束，大都选用压力为0.98MPa的过热蒸汽。    4.汽固比    汽固比是影响破坏作用的重要参数，因为气流破坏机类型、规格、工质条件及物料的不同，汽固比改变很大，文献中报导的汽固比能够在(0.5-1.0)：1之间改变。这和原始物料粒度的联系很大，如经过雷蒙磨破坏的粗碎、包膜后气粉时，其汽固比一般为(l.2-2.5)：1。破坏未处理过的锐钛型钛最好的汽固比为(0.8-1.2)：l。一般来说，选用高汽固比，能使钛的颜料功能充沛发挥出来，对进步消色力和下降吸油量有利，但会危害颜料的涣散性；假如汽固比太低，涣散功能好了，颜料功能要下降。无论是粒度散布仍是颜料功能，均以气流破坏→表面包膜处理→气流破坏的流程为最佳，其间第一次破坏选用高汽固比的更为抱负。    5.破坏后物料的别离和捕集    经过破坏的物料的一级收尘大都选用旋风别离器。两级收尘有湿法和干法两种，湿法能够使用蒸汽冷凝的办法收回被夹藏的制品，也能够选用别的的喷淋设备。湿法收尘的作用尽管杰出，但搜集的浆料有必要再进行枯燥处理，因而，流程长、占地大、设备多，现在较少选用。干法收尘一般可选用两级旋风收尘后再用脉冲反吹式布袋收尘。干法收尘时有必要使收尘体系的温度高于蒸汽露点14-22℃，避免发作黏结和堵塞。    6.气流破坏机中的化学反应    许多物料在气流破坏的一起，加人一种物料进行包膜处理。例如，美国公司曾提出在二氧化钛中增加微量铝。铝先溶于，再和二氧化钛混合后进入气流破坏机，在过热蒸汽的高温下，铝发作水解，沉积出氢氧化铝包覆在二氧化钛的表面。    气流破坏机进行的另一种处理是增加破坏助剂。因为气流破坏机中物料处于高度湍动状况，因而即便增加极少数助剂，亦能高度均匀地混合在制品之中，国外为进步二氧化钛的涣散性，遍及使用在气流破坏机中物料吸附某些有机化合物的办法进行有机包膜。[next]    十、气流破坏与机械破坏比较所具有的长处    气流破坏与机械破坏比较具有以下六大长处。    ①气流破坏后物料的粒度和粒度散布较机械破坏优胜得多。当需求将物料破坏到亚微米级细度，粒度散布又要求较窄时，气流破坏是最重要和最有用的手法之一。颜料钛的抱负粒度要求在0.2μm左右，粒度散布宽度要求很窄，一般机械破坏无法做到这一点，只要经过气流破坏才干到达这一要求。图4为气流破坏与机械破坏后物料粒度散布曲线，两条曲线的均匀粒径持平，但粒度散布相差很悬殊。气流破坏粒度散布宽度很窄，即破坏后颗粒巨细均匀而规整。其颜料功能优秀，这是一般机械破坏难以到达的。    ②一般机械破坏周期长、功率低，有时虽经屡次长时刻的破坏，仍不能到达所要求的细度。    ③机械破坏在长时刻的磨细进程中，发作许多的热量，对热敏性物料不适宜。    ④气流破坏的产品粒度散布很少随时刻改变，产品的质量比较安稳。而一般机械破坏不只粒度散布宽，并且每天会发作改变，形成产品质量动摇。    ⑤气流破坏机械磨损小，对被破坏物料不易形成污染。    ⑥气流破坏在物料破坏时髦能进行一些简略的化学反应，这对钛工业是极有价值的，人们曾使用这一特性，在气流破坏的一起进行表面处理。    十一、钛破坏工艺流程的挑选    合理挑选破坏工艺流程是一个很杂乱的问题，它有必要依据产种类类、质量要求及技能经济指标归纳考虑。尽管气流破坏是最有用的破坏，但其操作本钱高，耗用动力较多，而机械破坏的操作本钱较低。因而在初级破坏上仍遍及选用离心式破坏和雷蒙破坏等机械破坏。在破坏锐钛型钛时，选用雷蒙磨～水选～包膜～枯燥一雷蒙磨（或气流破坏）的工艺流程，产品的质量仍是比较好的；破坏金红石型钛时，因为硬度较高，选用雷蒙磨～水选一包膜～枯燥～气流破坏的工艺流程比较多。当然也有供应商是将煅烧物直接进行气流破坏的。    十二、各种钛种类对细度的要求    因为各种钛的用处不同，其对磨粉的细度要求也各不相同（见表）。不同种类的钛对细度的要求种类颜料级颜料级电焊条级珐琅级电容器级冶金级（金红石型）（锐钛型）一二优一二一二一二级级等级级级级级级品品品品品品品品品筛余物（45μm筛孔）/%≤0.10.10.050.10.30.50.50.10.30.3经过160目筛子筛余量不大于0.5%[next]     十三、锐钛型颜料钛的吸湿状况及避免吸湿的办法    锐钛型颜料钛的吸湿性很大，从图5可知，暴露在空气中2h即吸水0.5％，而钛对含水量的要求也仅仅0.5％，这样，从冷却的钛到破坏好、包装好超越2h的话，就很或许形成水分吸湿超支。为此破坏人员有必要敏捷破坏并敏捷包装。包装好今后，仍要防潮、防压。    若是出产非颜料级钛，则破坏后即为制品；若是出产不包膜的BA-0101锐钛型颜料钛或出产不包膜的金红石型颜料钛（如柳州厂），则其破坏后亦成为制品；若是出产包膜的BA-0102锐钛型颜料钛（如上海焦化厂）或出产包膜的BA-0103金红石型颜料钛，则破坏后尚需求进行表面处理。

一、钛液水解加晶种的意图    由于晶种是决议水解产品粒子形状、巨细和终究产品功能的要害，是诱导热水解正确进行的“导游”。所以在钛液的水解中需求加人晶种。加晶种有下列两方面的效果。    1.确保制得的粒子巨细恰当、均匀，并具有必定结构的水合二氧化钛（即偏钛酸）。这样，在热水解前应在钛液中先培养出或加人必定数量的具有杰出结构的结晶中心（晶种），用以消除本来或许存在的无规矩发作的晶核的影响，以诱导热水解反响的正确进行。若靠钛液自身天然构成的结晶中心所诱导出来的水解产品，其粒子和组成都不规矩。    2.使水解速度加速，使水解效果进行得较彻底，得到较高的水解率和使水洗加速并取得优秀颜料功能的钛。    二、加压水解法颜料级锐钛型水解晶种的制备    选用必定量的、经冷冻结晶别离除掉硫酸亚铁并经板框压滤过的弄清度合格的钛液加人敞口晶种锅，Ti02含量操控在130g/L左右，在拌和下逐步加人NaOH含量为100g/L左右的烧碱液进行中和，先快后慢，直至pH值为2-3，F为0. 25-0. 30，有用酸含量为18-21g/L,总钛含量为70-80g/L.中和温度要小于45℃，铁液中硫酸氧钛的四价钛被中和到必定的酸度而水解生成正钛酸沉积，钛液中含有的硫酸亚钛的三价钛为2-5g/L,在这样的酸度下也水解生成蓝色的氢氧化亚钛沉积，而使整个浆料呈蓝色乳光胶体液。其中和、水解的反响式如下：    中和、水解生成的Ti(OH)4，在机械拌和下进行胶溶和加热熟化，加热温度在65℃左右，保温20-30min,使胶粒微晶化而生成具有必定电荷的Ti02＋和TiO4+，吸附在偏钛酸表面使之带有正电荷而不溶于稀酸，并进步其活性。中和、水解生成的Ti(0H)3在胶溶和熟化过程中，酸度还不行大，还缺乏以被溶解。其正钛酸的胶溶反响式如下：    通过加热熟化后的晶种胶体溶液，经冷却至室温即可运用或备用。[next]    三、常压水解法颜料级锐钛型水解晶种的制备    将浓缩后的铁液，加人敞口晶种锅中，在拌和下不断参加浓度为10％的碱液进行中和，中和速度和拌和速度可先快后慢，以不分出氢氧化亚铁沉积为准（也有先加碱液再用钛液中和碱液的，其先沉积的氢氧化亚铁会被加人钛液中的酸溶解掉）。中和温度在45℃以下，挨近结尾时，分析其组成，若有用酸为14-16g/L,Ti02浓度为50-55g/L,即可在l0min内升温至60℃,保温30min，然后骤冷至40℃以下，即可中止拌和，备用。    四、常压水解法颜料级锐钛型自生晶种的制备    先在常压水解锅中参加必定量的温度90-100℃的水，然后加人Ti02浓度为240-260g/L, F为1.75～1.95，并预热到90-100℃的含2％晶种的钛液。开动拌和，在20min内，按钛液和沸水的体积比为100，（20-30），将钛液加人到水解锅中。在钛液加人到水中时，开始的l min，由于稀释而呈现白色污浊，阐明胶体Ti02现已生成。持续加人钛液，污浊消失。这是由于在拌和下，其均匀涣散在不断加人的钛液中，肉眼无法分辩。此刻可恰当进步温度到103℃左右，大约再通过10min,污浊又从头呈现，阐明已生成很多的胶体Ti02。当胶体悬浮液宣布乳光而又不发作沉积时，胶体TiO2含量到达最高值，其活性也最高。但此刻胶体Ti02最不安稳，极易分出沉积，有必要当即加人待水解的主体钛液。    五、制备锐钛型晶种需求操控的条件    1.中和速度和中和温度    中和是放热反响，中和加人烧碱液的速度过快会使物料的温度过高而发作硫酸氧钛的热水解反响，生成的是偏钛酸而不是正钛酸，这样会下降晶种的活性，一起过快地加人烧碱液，使系统呈现部分NaOH过浓，pH值过大，到达硫酸亚铁水解的酸度而水解生成氢氧化亚铁沉积，这个副反响的发作会影响到晶种的质量。为了操控中和温度，反响温度保持在40-50℃，只要在确保中和温度的情况下，才能够加速中和速度。过高的温度和延伸中和时刻（如超越1h>都会下降晶种的活性。但中和温度过低也会影响碱液的涣散，然后简单引起过度中和使结晶中心的数量和质量均受到影响。    2.中和度    中和度是中和结尾时，钛液中有用酸被碱中和的程度，中和度是决议结晶中心的数量和晶种胶体溶液的安稳性和活性的重要因素。若中和度不行，即加碱量过少，则结晶中心少，不光水解速度慢、水解率偏低，并且所得到的偏钛酸粒子过细，形成水洗困难，或是不沉积的悬浮体，使水洗穿滤丢失大。若中和过度，即加碱过量，则很简单形成晶种的过度水解，使之大大地下降晶种的活性，甚至有很多的氢氧化亚铁沉积而污染了晶种。    3.熟化温度和熟化时刻    在低温下中和所得的正钛酸涣散体是一种无定形的胶体粒子，有被钛液中的游离酸溶解或在寄存时有陈化的倾向而改动其结构的风险。通过加温胶溶、熟化后的晶核，据测定是锐钛型的微晶体，然后不溶于稀酸中。晶种的熟化温度为60℃，保温半小时。晶种的浓度和酸度都比钛液低，过高的熟化温度和过长的保温时刻都会引起晶种的过度水解，然后使结晶中心的数量缺乏和质量变坏。两者要互相配合，即温度选得高时，保温时刻就要相应短些。    4.晶种的浓度    晶种的浓度是指晶种溶液的Ti02浓度。就晶种溶液的安稳性而言，跟着晶种浓度的进步，则安稳性也进步。当浓度低于40g/L时，晶种的安稳性很差，一起加人晶种的体积增大，会下降水解时钛液的Ti02浓度。    5.中和办法和拌和速度[next]    锐钛型晶种多选用碱液加人钛液的办法，一是确保了锐钛型晶型；二是减少了铁质进人微晶体。拌和速度应该先快后慢。    六、金红石型水解晶种（氯化型并流法）的制备    正钛酸法氯化型水解晶种，又称并流晶种。其制备办法是将计量好的硫酸氧钛溶液和碱液(Na2C03或NaOH)并流中和得到正钛酸沉积，经水洗除掉硫酸根离子，然后用加热酸溶，使正钛酸转化为胶溶。当溶液变得通明转而污浊发作乳光时，中止加热并急冷，便制得了金红石型水解晶种。其反响式如下：    这种晶种的活性较高，也比较安稳，但中和时pH值操控很严厉，正钛酸水洗时很费事，假如硫酸根洗不净，得到的是混晶型晶种。现在已很少选用。并流晶种制备工艺流程如图1所示。    七、金红石型水解晶种（氧化锌型并流法）的制备    这种水解晶种的制备特点是省去制备过程中的水洗工艺。由于用氧化锌作中和剂，使钛液中阻止金红石型转化的硫酸根转化为硫酸锌，而锌盐是一种金红石型转化的促进剂，所以能够省去水洗工艺。其制备办法如下：将硫酸氧钛液和氧化锌浆液并流中和，得到正钛酸，直接用胶溶制得金红石型晶种。其反响式如下：[next]    现代钛白出产对这种晶种运用不多，而改用普通锐钛型水解晶种加金红石型煅烧晶种。氧化锌并流晶种制备工艺流程如图2所示。

八、金红石型晶种（法）的制备    晶种的制法是将TiCl4浓度为823g/L,有用酸浓度为569g/L的浓溶液溶于水中，配成475g/L的溶液。另将配成67g/L的碱液。先将核算好的碱液放人珐琅晶种锅中，在拌和下加人核算好的新配成的溶液，进行部分中和，保存一部分过剩的供酸溶时运用。中和进程坚持温度在20℃以下，中和结尾操控HCl/Ti02的酸度系数在0.7-0.8之间，Ti02浓度在40-45g/L之间，然后在前15min内升温至50℃，在后15min内再升温到80℃，进行酸溶熟化，F操控在0. 25-0.45之间。接着急冷至室温备用（亦有再用碱液将这种溶胶凝集，并用离子交换水洗去氯离子后，将它涣散在离子交换水中成为涣散体运用）。其有关反响式如下：    溶于水时，会放出很多的热，必定要将缓慢地溶于水。制造的进程放出很多的氯化体，可经水吸收后排放。中和时有必要将溶液加人到碱液中去，只要这样才干得到100％的金红石型晶种，若将碱液加人到溶液中，则制得的是混晶型晶种，若选用并流中和，则制得的是无定形晶种。因为晶种的活性高，所以是金红石型水解晶种中最重要、运用最广泛的一种。曩昔在国外有较多的供应商运用，可是的储存、运送、稀释都很费事，一旦走漏，会有很多氯化体溢出污染环境，因而我国很少选用。    九、金红石型煅烧晶种的制备    现代金红石型钛出产中，水解时不用加人金红石型晶种，而是改用参加普通锐钛型晶种，到漂白或盐处理时才加人锻烧晶种。锻烧晶种的制法是将漂白水洗合格的偏钛酸（浆液浓度以Ti02计为250g/L左右）和浓度≥４２％的溶液，按NaOH：H2Ti03 = 2. 3：1的份额，在拌和下顺次计量加人不锈钢制成的反响锅中，夹套加热至欢腾，并在欢腾下煮4h,使偏钛酸溶解转化为正钛酸钠。在煮沸进程中，浆液一度变得非常黏稠，因而拌和轴的强度和电动机的功率都要恰当加大。碱溶完毕后，用夹套冷却水冷却至60℃，放人水洗罐，洗掉游离碱和硫酸钠，使之进步晶种活性。在水洗进程中，有部分正钛酸钠会水解生成正钛酸。一次水洗之后，用1:2的中和至pH值为3.5，使一切正钛酸钠都生成正钛酸沉积。接着过滤并进行第2次水洗，洗去氯离子和钠离子。最后用进行酸溶，煮沸并坚持欢腾2h后，急冷到40℃备用。操控F在0.45-0.55之间。制得的锻烧晶种含TiO2浓度为95-105g/Lo金红石型转化率为98%-100％，电镜照片晶种呈杰出涣散状况的柳叶形颗粒。工业上常在漂白前加人锻烧晶种，运用漂白和漂洗除掉其中铁等可溶性杂质，使之不影响产品白度。加人锻烧晶种的量一般为2%-5％。其制备的反响式如下：[next]    金红石型煅烧晶种制备工艺流程如图3所示。    株洲化工集团公司李峰选用碱钛比NaOH/Ti02= 2. 1，中和结尾pH值为3.5-4, HC1/TiO2=0.35-0.50,快速冷却，制出了活性较高的煅烧晶种。选用这种高活性锻烧晶种，能实现在较低温度下（约下降100℃）向金红石型转化，能进步产品上色力。    十、高活性晶种的制备及制晶种呈现异常情况的处理    高活性晶种的制备是将碱液和钛液别离预热到必定温度后，将钛液与碱液充沛混合，二者发作剧烈的反响后，稍加熟化，敏捷测定晶种功能指标，然后马大将合格的晶种加到已预热至必定温度的水解钛液中。此法的关键是所用的碱液浓度及碱液与钛液二者之间的配比应精确。高活性晶种的制造要敏捷，整个操作要在30min内完结。配好晶种后，寄存时刻不得超越l0min。    制晶种常见的异常现象是晶种的过度水解，发生很多的白色沉积物、变污浊、失效而成为坏种。‘形成的原因是因为没有把握好制备条件或储存不妥等。处理的方法能够下降等第运用，或在钛液水解欢腾翻白后1h,将蜕变的晶种加人到水解锅中加以收回。但这种蜕变晶种只能用于等级低钛的出产，不能用于出产颜料级钛。    十一、水解晶种参加量的核算    晶种加人量的多少，对水解的速度、水解进行的彻底程度、水解产品偏钛酸的状况和对制品的功能等都有较大的影响，因而有必要操控好晶种的加人量。经过实践探索，断定了各种不同种类的晶种加人量，以总Ti02的百分率来核算，其核算公式如下：[next]    十二、选用四价钛水解晶种的优点    四价钛晶种就是在制晶种时，先用30％的将钛液中的三价钛悉数氧化，然后加人碱液中和，即生成四价的氢氧化钛沉积作为晶种的晶核。这种晶种稳定性好，用来制得的钛其和消色力都比较好。假如不运用氧化，而运用液碱，因为液碱中含有游离氯和次等氧化性很强的物质，这些强氧化性物质，起到了的效果，很快就把钛液中蓝色的三价钛氧化为无色的四价钛。这样制出的晶种，不像正常用固碱制出的蓝色晶种，而是呈现黄绿色。用硫酸铵试液查验，现已呈现深红色，阐明液碱里含有游离氯和次较多，已氧化过度，使不少的硫酸亚铁氧化为三价的硫酸铁。然后在制晶种时操控有用酸偏高，三价铁尚属溶液，没有水解成氢氧化铁沉积，当晶种加到水解的钛液里，三价铁会被钛液中的三价钛还原为亚铁，所以对产品白度仍是不会有影响。一起还起到了四价钛晶种的效果，使产品的白度和消色力都很好。

微乳法制备纳米级TiO2是近年来较流行的方法之一。W/O微乳液是由水、油和表面活性剂组成的热力学稳定体系，其中水被表面活性剂单层包裹形成微水池，分散于油相中，通过控制微水池的尺寸来控制超微颗粒的大小，因为在微水池生成的纳米颗粒的粒径可被微水池的大小有效限制。微乳技术的关键是制备微观尺寸均匀、可控、稳定的微乳液。微乳法有望制备单分散的纳米TiO2微粉，但降低成本和减轻团聚还是微乳法需要解决的两大难题，估计利用微乳法在工业上生产纳米级TiO2还要经历相当长的时间。     液相法的优点是原料来源广泛、成本较低、设备简单、常温反应、无危险性、工艺易控制、便于大规模生产。但是液相法易造成物料局部浓度过高，粒子大小、形状不均匀，而且由于纳米TiO2粒子细小，比表面积大，表面能极高，干燥和煅烧过程易引起粒子间的团聚，特点是硬团聚，使产品分散性变差，影响产品的使用效果和应用范围。     对纳米TiO2粉末，特别是金红石型粉末，进行表面处理，是纳米TiO2工业化生产中必不可少的关键步骤。原因之一是由于纳米TiO2粉末具有极性，在极性介质中易于凝聚，或者说其单位面积的超额自由能升高，表面张力变大，表面结合能升高，促进TiO2粒子发生团聚，此时电动电位比较高。只有使用那些润湿力比固体粒子间的凝聚力大，即液-固界面上的自由能低处理剂进行表面处理，才能使这些TiO2团聚体进一步分散。因此，为了使质来增加润湿力，使液-固界面的自由能进一步降低，双电层增厚，使带相同电荷的TiO2相互排斥，从而提高TiO2粒子的分散度，使其优异性能得以充分发挥；原因之二是纳米TiO2光化性质虽然稳定，但长期暴露在大气中使用时，也有粉化的可能，因此经过表面处理后，可以提高其耐光性耐候性。表面处理的方法以及包覆的程度，直接影响到产品的庆用范围及应用效果。目前惯用的表面处理措施，是其表面包覆一层无机膜或(和)有机膜，以避免纳米TiO2粉末的团聚和提高纳米TiO2的耐光性和耐候性。

纳米钛产品抗菌效果耐久，机理不同于一般的无机和有机抗菌剂，并非靠药物的渗出和游离而发生抗菌效果，而在于光催化效果。粒子在吸收光能后生成电子一空穴对，发生的电子一空穴对搬迁速度极快，敏捷抵达纳米粒子表面，和表面吸附的水、空气反响，如O2+e→.O-2和H2O+e-→.OH+H-等，生成化学生动性很强的氢氧自由基（·OH)和超氧化物阴离子自由基（·O2-) ,进犯有机物。当遇到细菌时，直接进犯细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此灭细菌，并使之分化。    一般的纳米钛产品必须有紫外光照才干激起电子发生电子一空穴对，起到抗菌、分化有机污染物的效果。激起光源只是限制在紫外光光源，会使产品的使用限制性很大，难以获得很好的光催化氧化效果。现在已有采纳无机、有机等多层表面包覆技能，开宣布抗菌谱宽、抗菌力强、不变色、成本低的纳米钛粉体系列产品。本产品的特色在于只需有天然光源存在，无论是长波光源仍是短波光源，都可以作为纳米钛光催化剂的激起光源，使材料起到抗菌和降解有机污染物的效果。具有高安全性的纳米钛进行灭菌时，靠别离电子一空穴对激活表面吸附物质，发生强氧化剂和强还原剂，进犯细菌有机体，起到灭菌效果。一般常用的灭菌剂如银、铜等能使细菌细胞失掉活性，但细菌身后，尸身可释澎执七有害的组分，如内毒素等，纳米钛不仅能影响细菌繁殖力，而且能进犯细菌细胞的外层，穿透细胞膜，损坏细菌的细胞膜结构，到达完全降解细菌，而且进一步避免内毒素引起二次污染的意图。    纳米钛的毒性试验经我国防备医学科学院消毒检测中心进行检测其成果如下：

溶胶-凝胶法是一种十分重要的办法，它一般以钛醇盐及无水已醇为质料，参加少数水及不同的酸或有机聚合添加剂，经拌和、陈化制成安稳的涂膜溶胶。再利用溶胶将TiO2附着在各种载体上。溶胶-凝胶法的特点是：TiO2膜与载体结合结实，不易掉落；操控灼烧温度可得到所需晶型的TiO2膜；膜的厚度可操控。当时选用溶胶-凝胶法技能可制得可操控膜厚度的TiO2膜，并证明用其光催化降解光催化活性高于P-25粉末，并且催化活性跟着膜的厚度添加而进步。     胶体化学法也是溶胶-凝胶法，是用硫酸氧钛加碱(Na2CO3)生成Ti(OH)4沉积，再用酸溶，生成带正电荷的溶胶，然后用有机表面处理剂处理，使粒子具有新油性，接着在有机溶剂里进行转相，把除掉有机溶剂后的水合TiO2煅烧即可取得纳米TiO2。该工艺关键是酸溶时的浓度和温度的操控。     钛醇盐水解法也是溶胶-凝胶法是一种，以钛醇盐为质料，经过水解和缩聚反应制得溶胶。再进一步缩聚得凝胶。凝胶经枯燥、煅烧得到纳米TiO2。其反应式如下。     水解  Ti(OR)4+nH2O===Ti(OR)4-n(OH)n+nROH     缩聚  2Ti(OR)4-n(OH)n===[Ti(OR)4-n(OH)n-1]2O+H2O     这种工艺质料的纯度较高，整个进程不引进杂质离子，能够经过严格操控工艺条件，制得纯度高、粒径小、粒度散布窄的纳米TiO2粉体，且产品质量安稳。缺陷是质料本钱高，枯燥、煅烧时凝胶体咱缩短大，易形成纳米TiO2颗粒间的聚会。

一、偏钛酸与母液的别离 水解产品在冷却槽中经盘管水冷却至40℃左右，即送人上片槽，将叶滤器接通真空管线，并使整组叶片浸没在偏钛酸浆猜中。真空叶滤机每组由10-15块叶片组成，并联摆放。每块叶片包上滤布，上片前先开动槽底拌和机或压缩空气，将浆料拌和均匀。因为真空的压力差，滤液逐步渗过滤布，而偏钛酸则沉积在叶片表面，跟着浆料的不断上片，槽内液位相应下降，需求不断弥补偏钛酸浆料，坚持液面高度。当偏钛酸滤饼沉积到厚度25一35mm时，用电动吊车将整组叶片吊起，稍稍抽干后，即放人一次水洗槽内进行水洗。此刻偏钛酸中一半以上的母液已被别离。母液抽人吸液罐，主动排出。前期的母液称为浓废酸，收回到酸解工序运用;一次水洗的母液流到沉降槽，收回稀废酸中少数穿滤的悬浮偏钛酸。 二、偏钛酸水洗的意图及其操作 水洗的意图是运用偏钛酸的水不溶性和杂质离子的水溶性进行液固别离，然后除掉偏钛酸以外的母液中的很多非钛的可溶性杂质和游离硫酸，得到比较纯洁的偏钛酸。 因为杂质含量的凹凸直接影响到钛产品的色相，例如，制品含0.009%的Fe203，即影响到锐钛型颜料钛的白度，含0.003%的Fe203将使金红石型颜料钛产品呈现黄相。原因是铁在锻烧进程中会转化为红棕色的Fe203。由此可见，水洗的好坏对产品的质量影响很大。 水洗的操作是将经过一次水洗(1-2h)后的叶片吊起来放到二次水洗槽中进行水洗。依据不同种类估量水洗大约的时刻。加压水解的颜料钛约洗8h左右，常压水解的颜料钛约洗4h左右。即从抽水总管顶用部分扫除真空之办法，取出少数水洗液，用0.5%的赤血盐(铁)试液进行定性查验，如呈蓝色，表明含亚铁离子尚多，需持续水洗;如呈绿色，表明行将洗净;如呈黄色，表明现已洗净。也可用硫酸铵试液进行查验，先将洗水用把亚铁离子氧化为高铁离子，然后加人硫酸铵试液，如呈赤色或棕黄色，表明需求持续水洗;如呈无色，表明现已洗净。洗净后的偏钛酸，可将整组叶片吊起，放到打浆槽上部，预备刮料，此刻滤饼含水尚多，可坚持真空到表面呈现很多裂缝中止，使其进一步下降含水量，再堵截真空，偏钛酸块料便落人打浆槽内。打浆槽内事前放置部分清水，并开动卧式拌和机拌和。残留在滤布上的偏钛酸可用塑料铲子人工刮落，或用高压水冲下。物料拌和均匀后，用泵送到漂白工序进一步除铁。有些供应商没有漂白工序，就直接送去进行盐处理。 三、偏钛酸别离和水洗操控的条件及留意事项 偏钛酸的别离与水洗需求操控下列八项条件： ①浆料温度坚持在25-40℃; ②真空度坚持在≥5.3*104Pa; ③滤饼厚度坚持在25-35mm; ④上片时刻约1.5h; ⑤滤饼含水量≤65%; ⑥偏钛酸含铁量≤0.01%; ⑦水洗时刻，加压水解浆料约8～12h,常压水解浆料约3～6h; ⑧水洗工序收回率≥94%; 需求留意下列事项： ①上片抽滤时要留意调理浆料进料量，要始终坚持液面刚刚高过叶滤机上端。既要避免浆料太少构成吸片上薄下厚，又要避免过满而溢出槽外; ②水洗槽要定时整理沉积在槽底的沉积物; ③常常清洗和定时互换滤布; ④避免断水、缺水，坚持水清洁、不污浊。 四、偏钛酸别离与水洗的办法及其常用设备 偏钛酸别离与水洗的办法有下列两种。 1.直空过滤洗刷法 这种办法是运用抽真空构成的压力差，将滤液吸过过滤介质，而将固体吸附在过滤介质表面。水洗时清水不断将溶解的杂质离子带过过滤层而除掉。 常用的设备有叶滤机、真空反转过滤机等。被广泛应用的是叶滤机，叶滤机体积小，过滤面积大，洗刷时刻能够恣意操控，对各种不同颗粒度的沉淀物都能适用。 2.离心过滤洗刷法 这种办法是运用高速旋转发生的离心力，在过滤介质两头构成压力差，将滤液甩出滤层，然后到达固液别离和固体水洗的意图。此法常能够用于别离洗刷非颜料级常压法水解制得的颗粒较粗的偏钛酸。 常用的设备有离心机，用离心机过滤和洗刷的速度快，但劳动强度大。 五、叶滤机的结构及其作业原理 叶滤机是由叶片和吸液罐组成的。 叶滤机的每一组叶片，一般由10-30片叶片组成，每片双面过滤面积为2-5m2，并联摆放，与真空管线相连通。叶片由厚5mm左右的聚氯乙烯或聚硬塑料板及必定粗细的塑料管焊接而成，塑料板上布满直径5mm左右的小孔，外面包以涤纶布袋过滤介质。其作业原理是运用一种具有很多毛细孔的物料为介质，在真空的效果下，使溶液从小孔经过，而将固体截留，然后到达固液别离和固体水洗的意图。引入的摩尔过滤机(又叫叶片过滤机)单片过滤面积为6m2，每组过滤面积到达180m2。 六、真空吸液罐的结构、作业原理和优缺陷 真空吸液罐是配套于叶滤机运用的，它是由聚氯乙烯硬塑料或钢板内衬橡胶而制成，分为上、下两罐，内由连通管、上浮阀和下浮阀组成。 真空吸液罐的作业原理如下：当抽真空时，进气口及出料口均被橡胶皮板阻塞。从叶片中抽出来的滤液接连流入上罐，并经下液口流至下罐，跟着下罐内水位的不断上升，下浮阀逐步浮起，将连通管下口堵死，此刻上、下两罐彻底阻隔，上罐持续坚持真空，抽入的滤液只能逗留在上罐内，而下罐因为已与真空体系阻隔开，从进口边际不断涌人少数空气，使下罐内真空度逐步下降，至必定程度后，进气口及出料口的橡皮板便因为滤液的压力而主动翻开，使下罐压力敏捷上升至常压，罐内滤液便借自重力而排出。当液面降至下浮阀以下时，下浮阀因为所受吸力小于它的自重力而落下，由连通管将下罐从头与真空体系衔接，至下罐有必定真空时，上浮阀也因为自重力而主动下落，进行下一循环操作(见图1).真空吸液罐的内部运作和排液是接连的，但水洗抽滤和滤液的搜集过滤是接连的，不需求人工切换阀门。缺陷是每台真空叶滤机有必要配一台真空主动倒液罐，并且上浮阀、下浮阀、排气口等几个运动部件常常失灵需求修理。每一次排液进程，真空都要在短时刻内被损坏一次。 七、卧式主动接连排液体系的操作及其长处 卧式主动接连排液体系的操作如下：从真空叶滤机抽来的滤液进入别离罐，别离罐上部一根主真空管与真空体系(真空泵)衔接，副真空管作为平衡管与分流器衔接，滤液由罐底的出口经离心泵先送至lom以上的分流器，然后再从溢流槽排出，然后使离心泵的进出口均处于真空状态下，两头的肯定压力持平，处理了离心泵在真空状态下的工作问题。别离罐内设有液位操控器与离心泵联锁，避免液位过高将滤液抽至真空体系内，或液位过低构成离心泵空工作。卧式水洗主动接连排液体系如图2所示。这种卧式主动接连排液体系与上述真空吸液罐比较具有下列长处。 1.多台真空叶滤机可共用一台卧式主动接连排液器，假如不考虑水洗废酸的分类，原则上一台卧式主动接连排液器就能满意出产的需求。 2.用离心泵接连向外排液，排液时不损坏真空，可节省真空能耗，其技能关键是处理了离心泵在真空状态下的正常工作问题。 3.卧式安置，排液器的进口能够低于或等于叶滤机滤液的出口高度，削减无功丢失，节省真空能耗，因为真空提高高度每添加lm,实践真空丢失10%左右。 4.能够接连主动操作，修理量很小，因为不需求每台真空叶滤机都装备一台主动倒液罐。因而设备台数能够大幅度削减，占地面积不大，具有显着的经济效益。 八、SS型三足式上部卸料离心机的结构和操作程序 这种离心机在小型非颜料钛厂仍有运用。其结构主要是由转鼓、主轴、底盘、机壳、机盖、刹车、机座、离心离合器和电动机组成。转鼓经过主轴支承在底盘上，主轴笔直装置于轴承箱内。底盘经过柱足上的3根吊杆悬挂支承，柱足经过螺栓与机座衔接在一起。离心机经过离心离合器和三角皮带传动动力。偏钛酸浆料在全速下加人转鼓内，以确保布料均匀。当加料量到达装料极限后当即中止加料。在离心力的效果下，悬浮的偏铁酸浆猜中的液相废硫酸经过滤布排出转鼓构成滤液，而固相偏钛酸则被搜集在转鼓内构成滤饼，再在上口加人自来水洗刷至合格，即停机用人工从转鼓上部卸料。因为整个处理进程都是在酸性环境中，因而一切与物料触摸的零部件均选用不锈钢制作。 运用这种离心机对偏钛酸浆料的过滤和洗刷，虽然有必定的劳动强度，可是其过滤和水洗速度快，关于珐琅和电焊条非颜料钛的常压水解得到的偏钛酸粒子较大的情况下，仍是适用的。运用离心机不必负压的那套真空设备，出资少、上马易、见效快、运用方便、占地不多、滤饼含水少，偏钛酸的锻烧快。一台这样的离心机每年可出产100多吨钛。其操作程序如下。 ①按转鼓的尺度，用耐酸涤纶布制好过滤袋。 ②开动储存偏钛酸浆料高位槽的拌和器，把浆料拌和均匀。 ③开动离心机，将高位槽出口的橡胶管伸人离心机内，并敞开放料阀让浆料自流进人离心机内。 ④浆料借助于离心力将母液(废酸液)经过滤布甩出去，固体的偏钛酸被滤布阻住在转鼓内壁的过滤袋内构成滤饼。甩出的废酸用管接到废酸池中，经弄清后将上层废酸送至酸解工段运用，穿滤在废酸池底的偏钛酸送回偏钛酸浆料槽。 ⑤当滤饼到达必定厚度，中止加偏钛酸浆料，改通自来水进行洗刷。自来水受离心力效果，经过滤饼将可溶性杂质带走，当水洗至取洗水用赤血盐试液查验呈现黄色即为合格。 ⑥中止加水，持续甩干，当看到出水口无水流出来时，即停机将滤饼从上口取出供下道工序运用。

现在，主要有两种具有经济挖掘使用的钛矿—岩矿和砂矿。如图所示，大都钛矿在其用于钛颜料加工之前，需求进行浓缩与富集或用其他的加工办法以进步Ti02在原猜中的含量。其加工工艺如图所示，选用一般的选矿办法如重选、磁选、静电选等进行选矿，进一步的加工是电炉冶炼成高钛渣和铁复原与化学处理出产人工金红石。

钛学名为二氧化钛( TitaniumDioxide)，分子式为TiO2，相对分子质量79.90。归于慵懒颜料，被以为是现在世界上功能最好的一种白色颜料。它有金红石型(RutileR型)和锐钛型(Anatase A型)二种结构，金红石晶体结构细密，比较安稳，光学活性小，因而耐候性好，一起有较高的遮盖力，消色力。根本介绍 钛颜料是精选结构外型和粒度散布等与钛白相似，且表面具有反响活性的无机粉体为根本质料(内核)，TiO2为包膜物，运用新材料改性复合制备、无机包膜、粉体均化等高新技能，经过二者的切割细化，表面羟基化改造和机械力化学反响等办法制备而成的新式复合白色颜料，它具有与钛相同或近似的物化性质，因而具有二氧化钛颜料性质。广泛运用于涂料、塑料、橡胶、油墨职业，可取得与运用钛相同的技能功能，且较大起伏地下降原材料的运用本钱。 钛颜料的出产和运用，是处理钛出产中的钛资源缺少、下降环境污染、进步钛白资源利用率的有效途径。产品的制备和运用技能经过北京市科委安排的专家判定，被鉴定到达国际先进水平，产品被鉴定为安徽省高新技能产品。 功能特色 1、钛颜料制备技能到达国际先进水平，包核物的选用、包核物与包膜物表面羟基化以及复合白色颜料具有与钛挨近或相同功能的特色在国内外均属创始。 2、钛颜料颗粒表面呈结晶TiO2功能，晶型分金红石型和锐钛型，因而产品具有与钛相同或近似的功能，如：遮盖力、白度、吸油量等。 3、钛颜料与钛比：产品的粒度、粒径散布更佳，复合物的异质性质及低密度，使得产品在涂料系统中运用具有更佳的涣散性和适用性。 4、出产进程对环境无污染，契合国家可持续发展的产业政策。 物理性质 1)相对密度 在常用的白色颜猜中，二氧化钛的相对密度最小，平等质量的白色颜猜中，二氧化钛的表面积最大，颜料体积最高。 2)熔点和沸点 因为锐钛型在高温下会转变成金红石型，因而锐钛型二氧化钛的熔点和沸点实际上是不存在的。只要金红石型二氧化钛有熔点和沸点，金红石型二氧化钛的熔点为1850℃、空气中的熔点为(1830±15)℃、富氧中的熔点为1879℃，熔点与二氧化钛的纯度有关。金红石型二氧化钛的沸点为为(3200±300)℃，在此高温下二氧化钛稍有挥发性。 3)介电常数 因为二氧化钛的介电常数较高，因而具有优秀的电学功能。在测定二氧化钛的某些物理性质时，要考虑二氧化钛晶体的结晶方向。锐钛型二氧化钛的介电常数比较低，只要48。 4)电导率 二氧化钛具有半导体的功能，它的电导率随温度的上升而敏捷添加，并且对缺氧也非常灵敏。金红石型二氧化钛的介电常数和半导体性质对电子工业非常重要，可利用该性质出产陶瓷电容器等电子元器件。 5)硬度 按莫氏硬度非常制标度，金红石型二氧化钛为6～6.5，锐钛型二氧化钛为5.5～6.0，因而在化纤消光中为防止磨损喷丝孔而选用锐钛型。 6)吸湿性 二氧化钛虽有亲水性，但其吸湿性不太强，金红石型较锐钛型为小。二氧化钛的吸湿性与其表面积的巨细有必定联系，表面积大，吸湿性高，还与表面处理与性质有关。 7)热安稳性 二氧化钛归于热安稳性好的物质。 8) 粒度 钛粒度散布是一个综合性的目标，它严重影响钛颜料功能和产品运用功能，因而，关于遮盖力和涣散性的评论可直接从粒度散布上进行分析。 影响钛粒度散布的要素较为杂乱，首先是水解原始粒径的巨细，经过操控和调理水解工艺条件，使原始粒径在必定范围内。其次是煅烧温度，偏钛酸在煅烧的进程中，粒子阅历一个晶型转化期和生长期，操控适合的温度，使生长粒子在必定范围内。最终就是产品的破坏，一般对雷蒙磨的改造和分析器转速的调理，操控破坏质量，一起能够选用其它破坏设备，例如：全能磨、气流破坏机和锤磨设备。 化学性质 二氧化钛的化学性质极为安稳，是一种偏酸性的氧化物。常温下简直不与其他元素和化合物反响，对氧、、氮、、二氧化碳、二氧化硫都不起效果，不溶于水、脂肪，也不溶于稀酸及无机酸、碱，只溶于。但在光效果下，钛可发作接连的氧化复原反响，具有光化学活性。这一种光化学活性，在紫外线照射下锐钛型钛尤为显着，这一性质使钛即便某些无机化合物的光敏氧化催化剂，又是某些有机化合物光敏复原催化剂。 应急处理：阻隔走漏污染区，约束收支。主张应急处理人员戴防尘面具(全面罩)，穿一般作业工作服。防止扬尘，当心扫起，置于袋中转移至安全场所。若很多走漏，用塑料布、帆布掩盖。搜集收回或运至废物处理场所处置。 二氧化钛(或称钛)广泛用于各类结构表面涂料、纸张涂层和填料、塑料及弹性体，其它用处还包含陶瓷、玻璃、催化剂、涂布织物、印刷油墨、房顶铺粒和焊剂。据统计，2006年全球二氧化钛需求达460万吨，其间涂料职业占58%、塑料职业占23%、造纸10%、其他9%。钛既可用钛铁矿、金红石制取，也可用钛渣制取。钛出产工艺有两种：即硫酸盐工艺和氯化物工艺,硫酸盐法的技能比氯化物法简略，能够用档次低和比较廉价的矿藏。现在世界上约有47%产能选用硫酸盐工艺，53%产能为氯化物工艺。 出产工艺 钛出产办法首要有硫酸法和氯化法。 硫酸法是用钛精矿或酸溶性钛渣与硫酸反响进行酸解反响，得到硫酸氧钛溶液,经水解得到偏钛酸沉积;再进入转窑煅烧产出TiO2。硫酸法以间歇法操作为主，出产设备弹性大，利于开泊车及负荷调整。但其工艺杂乱，需求近二十几道工艺进程，每一工艺进程有必要严格操控，才干出产出最好质量的钛产品，并满足颜料的最优功能。硫酸法既可出产锐钛型产品，又可出产金红石型产品。 氯化法是用含钛的质料，以氯化高钛渣、或人工金红石、或天然金红石等与反响生成，经精馏提纯，然后再进行气相氧化;在速冷后，经过气固别离得到TiO2。该TiO2因吸附必定量的氯，需进行加热或蒸气处理将其移走。该工艺简略，但在1000℃或更高条件氯化，有许多化学工程问题如氯、氯氧化物、的高腐蚀需求处理，再加上所用的质料特殊，较之硫酸法本钱高。氯化法出产为接连出产，出产设备操作的弹性不大，开泊车及出产负荷不易调整，但其接连工艺出产，进程简略，工艺操控点少，产品质量易于到达最优的操控。再加上没有转窑煅烧工艺构成的烧结，其TiO2原级粒子易于解聚，故所所以在表观上人们习气以为氯化法钛产品的质量更优异。 运用范畴 钛在橡胶职业中既作为着色剂，又具有补强、防老化、填充效果。在白色和五颜六色橡胶制品中参加钛，在日光照射下，耐日晒，不开裂、不变色，扩展率大及耐酸碱。橡胶用钛，首要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。但用于汽车轮胎出产量，常参加必定量的金红石型产品，以增强抗臭氧和抗紫外线才能。　　钛在化装品中运用也日趋广泛。因为钛无毒，远比铅白优胜，各种香粉简直都用钛来替代铅白和锌白。香粉中只须参加5%-8%的钛就能够得到永久白色，使香料更滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛可削弱油腻及通明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛。一、化装等第二氧化钛分为油性和水性钛。因为它化学性质安稳，折射率高、不通明度高、遮盖力高、白度好、且无毒害，被广泛运用于化装品范畴，起美容美白的成效。功能特色 1.白度高，遮盖力强。2.亲水、亲油产品它克服了一般钛在各自的涣散系统中不易涣散、易沉积等缺点，明显改进了它的涣散性和抗沉积性，使您的产品愈加安稳和满足。 3.耐候性强。4.与化装品其他质料配伍性好。

以氯化法钛厂的精制TiCl4为质料，将其稀释到必定浓度后，参加碱性溶液进行中和水解，所得的TiO2不合物经洗刷、枯燥和煅烧处理后即得纳米TiO2产品。其反响式如下：                    TiCl4+4H2O===Ti(OH)4↓+4HCl                          Ti(OH)4===TiO2+2H2O     英国的Tioxide公司便使用这种办法组成针状金红石型纳米TiO2产品。日本石原工业公司出产的系列纳米TiO2产品。或许也是使用这种办法出产的。     TiOSO4溶液中和法是把水洗合格的偏钛酸与硫酸反响生成纯的TiOSO4溶液，再配 成必定浓度后，进行碱中的水解或加热水解，构成的二氧化钛水合物经解聚、洗刷、枯燥处理后，依据不同的煅烧温度便得到不晶型的纳米TiO2产品。其反响式如下：     碱中和水解法                       TiOSO4+2NaOH+H2O===Ti(OH)4↓+Na2SO4                               Ti(OH)4===TiO2+2H2O     加热水解法                       TiOSO4+2H2O===TiO(OH)2↓+H2SO4                             TiO(OH)2===TiO2+H2O     日本帝国化工公司的MT系列产品和芬兰凯米拉公司的UV-Titan系列产品就是经过这种艺出产的。     亦有称为液相沉积法的。即以硫酸法钛厂的中间产品硫酸氧钛溶液为质料，以工业尿素为沉积剂，生成偏钛酸沉积，再参加大约0.01mol/L的硫酸和去离子水，以及溶胶剂与十二烷基磺酸钠为表面活性剂，然后絮凝别离，喷雾枯燥、回转窑煅烧，取得纳米TiO2粒子。依据煅烧时所选用的不同温度，能够得到不同晶型的产品，其间550℃煅烧所得产品为锐钛型，大于750℃煅烧所得产品为金红石型，该办法制备的TiO2粒径为20~50mm，收率达90%以上。     日本石原工业株式会社的办法是把水解后的偏钛酸先用中和至pH值为7，然后过滤、水洗除支硫酸根，接着再向滤饼中参加解凝后用再调至中性，再过滤、水洗，于400~700℃下煅烧2h可得到10~30nm的纳米TiO2。

此法与氯化法制作普通金红石型钛的原理相相似，仅仅工艺操控条件愈加杂乱和准确。在反响初期，TiCl4和氧气发作均相化学反响，生成TiO2时前体分子，通过成核构成TiO2的分子簇或粒子。因为非均相成核比均相成在热力学上更简略，跟着反响的进行，TiCl4在TiO2粒子表面吸附并进行在非均相反响，使粒子变大，其反响式如下                         TiCl4 (g)+O2(g)===TiO2(s)+2Cl2(g)     施利毅等使用N2带着TiCl4气体，经预热到435℃后，经套管喷嘴的内管进入高温管式反响器，氧气经预热到870℃后，经套管喷嘴外管而也进入反响器，TiCl4和O2在900~1400℃下反响，反响生成的纳米钛微粒经粒子捕集体系完成气固别离。他们研讨了氧气预热温度、反响器尾部氮气流量、反响温度、停留时刻和掺铝量对TiO2颗粒巨细、描摹和晶型的影响。结果表明，进步氧气预热温度和加大反响器尾部氮气流量对操控产品粒径有利，纳米TiO2颗粒的粒径随反响温度升高和停留时刻延伸而增大，当反响温度为1373K，AlCl3与TiCl4的摩尔比为0.25:1、停留时刻为1.73s时，纯金红石型纳米TiO2颗粒的粒径散布为30~50mm。     华东理工大学首要将可燃气体与过量氧气混合焚烧，生成高温含氧气流，然后再与通过预热的气态TiCl4 (含微量晶型 转化促进剂)呈必定视点穿插混合，使反响在高速下进行。一起选用外部急冷的办法，使反响物敏捷冷却，然后取得高金红石型含量的纳米钛。     TiCl4气体氧化法 ，因为能够循环使用，具有节能、环保、成本低和自动化程度高的长处，能够别离制备出锐钛型、混晶型 和金红石型纳米钛。可是因为这种工艺进程的杂乱性，一方面是在发作化学反响和成核、成长的一起，TiO2分子、分子簇和粒子之间会发作磕碰、凝集并构成聚会体，在高温下还会发作烧结和晶型转化等固相反响，并且各进程并非是简略的并联和串联进程；另一方面因为反响器触及杂乱的活动、传递、混合等工程问题，这些问题也会影响纳米钛的结构和功能。为了完成对纳米钛粒子状况、粒径散布、比表面积和晶型的有用操控，有必要对进程的特色、动力学规则和影响要素进行进一步研讨。     现在，完成TiCl4气相氧化法的规模化出产的关键是要处理氧化反响器的结构设计，反响器有必要到达以下两个意图：①使反响物在极短的时刻到达高度的湍动和剧烈的动量交流，使反响物到达预订的温度和人子水平的混合均匀，一起防止任何宏的逆向活动，以保证均一的反响条件；②反响器内有较大的温度梯度，使粒子的成核与成长尽可能分隔进行。反响进程既要在较高的温度下进行，使反响速率增大，然后添加产品的过饱和度，有利于构成纳米钛，促进锐钛型向金红石改变，反响完毕后，又有必要使产品敏捷冷却，防止纳米粒子的凝集和烧结，使粒子变大。 该法副产品的腐蚀性强，出资大，设备结构杂乱，对材料要求高，需求耐高温、耐腐蚀，设备难以修理，研讨开发难度大。

该工艺是将钛醇盐气化成蒸气或经喷嘴雾化成微小的液滴，然后与水蒸气反应，可以用来合成单分散的球形纳米TiO2。由于反应温度不高，所制备的纳米TiO2通常为非晶型或锐钛型，如要得到金红石型纳米TiO2，还需要经过高温煅烧。其反应式如下：                   nTi(OR)4(g)+4nH2O(g)===nTi(OH)4(s)+4nROH(g)                      nTi(OH)4(s)===nTiO2·H2O(s)+nH2O(g)                      nTiO2·H2O(s)===nTiO2(s)+nH2O(g)     胡黎明等用低温氮气冷激高温氮气携带的Ti(OC4H9)4蒸气，形成亚微米级的液滴，再与水蒸气反应，在较低温度下合成了纯度高且单分散性好的纳米TiO2粒子，将上述过程分解为混合段和反应段，导出表征颗粒成核与生长的全混反应器串级模型。该模型较好地解释了实验现象和结果，理论预测和实验研究表明，产物颗粒的粒径与反应器中流动、混合状况及反应体系的热力学性质有关。     日本曹达株式会社和出光兴产株式会社利用氮气、氦气和空气除为载气，把钛醇盐蒸气分别导入反应器的反应区，进行瞬间混合和快速水解反应。通过改变反应区中各种蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反应温度来调节纳米TiO2的粒径和粒子形状。这种制备工艺可以获得平均原始粒径为10~150mm，比表面积为50~300m2/g的非晶型纳米TiO2。如果将钛醇盐蒸气、水蒸气和有机表面处理剂一起导入反应器，在钛醇盐蒸气气相水解、形成纳米TiO2以后，可以对TiO2粒子再进行有机表面处理，制备的纳米TiO2可用于油漆、高分子材料催化剂等领域。这种工艺的特点是操作温度低，能耗小，对材质要求不是很高，并且可以连续化生产。缺点是原料成本高，不能直接合成金红石型纳米TiO2。

钛的出产办法有硫酸法和氯化法两种。硫酸法是将钛铁矿粉与浓硫酸进行酸解反响生成硫酸氧钛，经水生成偏钛酸，再经煅烧、破坏即得到钛产品。此法可出产锐钛型和金红石型钛。质料：各种钛铁矿、钛渣等。长处：质料：钛精矿、钛渣和硫酸，贱价易得，技能较老练，设备简略，防腐蚀材料易处理。并且可出产氯化法不能出产而市场需要的锐钛型各种牌号的钛。所以只需注重环境污染的管理，注重产品质量的进步，注重推动科技进步，硫酸法钛还会与氯化法钛并存，短期内不会被筛选。缺陷：流程长，只能以间歇操作为主，湿法操作，硫酸、水耗费高，废物及副产物多，对环境污染比较严重，每吨制品钛别离要排出8吨废酸和3吨多硫酸亚铁，还有很多的污水；并且出产的钛质量相对比较差，比方南京钛厂就因为环保问题被关停。氯化法是将金红石或高钛渣粉料与焦炭混合后进行高温氯化生成，经高温氧化生成二氧化钛，再经过过滤、水洗、枯燥、破坏即得到钛产品。运用质料：天然金红石、人工金红石和高钛渣等。氯化法只能出产金红石型产品。长处：流程短，出产能力易扩展，接连自动化程度高，能耗相对低，“三废”少，能得到优质产品。缺陷：出资大，设备结构杂乱，对材料要求高，要耐高温、耐腐蚀，设备难以修理，研讨开发难度大。90年代曾经，硫酸法一向占有钛工业的主导地位。1992年后，转为氯化法占主导地位。现在世界上新建或改扩建钛厂多以氯化法为主，杜邦公司悉数选用氯化法。氯化法钛出产在技能上有必定难度，根本由少量几个大公司所独占。我国在90年代初才引入一套氯化法出产设备。改变了我国只能出产等级低锐钛型钛的前史。

该法与气相法出产白炭黑的原理类似，是将TiCl4气体导入氢氧焰中(700~1000℃)进行气相水解。其反应式如下：                  TiCl4 (g)+2H2(g)+O2(g)===TiO2(s)+4HCl(g)     此法最早由德国迪高沙公司(Degussa AG)开发成功，并在产出当时纳米钛著名品牌之一的P-25。此外，美国卡博特公司和日本Aerosil公司等选用此法出产出纳米钛。此法所制备的钠米钛，一般是锐钛型和金红石型的混合物，产品具用纯度高(99.5%)、粒径散布窄、表面润滑无孔、分散性好和聚会程度较小特色。首要用于电子材料、催化剂、紫外线屏蔽剂和功用陶瓷等。这种的工艺特色是进程较短，自动化程度高，但因其进程温度较高，腐蚀严峻，设备原料要求严厉，对工艺参数操控要求准确，因而产品成本高，何况出资大，一般供应商难以承受。     该工艺能够经过调理TiCl4、H2和空气的混合气体中氢的体积浓度来操控产品的晶型，一般氢的体积浓度操控在15%~17%，得到的是金红石型纳米TiO2,低于或超越此份额，得到的是混晶型纳米TiO2.我国沈阳永新化工股份有限公司，在其气相法白炭黑工艺基础上，曾用此法制得纳米TiO2.

纳米TiO2商品以金红石型为多，但也有锐钛型，还有混晶型和无定形。汽车面漆用的纳米TiO2,必须是经表面处理的金红石型，具有优异的耐候性。     纳米TiO2具有与普通颜料TiO2相同的TiO2成分和相同的金红石型或锐铁型晶型。作为一种基本晶型没有改变的TiO2，自然还具有普通颜料TiO2的许多特点，如耐化学性、热稳定性(金红石型)、无毒性等。但是普通颜料TiO2的粒径为.0.2~0.4m(即200~400nm)，它对整个光谱都具有同等程度的强反射，因此外观呈现白色，遮盖力很强；而纳米TiO2的粒径一般为10~50nm,是普通颜料TiO2粒径的1/10，光线通过粒子时发生绕射，对可见光的透射能力很强，因此呈现透明而失去遮盖力。例如，对波长550nm的可见光，透明度可达90％以上。但是，根据著名的瑞利光散射理论，这种纳米TiO2还是可以反射短波光如可见光中的蓝色光。由于粒子附聚，以粉末状态存在的纳米TiO2只能达到半透明状，具有带蓝色调的乳白色。改进分散性，达到理想的分散程度，是纳米TiO2的最大研究课题之一。     由于纳米TiO2具有与普通颜料TiO2所不同的粒径，其粒子尺寸小，随着粒子的超细化，单位体积或质量的纳米TiO2粒子众多，增加了许多吸收或散射点，故纳米TiO2比普通颜料TiO2具有更大的紫外线屏蔽性。由于纳米TiO2粒子的超细化，其比表面积大为增加，其表面原子结构和晶体结构发生了变化，因而便产生了与普通颜料TiO2所不同的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面界面效应、颜色效应、随角异色效应、透明性和光学特性等多种奇异性能。     作为一种效应颜料，纳米TiO2只有与其他片状效应颜料如铝粉颜料和(或)珠光颜料拼用时，才会产生随角异色性。与珠光颜粒拼用，不会削弱而只会加强珠光颜料的干涉色。这种随角异色性带有乳光或虹光，是一种未曾有过的新感觉色光。在纳米TiO2-铝料颜料的最简单的模型(如涂膜)中，当入射光照射在这一模型上时，纳米TiO2将可见光中波长较短的蓝色光散射出去，形成蓝色光的掠视色，而透射的波长较长的绿色光到红色光，被铝粉颜料所反射出去，形成金黄色光的正视色。加有不同颜色的珠光颜料，可以改变这种典型的金黄色正视色。这种随角异色效应所显现的颜色的柔和变化，能随着汽车车身曲率的改变而变化，很适合当前国外流行的圆角度和流线型的新车型的需要。       日本帝国化工公司MT系列和德国迪高沙公司P-25纳米TiO2的性能见表1。 表1                    日本帝国化工公司MT系列和德国迪高沙公司性能MT-100SMT-100TMT-150WMT-500BMT-100Fp-25外观白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末白色粉末主要处理剂月桂酸硬脂酸  硬脂酸  Al(OH)3Al(OH)3  Fe(OH)3 pH值  中性至微碱性中性  晶型①RRRRRR+A水分/%       ≤2.53.03.01.53.0 灼烧减量/%     ≤13.013.07.02.5  表面性质疏水疏水亲水亲水亲水亲水平均粒径/nm151515351521比表面积/(m2/g)50~7050~7080~11030~3550~7035~65 90②90②  90②  ①R为金红石型，A为锐钛型。 ②为表面处理前的比表面积。[next]     德国萨其宾化工公司生产纳米级金红石型和锐钛型TiO2，其中锐钛型系列牌号为L5，金红石型系列牌号为RM，现将其RM纳米TiO2技术数据列于表2。 表2                 萨其宾RM纳米TiO2技术数据指标RM120RM200RM220RM300RM400TiO2含量/%8088＞8888＞8金红石含量/%99＞99＞99＞99＞99比表面积/(m2/g)110504560110pH值6.56.56.56.56.5晶粒大小/nm1315201510密度/(g/cm3)44444耐候性良好一般优优优分散性非常好非常好非常好非常好非常好       日本石原产业公司生产的纳米TiO2性能见表3。 表3                           日本石原产业公司生产的纳米TiO2性能   晶型TiO2含量/%表面处理剂粒径/nm比表面积/(m2/g)表面性质TTO-55A金红石95～97Al30～5035～45亲水性TTO-55B金红石90～97Al30～5035～45亲水性TTO-55C金红石86～92Al,硬脂酸30～5025～35疏水性TTO-55D金红石76～81Al,Zr30～5065～80亲水性TTO-55S金红石94～96Al,有机硅氧烷30～5030～40疏水性TTO-55N金红石96～99无30～5035～40亲水性TTO-55A金红石76～82Al10～3075～85亲水性TTO-55B金红石81～87Al，月桂酸10～3050～65疏水性TTO-55C金红石79～85Al，硬脂酸10～3050～60疏水性TTO-55D金红石65～75Al,Zr,月桂酸10～3070～80疏水性TTO-F-1金红石72～78Al,Zr①30～5075～90亲水性TTO-F-2金红石82～90Al①30～5034～42亲水性    ①因含铁而具有皮肤颜色，主要用于制造化妆品。     近年来，日本帝国化工公司推出了彩色纳米TiO2，是在粒子表面包覆Al、Si、Fe(肤色)或者Ni、Co、Ce、Cu、Cr、Mn、V、W等氧化物（其他彩色）而成的。

钛的出产进程是资源和动力转化为产品并排放抛弃物的“工业代谢”进程。在这一进程中，输入各种资源和动力;输出主产品、各种副产品和抛弃物。关于不同的钛出产工艺进程，输入和输出不同，其物质代谢不同，对环境构成的影响也不同。 生态功率及其目标 生态功率界说 其界说为：生态功率是生态资源满意人类需求的功率，它是产出与投入的比值。其间“产出”是指厂商出产或经济体供给的产品和效劳的价值;“投入”是指厂商出产或经济体耗费的资源和动力及它 们 所构成的环境负荷。生态功率中心思维是“以少产多”，即使用尽可能少投入取得尽可能多的产出。关于产品而言，就是要求在其出产进程中，耗费最少的资源和动力，产最多的产品，而且对环境发生最小的影响。 生态功率目标 关于工业出产而言，生态功率目标一般包含如下3 个方面：资源强度目标、动力强度目标和抛弃物排放目标。这 3个目标可别离表述为单位产出的资源耗费量、单位产出的动力耗费量和单位产出的抛弃物排放量，它们都是“产出与投入”比值的倒数。 钛出产的生态功率目标 钛出产的资源功率 钛出产的资源功率是指钛出产进程中耗费的单位天然资源量所能出产的产品量，它等于产品量除以输入该出产进程中的天然资源量，即η r =P/R，式中：ηr 为钛出产的资源功率(t·t -1 );P为钛出产的产品量(t);R 为出产 P(t)产品所耗费的天然资源量(t);R不包含收回的资源。可见，出产一定量的产品，资源功率值越高，耗费的天然资源量越低。 钛出产的动力功率 钛出产的动力功率是指钛出产进程中耗费的单位动力量所能出产的产品量，它等于产品量除以输入该出产进程中的动力量，即η e =P/E，式中：η e为钛出产的动力功率(t·t -1 );E 为出产 P(t)产品所输入的动力量(t)。可见，出产一定量的产品，动力功率值越高，耗费的动力量越低。 钛出产的数据与处理 某钛出产厂商选用的是典型的硫酸法工艺，即在矿山，经过穿孔、爆炸、铲装、运送等工序挖掘含钛共生矿;在选矿厂，含钛共生矿经过破碎、磁选和脱水后得到钛精矿;在钛白厂，钛精矿经过酸解、水洗、煅烧和后处理得到锐钛型钛白。整个出产进程能够划分为电力出产、采矿选矿、钛精矿公路运送和硫酸法出产钛白4 阶段，如图 1 所示。依据质量守恒定律，以某工业活动为中心考虑一切进出该工业活动的物流和能流的出入分析，称为工业代谢分析。本文经过工业代谢分析，建立了上述钛出产的输入输出清单，其间采选和硫酸法阶段的数据首要经过实地调研和核算得到，电力出产和公路运送的数据从文献得到。 抛弃物资源化对生态功率的影响 矿山原矿的档次较低，钒钛磁铁矿含 TiO2 为10.42%，选钛原矿(即磁选尾矿)含TiO2为8.63%，且分选功率缺乏40%，磁尾中的TiO2收回率只要24%，致使选矿中发生很多的尾矿。每出产1t 钛精矿约发生11.5 t 尾矿。选钛尾矿中，含Fe16.1%，含Ti8.1%。该钛厂商每年约发生302749t尾矿。终年搁置堆积的很多尾矿占用了土地资源，破坏了植被，污染了地下水，构成了水土流失。一起，尾矿坝的建造和保护耗资巨大，对厂商构成了显着的经济负担。因而完成尾矿的减量化和资源化实为燃眉之急。 小结 在现有的出产工艺水平下，大部分的输出物料未加使用，作为抛弃物直接排入环境，使得钛出产的资源功率和环境功率低下。钛厂与其它供应商构成物质交流是下降其出产进程的环境负荷的重要途径之一。

二氧化钛，俗称钛白，是一种重要的化工质料和功能优秀的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸等职业。现在，钛白的工业出产办法首要有硫酸法和氯化法。硫酸法以钛铁矿为质料，出产进程中发作很多废酸、酸性废水和含硫烟气，环境污染严峻；氯化法的高温氯化和氧化进程难度大，而且出产进程中发作的毒性氯化物难以处理，需深井填埋。因而，亟需研制环境友好的二氧化钛清洁出产新工艺。中国科学院进程工程研究所成功研制出了碱法钛白清洁出产新工艺，使用此工艺可出产金红石型和锐钛矿型二氧化钛。 一、实验部分 （一）实验原理 高钛渣的首要成分是Ti3O5，Ti3O5在NaOH熔盐中发作如下反响：水洗反响产品，Na2TiO3中的Na+与水中H+发作离子交换反响，部分Na+浸出至液相中，构成必定浓度的碱液。首要反响可表明为：洗后的固相(xNa2O·TiO2·yH2O)与硫酸反响构成硫酸钛溶液，反响式如下：硫酸钛溶液水解生成偏钛酸沉积，反响式为：（二）实验质料与仪器 实验所用NaOH、硫酸均为分析纯，水为去离子水；依据文献制得熔盐反响产品，水洗后得到的水洗料为实验质料，组成见表1。 表1  水洗物料的化学组成    %用荷兰PANalytical公司的X' Pert PRO MPD型X射线衍射仪断定产品物相，用美国Perkin-Elmer公司的Optima 5300 DV型电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-OES)分析质猜中的元素组成，用激光粒度仪测定水解后偏钛酸的粒度散布，用XRD分析晶型。 （三）实验办法 1、硫酸钛溶液的制备 制造不同质量浓度的硫酸溶液，并与水洗物料依照必定份额参加三口烧瓶中。三口烧瓶置于恒温油浴中，在设定温度下反响一段时刻后，取出，过滤，滤液即为硫酸钛溶液。依据文献测定硫酸钛溶液的质量浓度（以TiO2计）及F值。 2、硫酸钛溶液的水解 向三口烧瓶中参加硫酸钛溶液，并置于已升温至必定温度的恒温油浴中，反响计时。反响进程中守时取样，过滤，测定滤液中钛质量浓度。反响完毕后，过滤，测定滤液中钛质量浓度，核算水解率。偏钛酸滤饼充沛洗刷后经盐处理煅烧得到二氧化钛。硫酸钛溶液水解率核算公式如下：其间：ρ(Ti)0为反响开端时硫酸钛溶液中总钛质量浓度；ρ(Ti)t为反响t时溶液中总钛质量浓度。 （四）实验工艺流程 实验准则工艺流程图如图1所示。图1  钛清洁出产工艺流程 流程首要包含5个操作单元：熔盐反响单元，多级逆流洗刷与介质循环单元，硫酸钛溶液制备单元，硫酸钛溶液水解单元，盐处理和煅烧单元。新工艺以高钛渣为质料，熔盐为反响介质；将钛转化为钛酸钠；钛酸钠经多级逆流洗刷后钠离子浸出至液相，构成必定浓度的碱液，碱液经除杂、蒸腾浓缩后回来至熔盐反响单元循环使用，钛留在洗后固相中，随后在稀硫酸中溶解构成硫酸钛溶液；硫酸钛溶液加热水解制备偏钛酸，水解母液经膜分离除杂后循环使用，偏钛酸经进一步盐处理和煅烧得到二氧化钛。其间硫酸钛溶液的制备与水解进程是该工艺的中心部分，决议着产品二氧化钛的功能，包含纯度、粒度散布及颜料功能等。硫酸钛溶液的制备与水解也是传统硫酸法的中心操作单元，但新工艺中硫酸钛溶液的组成（离子品种、浓度等）、制备进程和水解机制均不同于传统硫酸法。 二、成果与评论 （一）硫酸钛溶液的制备 1、实验规划及成果 取不同质量分数的硫酸与必定量水洗物料，在50℃下反响4h，过滤。水洗物料用量和硫酸质量分数对产品硫酸钛溶液质量浓度（以TiO2计）和F值的影响见表2。 表2  硫酸质量分数和水洗物料用量对硫酸钛溶液性质的影响2、水洗物料用量与硫酸钛质量浓度的联系 用表2中水洗物料用量对硫酸钛质量浓度作图，如图2所示。硫酸钛质量浓度随水洗物料用量增大而增大，两者之间约为2次函数联系：式中：a，b，c为常数。用MATLAB拟合，成果a＝0.00676，b＝0.773，c＝76.1。因而，制造不同质量浓度的硫酸钛溶液所需的水洗物料用量能够用式(7)核算：式(7)的相联系数r2＝0.992，二次曲线的拟合成果与实验成果相吻合。图2  硫酸钛质量浓度与水洗物料用量之间的联系 3、硫酸质量分数与硫酸钛溶液性质的联系 由表2看出：硫酸质量分数对硫酸钛溶液质量浓度及F值均有影响。假定硫酸质量分数与硫酸钛溶液质量浓度及硫酸钛溶液酸度之间契合二次曲线联系，即满意其间：w表明硫酸质量分数；ρ表明硫酸钛溶液质量浓度；F表明硫酸钛溶液酸度；h，i，j，k，l，m为常数。将表2数据以MATLAB拟合，得h＝0.000378,i＝－27.7,j＝0.195,k＝－0.247,l＝83.9，m＝－54.5。所以，硫酸质量分数与硫酸钛溶液质量浓度和F值之间的联系可表明为：将上式中的w对ρ、F作图，成果如图3所示。图3  硫酸钛质量浓度及F值与硫酸质量分数之间的联系 能够看出：当硫酸钛溶液质量浓度恒守时，随F值增大，硫酸质量分数增大；当F值恒守时，随硫酸钛溶液质量浓度增大，所需的硫酸质量浓度增大。这是由于硫酸钛溶液质量浓度增大，水洗物料的消耗量增大，进而溶解水洗物料所需的硫酸的量增大。 （二）硫酸钛溶液的水解 1、水解温度对硫酸钛水解率的影响 在F＝1.75、钛质量浓度（以TiO2计）140g/L条件下调查温度对水解的影响，成果如图4所示。能够看出：升高温度能够增大水解率，这是由于水解反响是吸热反响，升高温度可促进反响正向移动，有利于水解的进行。由图4还看出，水解进程大致分为3个阶段：第1阶段为0～30min，此阶段没有固相物分出，水解率低，液相组成没有明显改变；第2阶段为30～90min，此阶段有很多偏钛酸固体分出，分出速度较快；第3阶段为90min今后，此阶段硫酸钛分出速度减慢。图4  反响温度对硫酸钛水解率的影响 2、F值对硫酸钛水解率的影响 在钛质量浓度（以TiO2计）200 g/L、水解温度110℃条件下，调查F值对硫酸钛水解一的影响，成果如图5所示。能够看出，随F值增大，反响速度加速。依据反响(4)，下降溶液中硫酸质量分数，有利于水解反响正向移动。因而，较佳的水解F值断定为1.9～2.0，水解时刻为4h，此刻，硫酸钛水解率在90%以上。图5  F值对硫酸钛水解率的影响 3、硫酸钛质量浓度对水解率的影响 在F=2.0、水解温度110℃下，调查硫酸钛质量浓度对水解的影响，成果如图6所示。能够看出，随硫酸钛质量浓度增大，水解速度和终究水解率都下降。这是由于硫酸钛质量浓度增大今后，溶液中离子强度增高，薪相较难沉积分出。当硫酸钛质量浓度为204g/L时，水解率大于90%。因而，断定较佳的硫酸钛质量浓度为200g/L。图6  硫酸钛质量浓度对硫酸钛水解率的影响 4、水解进程中偏钛酸的粒度散布 将F＝1.75、钛质量浓度（以TiO2计）140g/L的硫酸钛溶液加热至102℃进行水解，反响进程中，守时取样分析水解产品偏钛酸的粒度散布。不同反响时刻下偏钛酸的粒度散布如图7所示。能够看出：反响开端阶段，偏钛酸粒度随时刻的延伸而增大；反响后期粒度根本坚持不变。图7  不同反响时刻偏钛酸的粒度散布 5、硫酸酞溶液制备和水解工艺的断定 依据上述实验成果，硫酸钛溶液最佳水解条件断定为：硫酸钛质量浓度200g/L，F＝1.9，反响温度110℃，水解时刻4h。将上述参数代入式(7)和(9)中，得硫酸钛溶液制备最佳条件为：硫酸质量分数43.4%，酸固质量比为1∶1。 （三）偏钛酸的SEM表征 反响产品偏钛酸充沛枯燥后，涣散在洁净的金属铝箔表面，用扫描电镜分析其描摹，成果如图8所示。能够看出，偏钛酸根本上为10nm左右的极微小颗粒，聚会后为2μm左右的较大颗粒，聚会体近似为球形。这种结构阐明在水解进程中发作了单一粒子生成和粒子聚合2个进程。图8  偏钛酸产品的SEM图谱 （四）水解机制分析 经过分析硫酸钛溶液水解生成偏钛酸的进程及反响产品偏钛酸的描摹，揣度水解机制为：第1阶段，硫酸钛溶液中的钛离子首要彼此结合生成线性聚合物，这种聚合物有利于锐钛矿型二氧化钛的构成，因而，硫酸钛溶液水解后悉数构成锐钛矿型偏钛酸； 第2阶段，固相物的粒度为1～3μm，偏钛酸初级粒子粒径仅为10nm，即硫酸钛溶液先生成10 nm左右的初级粒子，然后初级粒子彼此聚合构成粒径1～3μm的聚会体。跟着反响时刻的延伸，聚会体粒径逐步变大； 第3阶段，反响90min之后，此阶段，水解率缓慢添加，偏钛酸粒径没有明显改变。 上述3个阶段的反响时刻随反响温度改变略有不同：温度越高，第1阶段时刻越短；一起反响速度和水解率都较高。 （五）偏钛酸煅烧制备二氧化钛 水解制得的偏钛酸加热煅烧后能够得到二氧化钛。煅烧温度对二氧化钛晶型的影响如图9所示。图9  不同煅烧温度下的二氧化钛的XRD图谱 能够看出：在100℃下枯燥，偏钛酸晶型为锐钛矿型；煅烧温度较低时，晶型无改变，产品为锐钛矿型二氧化钛；煅烧温度高到800℃时，产品逐步转变成金红石型二氧化钛；温度为1000℃时，产品完全为金红石型二氧化钛。这阐明以本法制备的偏钛酸在不同温度下煅烧后，既可制备金红石型二氧化钛也可制备锐钛矿型二氧化钛。 三、定论 （一）用硫酸溶解高钛渣熔盐反响后的水洗物料可得到硫酸钛溶液，操控硫酸质量分数和酸固质量比能够得到不同F值和质量浓度的硫酸钛溶液。经过MATLAB拟合，断定硫酸钛溶液制备最佳条件为：硫酸质量分数43.4%，酸固质量比1∶1。该条件下制得的硫酸钛溶液质量浓度为190g/L，F＝1.9。 （二）硫酸钛水解进程中，下降溶液F值及硫酸钛质量浓度，进步水解温度，延伸水解时刻可进步水解率。最优水解条件为：温度110℃，时刻4h，硫酸钛质量浓度190g/L，F＝1.9。该条件下硫酸钛的水解率大于90%。 （三）XRD、SEM和粒度散布表征成果表明，硫酸钛的水解是分3个不同阶段进行的。

1 前语    纳米材料是一种新式材料，一般是指粒径小于 100 nm 的超微颗粒。这种超微颗粒具有表面积大，表面活性高，杰出的催化特性，它既具有金属又具有非金属的特异功用。跟着现代科学技能的敏捷开展，纳米材料的使用也越来越广泛，对其要求也越来越高。就纳米二氧化钛而言，因为它具有极大的体积效应、表面效应、光学特性、色彩效应，故在光、电及催化等方面显示出其特殊性质，所以它作为一种新型材料，其使用范畴日益广泛。2 纳米 TiO2粉体的制备   因为纳米 TiO2具有许多优异功用，其用处恰当广泛，因而其制备遭到国内外的极大注重。现在制备纳米 TiO2粉体的办法首要有两大类：物理法和化学法。 2.1物理法    制备纳米 TiO2粉体的物理法首要有溅射，热蒸腾法及激光蒸腾法。物理法制备纳米粒子是最早的办法，它的长处是设备相对来说比较简略，易于操作和易于对粒子进行分析，能制备高纯粒子，还可制备薄膜和涂层。它的产值较大，但本钱较高。 2.2化学法    制备纳米 TiO2粉体的化学办法首要有液相法和气相法。液相法包含沉积法、溶胶——凝胶法和 W/O 微乳液法；气相法首要有 TiCl4气相氧化法。液相法反响周期长，三废量较大，虽然能首要得到非晶态粒子，高温下发作晶型改动，但煅烧进程极易导致粒子烧结或聚会；气相氧化法具有本钱低、质料来历广等特色，能快速构成锐钛型、金红石型或混合晶型 TiO2粒子，后处理简略，接连化程度高。但此法对技能和设备要求较高。 2.2.1均匀沉积法制备纳米TiO2   纳米颗粒从液相中分出并构成包含两个进程：一是核的构成进程，称为成核进程；另一是核的长大进程，称为成长进程。当成核速率小于成长速率时，有利于生成大而少的粗粒子；当成核速率大于成长速率时，有利于纳米颗粒的构成。因而，为了取得纳米粒子有必要确保成核速率大于成长速率，即确保反响在较高的过饱和度下进行。    均匀沉积法制备纳米TiO2是使用CO(NH2)2在溶液中缓慢地、均匀地释放出OH-。其基本原理首要包含下列反响：    CO(NH2)2+3H2O=2NH3•H2O+CO2↑ NH3•H2O=NH4+ +OH-TiO2+ +2OH - =TiO(OH)2↓ TiO(OH)2=TiO2+H2O     在这种办法中，不是参加溶液的沉积剂直接与 TiOSO4发作反响，而是经过化学反响使沉积在整个溶液中缓慢地生成。向溶液中直接增加沉积剂，易构成沉积剂的部分浓度过高，使沉积中夹有杂质。而在均匀沉积法中，因为沉积剂是经过化学反响缓慢生成的，因而，只需操控好生成沉积剂的速度，就可防止浓度不均匀现象，使过饱和度操控在恰当范围内，然后操控粒子的成长速度，取得粒度均匀、细密、便于洗刷、纯度高的纳米粒子。该法出产本钱低，出产工艺简略，便于工业化出产。[next] 2.2.2溶胶——凝胶法    溶胶 —— 凝胶法是制备纳米粉体的一种重要办法。它具有其共同的长处，其反响中各组分的混合在分子间进行，因而产品的粒径小、均匀性高；反响进程易于操控，可得到一些用其他办法难以得到的产品，别的反响在低温下进行，防止了高温杂相的呈现，使产品的纯度高。但缺陷是因为溶胶 —— 凝胶法是选用金属醇盐作质料，其本钱较高，其该工艺流程较长，并且粉体的后处理进程中易产僵硬聚会。选用溶胶——凝胶法制备纳米 TiO2粉体，是使用钛醇盐为质料。原先经过水解和缩聚反响使其构成通明溶胶，然后参加适量的去离子水后改动成凝胶结构，将凝胶陈放一段时刻后放入烘箱中枯燥。待彻底变成干凝胶后再进行研磨、煅烧即可得到均匀的纳米 TiO2粉体。有关化学反响如下：在溶胶——凝胶法中，终究产品的结构在溶液中已开始构成，且后续工艺与溶胶的性质直接相关，因而溶胶的质量是非常重要的。醇盐的水解和缩聚反响是均相溶液改动为溶胶的根本原因，操控醇盐水解缩聚的条件是制备高质量溶胶的要害。因而溶剂的挑选是溶胶制备的条件。一起，溶液的 pH 值对胶体的构成和聚会状况有影响，加水量的多少会影响醇盐水解缩聚物的结构，陈化时刻的长短会改动晶粒的成长状况，煅烧温度的改变对粉体的相结构和晶粒巨细的影响。总归，在溶胶 —— 凝胶法制备 TiO2粉体的进程中，有许多要素影响粉体的构成和功用。因而应严格操控好工艺条件，以取得功用优秀的纳米 TiO2粉体。 2.2.3反胶团或W/O微乳液法    反胶团或 W/O 微乳液法是近十年开展起来的一种新办法。该法设备简略，操作简单，并可人为操控组成颗粒的巨细，在超细颗粒，尤其是纳米粒子的制备方面有共同长处。 反胶团是指表面活性剂溶解在有机溶剂中，当其浓度超越 CMC （临界胶束浓度）后，构成亲水极性头朝内，疏水链朝外的液体颗粒结构。反胶团内核可增溶水分子，构成水核，颗粒直径小于100时，称为反胶团，颗粒直径介于 100~2 000 nm时，称为 W/O 型微乳液。 反胶团或微乳液系统一般由表面活性剂，助表面活性剂，有机溶剂和 H2O 四部分组成。它是一个热力学安稳系统，其水核恰当于一个“微型反响器”，这个“微型反响器”具有很大的界面，在其间能够增溶各种不同的化合物，是非常好的化学反响介质。反胶团或微乳液的水核尺度是由增溶水的量决议的，随增水量的增加而增大。因而，在水核内进行化学反响制备超微颗粒时，因为反响物被约束在水核内，终究得到的颗粒粒径将受水核巨细的操控。 反胶团或微乳液法制备纳米 TiO2是使用 TBP（磷酸三丁酯）为萃取剂，火油作稀释剂，在室温下萃取金属钛离子，一起操控条件使其构成有机相的反胶团溶液，将该溶液在室温下以反萃，操控用量和浓度，将得到的沉积物洗刷枯燥焙烧，即取得纳米 TiO2粉体。 反胶团或微乳液法可使用胶团巨细来操控微粒尺度，在纳米粒子制备中具有潜在优势，但这种办法刚刚起步，有许多基础研讨要做，反胶团或微乳的品种、微观结构与颗粒制备的挑选性之间的规则需求探究，更多的用于超微颗粒组成的新反胶团或微乳液系统需求寻觅。 2.2.4 TiCl4气相氧化法 [next]    气相法制备纳米 TiO2比较典型的是 TiCl4气相氧化法。该法以氮气作 TiCl4的载气，以氧气作氧化剂，在高温管式气溶胶反响器中进行氧化反响，经气固别离，取得纳米 TiO2粉体。在此进程中，停留时刻和反响温度对 TiO2的粒径和晶型有影响。 其反响原理： 气相反响器中，反响物的耗费对粒子成核速率的影响比对成长速率的影响大，因为成核速率对系统中产品单体过饱和度愈加灵敏。跟着反响进行，过饱和度敏捷下降。反响初期以成核为主，而在反响后期成核停止，以表面成长为主。通常在高温下反响速率极快，延伸停留时刻，仅仅延伸了粒子成长时刻，因而产品粒径增大，比表面积减小。一起，停留时刻延伸，锐钛分子簇有满足时刻改动成金红石分子簇，使金红石含量增大。别的，气相反响器中，超微粒子构成进程包含气相化学反响、表面反响、均相成核、非均相成核、凝并和集合或烧结等进程。在高温下气相反响速率非常快，致使温度改变对成核速率的影响已不明显，而温度升高，粒子表面单分子外延和表面反响速率加速；一起气体分子均匀自由度增大，粒子之间磕碰加重，颗粒凝并速率增大，粒子间易发作凝并长大。别的因为反响器中初生粒子恰当细微，颗粒鸿沟表面能很大，小粒子极易逐步分散，交融构成大粒子，然后下降表面能，反响温度越高，晶界分散速率越快，烧结驱动力越大，然后导致粒子比表面积减小、粒径增大。3 纳米 TiO2的使用    因为纳米超微粒子具有特殊功用，这就决议了它在各个范畴中具有宽广的使用远景。 3.1在化学工业中的使用    催化是纳米超微粒子使用的重要范畴之一。使用纳米超微粒子的高比表面积与高活功用够明显地进步催化功率，国际上已作为第四代催化剂进行研讨和开发。纳米 TiO2具有很高的化学活性，杰出的耐热性和耐化学腐蚀性，可用作功用优秀的催化剂、催化剂载体和吸收剂。如纳米 TiO2在催化 H2S 除掉 S 时，显示出恰当高的催化活性。此外，纳米 SiO2和 TiO2的无机或有机复合材料具有特殊功用，这些纳米材料正在开发中。 3.2在电子工业产品中的使用    纳米 TiO2是许多电子材料的重要组成部分，可用于制造纳米灵敏材料及纳米陶瓷功用材料。因为纳米粒子尺度小，比表面积大，表面活性高，所以适协作气敏材料，如有纳米 TiO2可制成灵敏度很高的气敏元件。一起，因为纳米相陶瓷一次成型塑性形变是能够完成的，人们使用纳米 TiO2一次成型形变制成了纳米 TiO2陶瓷，这种陶瓷具有超细晶粒尺度并坚持它们的特性。 3.3在环保方面的使用    纳米 TiO2粒子的光催化作用在环保方面有宽广的用处。国内外有许多文献报导了这方面的开展。英国伦敦和安大略核子技能环境公司，开发了一种新颖的常温光催化技能，选用人工光和纳米二氧化钛催化剂，可将工业废液和污染地下水中的类化合物分化。当污染水经过二氧化钛涂层网络时，只需遭到低计量紫外光的照耀，便会发作反响，生成活性极强的氢氧自由基，敏捷将有机毒物分化为二氧化碳和水。此外，使用纳米 TiO2材料作为光催化剂还可催化降解纺织印染业和照相业排出的染料污染物。 跟着社会经济的开展，人们越来越注重日子质量和健康水平的进步。抗菌、防腐、除味、净化空气、优化环境将成为人们的寻求。当时全球面临着严峻的环境污染，纳米 TiO2作为而久的光催化剂已被使用在除了水和空气净化之外的各种环境方面的问题。有关资料标明，纳米 TiO2关于损坏微观的细菌和气味是有用的。别的还能够使癌细胞失活，对臭味进行操控，关于氮的固化和关于铲除油的污染都是非常有用的。 [next]3.4在化妆品工业中的使用    纳米 TiO2具有优异的紫外线屏蔽性，再加上它的通明性（不会在皮肤上残留白色，能厚涂改）和无毒（不会影响皮肤引起发炎）等特色，至今已成为防晒化妆品的抱负质料。据职业报导，在日本每年已有必定量的纳米 TiO2作为防晒剂、化妆品底和口红等产品的增加质料。3.5在医药卫生和食物加工范畴的使用    纳米结构不只巩固，并且具有本身对立外界不纯物质的才能，不易与外界不纯物质结合。一起，纳米级微粒或有机小分子将更有利于人体吸收，能进步药物的效能。因而纳米 TiO2在健康卫生及食物工业有宽广的使用远景。有资料报导，已开发出具有抗菌和净化功用的 TiO2薄膜陶瓷。别的，纳米 TiO2已使用在食物工业中，如作乐百氏奶的增加剂。 此外，纳米 TiO2在塑料、涂料等工业也有广泛使用，可用作塑料填料、高档油漆、涂料的质料。 4 定论   纳米材料是当今新材料研讨中最赋有生机的，对未来社会经济开展有着非常重要影响的研讨范畴。纳米 TiO 2作为其间重要的一员，近年来一直是国内外竞相研讨开发的抢手课题，其制法日趋完善，其使用范畴日益扩展，但在超微颗粒的制备进程中，粒子的聚会是需求处理的一大难题。现在，对用湿化学法制备氧化物超微粉体进程中聚会体构成的机理及其聚会状况的操控已有许多报导，这方面的研讨已取得必定开展。就纳米 TiO2 的制备而言，其沉积、枯燥、煅烧等进程都有或许发生聚会，因而，要完成对粉末聚会状况的操控，就有必要对粉末制备的全进程进行操控，然后取得分散性好、功用优秀的纳米 TiO2粉体。

一般来说，钛由两种类型构成，一是金红石型钛，具有较强的耐候性、耐光性特色，在室外涂料等相关产品中较为常见。二是锐钛型钛，相比较前者，此类产品耐光性不尽人意，更适合在室内运用。现阶段，钛的详细运用首要会集在以下几个范畴。涂猜中的运用现在，钛在印铁、卷材涂猜中的运用较为杰出。其间彩钢以其本身可拆卸、漂亮性等优势，遭到了人们的喜爱。印铁、卷材涂料由此而来。其间卷材涂料首要是对专门的涂漆机对钢板、或许其他金属表面进行涂覆，然后通过烘烤定型后投入到商场中。轿车漆中的运用人们生活水平的进步，私家车数量日积月累。而轿车漆作为衡量轿车全体质量的重要标准，也因而成为了轿车出产商重视的热门。一般来说，轿车漆关于钛的隐瞒力、光泽度等要求十分高。但当时钛白品牌可以契合上述要求的并不多。粉末涂猜中的运用将热熔助剂、颜料等加入到钛傍边，然后在熔融状态下，将颜料进行分散化处理，最终通过冷却即可获取粉末涂料。一般来说，因为粉末涂猜中并不含溶剂。因而在实践运用中，也不会对周围环境发生污染。不只如此，运用粉末涂料后还可以进行再次收回，在动力节省等方面具有十分重要的现实意义，在轿车零件、家电金属件上都可运用粉末涂料。在塑猜中的运用塑料工业作为耗费钛较多的职业之一，当时近 50个品牌，钛成为塑料制品的专用品牌。之所以可以被塑料工业选中，首要是钛本身的颜料功能、消色力等功能较好，一起还可以在必定程度上延伸塑料制品的运用寿命，使得产品的机械功能得到了显着的改进。因而当时简直一切的热塑性塑料产品都运用了钛。造纸中的运用除了上述运用，在造纸范畴也会运用到钛。运用钛出产出来的纸张，不只光泽度高、且强度也随之增强。据数据计算发现，我国用于装修纸的钛每年现已超越三万吨，其间装修纸占比较大，可以到达 20 ～ 40% 。钛运用目标分析钛在实践运用中，需求依照标准运用目标进行挑选，只要这样，才可以保证出产出来的产品契合质量要求。影响钛的要素较多，详细如下。色彩目标色彩目标是颜料的首要目标，直接决议颜料质量的凹凸。其间白度是钛色彩目标的要害衡量要素。在实践出产过程中，遭到技术水平、设备及质料等要素的影响，即便是一致化学成分的钛，出产出来的产品也会出现出不同的色彩。可见，化学成分关于颜料的色光度具有决议性影响。可是其间杂质含量、晶型等也会对色光发生很大的影响。上色力目标上色力是二氧化钛的首要特性，当钛与其他颜料混合之后构成的混合物，可以将本身的色彩更好地展示出来。可是假如深色与白色颜料进行混合，假如混合物出现的色彩越浅，那么可以证明白色颜料的上色力更强。可见，混合钛的颜料，假如色彩较强，那么钛的上色力越强。耐候性与耐光性目标耐候性与耐光性是钛运用的重要目标，也是相关范畴挑选钛重视的要害点。为了保证产品质量，在运用时，一般要保证运用载体的耐候性要高于钛，才可以完成对钛功能的衡量。别的，除了钛的薄膜物质、化学成分会对耐候性发生影响，运用配方、晶体结构等也会对该目标发生必定影响。隐瞒力目标隐瞒力会遭到颜料及其周围介质的影响。如金红石型钛折射率为 2.71，锐钛型钛折射率则较低， 为 2.55，是一切产品中隐瞒力最强的白色颜料。现在来看，影响隐瞒作用的首要要素是热氧化钛散射所造成的，或许有色物质的影响。要想进步钛的隐瞒力，应对其内部的化学成分、晶型进行相应的处理。在实践运用时，研讨人员还需求对钛的特性进行分析，保证挑选的钛品牌可以契合产品出产需求。小结跟着社会经济的开展，研讨人员还应加大研讨力度，拓宽钛运用范畴，为更多相关范畴供给更多支撑。一起，关于钛运用目标来说，其间一些目标具有不稳定性，会对下流产品质量发生影响。在运用中，还需求对产品特性合理挑选钛，对配方进行相应的调整，保证钛产品质量契合要求。文章选自：《科技展望》 作者：杨加华，骆峰华

2002年4月23日，美国俄特尔纳米材料公司（Altair Nanomaterials Inc.）申请了发明专利。该工艺既不是硫酸法出产工艺，又不是氯化法出产工艺，应该说是法出产工艺，其工艺流程如下图所示：浸取钛铁矿，别离不溶的残渣。浸取液进行高价铁还原为贱价铁，冷却结晶出氯化亚铁，别离氯化亚铁；别离出氯化亚铁后的含钛浸取液进行第一次溶剂萃取，萃取相为含钛和高铁溶液，萃余相为含亚铁的水溶液，回来工艺用于再生，回到浸取工序；含钛的萃取相进行第2次萃取，萃取相为含钛的水溶液，萃余相为含高铁的水溶液，回来再生工序；通过萃取提纯后的氯化钛溶液进行水解，最好的水解方法是喷雾加热水解，得到偏钛酸，气相的和水回来再生体系。水解后的偏钛酸进行煅烧、湿磨、无机包膜、过滤洗刷、枯燥、汽粉和包装。该工艺可出产纳米钛、锐钛型和金红石型钛。对冷却结晶别离出的氯化亚铁进行热解得到氧化铁固体，气体为氯化氢和水蒸气回来开端的浸取工序。其特征是循环运用，副产品只发生氧化铁渣。    该公司为美国纳斯达克上市公司，1999年从总部设在澳大利亚的BHP公司购买新工艺技能和试验设备，为加强新工艺的开发，2001年将参加研讨的15位科学家聘请到俄特尔继续进行新钛出产工艺研讨，2002年第一个专利在美国同意。1910年是克洛朗斯硫酸法的时代，1950年是杜邦氯化法的时代，21世纪是俄特尔法的时代。    该公司称新工艺出产钛的长处有：运用低成本的钛质料；能量消耗低；既可按需求出产锐态型，也可出产金红石型产品和纳米级钛；废物发生少，无需深井填埋；比硫酸法和氯化法出产成本低；而出资费用与其适当。    该出产工艺仅完成了每天5t的中试试验，其工业化的规划出产设备还得静候喜报。

钛是工业出产范畴最重要的白色颜料，据不完全统计，其时全球85%以上的钛资源都是用来制作钛的。在我国，钛是运用最广泛、商场需求量最大的一种白色无机颜料，其类型首要有两种：一是金红石类型的钛。这品种型的钛耐光性极强，像建筑房子室外墙体、物体上的涂料和制品，就是运用的这种钛;二是锐钛型的钛。与金红石类型的钛比较起来，锐钛型的钛在耐光功能方面则显得差许多，就是根据这种要素的影响，在实践运用中首要用于一些建筑、房子室内的涂料、制品等，尤其是在轻工业范畴运用更为广泛，如造纸职业、橡胶职业、涂料职业、塑料职业等。 钛的功能与用处 钛的功能 钛的功能钛的首要化学构成成分是TiO2，也就是常说的二氧化钛，这种首要的构成成分——TiO2是一种白色颜料，其物理形状出现一种多晶体化合物，具有格子结构的根本特性。表1内容所表述的则是钛与其他化工运用中的白色颜料在光学功能方面的比照数据。钛的物理特性首要有熔点、沸点、介电常数、电导率、物理硬度、吸湿性、安稳性、粒度等，一起还包含钛的相对密度。钛的相对密度首要指在同 等质量的白色颜料傍边，二氧化钛的物理表面积最大，一起，二氧化钛的颜料体积也是最大的，这一点表明晰二氧化钛的相对密度与其他化工颜料比较起来是最小的。钛物理功能中还有一个更重要的目标就是粒度，钛的粒度散布是一个综合性目标。从表1中也能够得知，二氧化钛的遮盖力与分散性都是重要目标，包含水解原始粒度直径的巨细以及水解工艺条件环境等，都会严重影响钛这种化工颜料的根本功能及其产品运用的功能、质量。 二氧化钛实践上是一种相对偏酸性的“氧化混合物”，其化学性质十分安稳，在常温条件下，二氧化钛简直不与其他任何元素或许化学混合物进行化学反应，其间包含氧、、氮、、二氧化硫、二氧化碳等，正是根据二氧化钛这种化学元素的极强安稳性，然后得到了化工职业运用最为广泛的一种颜料。 钛的用处 钛在日子和工业出产中起着重要效果。钛是世界上公认的现在功能最好的一种白色颜料，它的首要用处包含涂料、塑料、造纸、印刷、油墨、化纤、橡胶等化工产品的出产制作，一起也触及一些陶瓷、日化、医药、食物等范畴，能够说是关乎着人们日常日子的方方面面，其重要程度显而易见。其时，全球规模内二氧化钛的消耗量年平均增长率已打破4.3%，在2006年的时分，全球的二氧化钛需求量达到了460万吨，其时就现已占到整个涂料职业需求量的58%，占塑料职业年需求量的23%，占造纸职业需求量的11%，在其他许多轻工业出产范畴占有率也都高于6%以上。 钛在轻工职业的运用 钛在塑料、造纸、油墨等职业具有广泛的运用。因为钛在运用过程中无毒无害，在商场上也极受广阔供应商和人们的喜欢，在家具、木器、日用品等出产范畴都有许多运用。 钛在塑料职业的运用 塑料工业是钛的第二大用户，塑料出产制作职业的钛运用量占到钛运用范畴总消耗量的20%。截止到2014年年末，全世界共有五百多个钛牌号类型，其间有五十多个都是塑料工业专用的。尤其是钛所具有的优异的耐候性、遮盖力、分散性等物理、化学功能，极大的满意并习惯了塑料工业制品对钛功能、质量方面的出产标准要求。跟着塑料制品运用规模的不断扩大，在出产与制作范畴对其功能标准的要求也是越来越高，而钛能够有用的避免塑料在高温挤出时因为水分过度蒸腾而发生气孔等不良现象，一起还能够提高塑料制品的白度，完成了从根本上去除重金属的出产需求。 钛在造纸职业的运用 造纸工业是钛的第三大用户，占到钛总消耗量的11%。钛在造纸工业中的运用和塑料出产工业极为类似，都是作为根本颜料来运用的。在造纸职业运用中，钛还能够作为特种填料来运用，其所具有的高白度就是造纸印刷性的要求。商场上常见的首要纸张有复合板用纸、装修纸、钛白纸、纸等，二氧化钛在其间最大的效果就是用作造纸填料，而填料的效果则是用来改善纸张的光学功能，以便更好的提高其不透明度，包含改善其亮度、白度与滑润度、均匀度等。 钛在油墨职业的运用 在油墨工业出产范畴中最常用的钛品牌首要包含杜邦的R706、R900、R902，美礼联品牌的CRL-575、CRL-595，亨兹曼的TR58，克朗诺斯公司出产的2310、2064等。就是因为钛的白度质量有保证、并且抗水性强、遮盖力也较大，一起耐候性、耐热性以及化学性质都十分的安稳，所以在油墨工业范畴运用极端广泛。钛在油墨中的首要效果是作为填料或许涂料来运用。在油墨职业运用范畴，钛所具有的一系列优势得到凸显，包含其抗水性好、遮盖力强、潮湿性好、白度好、耐蒸性强等，这些安稳而又杰出的化学功能有用的保证了油墨在高温烘烤的环境下不会变黄、失去光泽，乃至作废等。 结束语 根据钛这种化工原料的重要性，在钛的运用过程中，首要应该保证钛质量的安稳性，钛质量功能的好坏直接影响着其下流产品质量的安稳性;其次在钛的运用过程中，特别值得注意的就是要挑选合适的钛产品。钛的品种有许多，类型也比较广泛，因为用处不同的原因，许多钛产品在具体功能上、安稳度上也会存在必定的差异，因而，挑选合适本职业、厂商运用的钛产品是十分要害的。

20％废酸经两级预热后，在一段浓缩设备的强制循环泵前进入该体系，连同循环酸一道进人一段加热器、蒸腾器，大部分持续循环，一部分进人二段蒸腾设备，状况同一段，然后再进人三段浓缩设备，经三段强制循环泵、三段加热器、蒸腾器后，大部分持续循环，一部分即70％废酸流至带拌和液封箱，然后用泵经冷却器进人带拌和滤前中间槽，用泵打人加压板框过滤机过滤，滤液即制品酸进人制品酸槽用泵送出体系，滤渣即含酸的FeS04·H20由皮带机送走。    一段蒸腾为加压浓缩，二次蒸汽压力大约0.1MPa，用做一段浓缩20％酸的第二预热器的加热蒸汽，以及二段浓缩加热器的加热蒸汽。蒸汽冷凝水搜集于冷凝液贮槽，由冷凝液泵泵至20％酸的榜首预热器与20％酸热交换后排放。    二段浓缩及三段浓缩为真空蒸腾，二次蒸汽一起进入一个闭路循环的直接冷凝器，循环用水系由一个板式换热器同外部冷却水进行换热冷却，循环用水必定时刻部分外排，不凝气体由水环真空泵排至大气。    一段蒸腾的二次蒸汽作为二级预热和二段浓缩加热器的加热蒸汽后，其间的不凝性气体则伴随二段浓缩的二次蒸汽进入冷凝器。    气压式冷凝器及70％酸冷却器的冷却水选用循环水，进水温度30℃，出水温度35℃。    三段浓缩的几个底子工艺参数：    榜首段    20%-28％，    温度115℃，   压力（表压）0. 1MPa;    第二段    28%-60％，    温度80℃，    压力（绝压）0. 008MPa;    第三段    60%-70％，    温度115℃，   压力（绝压）0. 008MPa。    三段浓缩及一段浓缩的技能参数见表3。[next]    设备原料。加热器为石墨，当选用二次蒸汽加热时，外壳为碳钢衬橡胶，加热器分块孔式和管式两种。    蒸腾器为玻璃纤维加强塑料内衬聚氟塑料（氟化乙）。    强制循环泵为高硅铁轴流泵，含硅量为15％，料浆泵、压滤机进料泵为高硅铁离心泵。    冷凝器为玻璃纤维增强塑料。    板式换热器及真空泵、蒸汽冷凝液泵为254不锈钢（瑞典标准）。    制品酸冷却器为石墨，外壳为碳钢。    板框压滤机为聚，滤布为聚氟乙烯。[next]    (2)国内硫酸法钛废酸处理办法国内钛工业真实起步应当说是20世纪60年代初期，在开展硫酸法钛工业的一起，我们现已意识到废酸问题的严重性。而国内的钛出产厂规划小且涣散，所以往往采纳量体裁衣办法加以处理。    ①直接运用。在普钙出产上直接掺用，如株洲化工厂；用于钢铁酸洗，如上海钛厂；出产硫酸锰，如广州钛厂等。    ②加工运用。钛废酸加工运用主要是将废酸浓缩净化，再用于其他方面。如南京油脂化工厂将20％左右废酸浓缩至40％，冷冻别离硫酸亚铁后外销用于磷肥出产等现已多年，但蒸腾设备为珐琅夹套反应锅，设备落后，曾设备一套管式石墨蒸腾器，因为原始废酸中偏钛酸含量太高，未能正式投入出产。    ③其他运用。原化工部涂料研讨所曾做过使用废酸出产人工金红石和富钛料的小试作业，该办法的缺陷是仍有稀废酸需处理。    ④引入前东欧的三套硫酸法钛白废酸处理办法。国内引入硫酸钛废酸处理办法，404厂因地处沙漠内地，规划石灰中和排入池塘，天然蒸腾。山东裕兴相同选用此办法。重庆渝港出产建有废酸浓缩设备，与上述芬兰工艺相同，存在的问题是浓缩初期换热器结垢、易堵，出产不正常，常形成环境危害。为此，美国NL产品世界公司争先恐后，于1988年请求我国创造专利（优先权日87. 10. 26，CN 1042527A）《硫酸法出产二氧化钛时伴生的稀废酸的处理办法》，其意图是为了占据我国钛废酸处理技能的制高点。    综前所述，国内涵废酸综合使用方面也做过不少作业，有所成效，但对较大规划的钛工厂的钛废酸还未找到切实可行的处理办法。    (3)国内相关专利及最新技能美国NL产品世界公司于1988年请求我国创造专利（优先权日1987. 10. 26，CN 1042527A）《硫酸法出产二氧化钛时伴生的稀废酸的处理办法》。其为处理真空蒸腾浓缩办法中换热器阻塞的问题，该专利的创造办法选用两级浓缩三次别离除掉酸中的杂质的办法。榜首级选用钛煅烧窑尾气将20％-24％的稀硫酸预浓缩至26％-29％，榜首次别离在此分出的残渣，再将别离得到的滤液冷却降温以分出七水硫酸亚铁，进行二次别离，别离出固相物—七水硫酸亚铁，得到含30%-35％的稀硫酸；然后，再将得到的含30%-35％稀硫酸用真空蒸腾浓缩办法进行第二级浓缩至60%-71％的硫酸浓度；最终，将酸中的继沉淀物进行第三次别离，得到70％左右的硫酸。    该专利施行存在工艺设备多、工艺流程长；表面看起来节能，通过两级浓缩三次别离冗长的流程，设备出资与直接蒸腾浓缩费用不是减少了而是大幅度的添加，工序多、操作费用也多。    为此，四川龙蟒集团依其本身及社会的开展需要，依据多年来在无机化工特别是湿法无机化工（矿藏化工）出产上总结的一套技能创新，以及抢先商场的卓有成效的经历，提出了喷雾浓缩除铁处理废酸并将之用于磷化出产的绿色出产工艺。在2000年展开了“硫酸法钛废副综合使用与进步产品质量系列科研课题的研讨”，共完结科研课题6项，请求创造专利4项，省级科技成果2项；完结实验室实验后，于2001年投人1 300多万元进行工业性中间研讨实验。值得一提的是，接连一个月到500km外的重庆市买回高价硫酸法铁废酸，借以取得和查验这些专利和科技成果的可靠性。于2003年建成了4万吨硫酸法钛废酸收回处理新设备。该设备通过一年的实践出产，不只到达且超越规划能力和预期的工艺技能指标，并且出资与运转本钱均远低于欧洲先进设备水平；已引起欧洲硫酸法钛出产商的注重和喜爱，乃至购买愿望。正如欧洲20世纪90年代相同，因为废酸问题将底子处理，将从头赋予硫酸法钛更强壮的生命力。

镇江钛股份有限公司（镇江钛总厂）是我国钛出产骨干厂商之一，现具有年产36 000吨高级钛、20 000吨聚合硫酸铁的出产能力。公司主营产品有钛、聚合硫酸铁等。    1965年开端出产钛，可出产锐钛型、金红石型。    产品商标“举世”牌，主要产品：金红石型钛有ZR-110／ZR-946（造纸专用），ZR-940／ZR-948（油漆、涂料专用）；锐钛型钛有ZA-100／ZA-120（造纸专用），ZA300（珐琅、电焊条专用）。

一般抗菌剂只要灭菌效果，不能分化毒素。钛的光催化剂不仅能消减细菌的生命力，并且能进犯细菌的外层细胞，穿透细胞膜结构，然后彻底地灭细菌。1997年头，东京大学的藤岛昭教授等人经试验证明，钛具有分化病原菌和毒素的效果。并且，依据文献报导，钛对绿脓杆菌、大肠杆菌、金色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉等都具有很强的灭菌才干。本试验室针对不同微生物进行灭菌试验，数据如表所示，能够看出在试验条件下，制品对枯草杆菌黑色变种芽孢、大肠杆菌、金黄色葡菌的灭率均到达98％以上，进一步证明了纳米钛灭菌具有广谱性。    纳米钛的优异性是取得广泛应用的条件，这些特性大都与具有的高表面活性和巨大的比表面积有关。但也因而使其易发生本身的聚会，而使得其具有的功能难以充分发挥。因而，纳米钛在使用过程中首先要经过表面处理来改动其表面的物理化学功能，改进粉体的应用性，一起还必须均匀涣散，翻开其聚会体，才干发挥其抗菌功能。

钛在各种类型的油墨制作中，用量份额相对较大，在25%～50%之间，有的乃至更大。因而，钛对油墨的质量起着至关重要的效果。 1.对油墨白度的影响 (1)钛中的杂质对油墨白度的影响。一般来说，如有微量的铁、铬、钴、铜等杂质混入钛中，制备的油墨会发生色偏，白度下降。这是因为钛中的杂质离子，尤其是金属离子，使钛的晶体结构歪曲，失掉对称性而形成的。金红石型钛对杂质更为灵敏，如氧化铁在金红石型钛中的含量大于0.003%时就会呈现出色彩，而其在锐钛型钛中的含量大于0.009%时才会发生显色反响。因而，挑选精密、无杂质的钛十分重要。 (2)钛颗粒的形状、巨细和散布对白度的影响。优质的钛颗粒外形润滑、无棱角，若运用颗粒表面带棱角的钛，会大大消弱对光的反射效果而下降油墨的白度。钛粒子的巨细应控制在0.2～0.4μm，即相当于可见光波长1/2左右，才可以获得高散射才能，使其色彩显得更白。当粒径小于0.1μm时，晶体是通明的，若粒径超越0.5μm，就会下降颜料对光的散射才能，影响油墨的白度。为此，要求钛的颗粒巨细适合、散布均匀，以显现杰出的白度。 2.对油墨遮盖力的影响 (1)钛晶体本身折射率的凹凸会直接影响油墨遮盖力的巨细。一般，钛的折射率在白色颜猜中是最好的，制备白色油墨时，应多选用折射率高的钛，以增强白墨的遮盖力。 (2)钛的颗粒巨细、颗粒结构及涣散性对白墨遮盖力的影响。一般，在大于可见光波长1/2的范围内，粒径越小，颗粒表面越润滑，钛在树脂连接猜中的涣散性越好，其遮盖力也就越强。因为钛本身有显着的晶体结构，所以其折射率比展色剂大，且两者的折射率相差越大，所用钛的遮盖力就越强。实践证明，金红石型钛比锐钛型钛的遮盖力好，所以，在油墨制作中的运用更为广泛。 3.对油墨上色力的影响 钛上色力取决于钛对可见光的散射才能，且其对油墨的上色力有直接影响，散射系数越大，上色力越强;钛的折射率越高，上色力也越强。钛在白色颜猜中是折射率最高的产品，且金红石型钛的折射率比锐钛型钛还要高。因而，选用钛要挑选散射才能强且折射率高的钛。 4.对涣散功能的影响 钛颗粒形状及光反射是否均匀，直接影响钛的涣散功能。假如钛颗粒表面光洁、反射均匀，其涣散性就好，所制备的白墨光泽度和白度也较好;反之，颗粒表面粗糙，漫反射添加，就会大大下降光泽度，涣散性也差，直接影响白墨的白度和转印功能。为此，钛有必要进行处理，方可运用。 综上所述，跟着国内外包装和出书印刷业的快速开展，油墨的商场需求量将日趋增大，作为油墨中十分重要的白色颜料，钛的许多功能和效果是其他任何材料不能代替的。因而，钛在油墨中的运用量将逐年增大，商场运用远景将十分宽广。

正是因为纳米TiO2具有多种奇特功用，因此也就具有普通颜料TiO2所不具备的多种共同的用处。     因为纳米TiO2的颗粒尺度小，具有紫外线吸收才能强、光学功用安稳、涣散性好、比表面积大、表面结合能高级特色，将其运用于涂料，可使涂料功用安稳，涂层的光学功用、磁功用、电能、力学功用得到进步或显现新的功用。可使附着力结实、柔韧性进步、抗冲击才能增强、抗老化才能大幅度进步。当添加量为1%~3%时，附着力由5级变为1级；柔韧性由5mm进步到lmm;抗冲击功用由20kg·cm进步到60kg·cm;抗老化时刻由500h进步到2000h。特别是随角异色效应尤为明显。其在涂料上的运用主要有下列几方面。     1.作为效应颜料用于随角异色效应轿车面漆中，这是现在纳米TiO2最重要的用处。若与云母珠光颜料(或铝粉颜料)以1:1或2:1拼用时，会发生双色效应，即随角异色效应。这种金属亮光涂层，从不同方向调查，能看到不同的闪色和变角异色的蓝光；若与银白色珠光钛白颜料(或铝粉颜料)拼用，正视时涂膜呈金色金属外观，掠视或平视时则呈蓝色亮光，而金色光和蓝色光之间的接连改变会贯穿涂膜表面的一切弧面和棱角，因此能添加金属面漆色彩的丰满度和色彩美感(见下图)。这种效应颜料的富于变幻的色彩和共同的光学功用很快便得到了轿车涂料商的欢迎，使之成为最高层次的颜料，而且用于豪华轿车的面漆。将纳米TiO2添加在轿车用金属亮光漆中，不只能使涂层发生很好的色彩效应，而且能够明显地进步轿车漆的附着力、抗冲击性和耐候性。1985年BASF公司初次将纳米TiO2用于金属色轿车面漆，并于1985年申请专利，1989年由福特轿车公司在其金属亮光轿车面漆中首要运用取得成功。到现在国际上至少有11种含有纳米TiO2的金属亮光面漆被运用。现在国际上有一半以上的轿车选用金属亮光面漆。        顾客对轿车色彩的挑选往往都倾向于金属灰色、金属银色、赤色和白色。纳米TiO2能使这些色彩增辉，因此遭到轿车配色专家的偏心。     为使含有珠光颜料的轿车面漆能发生诱人的乳光效应，需求选用三涂层体系，因此涂装进程复杂化，修补也比较困难，参加纳米TiO2，不只可省去三涂层体系中的干与层，而且修补也较简单，所发生的乳光效应更好。纳米TiO2的呈现，使之发生新一代轿车涂料。     用纳米TiO2制备的轿车面漆，既可为上色面漆，也可为底色漆／通明面漆体系中的底色漆(中涂漆)。这种漆的基料可为酸、醇酸、聚酯、聚酯或基树脂。可为水性，也可为溶剂型。     所用的纳米TiO2最佳粒径为20~30nm，通明度最好为8~10级，紫外线吸收度最好为6级左右。配套运用的铝粉颜料或珠光颜料应当是轿车级的。中涂漆中的通明五颜六色颜料是炭黑、苝红、透铁红、透铁黄、酞菁蓝、酞菁绿、蒽嘧啶黄、喹酮红、咔唑二噁嗪紫、阴丹士林蓝、黄烷酮黄等。[next]     一种仅含有纳米TiO2和铝粉颜料的随角异色效应轿车面漆的配方见表1。 表1                        随角异色效应轿车面漆配方质料商品名体积分数/%稀释剂含量/%干基/%出产商铝粉浆SS5245-AR62芳族溶剂汽油6.714.21超细TiO2UV-TitanL530100 1.001.02增稠剂Aerosil R812100 1.001.03乙酸纤维素CAB381.0118乙酸丁酯55.4310.04聚酯树脂AlftalatAN95170Solvesso10014.372.55脲醛树脂ResaminHF450100 2.552.55三聚胺树脂Maprenal MF59055/二4.63 5芳族溶剂汽油ShellsolA  10.92 6丁二醇Butyl Oxitol  0.67 6豆油卵磷脂Colorol75石油溶剂油0.120.17十氢化Dekalin  1.56 8硅油Baysilon10二1.040.19算计   100.031.4       一种仅含有铝粉和纳米TiO2的水性随角异色轿车面漆体系的底色漆(中涂漆)的制法如下。     先制备纳米TiO2涣散体。为此，取70g纳米TiO2如UV-Ti-tanL530与45g蒸馏水和2.5gPolysalz S混合。     然后制备底色漆的另一部分。为此取Silberline公司水性铝粉浆Aquavex303AR-107Pn1(69％)50g，与80g丁二醇、l0gDis-pexG40(10％蒸馏水溶液)、140g蒸馏水和280gAlberdingKAPU1012(42％)混合。将250g蒸馏水、38gDMAE(5％蒸馏水溶液)和38gViscalex HV30混合，并参加到上述混合物中。调理混合物的pH值为6.8.再将20g蒸馏水与45gDMAE(5%蒸馏水溶液)混合，并参加到上述混合物中。此刻混合物的pH值约为7.6。然后参加40g。     将纳米TiO2涣散体与上述混合物混合，并经恰当涣散，即得所要求的水性轿车面漆，其喷涂黏度约为25~30s。     含有通明颜料的纳米TiO2的3种灰色和2种金色随角异色轿车面漆，具有优异的乳光效应。含有五颜六色颜料的轿车效应涂料颜料组成及色彩见表2。 表2                    含有五颜六色颜料的轿车效应涂料组成及色彩 灰色1灰色2灰色3灰色1灰色2超细TiO263.4464.8254.4661.3356.61炭黑2.53—13.65—2.15铝粉浆34.0334.7829.2932.8929.83苝红—0.402.60——透铁红———5.7812.41算计100100100100100正视色浅灰色金属 外观银色金属 外观棕色金属 外观浅金色金属 外观中深金色金属 外观闪视色浅灰色金 外观银色金属 外观棕色金属 外观浅金色金属 外观中金色金属 外观掠视色蓝灰色陶瓷 外观浅紫色陶瓷 外观暗蓝灰色金属 外观灰色非金属 外观中金色承包单位外观       现在我国出产的铝粉颜料和珠光颜料没有用于轿车面漆中，纳米TiO2还处于开发阶段。将各种效应颜料参加到树脂中构成轿车、面漆，这自身就是一个很大的课题。再加上改善我国效应颜料的质量，需求做更多的作业，我国随角异色面漆的开发作业，任重而道远。[next]     2.使用纳米TiO2具有紫外线屏蔽的功用，将其制成防紫外线涂料，运用于需求紫外线屏蔽的场所。如涂覆在制造阳伞的布料上，能够制成防紫外线的阳伞；使用纳米TiO2在悉数紫外区都具有有用的紫外线滤除才能，加上其化学性质安稳(熔点大于1800℃，热分化温度超越2000℃)、无毒(大鼠的LD50>5000mg/kg)而得到广泛运用。在清漆和淡色涂猜中能够作为紫外线吸收剂，例如，在清漆中含有0.5%~4.0%的纳米TiO2，便能避免木材受光照后发黑。一起能够制成耐候性优异的建筑外墙涂料和进步轿车涂料的耐老化性。将纳米TiO2添加到外墙乳胶漆中，可减免涂膜遭受紫外线的腐蚀，进步涂膜的色彩鲜艳度、抗老化功用和耐擦拭性，然后进步涂料质量。     3.因为纳米TiO2具有高活性的巨大表面积与成膜物和溶剂构成强壮的相互效果，可极大地改善涂料的流变性，将其用于建筑涂料，能够进步涂层的附着力，避免涂料流挂。     4.因为纳米TiO2与树脂之间构成强壮的界面结合力，因此能够进步涂层的强度、硬度、耐磨性和耐刮伤性等。     5.因为纳米TiO2是具有半导体性质的粒子，将其参加到树脂中，并涂覆到家用电器上构成涂层，有很好的静电屏蔽功用。为了避免电磁波的搅扰，电子屏蔽涂料应运而生。     6.因为锐钛型纳米TiO2具有光催化特性和亲水性，因此在玻璃、镜面、瓷砖、铝合金等建材表面涂以纳米TiO2涂层，能够使这些材料的表面经光照后，具有防尘、防尘垢堆积、易洗、易干等自洁功用，而且具有很强的氧化复原才能，以及净化空气、除臭等功用，可制成抗菌、防霉内墙涂料。纳米TiO2对不同细菌的灭菌率都在92％以上，而且其灭菌效果不会随时刻的延伸而逐步下降，乃至消失。     7.使用纳米TiO2的光催化特功用够制得光催化净化大气的环保涂料，将这种涂料涂覆在高速公路、桥梁、建筑物、广告牌等的表面上，在太阳光或室内自然光的效果下，可将大气中的NOx催化转化为硝酸。而且该涂料在催化活性下降后，只需用水冲刷，即可康复催化活性。它在消除室表里大气和工厂中的NOx等污染物方面和消除化石燃料(石油和天然气)及柴油引擎的催化转化器中发生的硫化物方面，具有潜在的运用远景。     除此之外，纳米TiO2还运用于军事隐身涂料、绝缘涂料、通明耐磨涂料、静电屏蔽涂料和包装用阻隔性涂层纳米涂料等。