이산화티타늄

Titanium dioxide

이산화티타늄
Titanium(IV) oxide
The unit cell of rutile
이름들
IUPAC 이름
이산화티타늄
티타늄()IV) 산화물
기타이름
식별자
3D 모델(JSMO)
ChEBI
쳄블
켐스파이더
ECHA 인포카드 100.033.327 Edit this at Wikidata
E번 E171 (색상)
케그
펍켐 CID
RTECS 번호
  • XR2775000
유니아이
  • InChI=1S/2O.Ti
    키 : GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/2O.Ti/rO2Ti/c1-3-2
    키 : GWEVSGVZZGPLCZ-TYTSCOISAW
  • O=[Ti]=O
특성.
TiO
2
어금니 질량 79.866 g/mol
외모 흰색실체
냄새 무취
밀도
  • 4.23g/cm(rut)
  • 3.78g/cm (anat효소)
융점 1,843°C (3,349°F; 2,116K)
비등점 2,972°C (5,382°F; 3,245K)
불용성
밴드갭 3.05 eV (루틸)[1]
+5.9·10cm−63/mol
  • 2.488 (anat효소)
  • 2.583 (브루카이트)
  • 2.609 (rut마일)
열화학
50 J·mol−1·K−1[2]
-945kJ·mol−1[2]
유해성
NFPA 704 (파이어다이아몬드)
NFPA 704 four-colored diamondHealth 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g. turpentineFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
1
0
0
플래시 포인트 인화성이 없는
NIOSH(미국 건강 노출 한도):
PEL(허용)
 TWA 15mg/m3[3]
REL (권장)
 카[3]
IDLH(즉각 위험)
 Ca [5000mg/m3][3]
안전자료(SDS) ICSC 0338
관련화합물
기타 양이온
 이산화 지르코늄
이산화하프늄
티타늄()II) 산화물
티타늄(III) 산화물
티타늄()III,IV) 산화물
관련화합물
 타이타닉 산
별도의 언급이 없는 경우를 제외하고, 표준 상태(25 °C [77 °F], 100 kPa에서)의 재료에 대한 데이터가 제공됩니다.
checkY 검증 (무엇이?)

이산화티타늄, 티타늄()이라고도 합니다.IV) 산화물 또는 티타니아/타 ɪˈ테 ɪ니 ə/, 은 화학식이 TiO인 무기 화합물.안료로 사용되는 경우, 그것은 티타늄 화이트, 피그먼트 화이트 6 (PW6), 또는 CI 77891이라고 불립니다.[4]미네랄 형태가 검은색으로 보일 수 있지만 물에 녹지 않는 흰색 고체입니다.색소로서, 그것은 페인트, 자외선 차단제, 그리고 식용 색소를 포함한 다양한 용도를 가지고 있습니다.식용 색소로 사용하면 E 171번이 들어있습니다.2014년 세계 생산량은 9백만 톤을 넘었습니다.[5][6][7]이산화티타늄이 전체 색소의 3분의 2에 사용되는 것으로 추정됐는데, 산화물을 원료로 한 색소는 132억 달러의 가격으로 평가됐습니다.[8]

구조.

티타늄은 세 가지 주요 다이옥사이드 모두에서 6개의 산화물 음이온에 결합된 팔면체 형상을 보여줍니다.산화물은 세 개의 Ti 중심에 결합됩니다.루타일과 아나타제의 전체 결정 구조는 대칭적으로 정방정계인 반면 브루카이트는 정방정계입니다.산소 하부 구조는 모두 밀착 포장의 약간의 왜곡입니다. 루타일에서는 산화 음이온이 왜곡된 육방정 밀착 포장으로 배열되는 반면 아나타제에서는 입방정 밀착 포장에 가깝고 브루카이트에서는 "이중 육방정 밀착 포장"에 가깝습니다.루타일 구조는 다른 금속 다이옥사이드 및 디플루오라이드(예: RuO2 및 ZnF2)에 대해 널리 사용됩니다.

용융 이산화티타늄은 각각의 Ti가 평균적으로 약 5개의 산소 원자에 배위되어 있는 국부적인 구조를 가지고 있습니다.[9]이것은 Ti가 6개의 산소 원자에 배위하는 결정형과는 구별됩니다.

A ball-and-stick chemical model of an anatase crystal
아나타제의 구조.루타일, 브루카이트와 함께 TiO의2 3대 다형성 중 하나.

합성 및 지질학적 발생

합성 TiO는2 주로 광물 일메나이트에서 생산됩니다.자연적으로 생성되는 TiO인2 루타일(Rutile) 및 아나타제(anatase) 또한 해변 모래에서 '중질 광물'로서 루타일(rutile)이 널리 발생합니다.일메나이트의 자연적인 변화에 의해 형성된 미세한 아나타제인 류콕신은 또 다른 광석입니다.별 사파이어와 루비는 루타일 바늘을 지향하는 것으로부터 별점을 얻습니다.[10]

광물학 및 흔하지 않은 다형성

이산화 티타늄은 자연에서 루타일(rutile)과 아나타제(anatase)로 발생합니다.또한, 2개의 고압 형태가 공지되어 있는데, akaogiite로 알려진 단사정계 baddeleyite-like 형태이고, 다른 하나는 오르소홈빅 α-PbO2 구조의 약간의 단사정계 왜곡을 가지며, riesite로 공지되어 있습니다.둘 다 바이에른의 리스 분화구에서 볼 수 있습니다.[11][12][13]그것은 주로 일메나이트에서 얻어지는데, 일메나이트는 전 세계에서 이산화티타늄을 가장 많이 함유하고 있는 광석입니다.루타일은 그 다음으로 풍부하며 광석에 약 98%의 이산화티타늄을 함유하고 있습니다.600~800°C(1,110~1,470°F) 범위에서 온도 이상으로 가열하면 준안정 아나타제와 브루카이트 상이 평형 루타일 상으로 비가역적으로 변환됩니다.[14]

이산화티타늄은 루타일, 아나타제, 브루카이트, 아오기아이트, 리자이트 외에도 3개의 준안정상이 합성적으로 생성될 수 있으며, 4개의 고압 형태(α-PbO-유사2, 코투나이트-유사, 오르토홈 OI, 입방정상)도 존재합니다.

형태 수정계 합성
루타일 정방정계
아나타제 정방정계
브루카이트속 오르소홈빅
TiO2(B)[15] 단클리닉 KTiO249 가수분해에 따른 가열
TiO2(H), 홀란드라이트와 같은 형태[16] 정방정계 티탄산칼륨 청동의 산화, KTiO0.252
TiO2(R), 램스델라이트와 같은 형태[17] 오르소홈빅 관련된 티탄산리튬 청동 LiTiO의0.52 산화
TiO2(II)-(α-PbO2 유사 형태)[18] 오르소홈빅
아오기아이트 (배드딜레이아이트와 같은 형태, 7개의 배위 Ti)[19] 단클리닉
TiO-OI2[20] 오르소홈빅
입방체[21] 큐빅 P > 40 GPa, T > 1600°C
TiO-OII2, cotunnite(PbCl2) 유사성[22] 오르소홈빅 P > 40 GPa, T > 700°C

대기압에서 비커스 경도가 38 GPa이고 벌크 모듈러스가 431 GPa(즉 다이아몬드의 값 446 GPa에 근접함)인 코터나이트형 상이 가장 잘 알려진 산화물로 보고되었습니다.[22]그러나 이후의 연구들은 경도(7–20 GPa)와23 벌크 모듈러스(약 3002 GPa) [23]모두에서 훨씬 낮은 값으로 다른 결론을 내렸습니다.[24][25]

이산화티타늄(B)은 마그마 암석과 열수맥에서 광물로 발견되며 페로브스카이트의 풍화림에서도 발견됩니다.TiO는2 또한 다른 광물에서 라멜라를 형성합니다.[26]

생산.

이산화티타늄의 공정별 생산량 변화

가장 큰 TiO
2 안료 처리기는 Chemours, Venator, Cronos [de] 및 Tronox입니다.[27][28]안료 등급 이산화티타늄의 주요 페인트 및 코팅 회사 최종 사용자로는 Akzo Nobel, PPG Industries, Sherwin Williams, BASF, 간사이 페인트 및 발스파 등이 있습니다.[29]2010년의 전세계
2 TiO 안료 수요는 5.3 Mt이며 연간 성장률은 약 3-4%[30]로 예상됩니다.

생산 방법은 공급 원료에 따라 다릅니다.광석 외에 다른 공급 원료에는 업그레이드 슬래그가 포함됩니다.황산염과 염화물 공정 모두 루타일 결정 형태의 이산화티타늄 색소를 생성하지만, 황산염 공정은 아나타제 형태를 생성하기 위해 조정될 수 있습니다.아나타제는 섬유 및 종이 용도로 사용됩니다.황산염 공정은 배치 공정으로 실행되고 염화 공정은 연속 공정으로 실행됩니다.[31]

염화물공정

염화 공정에서, 광석은 염소와 탄소로 처리되어 증류에 의해 더 정제되는 휘발성 액체인 사염화 티타늄을 제공합니다.TiCl4는 염소를 재생시키고 이산화티타늄을 생성하기 위해 산소로 처리됩니다.

황산염공정

황산염 공정을 사용하는 화학 제조 공장에서는 티타늄의 적절한 공급원으로 일메나이트 농축액(45~60% TiO2) 또는 전처리된 공급 원료가 필요합니다.[32]황산공정에서는 일메나이트를 황산처리하여 철()을 추출합니다.II) 황산 펜타하이드레이트.생성된 합성 루타일은 최종 사용자의 사양, 즉 안료 등급 또는 다른 방식에 따라 추가로 처리됩니다.[33]일메나이트로부터 합성 루타일을 생산하기 위한 또 다른 방법에서 베처 공정은 철 성분을 분리하기 위한 수단으로서 일메나이트를 먼저 산화시킵니다.

특화공법

특수 용도를 위해 TiO2 필름은 다양한 특수 화학 물질에 의해 준비됩니다.[34]졸-겔 경로는 티타늄 알콕사이드(titanium ethoxide)와 같은 티타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)의 가수분해를 포함합니다.

Ti(OET) + 2 HO → TiO + 4 EtOH

이 기술은 영화 제작에 적합합니다.또한 분자 전구체에 의존하는 관련된 접근법은 화학 기상 증착을 포함합니다.이 응용 프로그램에서 알콕사이드는 휘발된 후 뜨거운 표면과 접촉하여 분해됩니다.

Ti(OET) → TiO + 2 EtO

적용들

안료

주요 기사:티타늄 화이트

1916년에 최초로 대량 생산된 이산화티타늄은 밝기와 매우 높은 굴절률 때문에 가장 널리 사용되는 백색 안료이며,[35] 이는 몇 가지 다른 물질에 비해 그 수가 더 많습니다(굴절률 목록 참조).이산화티타늄의 결정 크기는 가시광선의 최대 반사를 최적화하기 위해 220nm(전자현미경으로 측정) 정도가 이상적입니다.그러나 이산화티타늄, 특히 루타일(rutile) 단계에서 비정상적인 결정립 성장이 종종 관찰됩니다.[36]비정상적인 결정립 성장의 발생은 평균 결정 크기로부터 소수의 결정자의 편차를 가져오고 TiO의2 물리적 거동을 수정합니다.완성된 안료의 광학적 특성은 순도에 매우 민감합니다.특정 금속(Cr, V, Cu, Fe, Nb)은 품질 관리에서 효과를 감지할 수 있을 정도로 결정 격자를 방해할 수 있습니다.[37]전 세계적으로 연간 약 460만 톤의 색소성 TiO가2 사용되고 있으며, 이는 사용량이 지속적으로 증가함에 따라 증가할 것으로 예상됩니다.[38]

TiO는2 또한 분말 형태의 효과적인 오파시제로, 페인트, 코팅, 플라스틱, 종이, 잉크, 식품, 보충제, 의약품(환 및 정제) 및 대부분의 치약과 같은 제품에 백색 및 불투명성을 제공하는 안료로 사용됩니다. 2019년에는 프랑스 시장의 치약 중 2/3에 존재했습니다.[39]음식에서, 그것은 아이스크림, 초콜릿, 모든 종류의 사탕, 크리머, 디저트, 마시멜로, 츄잉껌, 패스트리, 스프레드, 드레싱, 케이크 그리고 많은 다른 음식들과 같은 제품들에서 흔히 발견됩니다.[40]페인트에서, 그것은 종종 "찬란한 흰색", "완벽한 흰색", "가장 하얀" 또는 다른 유사한 용어들로 비공식적으로 언급됩니다.이산화티타늄 입자의 최적 사이징을 통해 불투명도가 개선됩니다.

박막

박막으로 증착된 경우 굴절률과 색상으로 인해 유전체 미러에 탁월한 반사 광학 코팅이 되며, "미스터리 파이어 토파즈"와 같은 장식용 박막을 생성하는 데에도 사용됩니다.

반짝이는 페인트, 플라스틱, 마감재 및 화장품에 사용되는 변형된 티타늄 기반 안료의 일부 등급 – 이들은 입자에 이산화티타늄, 산화철 또는 알루미나와 같은 다양한 산화물층이 2층 이상 존재하는 인공 안료입니다.으깨진 운모 또는 구아닌 기반 제품과 유사한 무광 및 또는 진주광 효과.이러한 효과 외에도 특정 제형에서 제한된 색상 변화는 완제품을 조명하는 방법과 각도 및 안료 입자 내 산화물 층의 두께에 따라 가능합니다. 한 가지 이상의 색상은 반사에 의해 나타나고 다른 색상은 투명 이산화티타늄의 간섭으로 인해 나타납니다.겹겹이 [41]쌓아올일부 제품에서, 이산화티타늄 층은 약 800 °C의[42] 티타늄 염(황산염, 염소산염)의 하소에 의해 산화철과 함께 성장됩니다. 진주빛 안료의 한 예는 이산화티타늄 또는 산화철(III)로 코팅된 운모를 기반으로 한 Iriodin입니다.[43]

이러한 티타늄 산화물 입자에서의 철광 효과는 채굴에 의해 얻어진 통상적인 분쇄 티타늄 산화물 안료로 얻어지는 불투명 효과와는 달리, 이 경우 입자의 특정 직경만을 고려하고 그 효과는 단지 산란에 기인합니다.

자외선 차단제 및 자외선 차단 색소

화장품과 피부 관리 제품에서 이산화티타늄은 색소, 자외선 차단제 그리고 증점제로 사용됩니다.자외선 차단제로는 초미세 TiO가2 사용되는데, 초미세 산화아연과 결합해 태양 화상 발생률을 낮추고 장기간의 과도한 태양 노출과 관련된 조기 광노화, 광암 발생 및 면역 억제를 최소화하는 효과적인 자외선 차단제로 평가받고 있습니다.[44]때때로 이러한 자외선 차단제는 가시광선 보호를 증가시키기 위해 자외선 차단제에 산화철 색소와 결합됩니다.[45]

이산화티타늄과 산화아연은 일반적으로 옥시벤존, 옥토크릴렌, 옥티녹세이트와 같은 화학물질을 포함하는 자외선 차단제보다 산호초에 덜 유해한 것으로 여겨집니다.[46]

나노크기의 이산화티타늄은 자외선 흡수력이 뛰어나고 자외선을 받으면 변색이 잘 되지 않기 때문에 대부분의 물리적 자외선 차단제에 포함되어 있습니다.이러한 장점은 자외선으로부터 피부를 보호하고 안정성을 높여줍니다.나노 스케일(20~40nm의 입자 크기)[47]의 이산화티타늄 입자는 이산화티타늄 색소보다 가시광선을 훨씬 적게 산란하고 자외선 차단 효과를 줄 수 있어 자외선 차단 로션에 주로 사용됩니다.[38]유아 또는 민감한 피부를 가진 사람들을 위해 고안된 자외선 차단제는 종종 이산화티타늄 및/또는 산화아연을 기반으로 하는데, 이러한 미네랄 자외선 차단제는 다른 자외선 흡수 화학 물질보다 피부 자극을 덜 유발한다고 믿어지기 때문입니다.나노 TiO는2 자외선 차단제와 다른 화장품에 사용되는 자외선-A와 자외선-B를 모두 차단합니다.사용이 안전하고 유기 자외선 흡수제보다 환경에 더 좋습니다.[48]

나노크기의 TiO가2 잘 알려진 미세화 형태와 상이함에 따라 현재 자외선 차단제 내 다양한 이산화티타늄 나노물질의 위험성 평가가 진행되고 있습니다.[49]루타일 형태는 정상적인[50] 조건에서 피부를 손상시키는 관찰 능력이 없고 자외선 흡수율이 더 높기 때문에 화장품 및 자외선 차단제 제품에 일반적으로 사용됩니다.[51]2016년 소비자 안전 과학 위원회(SCCS) 테스트에서 나노 이산화티타늄(95–100% 루타일, ≦5% 아나타제)을 자외선 필터로 사용하는 것은 건강한 피부에 적용 후 인간에게 악영향을 끼칠 위험이 없다고 간주될 수 있습니다.적용 방법이 흡입의 상당한 위험을 초래하는 경우를 제외하고(즉, 분말 또는 스프레이 제형).이 안전성 의견은 나노 TiO에2 최대 25%[53] 농도로 적용되었습니다.

초기 연구에서는 나노 TiO2 입자가 피부에 침투할 수 있어2 나노 TiO 사용에 대한 우려를 나타냈습니다.이 연구들은 나중에 실험 방법론이 침투된 입자와 단순히 모낭에 갇힌 입자를 구별할 수 없으며 질병에 걸리거나 신체적으로 손상된 진피를 갖는 것이 불충분한 장벽 보호의 진정한 원인이 될 수 있다는 것을 발견했을 때 반박되었습니다.[49]

SCCS 연구에 따르면 나노 입자에 특정 광안정 코팅(예: 알루미나, 실리카, 세틸 포스페이트, 트리에톡시카필릴실란, 이산화망간)이 있을 때 광촉매 활성이 약해지고 주목할 만한 피부 침투가 관찰되지 않았습니다. 본 연구의 자외선 차단제는 24시간 노출 기간 동안 10mg/cm2의 양으로 도포되었습니다.[53]알루미나, 실리카, 지르콘 또는 다양한 중합체로 TiO를2 코팅하면 추가적인 광회절 메커니즘을 추가하여 보벤존 열화를[54] 최소화하고 UV 흡수를 향상시킬 수 있습니다.[51]

TiO는
2 백색 안료 또는 오파시퍼(opacifier)로서 플라스틱 및 기타 용도에 광범위하게 사용되며, 분말이 유기 UV 흡수제와 달리 빛을 분산시키고 주로 입자의 높은 굴절률로 인한 자외선 손상을 감소시키는 자외선 저항성 특성 때문에 널리 사용됩니다.[55]

이산화티타늄의 다른 용도

세라믹 유약에서 이산화티타늄은 오파시퍼(opacifier)와 씨앗 결정 형성의 역할을 합니다.

그것은 문신 색소와 지필로 사용됩니다.이산화 티타늄은 다양한 입자 크기로 생산되는데, 이 입자는 기름과 물을 분산시킬 수 있으며, 화장품 업계에서는 특정 등급으로 생산됩니다.이것은 치약의 흔한 성분이기도 하답니다.

이후 천문학자들은 J002E3가 소행성이 아닌 아폴로 12호의 S-IVB 단계일 가능성이 높다고 판단했습니다.[56]

조사.

광촉매

나노크기의 이산화티타늄, 특히 아나타제 형태는 자외선(UV) 조사 하에서 광촉매 활성을 나타냅니다.전하는 바에 따르면 이 광활성은 아나타제의 {001} 평면에서 가장 두드러지지만,[57][58] {101} 평면은 열역학적으로 더 안정적이고 따라서 종종 관찰되는 정방정형 이추형 성장 습관에서 명백하게 [59]알 수 있듯이 대부분의 합성되고 자연적인 아나타제에서 더 두드러집니다.루타일과 아나타제 사이의 계면은 전하 운반체 분리를 용이하게 함으로써 광촉매 활성을 향상시키는 것으로 추가적으로 고려되며, 그 결과 종종 2상 이산화티타늄은 광촉매로서 향상된 기능을 갖는 것으로 간주됩니다.[60]이산화티타늄은 질소 이온으로 도핑되거나 삼산화텅스텐과 같은 금속 산화물로 도핑될 때 가시광선 아래에서도 흥분을 나타내는 것으로 보고되었습니다.[61]양극 구멍의 강력한 산화 전위는 물을 산화시켜 하이드록실 라디칼을 생성합니다.산소나 유기물을 직접 산화시킬 수도 있습니다.따라서, 이산화티타늄은 안료로서의 용도 외에 살균, 탈취 및 방오성을 위해 도료, 시멘트, 창호, 타일 또는 기타 제품에 첨가될 수 있으며, 가수분해 촉매로서 사용되고 있습니다.화학 태양 전지(Graetzel cell)의 한 종류인 염료 감응형 태양 전지에도 사용됩니다.

나노크기 이산화티타늄의 광촉매 특성은 1967년[62] 후지시마 아키라가 발견해 1972년 발표했습니다.[63]이산화티타늄의 표면에 작용하는 과정을 혼다-후지시마 효과(ja: 本多- 藤嶋効果)라고 불렀습니다.박막과 나노입자 형태의 이산화 티타늄은 에너지 생산에 사용될 가능성이 있습니다: 광촉매로서, 물을 수소와 산소로 분해할 수 있습니다.수소가 모이면 연료로 쓸 수 있습니다.이 공정의 효율은 산화물에 탄소를 도핑함으로써 크게 향상될 수 있습니다.[64]이산화티타늄 나노 결정의 표면층의 격자 구조에 무질서를 도입하여 적외선 흡수를 가능하게 함으로써 더욱 효율적이고 내구성이 확보되었습니다.[65]가시광선-활성 나노크기 아나타제 및 루타일은 광촉매 응용을 위해 개발되었습니다.[66][67]

1995년 후지시마와 그의 그룹은 태양빛에 노출된 이산화티타늄 코팅 유리에 대한 초친수성 현상을 발견했습니다.[62]이것은 자가 세척 유리와 김서림 방지 코팅의 개발로 이어졌습니다.

나노크기의[68] TiO는2 노저블록이나 페인트의 포장돌과 같은 실외 건축자재에 첨가되어 휘발성 유기화합물이나 질소산화물과 같은 대기오염물질의 농도를 낮출 수 있습니다.[69]TiO 함유2 시멘트가 제조되었습니다.[70]

TiO를2 광촉매로 사용하여 폐수 중의 오염 물질(CO2 및2 HO로 변환)을 광물화하려는 시도가 있어 왔습니다.[71][72][73]유기물의 광촉매 파괴는 항균제를 사용한 코팅에서도 활용될 수 있습니다.[74]

하이드록실 라디칼 형성

나노크기의 아나타제 TiO는2 가시광선을 흡수하지 못하지만 자외선(UV)을 강하게 흡수하여 하이드록실 라디칼을 형성합니다.[75]광가 결합 구멍2(h+vb)이 TiO 표면에 갇혀 물을 산화시킬 수 없는 갇힌 구멍(h+tr)이 형성될 때 발생합니다.[76]

TiO + hv → e + h
h → h
O + e → O
O + O + 2 H → HO + O
O + h → O
O + h → O
OH + h → HO•
e + h → 재조합
참고: 파장(λ)= 387 nm 이 반응은 환경, 특히 공기와 폐수에서 바람직하지 않은 화합물을 광물화하고 분해하는 것으로 밝혀졌습니다.
더 큰 판에서 절단된 2-3mm 크기의 TiO2 합성 단결정

나노튜브

산화티타늄 나노튜브, SEM 이미지
전기화학적 합성에 의해 얻어진 이산화티타늄(TiO-Nt2)의 나노튜브SEM 이미지는 튜브의 하단 끝이 닫힌 수직 자기순서 TiO-Nt2 배열을 보여줍니다.

아나타제는 비탄소 나노튜브와 나노와이어로 변환될 수 있습니다.[77]티타늄 부톡사이드를 먼저 도포하여 탄소나노섬유를 코팅함으로써 중공형 TiO2 나노섬유를 제조할 수도 있습니다.[78]

카이랄 TiO2 나노섬유의[78] SEM(위) 및 TEM(아래) 이미지

건강과 안전

2006년 현재 이산화티타늄은 "완전히 무독성"으로 간주되고 있습니다.[4]널리 존재하는 광물들과 심지어 원석들도 TiO로2 구성되어 있습니다.지각의 0.5% 이상을 차지하는 모든 천연 티타늄은 산화물로 존재합니다.어떤 증거도 급성 독성을 나타내지 않지만, 이러한 물질의 나노상 형태에 대한 반복적인 우려가 표명되었습니다.TiO2 입자에 많이 노출된 근로자를 대상으로 한 연구에서는 높은 노출에서도 인체 건강에 악영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.[79]

유럽 연합은 6개월의 유예 기간을 두고 2022년 2월 7일부터 식품에 이산화티타늄(E171)을 사용할 수 있는 권한을 없앴습니다.[80]

이산화티타늄 먼지는 흡입될 때, 국제암연구기관(IARC)에 의해 IARC 그룹 2B 발암물질로 분류되었는데, 이는 사람에게 발암성이 있을 가능성이 있음을 의미합니다.[81][82]미국 국립 산업 안전 보건 연구소는 두 가지의 별도 노출 한도를 권장합니다.NIOSH는 미세 TiO
2 입자를 2.4 mg/[83]m의3 노출 한도로 설정하고, 초미세 TiO는
2 0.3 mg/m의3 노출 한도로 설정할 것을 권장하며, 주 40시간 근무 시 시간 가중 평균 농도는 하루 최대 10시간입니다.

2023년 5월 현재(그리고 유럽연합이 이미 2022년에 금지한 결과), 미국 캘리포니아주와 뉴욕주는 음식에 이산화티탄 사용을 금지하는 것을 고려하고 있습니다.[84]

환경 폐기물 도입

이산화티타늄(TiO ₂)은 주로 폐수처리장을 통해 나노입자 형태로 환경에 유입됩니다.이산화티타늄을 포함한 화장품 색소는 화장품 사용 후 제품을 싱크대로 씻어낼 때 폐수로 들어갑니다.일단 하수 처리장에 들어가면, 색소는 하수 슬러지로 분리되고, 토양에 주입되거나 토양 표면에 분포될 때 토양으로 방출될 수 있습니다.이러한 나노 입자의 99%는 하수 슬러지에 잔류하기 때문에 수중 환경이 아닌 육지에서 발생합니다.[85]환경에서 이산화티타늄 나노입자는 용해도가 낮거나 무시할 수 있으며 토양과 물 주변에서 입자 응집체가 형성되면 안정적인 것으로 나타났습니다.[85]일반적으로 열역학적으로 불안정할 때 수용성 이온은 용해 과정에서 나노입자로부터 용액으로 해리됩니다.TiO2 용해는 토양에 용해된 유기물과 점토의 양이 많을 때 증가합니다.그러나 응집은 TiO의 등전점(pH=5.8)에서 pH에 의해 촉진되어 중성 및 용액 이온 농도가 4.5 mM 이상이 됩니다.

식품첨가물 사용에 관한 국가 정책

사람이 섭취하기에 안전한 양이 무엇인지에 대한 불확실성 때문에 프랑스에서는 2020년부터 식품에 포함된 TiO2 화이트너가 금지되었습니다.[88]

2021년 유럽 식품 안전청(EFSA)은 나노 입자에 대한 새로운 이해의 결과로 이산화 티타늄이 "더 이상 식품 첨가물로서 안전하다고 간주될 수 없다"고 판결했고, EU 보건 위원은 2021년 6월부터 논의를 시작하면서 EU 전역에서 사용을 금지할 계획을 발표했습니다.EFSA는 발암성 영향을 초래할 수 있는 유전 독성을 배제할 수 없으며 "식품 첨가물의 매일 섭취에 대한 안전한 수준이 확립될 수 없다"는 결론을 내렸습니다.[89]2022년 영국 식품 표준청과 식품 표준 스코틀랜드는 EFSA의 판결에 동의하지 않으며 따라서 식품 첨가물로서 이산화티타늄을 금지하는 EU를 따르지 않을 것이라고 발표했습니다.[90]캐나다 보건부는 이와 유사하게 이용 가능한 증거를 검토했고, 현재 식품 첨가물로서 이산화티타늄에 대한 입장을 바꾸지 않기로 결정했습니다.[91]

섭취 가능한 나노 소재로서의 연구

이산화티타늄을 장기간 섭취하면 특히 위장관의 세포와 기능에 독성이 있을 수 있다는 가능성 때문에 예비 연구에서는 2021년 현재 염증성 장질환, 대장암 등의 질병 발생 가능성을 평가하고 있습니다.[92]

문화와 사회

던킨도너츠와 같은 회사들은 대중의 압력 이후 2015년에 그들의 상품에서 이산화티타늄을 떨어뜨렸습니다.[93]미시간 대학의 위험 과학 센터장인 Andrew Maynard는 음식에 이산화 티타늄을 사용하는 것으로 추정되는 위험을 거부했습니다.그는 던킨 브랜드와 다른 많은 식품 생산업체들이 사용하는 이산화티타늄은 새로운 물질이 아니며, 나노 물질도 아니라고 말합니다.나노 입자는 일반적으로 직경 100 나노미터보다 작지만, 식품 등급 이산화티타늄에 들어 있는 입자의 대부분은 훨씬 큽니다.[94]그럼에도 불구하고, 크기 분포 분석은 식품 등급 TiO ₂의 배치가 제조 공정의 불가피한 부산물로서 항상 나노 크기의 분획을 포함한다는 것을 보여주었습니다.

참고 항목

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