This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
(→ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്) |
(→ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്) |
||
| വരി 24: | വരി 24: | ||
സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയ | സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയ | ||
| - | [[Image:363sulphate1.png| | + | [[Image:363sulphate1.png|300px]] |
[[Image:363sulphatee2.png|left|300px]] | [[Image:363sulphatee2.png|left|300px]] | ||
[[Image:363suphatee3.png|left|200px]] | [[Image:363suphatee3.png|left|200px]] | ||
06:18, 17 ഡിസംബര്‍ 2008-നു നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന രൂപം
ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ്
Titanium Dioxide
ടൈറ്റാനിയം എന്ന മൂലകത്തിന്റെ ഓക്സിജന്‍ സംയുക്തം. ഫോര്‍മുല TiO2 . ടൈറ്റാനിയ, ടൈറ്റാനിക് അമ്ലം എന്നീ വ്യത്യസ്ത രാസനാമങ്ങളില്‍ അറിയപ്പെടുന്നു. അനട്ടേസ് (Anatase), റൂട്ടൈല്‍ (Rutile), ബ്രൂക്കൈറ്റ് (Brookite) എന്നിവ ടൈറ്റാനിയം ഡൈ ഓക്സൈഡ് അടങ്ങുന്ന ധാതുക്കളാണ്. റൂട്ടൈല്‍ ധാതുക്കളാണ് പ്രകൃതിയില്‍ കാണപ്പെടുന്നത്, ഇതിനാണ് കൂടുതല്‍ സ്ഥിരതയുള്ളത്. റൂട്ടൈല്‍ ചതുഷ്കോണീയ പ്രിസ്മീയ (tetragonal prismatic) പരലുകളായാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. പ്രകൃതിദത്തമായ റൂട്ടൈല്‍ Fe, Cr, V, Nb, Ta, Sn തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്താല്‍ ചുവപ്പ്, തവിട്ട് നിറങ്ങളില്‍ കാണപ്പെടുന്നു. തിളക്കമുള്ള കടുംനീലനിറത്തിലോ കറുപ്പു കലര്‍ന്ന നിറത്തിലോ കാണപ്പെടുന്ന അനട്ടേസ് ധാതുവിന് നീണ്ട ചതുഷ്കോണീയ പിരമിഡിന്റെ ഘടനയാണുള്ളത്.
ഒരു വര്‍ണകമെന്ന നിലയില്‍ വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് 'ടൈറ്റാനിയ' എന്ന പേരിലും അറിയപ്പെടുന്നു. ചായങ്ങള്‍, നിറക്കൂട്ടുകള്‍, പേപ്പര്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ നിര്‍മാണത്തിന് ഉപയോഗിച്ചിരുന്ന സിങ്ക് ഓക്സൈഡ്, ലെഡ് ഓക്സൈഡ് തുടങ്ങിയവയ്ക്ക് പകരമായിട്ടാണ് ടൈറ്റാനിയം ഉപയോഗിച്ചുതുടങ്ങിയത്. ഇത് പ്രതലത്തെ മറയ്ക്കുവാന്‍ കഴിവുള്ള പദാര്‍ഥമാണ്. പ്രകൃതിയില്‍ കാണപ്പെടുന്ന ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ഇരുമ്പ്, ക്രോമിയം, വനേഡിയം തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ നിറമുള്ളതായി കാണപ്പെടുന്നെങ്കിലും കൃത്രിമമായി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുമ്പോള്‍ ഇതു വെളുത്ത നിറത്തില്‍ രൂപംകൊള്ളുന്നു.
ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് വെള്ളത്തിലോ മറ്റു സാധാരണ ലായനികളിലോ ലേയമല്ല, മാത്രവുമല്ല ഇതിന്റെ ലയനസ്വഭാവം ഇതു നിര്‍മിക്കപ്പെടുന്ന രാസപ്രക്രിയയുടെയും (chemical history), താപപ്രക്രിയയുടെയും (thermal history) അടിസ്ഥാനത്തിലുമായിരിക്കും. ഉയര്‍ന്ന താപനിലയില്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് പൊതുവേ നിഷ്ക്രിയമാണ്. ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ഗാഢ സള്‍ഫ്യൂറിക് അമ്ളവുമായി ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ പ്രവര്‍ത്തിച്ച് ലയനാവസ്ഥയിലാകുന്നു. ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ലായനികളില്‍ ടൈറ്റാനിയം Ti4+ അയോണുകളായല്ല സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. TiO2+ എന്ന അയോണിന്റെ സ്വതന്ത്രനിലനില്പും ഇതിനില്ല. നിരവധി Ti-O കണ്ണികള്‍ ചേര്‍ന്നാണ് ഹൈഡ്രേറ്റഡ് അയോണുകളില്‍ കാണുന്നതെന്നാണ് നിഗമനം. ഇപ്രകാരം ജലവുമായി ടൈറ്റാനിയം അയോണുകള്‍ ചേര്‍ന്ന് ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് രൂപപ്പെടുന്നു എന്ന് കാണാവുന്നതാണ്. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിന് വ്യക്തമായ Ti (OH)4 ഘടനയില്ല. ക്ഷാരത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ ലഭിക്കുന്ന ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ഓക്സൈഡിനെ ഓര്‍ത്തോ ടൈറ്റാനിക് അമ്ലം TiO (OH)4 എന്നും അമ്ലത്തിന്റ സാന്നിധ്യത്തില്‍ ലഭ്യമാവുന്ന ഓക്സൈഡിനെ മെറ്റാ ടൈറ്റാനിക് അമ്ലം TiO(OH)2 അഥവാ TiO2 .nH2O എന്നും ആണ് പറയുന്നത്. വ്യാവസായികമായി സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയയിലൂടെ ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുമ്പോള്‍ മെറ്റാ ടൈറ്റാനിക് അമ്ലമാണ് ഉണ്ടാകുന്നത്.
ഉത്പാദനം. ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് പ്രധാനമായും രണ്ടു പ്രക്രിയകളിലൂടെയാണ് വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തില്‍ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.
1. സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയ
2. ക്ലോറൈഡ് പ്രക്രിയ
രാസശുദ്ധിയെക്കാളേറെ സവിശേഷ ഭൗതിക സ്വഭാവങ്ങള്‍ ലഭ്യമാക്കുവാനാണ് ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിന്റെ നിലവിലുള്ള ഉത്പാദന പ്രക്രിയകള്‍ എല്ലാംതന്നെ ലക്ഷ്യമിടുന്നത്. ഉദാഹരണത്തിന് ഇതിലെ തരികളുടെ വലുപ്പം നിയന്ത്രിക്കുകവഴി പെയിന്റ്, മഷി, തുടങ്ങിയവയുടെ നിര്‍മ്മാണത്തിനാവശ്യമായ ഒരു ഘടകമായി ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിനെ രൂപപ്പെടുത്താനാവുന്നു.
ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിന്റെ ഉത്പാദനത്തിനു വേണ്ട ധാതു വിഭവങ്ങള്‍ പ്രധാനമായും ഇല്‍മനൈറ്റ്, റൂട്ടൈല്‍ എന്നിവയാണ്. ആവശ്യത്തിനനുസരിച്ച് ധാതു വിഭവങ്ങളില്‍ മാറ്റങ്ങള്‍ വരുത്തി, മെച്ചപ്പെട്ട ഉപയോഗം സാധ്യമാക്കിയതോടെ ഈ മേഖലയില്‍ സാങ്കേതികമായി മികവ് കൈവന്നു. ഇല്‍മനൈറ്റിനെ രാസപ്രക്രിയകള്‍ക്കു വിധേയമാക്കിയാണ് കൃത്രിമ റൂട്ടൈല്‍ (synthetic rutile അഥവാ beneficiated ilmenite) ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്. കൂടാതെ ഇല്‍മനൈറ്റ് വൈദ്യുതി ഉപയോഗിച്ച് പുടം വെയ്ക്കുമ്പോള്‍ (electro smelting) ലോഹകിട്ടം ഉണ്ടാവുന്നു. സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയയില്‍ ഇല്‍മനൈറ്റും ലോഹകിട്ടവും ഉപയോഗപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍ ക്ളോറൈഡ് പ്രക്രിയയില്‍ കൃത്രിമ റൂട്ടൈലും ലോഹകിട്ടവുമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയ. സള്‍ഫേറ്റ് മാര്‍ഗത്തിലൂടെയുള്ള ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിന്റെ ഉത്പാദനം ഘട്ടംഘട്ടം ആയുള്ള ഒരു പ്രക്രിയയാണ്. ഇല്‍മനൈറ്റും ഗാഢ സള്‍ഫ്യൂറിക് അമ്ലവുമായി 180 മുതല്‍ 200°C വരെ താപത്തില്‍ പ്രവര്‍ത്തിപ്പിച്ചാണ് ഇല്‍മനൈറ്റിലെ ടൈറ്റാനിയത്തെ ടൈറ്റാനിയം സള്‍ഫേറ്റായി രൂപപ്പെടുത്തുന്നത്. ഇവിടെ ടൈറ്റാനിയത്തോടൊപ്പം ഇരുമ്പിന്റെയും മറ്റു ലോഹങ്ങളുടെയും സള്‍ഫേറ്റുകളുണ്ടാകുന്നു. ഇവയെ വെള്ളത്തില്‍ ലയിപ്പിച്ചശേഷം കനംകുറഞ്ഞ ഇരുമ്പുതകിടുകളുപയോഗിച്ച് നിരോക്സീകരിച്ച് ഫെറിക് (Fe3+) അംശത്തെ ഫെറസ് (Fe2+) ആക്കി മാറ്റുന്നു.
ഖരവസ്തുക്കളെ നീക്കം ചെയ്തശേഷം ഈ ലായനി തിളപ്പിക്കുമ്പോള്‍ ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് രൂപം പ്രാപിക്കുന്നു. അനട്ടേസ് അല്ലെങ്കില്‍ റൂട്ടൈല്‍ ഘടനയിലുള്ള ന്യൂക്ലിയയുടെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ നടത്തുന്ന ജലാപഘടനത്തിലൂടെ അനട്ടേസ് അല്ലെങ്കില്‍ റൂട്ടൈല്‍ തരം (Anatase or Rutile type) ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കാനാവുന്നു. ഇരുമ്പിന്റെ അംശത്തെ ഫെറസ് സള്‍ഫേറ്റ് ആയി വേര്‍തിരിച്ച ശേഷം ജലാപഘടന പ്രക്രിയയിലൂടെ TiO2 ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയും നിലവിലുണ്ട്. ഇരുമ്പിന്റെയും മറ്റു ലോഹങ്ങളുടെയും സള്‍ഫേറ്റുകള്‍ അരിച്ചു (filtration) മാറ്റി ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിനെ വേര്‍തിരിച്ച് ശുദ്ധീകരിക്കുന്നു. ഏതാണ്ട് 60 ശ.മാ. ജലാംശമുള്ള കുഴമ്പി (pulp) നെ ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന റോട്ടറി കിലനി (Rotary Kiln) ലൂടെ കടത്തിവിട്ട് 800°C മുതല്‍ 950°C വരെ ഊഷ്മാവില്‍ ചുടുപാകംചെയ്ത് ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയില്‍ ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡ് കുഴമ്പിലുള്ള (TiO2 .nH2 O) ജലാംശം ആദ്യം പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നു. (300°C മുതല്‍ 500°C വരെ) തുടര്‍ന്ന് 500°C മുതല്‍ 700°C വരെയുള്ള ഊഷ്മാവില്‍ ഇതിലുള്ള അമ്ലവും പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നു. അമൂര്‍ത്തമായ ടൈറ്റാനിയം ഡൈ ഓക്സൈഡിനു 850°C മുതല്‍ 900°C വരെയുള്ള ഊഷ്മാവില്‍ പരല്‍ഘടന കൈവരുന്നു. ഈ രീതിയില്‍ കിലനില്‍ 300°C മുതല്‍ 1000°C വരെയുള്ള ഊഷ്മാവില്‍ വിവിധ ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ (zones) പുറത്തുവരുന്ന ടൈറ്റാനിയം ഡൈ ഓക്സൈഡിനു വര്‍ണകത്തിന്റെ പ്രത്യേക സ്വഭാവങ്ങള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. വെളുത്ത നിറമുള്ള പൊടിയാണ് ഈ ഉത്പന്നം.
സള്‍ഫേറ്റ് പ്രക്രിയ
ക്ലോറൈഡ് പ്രക്രിയ. വളരെ പ്രചാരം നേടിയ ആധുനിക സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ് ക്ളോറൈഡ് രീതി. ഈ രീതിയിലെ പ്രധാന ഘട്ടങ്ങളിലൊന്നാണ് ഇല്‍മനൈറ്റ് കൃത്രിമ റൂട്ടൈലാക്കുന്ന പ്രക്രിയ. 50-60 ശ.മാ. വരെ ഠശഛ2 അടങ്ങിയിട്ടുള്ള ഇല്‍മനൈറ്റ്, കരിയുമായി കലര്‍ത്തി ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ നിരോക്സീകരിക്കുമ്പോള്‍ ഇരുമ്പിന്റെ ഫെറിക് (എല3+) രൂപം ഫെറസ് (എല2+) രൂപമായി മാറുന്നു. തുടര്‍ന്ന് ഹൈഡ്രോക്ളോറിക് അമ്ളത്തില്‍ ഊറിച്ചുകഴുകുമ്പോള്‍ (ഹലമരവ) ഇരുമ്പിന്റെ അളവ് കുറയുകയും ഠശഛ2 ന്റെ അളവ് കൂടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ രീതിയിലാണ് കൃത്രിമ റൂട്ടൈലുണ്ടാക്കുന്നത്.
