未包膜的TiO2具有一定的光活性，并且分散性差。为提高钛白粉的耐候性，提高其在使用介质中的分散性和改善光学性能，一般对钛白粉进行表面处理，包括无机物处理和有机物处理。表面处理工段流程图如下：

粉碎分散

转窑出来的落窑品是颗粒状（直径大至几毫米）的TiO2粗颗粒，冷却后输送至表面处理工段的辊压磨进行粉碎，粉碎后进入高速分散机加入水和分散剂进行制成浆料，然后进入砂磨机进行精细研磨分散和分级，充分分散好的浆料供表面处理工序使用。

良好的砂磨能改善钛白粉粒子的粒径分布和颗粒形貌、提高表面包覆的效率和提高分散性和耐候性。

表面处理

TiO2的表面处理是指在充分分散的条件下将TiO2粒子表面包覆上一层或多层无机氧化物膜，达到提高耐候性和在使用介质中分散性及提高钛白粉的白度和着色能力的目的。无机氧化物主要包括钛、锆、铝、硅、磷等的氧化物。

表面处理是根据涂料、塑料、造纸和油墨等对分散性和耐候性的需要来的选择单铝、锆铝、硅铝和磷铝等不同无机盐组合来进行有针对性的无机物处理。无机物的不同种类、比例及处理工艺条件等参数的组合几乎决定了钛白粉的使用领域，由此各钛白粉生产商都生产多个牌号的钛白粉来区分表面处理的不同和用途的不同。

水洗干燥

表面处理后的钛白粉浆料含有大量的水溶性盐，采用隔膜压滤机进行过滤、水洗（三次水洗），当电阻率和水溶性盐含量达到成品的要求后进行高压压榨脱水，脱水后的滤饼进入旋转闪蒸进行干燥。

三洗产生的废水回用至白段二洗以降低水耗和保护环境。

粉碎和有机处理

干燥好的钛白粉进入汽流粉碎机进行粉碎，在粉碎的同时加入有机处理剂进行有机包覆处理。

根据钛白粉用途的不同选择的有机处理剂的种类和加量也有差别。一般而言，通用型的产品一般选择多元醇类的有机处理剂，塑料专用和有耐高温要求的产品一般选择有机硅类的有机处理剂。