Zeolite as a prospective material for the purification of automobile exhaust gases

• Autorzy: Mačala J. , Pandová I. , Panda A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/gospo-2017-0005

Warianty tytułu

PL

Zeolit jako potencjalny materiał do oczyszczania spalin samochodowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Examinations were carried out to investigate the effectiveness of natural zeolite clinoptilolite and its thermally activated and modified forms in decreasing the concentration of nitrogen oxides, the frequently monitored components of the environment, in automobile exhaust gases. Since nitrogen oxides contribute to the greenhouse effect, the public increases pressure on motor vehicle manufacturers to intensify their efforts toward the reduction of the relevant emissions. One option is the use of a combination of a conventional three-way catalytic converter with either a synthetic or modified natural zeolite. Researchers and designers are coming up with new solutions, which are protected by patents. In this study, natural zeolite clinoptilolite (grain size 5–8 mm) and its thermally treated (270°C, 2 hours) and modified forms (ammonia, cobalt) were used in the form of filters. The results of our measurements showed high the effectiveness of the tested forms which are relatively easy to prepare and are economically advantageous in comparison with the synthetic alternatives. The heat treated and ammonia forms decreased the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gases by 31% and 59%, respectively. The cobalt form appeared prospective as it exhibited not only adsorption but also catalytic properties which are effective in decreasing nitrogen oxides emissions. After initial stabilization, its effectiveness did not change with time. With this modification, 46.4% reduction in nitrogen oxide emissions was achieved.

PL

Badania przeprowadzono w celu zbadania skuteczności naturalnego zeolitu klinoptylolitu aktywowanego termicznie i w zmodyfikowanej formie do zmniejszania stężenia tlenków azotu w gazach spalinowych samochodów. Ponieważ tlenki azotu przyczyniają się do zwiększenia efektu cieplarnianego, społeczeństwo zwiększa presję na producentów samochodów do wzmożenia wysiłków w kierunku redukcji emisji gazów cieplarnianych. Jedną z możliwości jest stosowanie kombinacji konwencjonalnej trójdrogowego konwertora katalitycznego albo z syntetycznych lub naturalnych modyfikowanych zeolitów. Obecnie znane są nowe rozwiązania, które jednak chronione są patentami. W tym badaniu, naturalny zeolit klinoptylolit (wielkość ziarn 5−8 mm) po obróbce cieplnej (270°C, 2 godziny) i zmodyfikowaniu formy (amoniak, kobalt) użyto w postaci filtrów. Wyniki pomiarów wykazały wysoką skuteczność badanych form, które są stosunkowo łatwe do wytworzenia i są korzystne ekonomicznie w porównaniu z syntetycznymi alternatywami. Obróbka zeolitu ciepłem i amoniakiem zmniejszyła stężenia tlenków azotu w gazach odlotowych odpowiednio o 31 i 59%. Zeolit modyfikowany kobaltem wykazywał nie tylko adsorpcję, ale również właściwości katalityczne, które są skuteczne w zmniejszaniu emisji tlenków azotu. Po wstępnej stabilizacji, jego skuteczność nie zmienia się w czasie. Dzięki tej modyfikacji, redukcja 46,4% emisji tlenków azotu została osiągnięta.

Słowa kluczowe

EN

nitrogen oxide; zeolite; clinoptilolite; environment protection

PL

tlenek azotu; zeolit; klinoptylolit; ochrona środowiska

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 33, z. 1
• Strony: 125--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mačala J.

• University of Ss. Cyril and Methodius in Trnava, Faculty of Social Sciences, Slovakia

autor

Pandová I.

• The Technical University of Košice, Faculty of Manufacturing Technologies with the seat in Prešov, Slovakia

autor

Panda A.

• The Technical University of Košice, Faculty of Manufacturing Technologies with the seat in Prešov, Slovakia

Bibliografia

• [1] Ackley, M. and Yang, R. 1991. Adsorption characteristics of High– Exchange clinoptilolites. Ind. Eng. Res. 30, pp. 2523–2530.
• [2] Ackley, et al. 2003. Application of Natural Zeolites in the Purification and Separation of Gases. Microporous and Mesoporous Materials 61(1–3), pp. 25–42.
• [3] Anunziata, O.A. 2004. Fe-containing ZSM-11 zeolites as active catalyst for SCR of NOx: part I. Synthesis, characterization by XRD, BET and FTIR and catalytic properties. Appl. Catal. A Gen. 264(1), pp. 93–101.
• [4] Bandura et al. 2015 – Bandura, L., Panek, R., Rotko, M. and Franus, W. 2015. Synthetic zeolites from flush for an effective tramping of BTX in the gas stream. Microporous and Mesoporous Materials 223, pp. 1–9.
• [5] Barloková, D. and Ilavský, J. 2014. Prírodné zeolity s vrstvou MnO2 na povrchu v úprave vody. Chem. Listy, No. 108, pp. 1153–1157.
• [6] Čejka, I. and Žilková, E. 2000. Syntéza a štruktúra zeolitov. Chemické listy 94, pp. 278–287 (in Czech).
• [7] Flimel, M. 2008. Work environment as a section of facility management. In: Annals of Faculty of Engineering Hunedoara Vol. 6, no. 3, pp. 104–109.
• [8] Franus et al. 2015 – Franus, M., Wdowin, M., Bandura, L. and Franus, W. Removal of environmental pollutions using zeolites from fly ash: a review. Fresenius Environmental Bulletin 24(2), pp. 854–866.
• [9] Horbaj, P. 1999. Ekologické aspekty spaľovania. 22 s. Košice: TU (in Czech).
• [10] Melenová, L. et al. 2003. Odstraňování amoniaku z odpadních plynů adsorpcí na zeolitech a jejich následné využití v zemnědělství. Chem. Listy. No. 97, pp. 562–568.
• [11] Moravčík, Ľ. 2013. Prichádza emisný predpis EURO VI. In: Sprievodca svetom dopravcu No. 11, pp. 5–11, United States Patent, US 006029441A, 29.02.2000 (in Czech).
• [12] Panda et al. 2011 – Panda, A., Duplák, J. and Jurko, J. 2011. Analytical expression of T-vc dependence in standard ISO 3685 for cutting ceramic. In: Key Engineering Materials Vol. 480–481, pp. 317–322.
• [13] Sopková, A. 1986. Molekulové zlúčeniny. Košice: UPJŠ. pp. 204–212 (in Czech).
• [14] Wdowin et al. 2015 – Wdowin, M., Macherzyński, M., Panek, R., Górecki, J. and Franus, W. 2015. Investigation of the sorption of mercury vapour from exhaust gas by an Ag-X zeolite. Clay Minerals 50 (1), pp. 31–40.
• [15] Zheng, G., Huang, W.H., and Lu X.H. 2004. Environmental Informatics Archives 2, 711 pp.
• [16] ZEOCEM, 2013. Minerals for Healthy Life, Zeolite – a Rare Gift of Nature. http://www.ZEOCEM.sk.
• [17] Wan et al. 2006 – Wan, Y., Yang, H., Zhao, D. 2006. Host – Guest, Chemistry in the Synthesis of Ordered Non-siliceous Mesoporous Materials, Acc. Chem. Res. 39(7), pp. 423–432.
• [18] Wusirika et al. 2005 – Wusirika, R., Ogunwumi, S. and Lucas, W. 2005. Extruded Zeolite Catalysts for Lean Exhaust Application, Reprinted From: Advanced Catalysts and Substrates, SAE World Congress Detroit, Michigan April 11–14, 2005.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).