Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
287
T5: P–7 
Sonically prepared Fe-MFI and Fe-USY zeolites as catalysts 
for DeNO
x
 processes 
 
Łukasz Kuterasiński
1,2
, Przemysław Jodłowski
1
, A. Dziedzicka
1
, 
Roman Jędrzejczyk
3
, and Damian Chlebda
4
 
 
1 
Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology, Warszawska 
24, 31-155 Cracow, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Jerzy Haber Institute of Catalysis and Surface Chemistry Polish Academy of Sciences, ul. 
Niezapominajek 8, 30-239 Cracow, Poland 
3 
Malopolska Centre of Biotechnology, Gronostajowa 7a, 30-387 Cracow, Poland 
4 
Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Cracow, Poland 
 
 
The presence of hazardous pollutants in air is one of the problems associated directly  with 
environmental  protection.  Due  to the  solar  radiation  nitrogen  oxides  (NO
x
) react and form the 
so-called photochemical smog, and have a negative influence on health and human life. One of 
the possible way of nitrogen oxides removal is the selective catalytic reduction (SCR De-NO
x
) 
[1].  The  aim  of  this  paper  was  to  study  sonochemically  prepared  Fe-MFI  and  Fe-USY  type 
zeolite  as  catalysts  for  selective  catalytic  reduction  of  NO
x
.  Ultrasonic  irradiation  of  aqueous 
iron  nitrate  solution  causes  acoustic  cavitation  leading  to  bubble  collapse  and  formation  of 
intense and short-term local heating and high pressures. These effects facilitate incorporation of 
Fe species  into  zeolite structure.  MFI  and  USY  zeolites  were  sonicated in  situ at  20oC for  20 
min in an 0.5 mM aqueous solution of Fe(NO
3
)
3
·9H
2
O. For comparison, ion-exchanged zeolites 
were also obtained. Prepared catalyst samples were characterized  by various methods such as: 
AAS, XRD and BET. Sorption and acidic properties of the studied samples were measured by in 
situ  IR  methods  using  NH
3
,  CO  and  NO  as  a  probe  molecules.  Catalytic  studies  of  selective 
reduction of NO with ammonia were performed in a fixed-bed quartz microreactor. The reactant 
concentrations  were  continuously  measured  using  a  quadrupole  mass  spectrometer  (Prevac) 
connected directly to the reactor outlet. XRD analysis confirmed pure MFI and USY type phase 
of  the  studied  catalysts.  Acidity  measurements  (NH
3
-IR,  CO-IR)  in  all  cases  indicated  the 
presence of Brønsted and Lewis acid sites. In case of MFI catalysts, lower concentration of the 
latter type of acid centres corresponds to smaller Fe content in this type of zeolite in comparison 
with USY. The type of modification of MFI and USY zeolite exhibited small differences in their 
acidic  properties.  Sonicated  zeolites  exhibited  somewhat  higher  either  protonic  or  aprotonic 
acidity. 
  
Acknowledgment 
The  Project  was  financed  by  the  National  Science  Centre  Poland  based  on  the  decision  No 
2015/17/D/ST8/01252 and partly within National Centre for Research and Development No LIDER/204/L-
6/14/NCBR/2015. 
 
References  
[1]  Z. Sarbak, Catalysis in environmental protection, AMU, Poznań/Poland, 2004, pp. 99–105, ISBN 83-
232-1346-1. 
 
 
 
 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
288
T5: P–8 
Spectroscopic studies of modified synthetic zeolites ZSM-5 
and mordenite 
 
Kamila Brylewska
1,2
, Magdalena Król
1
, Tomasz Bajda
3
, and Włodzimierz Mozgawa
1
 
 
1 
Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, al. 
Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Faculty of Chemistry, Jagiellonian University, Ingardena 3, 30-060 Krakow, Poland 
3 
Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection, AGH University of Science and 
Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow, Poland 
  
 
Zeolites  are  widely  applied  in  catalysis  and  environmental  protection  owing  to  their  unique 
sorptive,  molecular-sieve,  ion-exchange  and  catalytic  properties.  The  structure  of  crystalline, 
microporous  aluminosilicates  features  arranged  [SiO
4
]  and  [AlO
4
]  tetrahedrons.  Zeolites  are  often 
modified,  which  allows  hierarchical  materials  with  a  mesopore  system  to  be  obtained  while 
maintaining crystallinity. Modification yields materials with a highly developed surface area, which 
results  in  better  sorption  capacity.  Two  types  of  modifications  can  be  performed:  "bottom-up"  and 
"top-down". The first type involves the synthesis of zeolites with the use of organic templates. The 
mesopore system is generated as early as during synthesis, and allows interparticular mesoporosity to 
be  achieved.  The  second  approach  is  based  on  post-synthesis  modification,  including  demetalation 
processes (desilication, dealumination, or a combination of both methods). Desilication involves the 
selective  removal  of  silicon  cations  from  the  zeolite  framework  and  is  carried  out  in  an  alkaline 
environment. Dealumination involves the removal of aluminum cations in an acidic solution. 
 
Zeolites are environmentally friendly materials that are used as sorbents of heavy metal cations. 
Many  studies  [1,  2]  have  demonstrated  that  zeolites  are  characterized  by  high  capacity,  and  are 
therefore used to remove heavy metals from aqueous solutions via their immobilization. 
 
The  aim  of  the  presented  research  was  to  investigate  the  influence  of  the  generated  system  of 
mesopores on the sorptive properties of synthetic zeolites. Two zeolites that belong to the structural 
unit 5-1 [3] were investigated: ZSM-5 zeolite and mordenite. The studied zeolites were modified with 
solutions of inorganic and organic hydroxides, and they were used to perform the sorption of selected 
heavy  metal  cations  (Pb
2+
,  Cd
2+
,  Ni
2+
,  and  Cr
3+
)  ions.  The  following  methods  were  used:  XRF 
(chemical  composition),  XRD  (phase  composition),  AAS  (the  concentrations  of  analyzed  ions  in 
aqueous  solutions  before  and  after  sorption),  IR  and  Raman  spectroscopy  (structural  studies),  and 
BET (surface area). 
 
The obtained results show that it is possible to generate a system of mesopores by means of the 
proposed  method.  The  conducted  structural  and  textural  investigations  showed  that  modification 
enhanced  the  mesoporosity  of  the  surface  while  maintaining  the  microporous  character  of  the 
modified materials. The sorption of cations resulted in a slight change in the intensity and position of 
the IR bands caused by the introduction of heavy metal cations was connected with ring bands. The 
type of cation and zeolite also affected the intensity and position of these bands. The cation-exchange 
capacity  and  the  predominance  of  a  particular  sorption  mechanism  were  dependent  on  the  type  of 
Si/Al ratio and the concentration of cations in the insert solution. It was shown that the investigated 
zeolites can find application as sorbents of heavy metals. 
 
Keywords: zeolites; heavy metal cations; IR spectroscopy  
 
Acknowledgments 
This  work  was  financially  supported  by  the  National  Science  Centre  in  Poland  as  part  of  grant  no. 
2016/21/N/ST8/01332. 
 
References  
[1]  W. Mozgawa, T. Bajda, Phys. Chem. Miner. 31 (2005) 706. 
[2]  S. Tangkawanit, K. Rangsriwatananon, A. Dyer, Microporous Mesoporous Mater. 79 (2005) 171. 
[3]  Database of Zeolite Structures: International Zeolite Association. 
 

---