ATASKAITA Programa “EUREKA” TRANSPORTO ......Mokslinių tyrimų sritis – 10. Technologijos žmogaus ir aplinkos apsaugai 10.2. Aplinkos technologijos 10.2.1. Oro tarša Technologijų

MOKSLO INOVACIJŲ IR TECHNOLOGIJŲ AGENTŪRA

VALSTYBINIS MOKSLINIŲ TYRIMŲ INSTITUTAS

FIZINIŲ IR TECHNOLOGIJOS MOKSLŲ CENTRAS

ATASKAITA

Programa “EUREKA”

TRANSPORTO PRIEMONIŲ IŠMETAMŲJŲ TERŠALŲ BIOSORBENTO

FILTRAS

E!5808 BIOSOEX

Sutarties Nr. VP-3.1-ŠMM-06-V-01-033

2014 spalio 1 d.

Projekto vadovas

dr. Vidmantas Ulevičius

Vilnius, 2014

2

PROJEKTO PARTNERIAI

�� 1. Silezijos technologijos universitetas ( �� prof. Jozef Pastuszka)

2. „AWG POLONEZ“ (�� )

��!"�� 1. Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų

centras ( �� dr. Vidmantas

Ulevičius)

2. UAB „AWG KATALIZATOR GROUP“ ( ��, �� #�� # ��

Valdemar Savicki)

3

Valstybinio mokslinių tyrimų instituto Fizinių ir technologijos mokslų centro

projekto vykdytojų darbo grupė

Vadovas

dr. Vidmantas Ulevičius

Vykdytojai

dr. Kristina Plauškaitė-Šukienė

dr. Genrik Mordas

dr. Ona Gylienė

dr. Dalia Jasinevičienė

dokt. Simonas Kecorius

dokt. Vadimas Dudoitis

4

SANTRAUKA

Pagrindinis šio darbo tikslas buvo sukurti vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų ir aerozolio

dalelių valymo sistemą, tinkamą panaudoti automobiliuose. Tai reikalauja naujų konstrukcinių

sprendimų ir išsamių tyrimų su galimais dujų valymo sistemos modeliais. Pirmiausia buvo siekiama iš

esmės nekeičiant išmetamųjų dujų sistemos biosorbento filtrus įmontuoti automobilių dujų išmetimo

bakeliuose. Tikėtina, kad šie techniniai sprendimai bus nauji ir plačiai patentuojami įvairiose šalyse,

pirmiausia tose, kur yra išvystyta automobilių gamybos pramonė ir kur yra laikomasi aplinkosauginių

reikalavimų, pirmiausia Europos šalyse. Bendras šio projekto rezultatas bus sumažintas automobilių

išmetamųjų dujų poveikis gyvajai gamtai ir žmogaus sveikatai.

5

TURINYS

1. ĮVADAS .................................................................................................................................................. 6

2. TYRIMŲ OBJEKTAS IR METODAI ............................................................................................................ 8 �� ................................................................................................................. 8 �� ..................................................................................................................... 10

3. TYRIMŲ REZULTATAI ........................................................................................................................... 11 �� ..................................................................................................... 11

3.1.1. Sunkiųjų metalų sorbcija ant chitozano ir chitozano citrato darinių .......................................... 11

3.1.2. Ištirpusio deguonies įtaka Fe(II) ir Fe(III) sorbcijai ant chitozano ............................................... 12 �� ...................................... 12

3.2.1. Neapdirbto chitozano taikymas transporto išmetalų valymui ................................................... 12

3.2.2. Chitozano nanodalelių generavimas ........................................................................................... 14

3.2.3. Biosorbento spektrinė ir morfologinė analizė naudojant CARS metodą .................................... 14

3.2.4. Automobilių išmetamųjų teršalų biosorbento filtro prototipas ................................................. 15

3.2.5. Chitozano filtro prototipo filtravimo efektyvumo tyrimai .......................................................... 18 �� !�� !�� !� �� !�� ............................. 19

4. IŠVADOS, REKOMENDACIJOS IR SIŪLYMAI ......................................................................................... 20

5. LITERATŪROS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS ....................................................................................................... 21

PUBLIKACIJŲ, KURIOSE PATEIKTI PROJEKTO REZULTATAI, SĄRAŠAS .......................................................... 22

MTEP REZULTATAI (2010 – 2014) ............................................................................................................... 24

PRIEDAI ....................................................................................................................................................... 25

6

1. ĮVADAS

E!5808 BIOSOEX

Transporto priemonių išmetamųjų teršalų biosorbento filtras

Vehicle exhaust gas biosorbent filter

Mokslinių tyrimų sritis – 10. Technologijos žmogaus ir aplinkos apsaugai

10.2. Aplinkos technologijos

10.2.1. Oro tarša

Technologijų kryptis – 4.5.1 Dujinė biomasė

Verslo kryptis - 9.4 motorinės transporto priemonės, transporto įranga ir dalys

Projekto pradžia – 2010 07 01

Projekto pabaiga – 2014 09 01

Projekto tikslai ir uždaviniai ��

– sukurti vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų valymo sistemą nuo ypatingai pavojingų organinių ir neorganinių junginių, kurie patenka į aplinką iš automobilių naudojančių katalizatorius Euro-3 arba Euro-4 ;

– siūloma dujų valymo sistema turi būti lengvai įmontuojama į šiuolaikinių automobilių išmetamųjų dujų sistemas;

– siekti kuo mažesnės kuriamos valymo sistemos kaštų.

Siekiant tikslo buvo sprendžiami šie ��: – atlikti mokslinės literatūros analizę dujų valymo ir kenksmingų medžiagų pašalinimo srityje;

– parengti išsamius mokslinio tyrimo planus;

– paruošti variklių išmetamųjų dujų tyrimo metodus ir analizes;

– paruošti išmetamųjų dujų valymo sistemų maketus;

– remiantis tyrimų rezultatais sukonstruoti išmetamųjų dujų ir aerozolio dalelių valymo sistemos

prototipą;

– atliktų tyrimų pagrindu publikuoti mokslinius straipsnius, dalyvauti konferencijose.

Valstybinio mokslinių tyrimų instituto Fizinių ir technologijos mokslų centro mokslininkų 2010 – 2014 m.

laikotarpiui iškelti uždaviniai:

– dujų ir aerozolio dalelių kenksmingų medžiagų pašalinimo literatūrinių duomenų analizė ir jų pritaikymas automobilių išmetamųjų dujų valymui;

7

– technologijos rengimui reikalingų cheminės analizės metodikų apžvalga ir atitinkamų prietaisų parinkimas;

– laboratorinių tyrimų, reikalingų derinant technologinio modulio maketo techninę užduotį, atlikimas;

– laboratorinių tyrimų programos parengimas ir jos vykdymas, naudojant maketus bandymams; – pavojingų medžiagų iš automobilių išmetamųjų dujų pašalinimo efektyvumo vertinimas; – ištirti skirtingo pluošto medžiagas ir parinkti tokias, kurių fizikinės/cheminės charakteristikos yra

tinkamiausios naudoti automobilių išmetamųjų dujų sistemoje; – naudojantis parinktomis medžiagomis paruošti kompozitinę filtravimo sistemą; – pritaikyti aerozolio technologijas ir pagaminti submikroninio dydžio biosorbento dalelės; – nusodinti biosorbento dalelės ant paruoštos kompozitinės filtravimo sistemos; – atlikti pluošto skaidulų analizę, taikant CARS metodika, nustatyti biosorbento išsidėstymą ant

skaidulų paviršiaus; – įvertinti pavojingų medžiagų iš automobilių išmetamųjų dujų pašalinimo efektyvumą taikant

naują kompozicinę filtravimo sistemą su aktyviu bioabsorberiu; – dalyvavimas išbandant technologinės įrangos prototipą; – mokslinių tyrimų ataskaitos parengimas; – bioabsorberio ir naujos kompozicinės filtravimo sistemos patentavimas; – mokslinių straipsnių ruošimas ir tyrimų rezultatų pristatymas konferencijose; – dalyvavimas išbandant technologinės įrangos prototipą; – panaudoto biosorbento regeneravimo arba utilizacijos problemų sprendimas; – mokslinių tyrimų ataskaitos parengimas; – komercinio biosorbento filtro konstravimas ir testavimas;

– biosorbento filtro patentavimas.

8

2. TYRIMŲ OBJEKTAS IR METODAI

Pastaraisiais metais sparčiai didėja dyzelinių variklių paklausa. Tai lemia tam tikros jų

charakteristikos bei mažos kuro sąnaudos. Tačiau dyzeliniai varikliai turi trūkumų: didelė NOx ir sveikatai

kenksmingų medžiagų emisija. Epidemiologijos tyrimų duomenimis buvo patvirtintas ryšys tarp sveikatai

žalingų medžiagų aplinkoje ir padidėjusio mirštamumo dėl kvėpavimo takų liguistumo. Daugelyje

pasaulio šalių pagrindiniai sveikatai žalingų medžiagų šaltiniai yra dyzelinių bei benzininių transporto

priemonių išmetamosios dujos, kurios sukelia padidėjusią riziką susirgti plaučių vėžiu. Viena iš

pagrindinių žalingų medžiagų dedamųjų yra dyzelinio variklio išmetamosios dalelės, kurios sudarytos iš

anglies šerdies, kuri absorbuoja metalus ir organinius junginius, įskaitant ir kancerogenus. Kadangi

dalelės yra mažo dydžio ir didelio paviršiaus ploto jos lengvai patenka į giluminius plaučių sluoksnius ir

paplinta kvėpavimo takuose. Dėl savo funkcionalumo ir lokalizacijos, epitelio ląstelės tampa pagrindinių

žalingųjų dalelių taikiniu. Jų gebėjimas sukelti oksidacinį stresą, taip pat tiesiogines DNA modifikacijas,

sąlygoją gausų biologinį atsaką. Dyzelinių variklių išmetamų kenksmingų medžiagų kiekiai gali būti

sumažinti naudojant vidinę gryninimo technologiją, kaip antai degimo kameros optimizavimas. Vis dėlto,

kuomet emisijų standartai tampa vis griežtesni, priemonės gebančios efektyviai valyti išmetamąsias

dujas ir užtikrinti aplinkos apsaugą, tampa pagrindinių tyrimo objektu.

Tokie aerozolių valymo įrankiai, kaip dyzelinių variklių kenksmingų medžiagų filtrai patalpinti

transporto priemonių išmetimo linijoje yra gerai žinomas būdas kenksmingų dalelių emisijoms sumažinti.

Kaip tik į pastarosios priemonės sukūrimą ir vystymą yra kreipiamas didžiausias dėmesys. Egzistuoja

didelė įvairovė filtrų, kurie valo kenksmingas medžiagas iš išmetamųjų dujų, tačiau jų gamyboje ir

eksploatavime susiduriama su gausa problemų, įtakojančių jų efektyvumą. Slėgio kritimas, dėl kurio

sumažėja kuro ekonomiškumas, lėta regeneracija, filtro toksiškumas, didelė kaina ir kiti veiksniai

apriboja jų taikymo galimybes. Variklių išmetamųjų dujų kenksmingumui mažinti šiuo metu yra taikomi

katalizatoriai, kurie labai padidina variklių kuro (angliavandenilių) sudeginimo laipsnį iki galutinių

produktų, CO2 ir H2O. Tačiau dalis kuro lieka visai nesudegusio arba tarpinių degimo produktų. Be to,

patys angliavandeniliai yra užteršti natūralios kilmės pašalinėmis medžiagomis. Į automobilių kurą

papildomai dedami antidetonatoriai, kurie dažniausiai būna žmogaus sveikatai ir aplinkai kenksmingos

medžiagos. Norint apsaugoti gamtą nuo šių kenksmingų medžiagų poveikio, automobilių išmetamąsias

dujas reikia papildomai valyti. Tačiau jos iki šiol nėra valomos, nes iki šiol nėra techninio sprendimo, kuris

leistų išskirti iš išmetamųjų dujų šias pavojingas medžiagas ir sukoncentruoti, kad vėliau jas galima būtų

visiškai likviduoti.

Šiame projekte siūloma pavojingų išmetamųjų dujų medžiagų sorbcija biosorbentu, kuris gali

būti techniškai nesunkiai patalpinamas išmetamųjų dujų sistemoje, yra visiškai naujas ir siūlomas pirmą

kartą. Nemažas naujumas yra ir tas, kad biosorbentas yra biologiškai suardomas ir panaudotų tokių

sorbentų utilizavimo problema gali būti išsprendžiama. ��

Projekto tikslams pasiekti buvo sukurtas eksperimentinis stendas (1 pav.) nanodalelių

generavimui iš modifikuoto chitozano tirpalų. Tam, kad ištirtume chitozano aerozolines savybes, jis buvo

skiedžiamas įvairiomis proporcijomis ir išpurškiamas šiais generatoriais: ATO1 (TSI modelis 3076),

generatorius ATO2 (TSI modelis 3079) ir elektrinio išpurškimo generatoriumi EAG (TSI modelis 3480).

Sugeneruotų chitozano dalelių savybėms tirti buvo naudojamas skenuoja

spektrometras (SMPS; TSI 3936), su D

yra apibrėžiamas dalelių judrio skersmeniu (

lauke (Wang ir Flagan, 1989). Naudojant nanometrinį aerozolio nusodintuvą NAS (TSI modelis 3089).

Aerozolio dalelės buvo nusodinamos ant įvairių paviršių: aliuminio folija, aukso plokštelės, stiklo ir t.t.

Plokštelės centre, esantis aukštos įtampos elektrodas pritraukia įkrautas dalele

30 iki 90 min. Gauti mėginiai vėliau buvo tiriami Ramano spektroskopijos ir cheminės analizės metodais.

1 pav. Chitozano aerozolio dalelių generavimo eksperimentinis stendas.

Vienas iš galimų būdų generuoti daleles iš skysčių yra elektrinis išpurškimas. Šį procesą sudaro keli etapai:

skysčio tekėjimas kapiliaru, lašelio skaldymas elektriniame lauke, darbinio režimo parinkimas pagal

aukštą įtampą kapiliaro antgalyje ir aerozolio

Dalelėms generuoti buvo naudotas 25 µm skersmens kapiliaras. Skysčio pratekėjimo greitis pro kapiliarą,

aprašomas Poiseuille lygtimi (1), pritaikytą cilindriniams vamzdeliams:

įvairiomis proporcijomis ir išpurškiamas šiais generatoriais: ATO1 (TSI modelis 3076),


Sugeneruotų chitozano dalelių savybėms tirti buvo naudojamas skenuojančio judrio dalelių

spektrometras (SMPS; TSI 3936), su D50 nukirtimu ties 590 nm. Aerozolio dalelių dydžių pasiskirstymas

yra apibrėžiamas dalelių judrio skersmeniu (��), kurio dydį nusprendžia dalelių atlenkimas elektriniame

Naudojant nanometrinį aerozolio nusodintuvą NAS (TSI modelis 3089).


Plokštelės centre, esantis aukštos įtampos elektrodas pritraukia įkrautas daleles. Nusodinimas truko nuo


1 pav. Chitozano aerozolio dalelių generavimo eksperimentinis stendas.



aukštą įtampą kapiliaro antgalyje ir aerozolio dalelių krūvių neutralizavimas (Chen ir kt., 1995).


aprašomas Poiseuille lygtimi (1), pritaikytą cilindriniams vamzdeliams:

9

įvairiomis proporcijomis ir išpurškiamas šiais generatoriais: ATO1 (TSI modelis 3076),


nčio judrio dalelių

nukirtimu ties 590 nm. Aerozolio dalelių dydžių pasiskirstymas

), kurio dydį nusprendžia dalelių atlenkimas elektriniame

Naudojant nanometrinį aerozolio nusodintuvą NAS (TSI modelis 3089).


s. Nusodinimas truko nuo




., 1995).


10

∆⋅

⋅⋅

⋅⋅⋅=L

PDQ C

µπ

8

1

21014.4

4

4 , (1)

čia �� = 25 µm, � yra tirpalo klampumas (Poise), � - slėgių skirtumas kapiliare (Psi). Išpurkšto aerozolio

lašelio dydis �� yra proporcingas pirminiam skysčio lašeliui �� ir tirpalo koncentracijai C.

CDD LP = . (2)

��

��

Eksperimentams buvo naudojami chitozano milteliai ir pluoštas pagaminti JSC ‘Sonat’ (Rusija).

Chitozano deacitiliacijos laipsnis buvo nustatytas ištirpinant miltelius druskos rūgšties tirpale, jį titruojant

su natrio šarmu bei išplaunant distiliuotu vandeniu. Šarmo kiekis reikalingas neutralizuoti amino grupes

buvo paskaičiuotas, iš titravimo kreivės polinkio. Prieš kiekvieną eksperimentą chitozanas buvo

apdorojamas tokiu būdu. Eksperimentų matu naudotos pagrindinės chitozano savybės pateiktos 1

lentelėje.

Pradiniai chitozano tirpalai buvo ruošiami, ištirpinant 20 g švariai apdoroto chitozano 2 % (v/v)

acto rūgšties tirpale, o vėliau šis tirpalas buvo skiedžiamas reikiamu santykiu su distiliuotu vandeniu arba

buferiniu tirpalu.

1 lentelė. Chitozano charakteristikos.

Chitozano tipas Molekulinis svoris Deacitilinimo laipsnis

Milteliai 245 000 75

Dribsniai 250 000 80

Pluoštas 360 000 90

11

3. TYRIMŲ REZULTATAI

Siekiant įgyvendinti projekto tikslus buvo atliekami eksperimentai su chitozano milteliais ir

skaidulomis. Norint pagerinti biosorbento chitozano sorbcines savybes buvo atliekamos įvairios

cheminės chitozano fizikinės ir cheminės modifikacijos citratu bei paladžio druskomis, parenkant

skirtingas džiovinimo temperatūras buvo išgaunamos chitozano granulės ir dribsniai, pasižymintys

hidrofobinemis savybėmis. Gauti tirpalai buvo naudojami nanodalelių generavimui ir oro filtrų, skirtų

teršalų surinkimui iš automobilių išmetimo sistemos, kūrimui. Filtrai su skirtingomis chitozano

modifikacijomis buvo pritaikyti kuriant prototipus, kurie buvo išbandomi automobiliuose

laboratorinėmis ir realiomis transporto eismo sąlygomis esant tikslingai parinktiems važiavimo tipams.

Projekto metu buvo sukurta chitozano filtrų iškaitinimo metodika ir padidinta chitozano granulių

nusodinimo šarminiame tirpale gavimo išeiga. Taip pat buvo sukurta alternatyvi biosorbento gamybos

metodika: specialiai paruošiamos chemiškai atsparios kvarcinės skaidulos, kurių paviršius padengiamas

submikroninėmis biosorbento dalelėmis taikant modernią aerozolio generavimo technologiją.

Sukurta nauja biosorbento gamybos technologija, leidžianti pagaminti modifikuoto biosorbento

ir kvarcinių skaidulų plokšteles su padidintu sorbcinėmis savybėmis pasižyminčio chitozano kiekiu.

Pagamintos biosorbento plokštelės buvo ištirtos elektroninės spektroskopijos ir CARS metodais.

Biosorbento sukibimo su mineraline vata pagerinimui buvo nuspręsta prieš aerozolio užpurškimą

apdoroti vatą šarmu (NaOH) arba rūgštimi (HF). Taip pat buvo patobulinta aerozolio generatoriaus

išpurškimo sistema, leidžianti padengti paruošto pagrindą didesniu kiekiu biosorbento. Biosorbento

pluoštai buvo tiriami cheminiu būdu, po mikroskopu ir naudojant CARS technologiją. Be to, buvo

tiriamas sugeneruotų bei nusodintų ant filtro aerozolio dalelių koncentracija ir dydis. ��

�� 3.1.1. Sunkiųjų metalų sorbcija ant chitozano ir chitozano citrato darinių

Dėl nedidelių sorbcijos greičių ir menko mechaninio atsparumo chitozanas nėra plačiai taikomas

filtravimo sistemose kaip sorbentas. Siekiant pagerinti chitozano sorbcines savybes jis buvo

modifikuojamas citratu. Pagrindinis veiksnys, leidžiantis nustatyti sorbcijos pobūdį, yra temperatūros

poveikis. Kaip taisyklė, cheminės sorbcijos atveju didėjant temperatūrai sorbcijos greitis ir talpa padidėja;

tuo tarpu fizikinės sorbcijos atveju šie dydžiai sumažėja (1 priedas). Sorbcijos greitis ir sorbcinis imlumas

buvo vertinami pagal sorbuotų sunkiųjų metalų kiekius. Sorbcijos greitis spartėja mažėjant chitozano

dalelių dydžiui ir didėjant citrato koncentracijai. Citratas taip pat didina sorbento imlumą sunkiesiems

metalams. Citarto-chitozano darinio sorbcinis elgesys priklauso nuo jame esančio citrato kiekio. Jeigu

chitozane yra nedideli citrato kiekiai (<0,1 mol g–1), tai sorbcijos greitis atitinka pseudo-antrojo laipsnio

lygtį, o sorbcija pusiausvyrinėmis sąlygomis vyksta pagal Freundlicho izotermės lygtį. Kai sorbente yra

didesni citrato kiekiai, sorbcijos procesas tampa daug sudėtingesnis. Chitozano-citrato darinys

apibūdintas taikant potenciometrinį titravimą bei IR ir Ramano spektroskopijas.

12

Sunkiųjų metalų sorbcija ant citratu modifikuoto chitozano ženkliai skiriasi lyginant su sorbcija

ant gryno (t.y. nemodifikuoto) chitozano. Kinetinės charakteristikos ir sorbcija esant pusiausvyros

sąlygoms labai stipriai priklauso nuo įvesto į chitozaną citrato kiekio; tuo tarpu sorbento

potenciometrinio titravimo, IR ir Ramano tyrimai atskleidė, kad ne mažiau svarbu yra kokiu būdu citratas

buvo įvestas į chitozaną. Nepaisant fakto, kad citratas įsiskverbia į visą chitozano tūrį, jo naudojimas su

chitozanu pH 5.5–6 terpėje apsaugo nuo amidinių ryšių susidarymo tarp chitozano –NH2 grupių ir citrato

–COOH grupių. Kai chitozanas yra ištirpinamas citrinos rūgštyje ir paliekamas ilgesniam laikui (~24 val.)

70°C temperatūroje, galimai įvyksta -NH2 grupių amidinimas. Sunkiųjų metalų jonų sąveika su

modifikuotu chitozanu vyksta tiek su –NH2 grupėmis, tiek su –COOH grupėmis susidarant

koordinuotiems ryšiams.

Plačiau apie sunkiųjų metalų sorbciją ant chitozano ir chitozano citrato darinių aprašyta 1 priede

pateiktoje publikacijoje.

3.1.2. Ištirpusio deguonies įtaka Fe(II) ir Fe(III) sorbcijai ant chitozano

Palyginamieji Cu(II), Ni(II), Fe(II) ir Fe(III) sorbcijos ant chitozano tyrimai atskleidė sunkiųjų

metalų ir geležies jonų sorbcijos iš tirpalo skirtumus. Dvivalentės ir trivalentės geležies (atitinkamai Fe(II)

ir Fe(III)) sorbcija ant chitozano pasižymi spartesne sorbcijos kinetika lyginant su sunkiaisiais metalais

Cu(II) and Ni(II). Tuo tarpu, koreliacija tarp ištirpinto deguonies kinetikos ir Fe(II) jonų sorbcijos ant

chitozano nurodo ir skirtingus Fe(II) ir Fe(III) sorbcijos mechanizmus. Tikėtina, kad Fe(II) yra oksiduojama

ištirpusio deguonies iki Fe(III), tuomet jos sorbcija yra paspartinama dėl šių jonų sąveikos su chitozano –

OH grupėmis. Galiausiai buvo padaryta išvada, kad iš visų geležies jonų chitozanu yra sorbuojama tik

Fe(III), o Fe(II) pašalinimas iš tirpalo vyksta tik po jos oksidacijos į Fe(III).

Plačiau apie dvivalentės ir trivalentės geležies sorbciją ant chitozano aprašyta 2 priede pateiktoje

publikacijoje. ��

3.2.1. Neapdirbto chitozano taikymas transporto išmetalų valymui

Tyrimams buvo naudojamas iš vėžiagyvių kiautų išgautas chitozano pluoštas, kurio grynumas –

90%, deacetilinimo laipsnis - 92%, molekulinė masė - 600 kDa. Eksperimentinis chitozano filtras buvo

sukonstruotas panaudojant standartinį automobilinį duslintuvo bakelį (2 pav.). Jis pasirinktas siekiant

kuo tiksliau imituoti realias automobilio išmetamosios sistemos darbinio režimo sąlygas. Vienas bakelio

šonas buvo išpjautas, išimta ten buvusi filtruojamoji medžiaga. Viduje esantys skylėti vamzdeliai buvo

apvynioti pasigamintu chitozano filtru, kuriame chitozano pluoštas buvo patalpintas ir tolygiai

paskirstytas stačiakampio formos metaliniame tinklelyje, kad filtruojanti medžiaga išmetamųjų dujų

kelyje pasiskirstytų tolygiai. Bakelio jungiamuosiuose vamzdžiuose buvo išgręžta po dvi skyles, per kurias

13

statmenai išmetalų tekėjimo srautui buvo imami mėginiai, taip pat matuojamas slėgis. Bakelio

konstrukcija leido filtrus patalpinti taip, kad išmetalai prieš patekdami į aplinką per chitozano pluoštą

pereidavo du kartus. Pagamintas chitozano filtro prototipas buvo sandariai pritvirtinta prie dyzelinio

automobilio išmetamojo vamzdžio galo.

Atlikus chitozano filtro gebos sulaikyti automobilio išmetamas aerozolio daleles tyrimus

nustatyta, kad filtravimo metu buvo sulaikoma nuo 20 iki 50% dalelių. Iš 3A pav. matyti, kad per

pirmąsias 7 matavimo minutes filtro efektyvumas didėja. Nuo 10 iki 15 min. stebimas aerozolių

koncentracijos padidėjimas gali būti siejamas su variklio sūkių skaičiaus padidėjimu, ir iš to sekančiu

išmetalų kiekio padidėjimu. Negalima nepaisyti variklio temperatūros įtakos. Atlikus aerozolio dalelių

dydžio pasiskirstymo tyrimus nustatyta, kad dyzelinio variklio degimo proceso metu daugiausiai

generuojama ~170 nm skersmens dalelių, chitozano filtras vidutiniškai sulaiko nuo 20 iki 30% dalelių (3B

pav.). Taip pat buvo išskirtos trys dalelių modos, kuriu vidutinis geometrinis skersmuo prieš chitozano

filtrą buvo ties 112, 156 ir 187 nm, o po filtro 112 nm skersmens dalelių moda nebebuvo aptikta, o

vidurinioji moda pasistūmėjo į didesnių dalelių dydžių sritį (161 nm).

2 pav. Neapdoroto chitozano filtras po 60 min. trukmės matavimų.

3 pav. Automobilių išmetamų aerozolio dalelių koncentracijos (A) ir dydžio pasiskirstymo (B)

tyrimai su chitozano filtru ir be jo.

A B

14

Nustatyta, kad analizuojamame aerozolio dalelių dydžių intervale (20 – 200 nm) chitozano

filtravimo geba skiriasi. Tik mažiausių dalelių (~112 nm) modos sulaikymą galėtume aiškinti Brauno

difuzija. Jos pakankamai mažos, kad, nepaisant didelio dujų srauto greičio, veikiamos van der Valso jėgos

prikibtų prie filtro skaidulų. Prasčiausiai filtruojamos ~156 nm skersmens dalelės. Jas veikiančios difuzijos

jėgos silpnesnės, tačiau dydis dar nepakankamas, kad būtų sulaikomos filtre dėl tiesioginių ir inercinių

susidūrimų. Nustatyta, filtras sulaiko apie 55% stambiausios modos (~186 nm) aerozolio dalelių. Tokio

dydžio dalelės filtre sulaikomos daugiausia dėl tiesioginių susidūrimų su filtro skaidulomis (Lee ir Liu,

1982).

3.2.2. Chitozano nanodalelių generavimas

Projekto metu buvo paruošta 16 chitozano, modifikuoto chitozano ir trijų metalų druskų tirpalo

bandiniai nanostruktūrinio filtro gamybai. Gautu biopolimero ir metalo dalelių tirpalu buvo

impregnuotas keramikinis katalizatoriaus karkaso filtras bei ištirtos jo fizikinės filtravimo savybės. Taip

pat buvo sukurta chitozano aerozolio nanodalelių generavimo metodika. Acto ir citrinos rūgščių

tirpaluose buvo ištirpinti chitozano milteliai, o iš gautų tirpalų elektrinio išpurškimo būdu buvo

generuojamos aerozolio dalelės, tiriama dalelių pasiskirstymo priklausomybė nuo chitozano

koncentracijos, paduodamos įtampos ir pasirinktos rūgšties. Sugeneruotos aerozolio dalelės, kurių

pradiniai spektrai išmatuoti TSI 3936 SMPS sistema. Aerozolio dalelių srautas buvo nusodinamas ant

Watman, celiuliozės filtrų, stiklo, aliuminio bei aukso padėklų. Gauti rezultatai patvirtino, kad elektrinis

tirpalo išpurškimas yra tinkamas būdas generuoti chitozano nanodaleles (nuo 10 nm), tačiau

nepakankamai efektyvus dalelių generacijai dideliais kiekiais. Chitozano savybių keitimui į tirpalą buvo

dedama paladžio druska ir sukurtos stabilios hidrofobinės chitozano-paladžio mišinio granulės.

Pastebėta sąveika tarp paladžio druskos ir chitozano molekulių, o tinkamai nenugesinus paladžio druskos,

vyko chitozano iškritimas tirpale. Užregistruoti Ramano ir FTIR spektrai ant aliuminio folijos parodė, kad

chitozano molekulės per -NH- ryšį sąveikauja su paladžio molekulėmis.

3.2.3. Biosorbento spektrinė ir morfologinė analizė naudojant CARS metodą

Chitozano mikrostruktūriniams dariniams tirti buvo panaudotas Koherentinės anti-Stoksinės

Ramano sklaidos (CARS ) mikrospektroskopijos metodas. CARS metodas pagrįstas trečios eilės netiesiniu

šviesos ir medžiagos sąveikos procesu, leidžiančiu pagal būdingas vibracijų energijas atskirti įvairias

medžiagas. Metodo esmę sudaro tai, kad tiriama medžiaga apšviečiama iš karto dviem intensyviais

šviesos pluoštais, kurių dažnių skirtumas yra lygus vibraciniam dažniui. Mušimai tarp dviejų šviesos

dažnių sukuria vibracinę sužadintąją būseną, todėl labai sustiprėja anti-Stokso sklaidos komponente.

Gaunamas signalas yra stipresnis nei spontaninės Ramano sklaidos atveju ir šis privalumas išskiria CARS

iš klasikinių mikroskopijos metodų. Šis pasirinktas aukšto cheminio selektyvumo tyrimo metodas įgalino

pagal charakteringą cheminį ryšį ir jam būdingą vibracinę energiją išskirti chitozaną iš kitų cheminių

medžiagų. Chitozanas buvo ištirtas aukštų dažnių spektro ruože stebint tik dvi spektro juostas. Dėl

chitozano cheminės struktūros funkcionalinių grupių išsiskiria kelios ryškias virpesių juostos: 2850 –

3000 cm-1 – alkano, 3270 – 3400 cm

medžiagas 2900 cm-1 juosta yra laikoma visų organinių molekulių žym

3300 cm-1 vibracinė spektrinė juosta gali būti naudojama kai

chitozano sudėtyje esančios –OH grup

NH2 grupės juosta, o O-H vibracijos Ramano sklaidoje yra labai silpnos, todėl laikoma, kad CARS signale

jų indėlis bus menkas dominuojant

4 pav. Skirtingų chitozano

nanodalelė.

Atlikus tyrimus bei vaizdinių

būti taikoma ne tik turimų chitozano struktūrų charakterizavimui

sintezuojant naujas chitozano struktūras.

ryšiai bandiniuose bei prieš ir po

užregistruotų spektrų matyti, kad chitozano pluošte yra metališkieji ryšiai,

chitozanas yra tinkamas automobilių

Plačiau apie biosorbento spektrin

priede pateiktoje publikacijoje.

3.2.4. Automobilių išmetamųjų

Visų tipų automobilių varikliai išmeta į orą angl

oksidus, nesudegusias angliavandenilių frakcijas bei sunkiuosius metalus. Teršalai į orą

dalelių arba dujų būsenoje. Šiuolaikiniai automobil

dalelių sulaikymą automobilio išmetimo sistemoje

sudeginimu katalizatoriuje. Sudegus lengvajai organikai, sunkioji organika (fenoliai, dioksinai, benzenas,

toluenas bei kiti kenksmingi aromatiniai angliavandeniliai) patenka į atmosferą taip pat,

metalai. Ši problema gali būti išspręsta, keičiant katalizatorių nauju automobilio išmetamųjų dujų

filtravimo įrenginiu. Mūsų sukonstruotas automobil

įdiegiamas į esančią automobilio išmetimo sistemą antroje duslintuvo dalyje

A

3400 cm-1 – amino, 3200 – 3600 cm-1 – hidroksilo. Tiriant

laikoma visų organinių molekulių žymekliu (4 pav.), tuomet N

spektrinė juosta gali būti naudojama kaip chitozanui būdingas

OH grupės vibracinės spektrinės juostos yra tame pačiame

bracijos Ramano sklaidoje yra labai silpnos, todėl laikoma, kad CARS signale

bus menkas dominuojant N-H vibracijų signalui.

chitozano struktūrų C-H ryšio CARS analizė: A – milteliai; B

ių ir spektrinių duomenų analizę nustatyta, kad CARS metodika

ne tik turimų chitozano struktūrų charakterizavimui, bet ir kaip kontrol

sintezuojant naujas chitozano struktūras. Naudojant CARS metodą buvo nustatyta, kokie yr

prieš ir po chitozano filtro paimti automobilių išmetamųjų dujų

užregistruotų spektrų matyti, kad chitozano pluošte yra metališkieji ryšiai, o šis faktas patvirtina

automobilių išmetamu teršalų valymui.

iosorbento spektrinę ir morfologinę analizę naudojant CARS metodą

Automobilių išmetamųjų teršalų biosorbento filtro prototipas

Visų tipų automobilių varikliai išmeta į orą anglies monoksidą, anglies dioksidą, sieros

nesudegusias angliavandenilių frakcijas bei sunkiuosius metalus. Teršalai į orą

dalelių arba dujų būsenoje. Šiuolaikiniai automobilių emisijų mažinimo metodai orientuoti

automobilio išmetimo sistemoje su ciklonu bei pakartotiniu


toluenas bei kiti kenksmingi aromatiniai angliavandeniliai) patenka į atmosferą taip pat,


filtravimo įrenginiu. Mūsų sukonstruotas automobilio išmetamųjų dujų filtravimo įrenginys yra

į esančią automobilio išmetimo sistemą antroje duslintuvo dalyje (galiniame duslintuv

B C

15

Tiriant kompozitines

, tuomet N-H ryšio

būdingas žymeklis. Tačiau

inės juostos yra tame pačiame ruože kaip ir -

bracijos Ramano sklaidoje yra labai silpnos, todėl laikoma, kad CARS signale

milteliai; B – puoštas; C –

, kad CARS metodika gali

kaip kontrolės priemonė

, kokie yra cheminiai

automobilių išmetamųjų dujų mėginiai. Iš

o šis faktas patvirtina, jog

naudojant CARS metodą skaitykite 3

prototipas

s dioksidą, sieros ir azoto

patenka aerozolio

orientuoti į aerozolio

bei pakartotiniu angliavandenių


toluenas bei kiti kenksmingi aromatiniai angliavandeniliai) patenka į atmosferą taip pat, kaip ir sunkieji


io išmetamųjų dujų filtravimo įrenginys yra

(galiniame duslintuvo

16

bakelyje) arba iškart prie variklio dujų išmetimo angos. Projekto metu buvo sukurti ir užpatentuoti du

biosorbento filtro prototipai: vienas leidžia pakeisti esamą katalizatorių, kitas – montuojamas į naują

automobilį šalia variklio. Tokiu būdu atsiranda galimybės modernizuoti esamus automobilius ir įdiegti

pažangias technologijas naujuose automobiliuose, kuri leistų efektyviai valyti išmetamąsias dujas ir

aerozolio daleles, tausojant aplinką ir laikantis Europos Sąjungos standartų.

5 pav. Automobilio išmetamųjų dujų biosorbento filtro pirmojo (A, B) ir antrojo (C, D) modelio

prototipų schemos ir nuotraukos.

Pirmasis automobilio išmetamųjų dujų filtravimo prototipas yra skirtas pakeisti esamą

keramikinį katalizatorių automobiliuose. Todėl jo forma ir dydis yra pritaikyti esamiems automobilio

išmetimo sistemų modeliams (5A pav.). Sukonstruotas filtravimo įrenginys montuojamas horizontaliai į

automobilio išmetamąją sistemą prieš arba vietoje galinės duslintuvo dalies. Tai yra suspausto cilindro

formos talpa (1 išorinis elementas), su prijungtais įėjimo (3) ir išėjimo (7) vamzdžiais. Talpa yra sudalinta

į keturias kameras, kurios tarpusavyje atskirtos nerūdijančio plieno tinkleliu arba perforuota

nerūdijančio plieno skarda (4). Išorinė senelė yra taip pat nerūdijančio plieno skardos. Išmetamųjų dujų

įėjimo vamzdis (3) yra montuojamas pirmoje kameroje taip, kad vamzdis užimtų daugiau nei ¾ kameros

ilgio. Taip pat montuojamas išėjimo vamzdis (7) trečioje kameroje, o antra ir ketvirta įrenginio kameros

A C

B D

17

yra užpildytos biosorbentu (2). Priklausomai nuo biosorbento struktūros ir dydžio (sferos, skaidulos arba

plokštelės) yra taikomi skirtingi tvirtinimo mechanizmai. Tokiu būdu automobilio išmetamosios dujos per

įėjimo vamzdį (3) patenka į pirmąją kamerą ir per nerūdijančio plieno tinklelį ar perforuotą skardą

patenka į biosorbentu užpildytas antrąją ir ketvirtąją kameras. Praeinant pro biosorbentą teršalai yra

absorbuojami cheminių reakcijų metu, o aerozolio dalelės filtruojamos inercinio ir difuzinio nusėdimo

būdu. Išeinant iš antrosios ir ketvirtosios kamerų išvalytos dujos yra pašalinamos iš sistemos per išėjimo

vamzdį (7).

Antrasis automobilio išmetamųjų dujų filtravimo prototipas yra skirtas naujiems automobiliams

(5B pav.). Jo struktūra ir dydis leidžia filtravimo įrenginį jungti tiesiai po variklio išmetimo kolektoriaus.

Prototipas sudaro trys pagrindinės dalys: filtravimo talpa (1), biosorbento (2) ir šaldymo kameros (3).

Prieš patenkant į filtravimo talpą automobilio variklio išmetamosios dujos yra atšaldomos šaldymo

kameroje iki 50oC. Žema temperatūra apsaugo biosorbentą bei padidina jo filtravimo efektyvumą.

Temperatūros sumažinimui yra naudojamas standartinis automobilinis radiatorius, kurio galingumo

visiškai pakanka užtikrinti reikiamus techninius parametrus. Šaldymo kameroje naudojamas specialus

vamzdžio išlenkimas, užtikrinantis galimo vandens kondensato atskyrimą nuo biosorbento. Kadangi

vandens rasos taškas yra beveik toks pat kaip ir išmetamųjų dujų įėjimo temperatūra, todėl vandens

kondensatas kaupiasi pirmoje vertikalioje vamzdžio dalyje, nubėga žemyn ir yra pašalinamas

standartiniu drėgmės surinktuvu, kuris montuojamas papildomai prie filtravimo įrenginio. Atšaldytos

išmetamosios dujos nukreipiamos į vertikaliai įmontuotą filtravimo talpą (1) su biosorbentu (2). Apversto

kūgio formos talpa leido sumažinti linijinį įeinančių dujų greitį didėjant aukščiui bei didinti biosorbento

filtravimo plotą. Tokiu būdu buvo užtikrinta, kad filtravimo procesas vyktų visame biosorbento tūryje ir

biosorbento priekyje nesusidarytų nusodintų teršalų sluoksnis, o tai prailgino biosorbento tarnavimo

laiką bei padidino filtravimo efektyvumą.

Abiejų patentuotų filtrų sistemose gali būti naudojamas skirtingų tipų biosorbentas:

• chitozano sferos (išdžiovintos elastinės chitozano atmainos);

• porėtos chitozano sferos arba dribsniai;

• poliesterio pluoštas su chitozano priedais;

• gryno chitozano pluoštas;

• kvarcinis stiklo pluoštas su nusodintomis chitozano nanodalelėmis;

• chitozano plokštelės.

Pirmajame išmetamųjų dujų filtravimo prototipe buvo naudojamas poliesterio pluoštas su

chitozano priedais, gryno chitozano pluoštas, kvarcinio stiklo pluoštas su nusodintomis chitozano

nanodalelėmis arba chitozano plokštelės. Antrajame prototipe galima naudoti visus išvardintus

biosorbento tipus.

Abu išmetamųjų dujų filtravimo prototipai yra patentuoti Lenkijos Patentu biure, patento

nr. WIPO ST 10C PL406940 (4 priedas).

18

3.2.5. Chitozano filtro prototipo filtravimo efektyvumo tyrimai

Pritaikius skirtingas chitozano modifikacijas filtro prototipui buvo atliekama automobilio

išmetamųjų dujų elementinės sudėties analizė naudojant EDXRF metodą ir įvertintas 26 sunkiųjų metalų

(Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, RB, Sr, Y, Pr, Rh, Pd, AG, Cd, Sn, Sb, Te, Ba, Pb) filtravimo

efektyvumas matuojant šių metalų masės koncentracijos prieš ir po filtro esant skirtingiems automobilio

variklio apkrovoms. Tuo pačiu metu bei būdu buvo atliekama ir aromatinių angliavandenilių (benzenas,

toluenas, etylobenzenas, m,p-ksilenas, styrenas, izopropylbenzenas, n-propylobenzenas, 1,3,5-

trimethylbenzenas, tert,1,2,4-trimetylo-butylobenzenas, sec-butylbenzenas, 4-izopropylotoluenas,

n-butylbenzenas, naftalenas ir kt.) analizė naudojant Clarus 500 Perkin Elmer Dujų chromatografą su

liepsnos jonizacijos detektoriumi (FID).

6 pav. Chitozano filtro prototipo efektyvumas valant automobilio variklio išmetamus teršalus: A

– sunkieji metalai, B – aromatiniai angliavandeniliai.

19

Filtravimo efektyvumo tyrimai buvo atlikti su skirtingomis chitozano struktūromis (plokštelėmis,

granulėmis, dribsniais ir nanodalelėmis), įdiegtomis į patentuotą chitozano filtro prototipo antrą modelį.

Filtravimo efektyvumas buvo nustatytas dyzeliniams ir benzininiams automobiliams. Didžiausias

filtravimo efektyvumas gautas naudojant ant kvarcinių stiklo skaidulų nusodintas chitozano

nanodaleleles (6 pav.) benzininių variklių išmetamų teršalų valymui.

��

Chitozanas yra lengvai biologiškai suyrantis šlapiame būvyje, tačiau sausame būvyje jis yra tiek

biologiškai, tiek mechaniškai labiau stabilus. Jo biologinis stabilumas ženkliai padidėja po kenksmingų

medžiagų sorbcijos (Kong ir kt., 2010). Atsižvelgiant į chitozano kainą ekonomiškai būtų naudingiau jį

regeneruoti atkuriant pradines savybes ir naudoti pakartotinai, o ne utilizuoti.

Regeneruoti panaudotą chitozaną galima elektrocheminiu būdu arba eliuacija šarminių ir

rūgštinių tirpalų pagalba. Paprastai išmetamųjų dujų sudėtyje yra sunkiųjų metalų ir organinių medžiagų,

kurios yra sorbuojamos ant chitozano. Šiuo atveju panaudotas chitozanas gali būti regeneruojamas

elektrochemiškai, kai metalai yra nusodinami ant katodo, organinės medžiagos suskyla į CO2, NO2, SO2,

Cl2 ir t.t.. Vienintelis šio budo trūkumas yra papildomos elektrocheminės įrangos įsigijimas. Panaudoto

chitozano regeneravimas taikant eliuaciją su rūgštiniais ir šarminiais tirpalais leidžia visiškai pašalinti

daug skirtingos cheminės sudėties teršalų (pvz., sunkiųjų metalų jonai, metalo oxianai, halogeninti

policikliniai organiniai junginiai, organinės rūgštys ir t.t.), tačiau šiuo atveju gaunami dideli kiekiai

rūgštinių ir šarminių eliuatų, kuriuos reikia papildomai išvalyti. Paprasčiausias būdas išvalyti šiuos

eliuatus yra panaudojant metalo geležį, kuri kaip metalo laužas susidaro skirtingose metalo apdirbimo

pramonės gamyklose ir yra gana pigi nukenksminimo priemonė. Metalo geležis leidžia pašalinti

praktiškai visus teršalus iš tirpalo. Susidariusios nuosėdos, kurių sudėtyje yra įvairių geležies hidroksilo

junginių, ir pašalinti teršalai yra kompaktiški, stabilūs aplinkoje ir gali būti laikomos sąvartyne.

Nepaisant galimybės regeneruoti chitozaną, po tam tikro eksploatacijos laikotarpio jo sorbcinė

geba tampa nebepakankama ir jis turi būti sunaikintas. Paprastai kietų organinių medžiagų sunaikinimui

yra plačiai taikomas deginimas. Tačiau, chitozano deginimui reikalingos papildomos degalų sąnaudos,

todėl jis yra ekonomiškai neefektyvus. Kadangi chitozanas turi –NH2 grupių, atliekų deginimo metu

susidaro azoto oksidai, keliantys papildomų aplonkosauginių problemų (Levis ir kt., 2011). Grynas

chitozanas yra lengvai biologiškai suardomas tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis (Bagheri-

Khoulenjani ir kt., 2009; Jiang ir kt., 2014; Mati-Baouche ir kt., 2014). Tačiau, teršalų sorbcija sumažina

daugelio mikroorganizmų (grybelių, mielių, bakterijų), kurie chitozaną naudoja kaip maistinę medžiagą,

biologinį aktyvumą. Todėl po teršalų sorbcijos chitozano biologinis suyrimas gali būti sulėtintas arba visai

sustoti.

Esant anaerobinėms sąlygoms absorbuotų teršalų poveikis chitozano biologiniam suyrimui yra

gerokai mažesnis (Mati-Baouche ir kt., 2014; Venkatesan ir Kim, 2014; Wan ir kt., 2010; Rudnik, 2008).

Šiuo atveju sieros bakterijos labai intensyviai naudoja chitozaną kaip maistinę medžiagą. Anaerobinės

sąlygos yra būdingos sąvartynams ir dirvožemio komposto gamyboje. Todėl, pats tinkamiausias

panaudoto chitozano likvidavimo būdas yra cheminis apdirbimas su šarminiais ir rūgštiniais tirpalais

siekiant pašalinti absorbuotus teršalus ir tuomet sunaikinti jį sąvartyno anaerobinėse sąlygose.

20

4. IŠVADOS, REKOMENDACIJOS IR SIŪLYMAI

• Sukurta biosorbento modifikavimo ir gamybos metodika, leidžianti pagaminti porėtas chitozano

plokšteles, pasižyminčias lankstumu ir fiziniu atsparumu mechaniniam poveikiui.

• Sukurta chitozano filtrų iškaitinimo metodika, leidžianti padidinti chitozano granulių nusodinimo

šarminiame tirpale gavimo išeigą.

• Sukurta alternatyvi biosorbento gamybos metodika, leidžianti paruošti chemiškai atsparias

kvarcines skaidulas, kurių paviršius padengiamas submikroninėmis biosorbento dalelėmis

taikant modernią aerozolio generavimo technologiją.

• Nustatyta, kad iš visų geležies jonų chitozanas sorbuoja tik trivalentės geležies jonus Fe(III), o

dvivalentės geležies jonų (Fe(II)) pašalinimas iš tirpalo vyksta tik po jos oksidacijos į Fe(III).

• Nustatyta, kad nemodifikuoto chitozano pluošto filtras sulaiko nuo 20 iki 50% automobilių

dyzelinių variklių degimo procesų metu emituojamų aerozolio dalelių.

• Nustatyta, filtras sulaiko apie 55% stambiausios modos (~186 nm) aerozolio dalelių.

• Nustatyta, kad elektrinis tirpalo išpurškimas yra tinkamas būdas generuoti chitozano

nanodaleles (nuo 10 nm), tačiau nepakankamai efektyvus dalelių generacijai dideliais kiekiais.

• Nustatyta, kad CARS metodika gali būti taikoma ne tik turimų chitozano struktūrų

charakterizavimui, bet ir kaip kontrolės priemonė sintezuojant naujas chitozano struktūras.

• Chitozano pluošte aptikti metališkieji ryšiai patvirtina, jog chitozanas yra tinkamas automobilių

išmetamų teršalų valymui.

• Skirtingų chitozano struktūrų (plokštelėmis, granulėmis, dribsniais ir nanodalelėmis) sunkiųjų

metalų filtravimo efektyvumas svyravo nuo 49 iki 100%, o aromatinių angliavandenilių – nuo 34

iki 58%.

• Nustatyta, kad projekto metu sukurti ir užpatentuoti du automobilių išmetamųjų teršalų filtrų

prototipai efektyviai valo transporto priemonių išmetamuosius teršalus ir yra siūloma juos

įdiegti tiek esamuose, tiek naujuose automobiliuose.

• Tinkamiausias panaudoto chitozano likvidavimo būdas yra cheminis apdirbimas su šarminiais ir

rūgštiniais tirpalais siekiant pašalinti absorbuotus teršalus ir vėlesnis sunaikinimas sąvartyno

anaerobinėse sąlygose.

21

5. LITERATŪROS ŠALTINIŲ SĄRAŠAS

Bagheri-Khoulenjani, S., Taghizadeh, S.M., Mirzadeh, H. (2009). An investigation on the short-term

biodegradability of chitosan with various molecular weights and degrees of deacetylation.

Carbohydrate Polymers, 78 (4), 773-778.

Chen, D.-R., Pui, D.Y. and Kaufman, S.L. (1995). Electrospraying of conducting liquids for monodisperse

aerosol generation in the 4 nm to 1.8 µm diameter range, J. Aerosol Sci. 26 (6), 963–977.

Jiang, T., James, R., Kumbar, S.G., Laurencin, C.T. (2014). Chitosan as a Biomaterial: Structure, Properties,

and Applications in Tissue Engineering and Drug Delivery, Natural and Synthetic Biomedical

Polymers, 91-113.

Kong, M., Chen, X.G., Xing, K., Park, H.J. (2010). Antimicrobial properties of chitosan and mode of action:

A state of the art review. International Journal of Food Microbiology, 144 (1), 51-63.

Lee, K.W. and Liu, B.Y.H. (1982). “Theoretical study of aerosol filtration by fibrous filter.” Aerosol Sci.

Technol. p. 47-61.

Levis, J.W., Barlaz, M.A. (2011). Is Biodegradability a Desirable Attribute for Discarded Solid Waste?

Perspectives from a National Landfill Greenhouse Gas Inventory. Model. Environ. Sci. Technol.,

45, 5470–5476.

Mati-Baouche, N., Elchinger, P.-H., de Baynast, H., Pierre, G., Delattre, C., Michaud, P. (2014). Chitosan

as an adhesive, Review Article. European Polymer Journal, 60, 198-212.

Rudnik, E. (2008). Chapter 6 - Biodegradability testing of compostable polymer materials. Compostable

Polymer Materials, , 112-166.

Venkatesan, J., Kim, S.K. (2014). 10 - Chitosan for bone repair and regeneration. Bone Substitute

Biomaterials, 244-260.

Wan, Y., Gao, J., Zhang, J., Peng, W., Qiu, G. (2010). Biodegradability of conducting chitosan-g-

polycaprolactone/polypyrrole conduits. Polymer Degradation and Stability, 95 (10), 1994-2002.

Wang, S.C., Flagan, R.C. (1989). Scanning electrical mobility spectrometer. Journal of Aerosol Science, 20,

1485-1488.

22

PUBLIKACIJŲ, KURIOSE PATEIKTI PROJEKTO REZULTATAI, SĄRAŠAS

STRAIPSNIAI

1. Gylienė, O., Ulevičius, V., Dudoitis, V., Plauškaitė, K., Butkienė, R., Kuodis, Z., Vitėnienė, I. (2013).

Heavy metal sorption onto chitosan and chitosan-citrate derivatives. Chemija. 24(2), 118-127.

2. Gylienė, O., Binkienė, R., Baranauskas, M., Mordas, G., Plauškaitė, K., Ulevičius, V. (2014). Influence

of dissolved oxygen on Fe(II) and Fe(III) sorption onto chitosan. Colloids and Surfaces A:

Physicochem. Eng. Aspects 461, 151–157.

3. Dementjev, A., Mordas, G., Ulevičius, V., Gulbinas, V. Investigation of the chitosan based

microstructured materials using CARS microscopy technique. Journal of Microscopy (pateiktas

spaudai 2014, recenzuojamas).

PRANEŠIMAI KONFERENCIJOSE

1. Dudoitis, V., Mordas, G., Gylienė, O. and Ulevicius, V. (2014). Aerosol nanoparticle production from

chitosan-palladium complex by electrospray technique. The 2014 International Aerosol Conference

IAC2014, Busan, Korea, 28ht August - 3th September 2014, PP20-019.

2. Dudoitis, V. (2014). Fizikinė biosorbento modifikacija: galutiniai rezultatai ir galimi taikymo būdai

(žodinis pranešimas), EUREKA projekto E!5808 BIOSOEX (Nr. VP1-3.1-ŠMM-06-V-01-003) rezultatų

pristatymas, 2014.06.27, Vilnius, Lietuva.

3. Dudoitis, V., Ulevičius, V. (2014). Physical and chemical chitosan modification: actual results and

suggestions for the future work (žodinis pranešimas), EUREKA projekto E!5808 BIOSOEX (Nr. VP1-

3.1-ŠMM-06-V-01-003) susitikimas, 2014.05.06 - 2014.05.07, Gliwice, Lenkija.

4. Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V., Dementjev, A. (2014). Chitosan aerosol nanoparticle

production by electrospraying (stendinis pranešimas), Openreadings 2014, 2014.03.19 - 2014.03.21,

Vilnius, Lietuva.

5. Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V., Plauškaitė-Šukienė, K. (2013). Chitosan particle generation by

applying aerosol production techniques (stendinis pranešimas), 40th Lithuanian National Physics

Conference, 2013.06.10 - 2013.06.12, Vilnius, Lietuva.

6. Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V. (2012). Aerozolio nanodalelių generavimas iš polimerų

elektrinio išpurškimo būdu (žodinis pranešimas), 3-iojoje FTMC doktorantų ir jaunųjų mokslininkų

konferencijoje (FizTech 2012), 2012.09.25 - 2012.09.26, Vilnius, Lietuva.

23

PATENTAI

1. Mucha, W., Pastuszka, J.S., Dębowski, T., Ulevicius, V., Savicki, V., Mordas, G., & Gylienė, O.

(2014.01.27). Device for cleaning the exhaust gases from the car`s engines, and the method of

cleaning the exhaust gases from the car`s engines. PL Patent No. WIPO ST 10C PL406940, Urząd

Patentowy RP., Warsaw, Poland.

PUBLIKACIJOS MOKSLO POPULIARINIMO LEIDINIUOSE

1. Ulevičius, V. (2013). Mažinami transporto priemonių išmetamųjų teršalų kiekiai. �� ,

Nr. 4, p. 28 – 29.

2. Ulevičius, V., Mordas, G. (2014). Nanodalelės kovoja su nanodalelėmis. �� , Nr. 6, p.

34 – 35.

24

MTEP REZULTATAI (2010 – 2014)

Projekto įgyvendinimo kriterijai:

• sukurtų, paruoštų diegti ar įdiegtų naujų technologijų skaičius – 1;

• sukurtų naujų gaminių skaičius – 1;

• pateiktų tarptautinių patentinių paraiškų pagal Patentinės kooperacijos sutartį ir Europos

patentų konvenciją skaičius;

• pateiktų nacionalinių patentinių paraiškų skaičius – 1;

• įgytų patentų skaičius;

• publikacijų žurnaluose, įtrauktuose į Mokslinės informacijos instituto sąrašą, skaičius – 2;

• apgintų disertacijų skaičius;

• sukurtų naujų darbo vietų verslo įmonėse skaičius;

• sukurtų naujų darbo vietų mokslininkams ir tyrėjams verslo įmonėse skaičius;

• kiti projekto įgyvendinimo metu pasiekti rezultatai (�� , 2 �� ).

25

PRIEDAI

1 PRIEDAS. Mokslinio straipsnio kopija: Gylienė, O., Binkienė, R., Baranauskas, M., Mordas, G.,

Plauškaitė, K., Ulevičius, V. (2014). Influence of dissolved oxygen on Fe(II) and Fe(III) sorption onto

chitosan. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 461, 151–157.

2 PRIEDAS. Mokslinio straipsnio kopija: Gylienė, O., Ulevičius, V., Dudoitis, V., Plauškaitė, K., Butkienė, R.,

Kuodis, Z., Vitėnienė, I. (2013). Heavy metal sorption onto chitosan and chitosan-citrate derivatives.

Chemija. 24(2), 118-127.

3 PRIEDAS. Mokslinio straipsnio kopija: Dementjev, A., Mordas, G., Ulevičius, V., Gulbinas, V.

Investigation of the chitosan based microstructured materials using CARS microscopy technique. Journal

of Microscopy (pateiktas spaudai 2014, recenzuojamas).

4 PRIEDAS. Patento kopija: Mucha, W., Pastuszka, J.S., Dębowski, T., Ulevicius, V., Savicki, V., Mordas, G.,

& Gylienė, O. (2014.01.27). Device for cleaning the exhaust gases from the car`s engines, and the

method of cleaning the exhaust gases from the car`s engines. PL Patent No. WIPO ST 10C PL406940,

Urząd Patentowy RP., Warsaw, Poland.

5 PRIEDAS. Konferencijos tezių ir plakato kopija: Dudoitis, V., Mordas, G., Gylienė, O. and Ulevicius, V.

(2014). Aerosol nanoparticle production from chitosan-palladium complex by electrospray technique.

The 2014 International Aerosol Conference IAC2014, Busan, Korea, 28ht August - 3th September 2014,

PP20-019.

6 PRIEDAS. Konferencijos tezių ir plakato kopija: Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V., Dementjev, A.

(2014). Chitosan aerosol nanoparticle production by electrospraying (stendinis pranešimas),

Openreadings 2014, 2014.03.19 - 2014.03.21, Vilnius, Lietuva.

7 PRIEDAS. Konferencijos tezių ir plakato kopija: Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V., Plauškaitė-

Šukienė, K. (2013). Chitosan particle generation by applying aerosol production techniques (stendinis

pranešimas), 40th Lithuanian National Physics Conference, 2013.06.10 - 2013.06.12, Vilnius, Lietuva.

8 PRIEDAS. Konferencijos tezių kopija: Dudoitis, V., Mordas, G., Ulevičius, V. (2012). Aerozolio

nanodalelių generavimas iš polimerų elektrinio išpurškimo būdu (žodinis pranešimas), 3-iojoje FTMC

doktorantų ir jaunųjų mokslininkų konferencijoje (FizTech 2012), 2012.09.25 - 2012.09.26, Vilnius,

Lietuva.

9 PRIEDAS. Mokslo populiarinimo straipsnio kopija: Ulevičius, V. (2013). Mažinami transporto priemonių

išmetamųjų teršalų kiekiai. �� , Nr. 4, p. 28 – 29.

10 PRIEDAS. Mokslo populiarinimo straipsnio kopija: Ulevičius, V., Mordas, G. (2014). Nanodalelės

kovoja su nanodalelėmis. �� , Nr. 6, p. 34 – 35.

Documents

ATASKAITA Programa “EUREKA” TRANSPORTO ......Mokslinių tyrimų sritis – 10. Technologijos žmogaus ir aplinkos apsaugai 10.2. Aplinkos technologijos 10.2.1. Oro tarša Technologijų