Thermo-catalytic degradation of low density polyethylene over clinoptilolite - the effect of carbon residue deposition

Thermo-catalytic degradation of low density polyethylene (PE-LD) was studied in the presence of the natural zeolite - clinoptilolite. The effect of carbon deposition on the catalyst activity was also investigated. It was observed that the PE-LD degradation process over clinoptilolite proceeded at shorter time and lower temperature. The catalyst activity tests were carried out in argon in a stainless steel batch reactor at temperature, up to 410 ° C at ambient pressure. The decomposition products were classified into three groups: gases, liquids and solid-like residues. The liquid products were analysed by gas chromatography coupled with mass spectrometry GC/MS method. A shift towards lower molecular mass products was observed in reactions with fresh clinoptilolite. The application of this catalyst in thermal degradation of PE-LD leads to lower alkane to alkene ratios and inhibits the formation of cyclohydrocarbons. The presence of carbon deposit on the surface of re-used clinoptilolite leads to higher ratio of saturated to unsaturated hydrocarbons, but neither did it significantly change reaction temperature nor the phase composition of the reaction products.

---

Przeprowadzono badania dotyczące zastosowanie naturalnego zeolitu - klinoptylolitu jako katalizatora reakcji rozkładu termicznego polietylenu małej gęstości (PE-LD), a także wpływu depozytu węglowego na powierzchni tego katalizatora na jego aktywność w badanej reakcji. Stwierdzono, że klinoptylolit jest bardzo efektywnym katalizatorem termokatalitycznej degradacji PE-LD umożliwiającym obniżenie temperatury reakcji, skrócenie czasu jej trwania jak i zwiększenie selektywności reakcji w kierunku produktów ciekłych. Testy katalityczne prowadzone były w reaktorze ze stali nierdzewnej w atmosferze przepływającego argonu, pod ciśnieniem atmosferycznym do temperatury 410 ° C. Otrzymane produkty reakcji termokatalitycznej degradacji PE-LD podzielono na trzy grupy: gazowe, ciekłe i stałe. Ciekłe produkty analizowane były za pomocą chromatografu gazowego sprzężonego ze spektrometrem mas (GC/MS). Stwierdzono, że zastosowanie "świeżego" klinoptylolitu w badanej reakcji sprzyja otrzymywaniu lżejszych węglowodorów, zmniejsza stosunek ilościowy alkanów do alkenów i niemalże eliminuje cykloalkany z produktów ciekłych. Kilkakrotne zastosowanie tej samej próbki katalizatora w reakcji rozkładu PE-LD skutkuje zwiększeniem stosunku ilościowego węglowodorów nasyconych do nienasyconych w produktach degradacji oraz niewielkim wzrostem zawartości węglowodorów cyklicznych, ale nie wpływa znacząco na czas i temperaturę prowadzenia procesu, a także na skład fazowy otrzymanych produktów.