專利名稱:二氧化碳吸收材料、使用該材料的二氧化碳分離方法、和二氧化碳分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過在高溫條件下吸收二氧化碳并在規(guī)定條件下釋放吸收的二氧化碳使其再生、從而使重復(fù)使用成為可能的二氧化碳吸收材料，使用該材料的二氧化碳分離方法以及二氧化碳分離裝置。
背景技術(shù)：
層疊陶瓷電容器等層疊陶瓷電子部件，通常是經(jīng)過例如在將鈦酸鋇等電介質(zhì)原料粉末為主要成分的陶瓷料漿成形為薄片狀得到的陶瓷生片(電介質(zhì)薄片)上印刷電極，沖裁必要的部分，進(jìn)而層疊的工序，由此制造。
但是，也有回收沖裁陶瓷生片之后的不需要的部分，作為陶瓷原料重復(fù)使用的情況，但由于存在重新分散后的粒度分布不同會(huì)引起燒成后得到的電介質(zhì)的介電特性產(chǎn)生偏差、被印刷到陶瓷生片上后殘留的電極成分會(huì)成為雜質(zhì)而給特性帶來不良影響等理由，所以實(shí)際上很多情況下制約了再利用。
所以，產(chǎn)生以鈦酸鋇為主要成分的鈦酸鹽系陶瓷材料的廢棄物，以至于研究有效的再利用方法。
另一方面，作為從利用以烴為主要成分的燃料的能量工廠或汽車排出的二氧化碳(CO2)的以在高溫下的分離為目的的二氧化碳吸收材料，提出了具有下述特征的二氧化碳吸收材料，即其含有從用通式LixSiyOz表示的硅酸鋰所構(gòu)成的組中選擇的至少一種以上(參照專利文獻(xiàn)1)。那么，該二氧化碳吸收材料重量輕，且在超過約500℃的溫度區(qū)域下具有吸收二氧化碳的作用。
但是，硅酸鋰在二氧化碳的吸收和脫離時(shí)的體積變化大，存在重復(fù)使用引起的壓力會(huì)使吸收材料的強(qiáng)度降低的問題點(diǎn)。即，硅酸鋰(Li4SiO4)如下述化學(xué)式(1)所示與二氧化碳反應(yīng)，發(fā)揮在超過500℃的高溫下吸收二氧化碳的作用。
Li4SiO4+CO2→Li2SiO3+Li2CO3(1)但是，該硅酸鋰由于吸收二氧化碳時(shí)體積會(huì)膨脹到約1.4倍，所以如果重復(fù)二氧化碳的吸收和釋放，則強(qiáng)度會(huì)降低、損壞，所以耐用性欠缺。
專利文獻(xiàn)1特開2000-262890號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述問題點(diǎn)而提出的發(fā)明，其提供可以在約500℃以上的溫度區(qū)域吸收二氧化碳、吸收二氧化碳之后的膨脹少、耐用性出色的二氧化碳吸收材料，使用該材料的二氧化碳分離方法，以及二氧化碳分離裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明(技術(shù)方案1)的二氧化碳吸收材料，其特征在于，以復(fù)合氧化物為主要成分，所述復(fù)合氧化物以摩爾比(X/Ti)1.8～2.2比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X、與Ti。
另外，本發(fā)明之二的二氧化碳吸收材料，其特征在于，通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的上述成分物質(zhì)X與Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，由此得到。
另外，本發(fā)明之三的二氧化碳吸收材料，其特征在于，通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的上述成分物質(zhì)X與Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為主要成分的、在電子部件的制造工序中使用的生片、生片廢料、生片層疊體廢料、生片前體的至少一種，由此得到。
另外，本發(fā)明之四的二氧化碳吸收材料，其特征在于，所述成分物質(zhì)X的一部分由Ca置換，且Ca相對(duì)于X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)為1.O以下。
另外，本發(fā)明之五的二氧化碳吸收材料，其特征在于，通過在碳酸鈣、碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成含有作為Sr和Ba的至少一種的上述成分物質(zhì)X、Ca與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，由此得到。
另外，本發(fā)明之六的二氧化碳吸收材料，其特征在于，所述Ti的一部分由Zr置換，Zr相對(duì)于Ti的比例以摩爾比(Zr/Ti)計(jì)為0.25以下。
另外，本發(fā)明之七的二氧化碳吸收材料，其特征在于，表觀比表面積為0.25m2/g以上。
另外，本發(fā)明之八的二氧化碳吸收材料，其特征在于，其是顆粒狀的二氧化碳吸收材料，成形為顆粒狀之后，以1000～1100℃燒成而得到。
另外，就本發(fā)明(技術(shù)方案9)的二氧化碳分離方法而言，其特征在于，具備使用本發(fā)明之一～八中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使其吸收二氧化碳的工序；和在壓力1000Pa以下、溫度750℃以上的條件下釋放由所述二氧化碳吸收材料所吸收的二氧化碳的工序。
另外，就本發(fā)明(技術(shù)方案10)的二氧化碳分離裝置而言，其特征在于，具備二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部，其在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使本發(fā)明之一～八中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料與含有二氧化碳的氣流接觸，使所述二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳；和二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部，其在壓力1000Pa以下的減壓下、溫度750℃以上的條件下對(duì)接觸含有二氧化碳的氣流并吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料進(jìn)行加熱，釋放二氧化碳。
本發(fā)明(技術(shù)方案1)的二氧化碳吸收材料是將以摩爾比(X/Ti)1.8～2.2的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti的復(fù)合氧化物作為主要成分的材料，作為具體物質(zhì)，可以舉出以用通式Ba2TiO4、通式Sr2TiO4表示的化合物為主要成分的物質(zhì)等。
此外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，可以含有Mg、Si、Mn、Na、Ni等雜質(zhì)作為雜質(zhì)，進(jìn)而也可以含有Dy等稀土類作為雜質(zhì)。
另外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料(例如Ba2TiO4)，例如可以在碳酸鋇(BaCO3)的存在下燒成鈦酸鋇(BaTiO3)，發(fā)生用下述反應(yīng)式(2)表示的反應(yīng)，由此而得到。
BaTiO3+BaCO3→Ba2TiO4+CO2↑ (2)接著，用該Ba2TiO4表示的物質(zhì)在特定條件下利用下述反應(yīng)式(3)的反應(yīng)吸收二氧化碳而成為BaTiO3。
Ba2TiO4+CO2→BaTiO3+BaCO3(3)另外，通過吸收二氧化碳而產(chǎn)生的BaTiO3，通過在規(guī)定的壓力條件下(1000Pa以下的減壓下)加熱到規(guī)定溫度以上(750℃以上)，利用下述反應(yīng)式(4)的反應(yīng)釋放二氧化碳，返回至Ba2TiO4。
BaTiO3+BaCO3→Ba2TiO4+CO2↑ (4)即，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料是可以利用該反應(yīng)式(3)和(4)的反應(yīng)進(jìn)行二氧化碳的吸收·釋放的材料。
此外，在將鈦酸鍶(SrTiO3)作為原料使用的情況下，也可以利用基于上述鈦酸鋇(BaTiO3)的情況的反應(yīng)，得到二氧化碳吸收材料和有效的用通式Sr2TiO4表示的物質(zhì)。
本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，具備在壓力1.0×104～1.0×106Pa的范圍特別是常壓附近、500～900℃這樣的高溫下吸收二氧化碳的能力。
另一方面，吸收了二氧化碳的本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，可以在壓力1000Pa以下、溫度750℃以上的條件下釋放二氧化碳，再生成為Ba2TiO4、Sr2TiO4等，反復(fù)進(jìn)行，供于二氧化碳的吸收，由于二氧化碳吸收時(shí)的體積膨脹較低，為10％左右，所以重復(fù)使用引起的壓力小，可以實(shí)現(xiàn)出色的耐用性。
另外，本發(fā)明之二的二氧化碳吸收材料，是通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，由此而得到，其是可以利用上述反應(yīng)式(2)所示的反應(yīng)容易且可靠地制造的物質(zhì)。因而，可以比較節(jié)省地提供具有本發(fā)明之一中的二氧化碳吸收材料起到的效果的物質(zhì)。
另外，如同本發(fā)明之三那樣，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，可以通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成將以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的上述成分物質(zhì)X與Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為主要成分的、在電子部件的制造工序中使用的生片、生片廢料、生片層疊體廢料、生片前體的至少一種，由此而得到。
以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的上述成分物質(zhì)X與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(例如BaTiO3)，如上所述，通過在碳酸鍶和碳酸鋇(BaCO3)的至少一種的存在下進(jìn)行燒成，發(fā)生用下述反應(yīng)式(2)表示的反應(yīng)，由此而得到。
BaTiO3+BaCO3→Ba2TiO4+CO2↑ (2)此外，在使用SrTiO3代替BaTiO3的情況下，也可以利用基于上述BaTiO3的情況的反應(yīng)，得到二氧化碳吸收材料和有效的用通式Sr2TiO4表示的物質(zhì)。
此外，作為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(例如BaTiO3)，也可以含有Mg、Si、Mn、Na、Ni等雜質(zhì)作為雜質(zhì)，進(jìn)而也可以含有Dy等稀土類作為雜質(zhì)。
此外，生片是指例如將以BaTiO3為主要成分且向其中添加了粘合劑等而成的料漿成形為薄片狀的生片，雖然被制作成用于制造電子部件，但在隨后變得沒有用的情況下，可以作為制造本發(fā)明的二氧化碳吸收材料時(shí)的原料而適當(dāng)利用。
另外，生片廢料是指從上述生片取出必要部分之后的沒有用的薄片等，它們也可以作為制造本發(fā)明的二氧化碳吸收材料時(shí)的原料而適當(dāng)利用。
另外，生片層疊體廢料是指例如層疊印刷有電極材料的上述生片并壓焊的未燒成的層疊體的廢料等，它們也可以作為制造本發(fā)明的二氧化碳吸收材料時(shí)的原料而適當(dāng)利用。
另外，生片前體是指例如將BaTiO3分散到粘合劑與分散劑中的陶瓷料漿或?yàn)榱朔稚⒌椒稚┲卸鴾?zhǔn)備的BaTiO3等，雖然準(zhǔn)備了但在電子部件的制造中沒有用處，在此情況下，可以作為制造本發(fā)明的二氧化碳吸收材料時(shí)的原料而被利用。
另外，如同本發(fā)明之四的二氧化碳吸收材料那樣，在本發(fā)明之一～三中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中，即便在成分物質(zhì)X的一部分被Ca置換的情況下，在Ca相對(duì)于X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)為1.0以下的情況下，也可以作為二氧化碳吸收材料而有效利用。即，最大可以用Ca置換X的1/2(摩爾比)。
但是，如果Ca相對(duì)于X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)超過1.0，實(shí)質(zhì)上不具有二氧化碳吸收性能的Ca3Ti2O7的比例增高，所以不優(yōu)選。
此外，在本發(fā)明中，如同該本發(fā)明之四所示，X的一部分被Ca置換的構(gòu)成的情況下的成分物質(zhì)X的值，是指被Ca置換之前的X，例如在成分物質(zhì)X與Ti的摩爾比(X/Ti)為1.8～2.2的情況下，即使在以摩爾比計(jì)用Ca置換X的1/2的情況下，可以看作成分物質(zhì)X與Ti的摩爾比(X/Ti)為1.8～2.2。
另外，如同本發(fā)明之五的二氧化碳吸收材料那樣，在碳酸鈣、碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X、Ca與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，可以得到用Ca置換X的一部分且Ca相對(duì)于X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)為1.0以下的、作為二氧化碳吸收材料有效的物質(zhì)。
另外，如同本發(fā)明之六的二氧化碳吸收材料那樣，在本發(fā)明之一～五中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中，即使在復(fù)合氧化物中的Ti的一部分被Zr置換的情況下，在Zr相對(duì)于Ti的比例以摩爾比(Zr/Ti)計(jì)為0.25以下的情況下，也可以作為二氧化碳吸收材料而有效地利用。
但是，如果Zr相對(duì)于Ti的比例以摩爾比(Zr/Ti)計(jì)超過0.25，由于二氧化碳釋放溫度高的Ba2ZrO4的比例變高，所以不優(yōu)選。
另外，如同本發(fā)明之七的二氧化碳吸收材料那樣，在本發(fā)明之一～六中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料中，表觀比表面積為0.25m2/g以上的情況下，可以得到高二氧化碳吸收率，同時(shí)會(huì)抑制重復(fù)進(jìn)行二氧化碳的吸收和釋放時(shí)的體積膨脹·收縮引起的裂縫產(chǎn)生，而可以提高耐用性。
此外，在本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中，確認(rèn)了表觀比表面積為0.25m2/g時(shí)的空孔率約為20％，如果考慮到本發(fā)明的二氧化碳吸收材料的形狀為不定形，與其用空孔率，還不如用表觀比表面積來定量化，由此可以提供特性穩(wěn)定的二氧化碳吸收材料，所以更有意義。
另外，如同本發(fā)明之八的二氧化碳吸收材料那樣，在本發(fā)明之二、三、五和七的任意一項(xiàng)中記載的二氧化碳吸收材料中，在成形為顆粒狀之后，在是以1000～1100℃燒成的顆粒狀二氧化碳吸收材料的情況下，即使是尺寸為數(shù)mm的顆粒狀吸收材料，也可以提供二氧化碳的吸收性能高、穩(wěn)定性和耐用性出色、且低成本的二氧化碳吸收材料。
另外，在是具備表觀比表面積為0.25m2/g以上這樣的要件的二氧化碳吸收材料的情況下，可以進(jìn)一步提高二氧化碳的吸收性能。
此外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，例如與硅酸鋰系的二氧化碳吸收材料相比，在熱的方面更穩(wěn)定，但有時(shí)因其燒結(jié)狀態(tài)而吸收率會(huì)發(fā)生變化。
此外，在是粉末狀的吸收材料的情況下，即使以超過1100℃的溫度進(jìn)行燒成，也沒有吸收性能的降低，但在是顆粒狀的吸收材料的情況下，如果以超過1100℃的溫度進(jìn)行燒成，得到的二氧化碳吸收材料的燒結(jié)密度會(huì)變高，導(dǎo)致吸收率的降低或在吸收二氧化碳時(shí)產(chǎn)生裂縫。
但是，即使是在超過1100℃的溫度下燒成的顆粒狀的吸收材料，在將其粉碎、作為粉末狀的吸收材料使用的情況下，也不見吸收率有降低。
另一方面，通過在1000～1100℃的溫度下進(jìn)行燒成，可以在內(nèi)部確?？障?，使比表面積為0.25m2/g以上，同時(shí)會(huì)抑制因重復(fù)進(jìn)行二氧化碳的吸收和釋放時(shí)的體積膨脹·收縮引起的裂縫產(chǎn)生，可以提高耐用性。
另外，本發(fā)明(技術(shù)方案9)的二氧化碳分離方法，包括使用本發(fā)明之一～八中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料且在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使其吸收二氧化碳的工序；和在壓力1000Pa以下、溫度750℃以上的條件下釋放由所述二氧化碳吸收材料所吸收的二氧化碳的工序。由此，可以有效地進(jìn)行高溫下的二氧化碳的吸收、和已吸收的二氧化碳的釋放(二氧化碳吸收材料的再生)，通過使用該方法，可以非常節(jié)省且有效地進(jìn)行在高溫下的二氧化碳的分離。
此外，在本發(fā)明的二氧化碳分離方法中，由于在壓力1000Pa以下的減壓下進(jìn)行二氧化碳的釋放(解吸)，所以可以回收高濃度的二氧化碳。
另外，就本發(fā)明(技術(shù)方案10)的二氧化碳分離裝置而言，具備二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部，其在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使本發(fā)明之一～八中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料與含有二氧化碳的氣流接觸，使所述二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳；和二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部，其在壓力1000Pa以下的減壓下、溫度750℃以上的條件下對(duì)接觸含有二氧化碳的氣流并吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料進(jìn)行加熱，釋放二氧化碳。在二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部中，可以在高溫下可靠地進(jìn)行二氧化碳的吸收，在二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部中，可以可靠地進(jìn)行已吸收的二氧化碳的釋放(二氧化碳吸收材料的再生)，所以通過使用該二氧化碳分離裝置，可以非常節(jié)省且有效地在高溫下進(jìn)行二氧化碳的分離。
圖1是表示利用X線衍射分析檢測(cè)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1)中的二氧化碳吸收材料的結(jié)晶相的結(jié)果的圖。
圖2是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1)中的二氧化碳吸收材料，為了檢測(cè)二氧化碳吸收性能(與二氧化碳的轉(zhuǎn)化率)而使用的試驗(yàn)裝置的圖。
圖3是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1)中的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的二氧化碳吸收性能(與二氧化碳的轉(zhuǎn)化率)與溫度的關(guān)系的圖。
圖4是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1)中的二氧化碳吸收材料，為了檢測(cè)二氧化碳釋放性能(二氧化碳的釋放率)而使用的試驗(yàn)裝置的圖。
圖5是表示對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例1)中的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的二氧化碳釋放性能(二氧化碳的釋放率)與溫度的關(guān)系的圖。
圖6是表示對(duì)實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料進(jìn)行的TG-DTA分析的結(jié)果的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例(實(shí)施例3)中的二氧化碳分離裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是表示在實(shí)施例4中，以1100℃、1150℃、1200℃燒成的樣品編號(hào)12、13、14的樣品的TG-DTA分析的流程圖。
圖9是表示對(duì)在實(shí)施例4中得到的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的比表面積與二氧化碳最大吸收量的關(guān)系、對(duì)在實(shí)施例5中得到的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的比表面積與二氧化碳最大吸收量的關(guān)系的圖。
圖中1-氣體吸收管，2-加熱器，3-二氧化碳吸收材料，10-轉(zhuǎn)換閥，11-容器，12-加熱器，A、B-機(jī)構(gòu)部。
具體實(shí)施方式以下顯示本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1[本發(fā)明的第1二氧化碳吸收材料的制作]相對(duì)于BaTiO3粉末，添加BaCO3，使BaTiO3與BaCO3的摩爾比成為1/1的量，進(jìn)而添加水，用球磨器混合2小時(shí)。
然后，以120℃干燥混合物10小時(shí)之后，以1200℃、2小時(shí)的條件燒成得到的粉末，得到以Ba2TiO4為主要成分的二氧化碳吸收材料(陶瓷粉末)。
在制造層疊陶瓷電容器時(shí)使用生片，該生片將以摩爾比(Ba/Ti)0.90～1.01的比例含有Ba和Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(BaTiO3)作為主要成分，從該生片取出必要部分后的沒有用的部分(沒有用的生片)，在500℃下脫脂，成為BaTiO3的含量為87％的陶瓷粉末。
此外，該陶瓷粉末在殘留部分主要含有Ca、Zr、Si、Na的氧化物。
接著，與第1二氧化碳吸收材料的制作方法的情況相同，向該陶瓷粉末中添加BaCO3，其添加量為使BaTiO3與BaCO3的摩爾比成為1/1，進(jìn)而添加水，用球磨器混合2小時(shí)。
然后，以120℃干燥混合物10小時(shí)之后，以1200℃、2小時(shí)的條件燒成得到的粉末，得到以Ba2TiO4為主要成分的二氧化碳吸收材料(陶瓷粉末)。
接著，利用X線衍射分析檢測(cè)該二氧化碳吸收材料的結(jié)晶相。其結(jié)果見圖1。
如圖1所示，該二氧化碳吸收材料含有Ba2TiO4單斜晶和Ba2TiO4斜方晶二者，從圖1的X線衍射分析圖可知，Ba2TiO4單斜晶所占的比例比Ba2TiO4斜方晶所占的比例略多。
此外，Ba2TiO4單斜晶和Ba2TiO4斜方晶的性質(zhì)沒有很大差異，確認(rèn)了在作為二氧化碳吸收材料的特性方面沒有顯著差異。
對(duì)于如上所述制作的第1二氧化碳吸收材料和第2二氧化碳吸收材料，使用如圖2所示的試驗(yàn)裝置檢測(cè)二氧化碳吸收性能，同時(shí)檢測(cè)了吸收二氧化碳之后的二氧化碳吸收材料的二氧化碳釋放特性。
圖2的試驗(yàn)裝置為利用管型爐的裝置，具備供給二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)的混合氣體的氣體吸收管1、和配設(shè)在氣體吸收管1的外周且加熱氣體吸收管1的內(nèi)部的加熱器2，可以構(gòu)成為能將氣體吸收管1的內(nèi)部溫度控制在常溫～1300℃的范圍。
接著，在該試驗(yàn)裝置的氣體吸收管1的中央配置1.5g的二氧化碳吸收材料3，利用加熱器2將氣體吸收管1的內(nèi)部加熱至規(guī)定的溫度，同時(shí)以每分鐘500mL的比例供給二氧化碳與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，檢測(cè)二氧化碳吸收材料的重量變化(二氧化碳的吸收的行為)。
接著，利用下述式(a)從二氧化碳吸收材料的重量變化算出二氧化碳吸收材料與二氧化碳之間的轉(zhuǎn)化率。
轉(zhuǎn)化率＝CO2吸附量(mol％)/Ba2TiO4含量(mol％) (a)其結(jié)果見圖3。如圖3所示，確認(rèn)了第1二氧化碳吸收材料與第2二氧化碳吸收材料在約500℃均發(fā)生二氧化碳的吸收，在700℃附近均有吸收峰，均直至900℃附近顯示了有優(yōu)勢(shì)性的吸附性能。
從該結(jié)果可以確認(rèn)，該第1與第2二氧化碳吸收材料可以在500～900℃的范圍發(fā)揮二氧化碳吸收性能，即可以作為二氧化碳吸收材料使用。
另外，對(duì)于吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料，用以下方法檢測(cè)了二氧化碳釋放性能。
如上所述，在氣體吸收管1的中央配置二氧化碳吸收材料3，利用加熱器2將氣體吸收管1的內(nèi)部加熱至規(guī)定的溫度，同時(shí)以每分鐘500mL的比例供給二氧化碳與氮?dú)獾幕旌蠚怏w，然后停止二氧化碳的供給，如圖4所示，關(guān)閉氣體吸收管1的入口側(cè)，從出口側(cè)用回轉(zhuǎn)泵吸引直至成為規(guī)定的真空度(該實(shí)施例為100Pa)，同時(shí)檢測(cè)二氧化碳吸收材料3的真空度(二氧化碳的釋放的行為)。接著，從二氧化碳吸收材料3的減少量求得二氧化碳的釋放率。其結(jié)果見圖5。
此外，圖5中的二氧化碳的釋放率(轉(zhuǎn)化率)是指基于上述式(a)求得的，當(dāng)在式(a)中求得的二氧化碳吸收的轉(zhuǎn)化率為1.0的狀態(tài)時(shí)，圖5的釋放率(轉(zhuǎn)化率)成為0，當(dāng)全部釋放被吸收的二氧化碳時(shí)(二氧化碳吸收的轉(zhuǎn)化率為0時(shí))，圖5的釋放率(轉(zhuǎn)化率)成為-1.0的概念。
如圖5所示，確認(rèn)了即使關(guān)于二氧化碳的釋放，第1與第2二氧化碳吸收材料均顯示出同樣的趨勢(shì)，可以以750℃以上的溫度有效地釋放二氧化碳。此外，在該試驗(yàn)中確認(rèn)了，以100Pa的壓力檢測(cè)了二氧化碳釋放特性，但通過以壓力1000Pa以下的減壓下進(jìn)行二氧化碳的釋放(解吸)，也可以有效地釋放二氧化碳。
另外，如同本發(fā)明所示，可以通過在壓力1000Pa以下的減壓下進(jìn)行二氧化碳的釋放(解吸)，來回收高濃度的二氧化碳。
此外，在上述實(shí)施例1中，以將BaTiO3粉末和沒有用的生片作為原料制造二氧化碳吸收材料的情況為例進(jìn)行了說明，但在本發(fā)明中，例如，也可以是以對(duì)將BaTiO3作為主要成分且向其中添加粘合劑等而成的料漿進(jìn)行成形成為薄片狀的狀態(tài)的生片本身，或向生片涂布導(dǎo)電糊的材料，生片前體(例如將BaTiO3分散到粘合劑與分散劑中的陶瓷料漿或分散到分散劑之前的BaTiO3等)等為原料，這種情況下也可以得到與上述實(shí)施例1相同的作用效果。
實(shí)施例2以表1所示的比例(摩爾比)配合BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、BaCO3、SrCO3、CaCO3以及BaZrO3的各原料，用球磨器混合2小時(shí)。
接著，以120℃干燥混合物10小時(shí)之后，以1200℃、2小時(shí)的條件燒成得到的粉末，得到復(fù)合氧化物粉末(二氧化碳吸收材料(陶瓷粉末))。
然后，使用得到的復(fù)合氧化物，在CO2與N2的比例以體積比計(jì)為CO220、N280的比例的混合氣體氣氛中，進(jìn)行TG-DTA分析(熱重量分析-示差熱分析)。
另外，對(duì)于已經(jīng)確認(rèn)具有作為二氧化碳吸收材料的效果的上述實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料(即向BaTiO3粉末中添加BaCO3，其添加量是使BaTiO3與BaCO3的摩爾比成為1/1，混合后，以1200℃、2小時(shí)的條件燒成得到的以Ba2TiO4為主要成分的二氧化碳吸收材料)，也以相同條件進(jìn)行TG-DTA分析(熱重量分析-示差熱分析)。
圖6顯示了對(duì)上述實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料進(jìn)行的TG-DTA分析的結(jié)果。
如圖6所示，就CO2與N2的比例以體積比計(jì)為CO220、N280的氣氛氣體中的上述實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料(表1和表2的樣品A)的重量而言，從618℃開始由于二氧化碳的吸收而增大，達(dá)到1021℃以上時(shí)，由于二氧化碳的釋放而降低，恢復(fù)到原來的重量。在此，TG最大值表示二氧化碳的最大吸收量。
因而，利用該方法，在是可以有效用作二氧化碳吸收材料的物質(zhì)的情況下，可以確認(rèn)二氧化碳的吸收釋放引起的重量變化。
表2是表示通過TG-DTA分析對(duì)用該實(shí)施例2的方法制造的復(fù)合氧化物(樣品編號(hào)1～10的樣品)和實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料(表1和表2的樣品A)進(jìn)行檢測(cè)的二氧化碳吸收開始溫度、二氧化碳釋放開始溫度、二氧化碳的最大吸收量(TG最大值)的表。
從表2可知，在各樣品間，二氧化碳吸收開始溫度、二氧化碳釋放開始溫度、二氧化碳的最大吸收量存在差異，任何樣品的二氧化碳的最大吸收量(TG最大值)均相當(dāng)大，所有的樣品均可以作為二氧化碳吸收材料使用。
另外，從表2可知，在含有Sr的情況下，存在釋放開始溫度變成高溫側(cè)、TG的最大值變大的趨勢(shì)。
另外，還可知在以Ca相對(duì)于作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)成為1.0以下的比例含有Ca的情況下，TG的最大值變小，但釋放開始溫度變成低溫，可以更容易地回收二氧化碳。
另外，還可知在Ca含量小的區(qū)域，TG的最大值幾乎不變，吸收開始溫度變低，所以在低溫下的吸收效率被提高。
此外，如同樣品編號(hào)10的樣品那樣，將Ti的一部分置換為Zr的物質(zhì)也可以作為二氧化碳吸收材料使用。
此外，在表2所示的各樣品中，在二氧化碳的釋放中必需進(jìn)行900℃以上的高溫處理，通過減壓反應(yīng)體系，可以降低二氧化碳釋放溫度。
另外，在上述實(shí)施例中，將以BaTiO3粉末、SrTiO3粉末、和CaTiO3粉末為原料制造二氧化碳吸收材料的情況作為例子進(jìn)行了說明，但在本發(fā)明中，例如，還可以將對(duì)使用BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3等作為原料并向其中添加了粘合劑等而成的料漿進(jìn)行成形成為薄片狀的狀態(tài)的陶瓷生片，向陶瓷生片涂布導(dǎo)電性糊的材料、層疊了生片的未燒成的層疊體廢料的材料、生片前體(例如，將BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3等分散到粘合劑與分散劑中的陶瓷料漿或分散到分散劑中之前的BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3等)等作為原料。此外，還確認(rèn)了在使用這樣的材料的情況下，含有Mg、Si、Mn、Na、Ni等雜質(zhì)或Dy等稀土類作為雜質(zhì)，可以得到與表2的各樣品的情況相同的作用效果。
實(shí)施例3圖7是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的二氧化碳分離裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
該二氧化碳分離裝置是在利用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料吸收、分離燃燒排氣(含二氧化碳的氣體)中的二氧化碳之后，用于從吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料釋放二氧化碳并回收的二氧化碳分離裝置，具備轉(zhuǎn)換燃燒排氣的氣流的轉(zhuǎn)換閥10、和發(fā)揮二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部以及二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部功能的兩個(gè)機(jī)構(gòu)部A、B。
此外，在圖7中，顯示了利用轉(zhuǎn)換閥10設(shè)定成向左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A供給含二氧化碳的氣體(原料氣體)的狀態(tài)，顯示了左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A發(fā)揮了二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部的功能、右側(cè)的機(jī)構(gòu)部B發(fā)揮了釋放二氧化碳的二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部的功能的狀態(tài)。
各機(jī)構(gòu)部A和B均具備容器11、加熱器12、和被填充于容器11的內(nèi)部的本發(fā)明中的二氧化碳吸收材料(實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料)3。
接著，如圖7所示，在將轉(zhuǎn)換閥10轉(zhuǎn)換到向左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A供給燃燒排氣的狀態(tài)下，通過供給燃燒排氣(在該實(shí)施例3中，壓力常壓、溫度約700℃、二氧化碳(CO2)含有率20vol％的燃燒排氣)，可以在機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部)A進(jìn)行二氧化碳的吸收。
另一方面，在機(jī)構(gòu)部(二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部)B中，從容器11的出口側(cè)進(jìn)行真空吸引，使其成為壓力為1000Pa以下的減壓狀態(tài)(例如100Pa)，利用加熱器12將容器11內(nèi)的吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料3加熱至850℃，由此從二氧化碳吸收材料3釋放二氧化碳，以高濃度回收釋放的二氧化碳，同時(shí)使已吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料3再生，供于再使用中。
此外，在二氧化碳分離裝置中，利用二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳的反應(yīng)，如下述化學(xué)式(3)所示。
Ba2TiO4+CO2→BaTiO3+BaCO3(3)另外，從已吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料釋放二氧化碳的反應(yīng)，如下述化學(xué)式(4)所示。
BaTiO3+BaCO3→Ba2TiO4+CO2↑ (4)接著，如果被填充到機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部)A的二氧化碳吸收材料3的二氧化碳吸收性能降低，則轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換閥10向右側(cè)的機(jī)構(gòu)部B供給燃燒排氣，將燃燒排氣供給到機(jī)構(gòu)部B，利用被填充到機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部)B的二氧化碳吸收材料3進(jìn)行二氧化碳的吸收。
另一方面，在機(jī)構(gòu)部A中，從容器11的出口側(cè)進(jìn)行真空吸引，使其成為壓力為1000Pa以下的減壓狀態(tài)(例如100Pa)，利用加熱器12將容器11內(nèi)的吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料3加熱至850℃，從二氧化碳吸收材料3釋放二氧化碳，回收釋放的二氧化碳，同時(shí)使已吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料3再生。
接著，通過反復(fù)進(jìn)行上述步驟，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定進(jìn)行二氧化碳的分離、回收。
此外，在交替轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)部A和機(jī)構(gòu)部B為二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部和二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部時(shí)，從各機(jī)構(gòu)部A、B排出的氣體的流路的轉(zhuǎn)換可以通過設(shè)置轉(zhuǎn)換閥容易地進(jìn)行。
此外，在該實(shí)施例3中，為了吸收1mol的二氧化碳(CO2)所必需的二氧化碳吸收材料的重量為386g，體積為83mL。
此外，該體積(83mL)為從真比重計(jì)算的體積，如果空隙率為40％，那么用于吸收1mol的二氧化碳(CO2)所必需的二氧化碳的量(容積)成為139mL。
如上所述，利用本發(fā)明的二氧化碳分離裝置，在壓力常壓、溫度約700℃的條件下，使實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料與20vol％的燃燒排氣接觸，使二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳，同時(shí)在減壓下(100Pa)，將吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料加熱到規(guī)定的溫度(850℃)，使其釋放二氧化碳，所以可以在二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部中，確切地進(jìn)行在高溫下的二氧化碳的吸收，在二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部中，確切地進(jìn)行所吸收的二氧化碳的釋放(二氧化碳吸收材料的再生)，所以可以非常節(jié)省且穩(wěn)定有效地進(jìn)行在高溫下的二氧化碳的分離、回收。
另外，在實(shí)施例3中，并列設(shè)置機(jī)構(gòu)部A和機(jī)構(gòu)部B，利用轉(zhuǎn)換閥10轉(zhuǎn)換燃燒排氣的氣流，機(jī)構(gòu)部A和機(jī)構(gòu)部B交替實(shí)現(xiàn)作為二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部的功能和作為二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部的功能，但也可以使二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部和二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部作為具備不同結(jié)構(gòu)的專用機(jī)構(gòu)部而構(gòu)成，構(gòu)成為二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部只吸收二氧化碳、二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部只釋放二氧化碳。此外，在這種情況下，必需適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行二氧化碳吸收材料的重裝等。
實(shí)施例4相對(duì)于BaTiO3粉末，添加BaCO3，其添加量使BaTiO3與BaCO3的摩爾比成為1/1，進(jìn)一步添加水，用球磨器混合2小時(shí)然后，以120℃干燥如上所述得到的混合物10小時(shí)之后，添加粘合劑進(jìn)行造粒，得到粒徑為2～5mm的球狀造粒體。
接著，在500℃下對(duì)球狀的造粒體進(jìn)行2小時(shí)脫脂，然后在1000～1200℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度下進(jìn)行2小時(shí)的燒成，得到以Ba2TiO4為主要成分的二氧化碳吸收材料。
接著，對(duì)得到的二氧化碳吸收材料，檢測(cè)非表面積、二氧化碳的最大吸收量、以及二氧化碳吸收后的裂縫的產(chǎn)生狀態(tài)。
其結(jié)果見表3。
此外，在表3中，比表面積是用BET法測(cè)定的結(jié)果。
另外，二氧化碳的最大吸收量為TG-DTA分析中的TG最大值，是在升溫10℃/min、CO2濃度20％的條件下測(cè)定的。
進(jìn)而，二氧化碳吸收后的裂縫狀態(tài)是利用顯微鏡(500倍)觀察二氧化碳吸收后的樣品的結(jié)果。
如表3所示，在是燒成溫度為1000℃的樣品編號(hào)11的樣品(二氧化碳吸收材料)的情況和燒成溫度為1100℃的樣品編號(hào)12的樣品(二氧化碳吸收材料)的情況下，比表面積分別為0.53m2/g(樣品編號(hào)11)和0.32m2/g(樣品編號(hào)12)，大于0.25m2/g，二氧化碳的最大吸收量也較大，分別為10.5重量％(樣品編號(hào)11)、10.6重量(樣品編號(hào)12)，而且也未見吸收二氧化碳后的裂縫的產(chǎn)生，得到了良好的結(jié)果。
與此相對(duì)，在是燒成溫度為1150℃的樣品編號(hào)13的樣品(二氧化碳吸收材料)的情況下，比表面積較小，為0.16m2/g，二氧化碳的最大吸收量較小，為6.9重量％。另外，雖然微小，但還可見二氧化碳吸收后的裂縫的產(chǎn)生。
另外，在是燒成溫度為1200℃的樣品編號(hào)14的樣品(二氧化碳吸收材料)的情況下，比表面積較小，為0.11m2/g，二氧化碳的最大吸收量較少，為3.4重量％。進(jìn)而，在二氧化碳吸收后，還可見裂縫的產(chǎn)生。
此外，圖8是表示在以1100℃、1150℃、1200℃燒成的樣品編號(hào)12、13和14的樣品的TG-DTA分析的流程圖。
從圖8可知，在樣品編號(hào)12的比表面積大的樣品的情況下，從約900℃到1000℃之間的二氧化碳的最大吸收量成為較大的值，與此相對(duì)，在是樣品編號(hào)13和14的比表面積較小的樣品的情況下，從約900℃到1000℃之間的二氧化碳的最大吸收量降低。因而，可知在樣品編號(hào)13和14的樣品(二氧化碳吸收材料)中，不能得到充分的二氧化碳吸收量。
實(shí)施例5在制造層疊陶瓷電容器的工序中，從將以摩爾比(Ba/Ti)0.99～1.01比例含有Ba和Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)(BaTiO3)作為主要成分的生片，取出必要部分，在500℃下將剩下的沒有用的部分(沒有用的生片)進(jìn)行脫脂，制作BaTiO3的含量為87％的陶瓷粉末。
此外，該陶瓷粉末在殘留部分主要含有Ca、Zr、Si、Na的氧化物。
接著，與第1二氧化碳吸收材料的制作方法的情況相同，向該陶瓷粉末中添加BaCO3，其添加量使BaTiO3與BaCO3的摩爾比成為1/1，進(jìn)一步添加水，用球磨器混合2小時(shí)。然后，以120℃干燥如上所述得到的混合物10小時(shí)之后，加入粘合劑，進(jìn)行造粒，得到粒徑為2～5mm的球狀造粒體。
接著，在500℃下對(duì)球狀的造粒體進(jìn)行2小時(shí)脫脂，然后在1000～1200℃的范圍內(nèi)的規(guī)定溫度下進(jìn)行2小時(shí)的燒成，得到以Ba2TiO4為主要成分的二氧化碳吸收材料。
接著，對(duì)得到的二氧化碳吸收材料，檢測(cè)非表面積、二氧化碳的最大吸收量、以及二氧化碳吸收后的裂縫的產(chǎn)生狀態(tài)。
其結(jié)果見表4。
此外，表4的匣缽內(nèi)填料量表示在燒成時(shí)使用的向熱處理用的匣缽的上述造粒體的填料量。
此外，表4中的比表面積、二氧化碳的最大吸收量/以及二氧化碳吸收后的裂縫狀態(tài)，用與上述表3的情況相同的方法測(cè)定、觀察。
如表4所示，與實(shí)施例4的情況相同，確認(rèn)了燒成溫度為1150℃以上(樣品編號(hào)24、25和29)時(shí)，比表面積降低，二氧化碳的最大吸收量降低。
另外，在二氧化碳的最大吸收量降低的樣品編號(hào)24、25和29的樣品中，就匣缽內(nèi)的填料量為100g的樣品編號(hào)24和25的樣品而言，在吸收二氧化碳后，樣品表面可見裂縫的產(chǎn)生。
此外，在二氧化碳的最大吸收量降低的樣品編號(hào)24、25和29的樣品中，就匣缽內(nèi)的填料量為200g的樣品編號(hào)29的樣品而言，與樣品編號(hào)24、25相比，比表面積變大，但認(rèn)為這是因?yàn)闊蓺夥罩械亩趸紳舛仍龃蟆?br> 另外，從表4可知，在燒成溫度為1100～1100℃的范圍的情況下，與填料量無關(guān)，得到的二氧化碳吸收材料(即樣品編號(hào)21、22、23、26、27、28的樣品(二氧化碳吸收材料))，其比表面積和二氧化碳的最大吸收量大，而且在吸收二氧化碳?xì)怏w后未見有裂縫的產(chǎn)生，具備作為二氧化碳吸收材料所必要的特性。
圖9是表示對(duì)在實(shí)施例4中得到的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的比表面積與二氧化碳最大吸收量的關(guān)系、對(duì)在上述實(shí)施例5中得到的二氧化碳吸收材料檢測(cè)的比表面積與二氧化碳最大吸收量的關(guān)系的圖。
如圖9所示，在是實(shí)施例5的二氧化碳的吸收材料的情況下，最大吸收量小于實(shí)施例4的二氧化碳的吸收材料的情況，但這是因?yàn)?，在是?shí)施例5的二氧化碳的吸收材料的情況下，由于樣品(原料)中含有的雜質(zhì)而導(dǎo)致Ba2TiO4的含有率比實(shí)施例4的二氧化碳吸收材料的情況低。
另外，還可知在實(shí)施例4和5的任意二氧化碳吸收材料中，比表面積如果不到0.25m2/g，則二氧化碳的最大吸收率會(huì)降低，優(yōu)選比表面積為0.25m2/g以上。
實(shí)施例6向在外部具備電熱加熱器的內(nèi)徑22mm、長(zhǎng)300mm的不銹鋼制容器中，填充與上述實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料相當(dāng)?shù)钠骄?mm的二氧化碳吸收材料(Ba2TiO4)22g(約10mL)，以19NL/h流通氮?dú)?，利用電熱加熱器將氮?dú)馊肟跍囟瓤刂圃?50℃。
接著，使流通的氮溫度穩(wěn)定之后，以1NL/h的速度流通以100ppm的比例在二氧化碳中含有二氧化硫的氣體(二氧化碳濃度成為5mol％)，進(jìn)行二氧化碳的吸收。在二氧化碳的吸收操作中，從二氧化碳吸收裝置排出的氣體中的二氧化硫濃度為0ppm。
實(shí)施例7除了將氮?dú)馊肟跍囟瓤刂圃?00℃以外，利用與實(shí)施例6相同的方法，供給在二氧化碳中以100ppm的比例含有二氧化硫的氣體，進(jìn)行二氧化碳的吸收操作，結(jié)果為在二氧化碳的吸收操作中，從二氧化碳吸收裝置排出的氣體中的二氧化硫濃度為0ppm。
從上述實(shí)施例6和該實(shí)施例7可以確認(rèn)，在使用本吸收材料的情況下，在吸收二氧化碳時(shí)，可以同時(shí)除去氣體中含有的硫氧化物氣體。
實(shí)施例8
向在外部具備電熱加熱器的內(nèi)徑22mm、長(zhǎng)300mm的不銹鋼制容器中，填充與上述實(shí)施例1的第1二氧化碳吸收材料相當(dāng)?shù)钠骄?mm的二氧化碳吸收材料(Ba2TiO4)22g(約10mL)，以19NL/h流通氮?dú)?，利用電熱加熱器將氮?dú)馊肟跍囟瓤刂圃?50℃。
接著，使流通的氮溫度穩(wěn)定之后，以1NL/h的速度流通在二氧化碳中以120ppm的比例含有氮氧化物(一氧化氮/二氧化氮＝1/1)的氣體(二氧化碳濃度成為5mol％)，進(jìn)行二氧化碳的吸收。在二氧化碳的吸收操作中，從二氧化碳吸收裝置排出的氣體中的氮氧化物濃度為70ppm。
從該實(shí)施例8可以確認(rèn)，在使用本吸收材料的情況下，在吸收二氧化碳時(shí)，可以同時(shí)除去氣體中含有的氮氧化物氣體。
此外，本發(fā)明不被上述的各實(shí)施例限定，關(guān)于二氧化碳吸收材料中含有的作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti的比例、二氧化碳的吸收條件和釋放條件、構(gòu)成二氧化碳分離裝置的二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部或二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部的具體構(gòu)成等，在發(fā)明的范圍內(nèi)，可以加入各種應(yīng)用、變形。
工業(yè)上的可利用性本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，將以摩爾比(X/Ti)1.8～2.2的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti的復(fù)合氧化物作為主要成分，可以在約500℃以上的溫度區(qū)域吸收二氧化碳，且可以在壓力1000Pa以下、溫度750℃以上的條件下有效地釋放其吸收的二氧化碳。因而，使用該二氧化碳吸收材料，進(jìn)行二氧化碳的吸收分離、回收，由此可以非常節(jié)省且有效地進(jìn)行高溫下的二氧化碳的分離、回收。另外，通過在壓力1000Pa以下的減壓下進(jìn)行二氧化碳的釋放(解吸)，還可以回收高濃度的二氧化碳。另外，構(gòu)成上述二氧化碳吸收材料的X的一部分在規(guī)定的范圍內(nèi)被Ca置換的物質(zhì)，也可以有效地作為二氧化碳的吸收材料。
除此以外，本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于以工廠中產(chǎn)生的燃燒排氣中除去二氧化碳或從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣中除去二氧化碳為代表的、從在各種領(lǐng)域產(chǎn)生的含二氧化碳的氣體分離二氧化碳的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳吸收材料，其特征在于，將以摩爾比(X/Ti)1.8～2.2的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti的復(fù)合氧化物作為主要成分。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，其通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的所述成分物質(zhì)X與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，由此得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或者2所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，其通過在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成將以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的所述成分物質(zhì)X與Ti且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為主要成分的、在電子部件的制造工序中使用的生片、生片廢料、生片層疊體廢料、生片前體的至少一種，由此得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1～3中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，所述成分物質(zhì)X的一部分被Ca置換，Ca相對(duì)于X的比例以摩爾比(Ca/X)計(jì)為1.0以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，其通過在碳酸鈣、碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成含有作為Sr和Ba的至少一種的所述成分物質(zhì)X、Ca與Ti、且主要晶體結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，由此得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1～5中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，所述Ti的一部分被Zr置換，Zr相對(duì)于Ti的比例以摩爾比(Zr/Ti)計(jì)為0.25以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1～6中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，表觀比表面積為0.25m2/g以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2、3、5和7中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，其是顆粒狀的二氧化碳吸收材料，在成形為顆粒狀之后，以1000～1100℃燒成得到。
9.一種二氧化碳分離方法，其特征在于，具備使用權(quán)利要求
1～8中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料，在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使其吸收二氧化碳的工序；和在壓力1000Pa以下、溫度750℃以上的條件下釋放由所述二氧化碳吸收材料所吸收的二氧化碳的工序。
10.一種二氧化碳分離裝置，其特征在于，具備二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部，其在壓力1.0×104～1.0×106Pa、溫度500～900℃的條件下使權(quán)利要求
1～8中任意一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收材料與含有二氧化碳的氣流接觸，使所述二氧化碳吸收材料吸收二氧化碳；和二氧化碳釋放機(jī)構(gòu)部，其在壓力1000Pa以下的減壓下、溫度750℃以上的條件下對(duì)接觸含有二氧化碳的氣流并吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料進(jìn)行加熱，釋放二氧化碳。
專利摘要
本發(fā)明提供一種二氧化碳吸收材料，該材料將以摩爾比(X/Ti)1.8～2.2的比例含有作為Sr和Ba的至少一種的成分物質(zhì)X與Ti的復(fù)合氧化物作為主要成分。另外，在碳酸鍶和碳酸鋇的至少一種的存在下，燒成以摩爾比(X/Ti)0.9～1.1的比例含有X與Ti的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)物質(zhì)、或含有這些物質(zhì)的生片、生片廢料、生片層疊體廢料、生片前體的至少一種。本發(fā)明還提供一種二氧化碳分離裝置具備使用本發(fā)明的二氧化碳吸收材(3)在1.0×10
文檔編號(hào)C01G23/00GK1993175SQ200580026127
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月5日
發(fā)明者齊藤芳則, 坂部行雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan