CN102985159A - 捕获二氧化碳的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于捕获二氧化碳气体的方法，所述方法包括将二氧化碳与组合物相接触，所述组合物包含选自碱性化合物的至少两种化合物，其中至少一种是有机化合物，至少一种是无机盐。所述组合物可以是固体或液体形式，但优选包含水性溶液。所述无机盐优选包含磷酸的碱金属盐。典型的碱性有机化合物可以包含氨基化合物或通过用碱处理弱酸性有机化合物而获得的盐。本发明的某些实施方案还包括从所述组合物释放被捕获的二氧化碳的步骤。所述方法提供了方便简单的过程，该过程使用优选主要是生物相容且可再生的廉价消耗品，从而与现有技术的方法相比提供了显著优势。

Description

捕获二氧化碳的方法
技术领域
本发明涉及捕获二氧化碳的新方法，并提供了可以更方便和有效地用于吸收和释放二氧化碳气体的可选材料。
背景技术
作为越来越多地使用化石燃料的结果，大气中的二氧化碳浓度已经从前工业化时代的280ppm升高至2004年的377ppm1,2，引起全球平均温度升高。预期它将在短期到中期内进一步增加，直至建立起不引起显著CO2排放的能源供应3。根据国际能源机构（InternationalEnergy Agency）的《世界能源展望》（World Energy Outlook）（2002），所预计的燃烧产生的CO2排放的增加为约1.8%/年，并且如果继续保持这一速度，到2030年，它将比2000年的水平高出70%4。
因此，如果不显著减少CO2排放，到2100年，全球平均温度可能增加1.4-5.8K5。由于煤在全球的丰富储量，这种燃料在世界上许多国家中被广泛用于发电。然而，对于每单位电力的产生来说，与天然气相比，煤的燃烧产生约2倍量的CO2。这个问题在将来可能会加重，这是由于为了维持发展中国家例如中国和印度的经济增长，用于发电装置的煤的燃烧预期将增加。其他重要的CO2制造者包括水泥制造厂和氨生产厂。然而，主要问题来自于燃煤发电站，目前超过33%的全球CO2排放来自于这样的工厂，并且这一高百分率为减少CO2排放提供了真正的机会，其中可以通过在源头处捕获CO2 6，将其集中，然后通过储存在地质构造（例如天然气井或海床）中、提高原油采收率或螯合对其进行处理，最有可能是通过化学或生物化学转化成有用产物（例如甲酸、甲醇、聚碳酸酯塑料、聚羟基链烷酸酯和生物燃料），来减少CO2排放。
目前主要使用的在填料塔中吸收和汽提CO2的方法被认为是成熟的技术，该方法典型地使用水性单乙醇胺（30%w/w）作为吸收介质4，5,7。然而，这种方法具有相当大的问题，特别是当用于处理具有低CO2浓度的大体积烟道气时（典型情况下，对于天然气燃烧来说为3-5%，对于煤燃烧来说为10-15%），因为这些过程要求使用高投资成本的大型设备，并且这些过程也是能量密集型的。在燃煤发电厂中，汽提塔再沸器中的典型能耗可以高达发电量的15-30%。结果，据计算，将目前的CO2捕获技术应用于发电厂将使电价增加多达70%2。此外，CO2捕获技术的规模必须是有可能巨大的，以应对待处理的大体积烟道气。大型发电站例如英国Yorkshire的Drax，每天产生约55,000吨CO2 8。这相当于每日需要处理大气压下约28M m3的体积。以CO2占典型的燃煤烟道废气的10-15%2计，待处理的实际气体体积典型地将为该量的7-10倍。
原则上，化学工业中目前使用的气体分离技术，例如在化学溶剂中吸收、使用固体吸附剂吸附、膜分离和低温方法，都可以被改成适用于燃烧后捕获来自于热电厂的CO2。可以解决这个问题的新技术，包括光催化方法和化学合成法，也在开发之中。此外，诸如在整体煤气化联合循环（IGCC）工厂中使用的燃烧前CO2捕获方法以及使用纯氧代替空气进行燃烧（被称为氧燃料（oxyfuel）燃烧）以生产易于螯合的CO2的方法，也正在被开发用于此目的。这样的技术被综述在Industrial and Engineering Chemistry Research（Vol.45,2006）中，并且为燃烧后CO2捕获技术的当前状态和未来发展提供了良好的了解。
然而，这样的技术或者尚未完全发展至可推广应用（许多演示工厂事实上正在计划或建造之中），或者不适用于从大型发电厂排出的烟道气中去除CO2。因此，在不远的将来，优选的选择似乎是通过在基于胺的溶剂中吸收（涤气）进行CO2的燃烧后捕获并通过蒸汽汽提进行溶剂再生，因为这已是在化学工业中发现广泛用途的沿用已久的方法4,5。涤气技术已在燃煤发电厂中用于烟道气脱硫（FGD），并且也在食品工业中使用的几个产生CO2的厂中用于捕获CO2 5。
尽管吸收/汽提是成熟的技术，但当用于处理大体积的烟道气时具有相当大的问题。尽管这种技术已被广泛使用，但其中的潜在化学只是最近才被更充分理解，这主要是由于基于水性/胺的系统的复杂行为9。利用混合的水性胺系统例如单乙醇胺（MEA，HOCH2CH2NH2）和甲基二乙醇胺（MDEA）的最新进展使形势进一步复杂化10。然而，尽管这些更昂贵的材料提供了更有利的能量考虑因素，但它们的稳定性可能是潜在的缺点11。
目前，水性MEA被广泛用于捕获CO2，并且它典型地用作与潜在的新系统进行比较的基准；它还突出了关于基于胺的方法的一些重要问题。因此，已知MEA在长期使用后降解，特别是由于在烟道气流中存在残留的氧气。此外，重要的是在可行的商业化过程中，补充溶剂的成本不应该过高。还存在多种可用的其他溶剂，最近已对它们的优缺点和其他方面进行评估12。还已经提出了其他复杂的胺13以及氨14，就能量需求、稳定性和处理而言，氨在水基系统中似乎提供了优于MEA和其他胺的某些优点。
对基于胺的溶剂的化学进行的考察显示，如路线1中所示2,15，胺可以通过三条主要途径吸收CO2：
Figure BDA00002321425400041
路线1
在任何给定情形中起作用的具体机制取决于过程的考虑因素，例如水或溶剂的存在、胺的浓度及其结构以及CO2的浓度和压力。在水基系统中，可能所有三种机制都起作用，但是总体机制主要涉及氨基甲酸盐和碳酸氢铵9。在高极性溶剂（例如DMSO）中往往有利于氨基甲酸，但是在其他情况下，氨基甲酸铵是非水性环境中占优势的物质。所有CO2-胺加合物在加热后脱羧，释放CO2，并使胺再生。例如，在水性MEA的情形中，脱羧典型地在120℃和0.2MPa下进行，这在能量方面对整个过程具有显著的影响。使用氨的过程在82℃和0.1MPa下运行，并且据报道就能量使用而言总体上比MEA更有效率16。热脱羧的可选方案是简单地加入pKa<5的酸例如浓硫酸或冰醋酸，以产生相应的铵盐和CO2，如路线2中所示。这对于作为碳酸氢盐或氨基甲酸盐捕获的CO2的量的定量来说特别有用（参见下文），但是对于商业化运行来说用途有限。
路线2
最近使用醇（或硫醇）和适合的碱的工作显示出相当大的希望，但是需要无水条件，这对于典型的烟道气流来说是主要的限制17。用于分离CO2的其他可选方法已被综述，这些方法的比较表明膜扩散可能是最有效力的方法，但是需要开发适合的膜材料18。
在用于捕获CO2的其他方法中，US-A-2006/0154807讨论了一种源自于硼酸的结构，所述结构包含共价连接的有机网络，包括由多个连接基团连接在一起的多个含硼簇，所述结构可用于吸附二氧化碳。类似地，WO-A-2008/091976涉及包含结晶有机构架的材料的应用，所述构架包括源自于硼酸的结构，所述材料可用于储存气体分子例如CO2。另一方面，GB-A-1330604涉及通过用原硼酸和氢氧化钾的水性溶液在70℃至160℃和从大气压至30个大气压的压力下进行涤气，从气体流中分离二氧化碳。
在WO-A-2006/082436中，公开了用于从气态混合物中分离反应性气体例如CO2的气体分离装置，所述装置包含被离子膜分隔开的多孔阳极和阴极，所述阳极充满着吸收性化合物或溶剂，而所述阴极充满着导电液体。其中适合的吸收性化合物是胺、磺酸和羧酸。通过向电极施加电荷来促进吸收、解吸或两者。
US-A-2005/0129598教导了利用离子液体从气态料流分离CO2的方法，所述离子液体包含具有羧酸根官能团的阴离子，所述离子液体可用于选择性络合CO2。离子液体实际上是完全由离子构成的低熔点熔融盐，随后可以容易地再生和再循环。
GB-A-391786公开了利用水性溶液分离二氧化碳的方法，所述水性溶液含有与磺酸或有机羧酸化合的碱，所述磺酸或有机羧酸包括氨基磺酸、氨基酸例如丙氨酸和天冬氨酸、通过清蛋白降解获得的氨基酸混合物、弱的脂族单羧酸或二羧酸、以及亚氨基酸例如亚氨基二丙酸。钠、钾、锂的氢氧化物和氧化物或这些金属的盐例如碳酸盐，被优选用作碱。
US-A-1934472教导了用于从烟道气中去除二氧化碳的方法，所述方法包括用碳酸钠或三乙醇胺碳酸盐的溶液处理气体混合物，以及随后通过在减压下对得到的液体进行加热来释放二氧化碳。
US-A-1964808叙述了用于从气态混合物中去除二氧化碳的方法，所述方法包括用硼酸胺溶液处理混合物，以及随后通过对得到的液体进行加热来释放二氧化碳。
US-A-1990217公开了用于从气态混合物中去除硫化氢的方法，所述方法包括用强无机碱例如碱金属或碱土金属化合物与含有羧酸或磺酸基团的有机酸的溶液处理混合物，以及如果需要的话，通过加热释放硫化氢。
US-A-2031632涉及通过用碱性有机氨基化合物例如乙醇胺的溶液在砷或钒化合物存在下处理气态混合物而从该混合物中去除酸性气体，以及通过加热释放酸性气体。
GB-A-786669涉及通过在压力和升高的温度下使用含有氨基酸或蛋白质的碱性溶液的方法，从气态混合物中分离二氧化碳或硫化氢，而GB-A-798856公开了利用含有砷的有机或无机化合物、特别是氧化砷本身或亚砷酸盐的碱性溶液，从气态混合物中分离二氧化碳。在每种情况下，可以通过将热空气或蒸汽加热通过溶液来实现再生，并且碱性溶液可以含有碳酸、磷酸、硼酸、亚砷酸或石炭酸的钠盐、钾盐或铵盐或者乙醇胺，而硼酸、硅酸以及锌盐、硒盐、碲盐和铝盐起到氧化砷的协同增效剂的作用。
类似地，GB-A-1501195依赖于使用碱金属碳酸盐和氨基酸的水性溶液的方法，用于从气态混合物中去除CO2和/或H2S，在这种情形中，改进包括向吸收溶液中添加砷和/或钒的化合物作为腐蚀抑制剂。同样地，随后执行气体的再生。
US-A-2840450教导了通过这样的方法从气态混合物中去除二氧化碳，所述方法包括用钠、钾或铵的脂族氨基醇、碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐、单价酚盐或多价酚盐的碱性溶液，在亚硒酸或亚碲酸或其碱金属盐存在下处理混合物，以及随后通过对得到的液体进行加热来释放二氧化碳。
US-A-3037844叙述了用于从气态混合物中去除二氧化碳的方法，所述方法包括用碱金属或氨的碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐或酚盐的水性溶液在三氧化砷存在下处理混合物，以及随后释放二氧化碳。
GB-A-1091261涉及用于从气态混合物中分离CO2和/或H2S的方法，所述方法需要将混合物通过包含弱酸的碱金属盐例如碳酸钾或磷酸三钾的水性溶液的吸收剂液体，然后将含有溶解的酸性气体的液体通入再生器中，在那里将液体加热并用蒸汽汽提以释放出酸性气体。
US-A-4217238涉及通过与水性溶液相接触，从气态混合物中去除酸性组分，所述水性溶液包含碱性盐和所述碱性盐的活化剂，所述活化剂包含至少一种位阻胺和作为位阻胺的共溶剂的氨基酸。
US-A-4440731教导了在用于从烟道气中回收二氧化碳的水性吸收剂气-液接触法中使用的腐蚀抑制组合物，所述方法利用碳酸铜与一种或多种二羟基乙基甘氨酸、碱金属高锰酸盐、碱金属硫氰酸盐、氧化镍或氧化铋的组合，并且使用或不使用碱金属碳酸盐。
同样地，US-A-4446119涉及用于从烃类进料流中分离酸性气体例如二氧化碳的腐蚀抑制组合物，所述组合物在这种情形中含有例如链烷醇胺与水或有机溶剂的溶液，其中还含有少量可溶性硫氰酸盐化合物或可溶性三价铋化合物，含有或不含可溶性二价镍或钴化合物。
然而，显然目前用于捕获CO2的方法对于大规模应用来说是昂贵的，并且远远称不上理想，因此本发明试图通过提供一种溶液来解决这个问题，所述溶液相对简单并使用廉价的过程和消耗品，消耗品优选主要是生物相容且可再生的。此外，本发明的方法力图为许多应用中的脱羧提供较低的能量需求。重要的是，为了快速引入，理想情况下任何方法还应该与被设计用于处理现有CO2来源例如发电站和水泥厂的当前设备相容，并且还应该为过程强化提供机会，以及需要比当前方法明显更少的能量。令人吃惊的是，本发明人发现，使用CO2吸收材料的特定组合提供了协同效应，允许处理比分开使用特定组分所可能处理的量明显更大量的CO2。当与常规的基于胺的技术相比时，许多这些组分具有明显的能量优势，这为本发明的方法提供了另一个优点。重要的是，协同效应也适用于基于胺的系统的情形中，包括那些使用工业标准品MEA的情形。
发明内容
因此，根据本发明，提供了用于捕获二氧化碳气体的方法，所述方法包括将二氧化碳与组合物相接触，所述组合物包含选自碱性化合物的至少两种化合物，其中至少一种是有机化合物，至少一种是无机盐。
典型情况下，所述二氧化碳气体被包含在含二氧化碳的废气流中。
在本发明的情形中，碱性化合物具有pKa值为6或更高的共轭酸。
碱性有机化合物是基于碳的碱性化合物。在某些实施方案中，这种碱性有机化合物可以是本身为碱性的，并且可以包含例如胺或脒。在其他实施方案中，碱性有机化合物可以源自于弱酸性有机化合物，所述弱酸性有机化合物典型地具有在6和14之间、最优选在7和12之间的pKa，并使用碱将所述弱酸性有机化合物转变成盐，所述碱的共轭酸具有比有机酸高至少一个或多个pKa单位的pKa。
在某些实施方案中，碱性无机盐可以选自其共轭酸的pKa在6和14之间的盐。在可选实施方案中，可以使用碱从所述共轭酸生成所述无机盐，所述碱的共轭酸具有比无机酸高至少一个或多个pKa单位的pKa。
pKa被定义为酸解离常数Ka的-log，并从下列方程推导出来：
K a = [ H 3 O + ] [ A - ] [ AH ]
pKa＝-logKa
其中AH表示酸物质，以方括号表示的量为浓度。引用的所有值都在水中测得，并典型地在室温（20-25℃）下测得。
优选情况下，碱性物质在水性溶液中的总浓度应该在1M和14M之间。
通过使用本发明的方法实现了协同效应，使得可以发现来自于化合物组合的CO2摄取显著高于当化合物以同样浓度单独用于同一目的时获得的单独摄取所观察到的量。按照本发明的方法，将二氧化碳与包含选自碱性化合物的至少两种化合物的组合物相接触。所述至少两种碱性化合物作为离散的单独物质引入到本发明的方法中，这些单独物质之间的协同相互作用是获得与本发明相关的令人吃惊的有益效果的关键。
所述组合物可以是固体或液体形式，并可以包含例如粉末、淤浆、分散体或悬液。更优选情况下，所述组合物包含溶液，最优选为水性溶液，其优选具有至少1mol/L（1M）的浓度。典型情况下，将二氧化碳与所述组合物相接触可以通过将含二氧化碳的废气流通过包含所述组合物的溶液来方便地实现。
典型情况下，本发明的方法还设想了从包含所述选自碱性化合物的至少两种化合物的捕获组合物中释放出被捕获的二氧化碳气体，因此本发明的某些实施方案还包括从所述组合物释放被捕获的二氧化碳的步骤。
当在本发明的情形中使用时，术语“碱性有机化合物”是指本身可能是碱性的有机化合物，或者在用碱处理后形成能够在CO2捕获过程中发挥积极作用的盐的有机化合物。
典型的碱性有机化合物可以包含脂族、碳环或杂环氨基化合物或其他源自于胺的化合物例如脒。所述化合物可以包含单胺或多胺、脒或多脒。适合的多胺包含二、三或四胺或脒，或者可以包含聚合胺或脒。所述氨基化合物可以例如包含羟胺，羟胺是含有至少一个氨基和至少一个羟基的有机分子。羟胺的特别适合的实例是脂族羟胺例如链烷醇胺，链烷醇胺的实例可以包括乙醇胺例如单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺，或脒的类似衍生物。
可选地，所述碱性有机化合物可以源自于有机酸。当在本文中使用时，术语“酸”是指在用碱例如氢氧化物处理后形成能够在CO2捕获过程中发挥积极作用的一种或多种盐的化合物。
典型的有机酸可以包含脂族、碳环或杂环酸。所述酸可以包含一元或多元酸。适合的多元酸包含二元、三元或四元酸，或者可以包含聚合酸。所述酸作为酸式盐存在。
有机酸的特别有利的实例包括酚、多酚和取代的酚，它们可以是例如式（I）-（VI）的化合物；以及杂环变体例如（VII）-（X）：
Figure BDA00002321425400111
其中X和Y是可以相同或不同的取代基，并且Z选自-CH-或杂原子，所述杂原子典型地为-N-、-O+-或-S+-。
在典型的实施方案中，X和Y选自-H、任选包括一个或多个链内杂原子的取代或未取代的烷基、烯基或炔基，取代或未取代的碳环基，取代或未取代的杂环基，烷氧基，卤素，羟基烷基（例如2-羟基乙基），卤代烷基（例如三氟甲基或2,2,2-三氟乙基），巯基，烷基羰基，芳基羰基，酰基，酰氧基，酰氨基，氨磺酰基，磺酰氨基，亚硫酰基(sulphoxy)，氨甲酰基，氰基，硝基，羧基或氨基。
在可选实施方案中，X和/或Y可以包含连接基团例如酯或醚连接基团，由此可以将酚基与核心骨架（scaffold）例如糖相连。因此，例如在优选实施方案中，本发明设想了多酚，其中多个多酚残基与核心糖骨架相连。
典型情况下，所述链内杂原子选自氮、氧、磷和硫。
适合的烷基或亚烷基基团可以具有最多为20个、优选最多为12个碳原子，并可以是直链或支链的。优选的基团是低级（亚）烷基，特别是C1-C6（亚）烷基，尤其是（亚）甲基、（亚）乙基、（亚）异丙基或（亚）叔丁基，其中（亚）烷基可以被一个或多个取代基取代。
当在本文中使用时，术语“烯基”或“亚烯基”是指具有2至12个碳原子并另外具有至少一个双键的直链或支链烷基或亚烷基部分，所述双键在适用的情况下为E或Z立体化学。该术语是指诸如乙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基和3-己烯基等以及相应的亚烯基的基团。
当在本文中使用时，术语“炔基”或“亚炔基”是指具有2至12个碳原子并另外具有至少一个叁键的直链或支链烷基或亚烷基部分。该术语是指诸如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-己炔基和3-己炔基等以及相应的亚炔基的基团。
当术语“低级”指称（亚）烷基取代基时，该术语是指具有至多7个碳原子并包括最大值7个碳原子的基团，即C1、C2、C3、C4、C5、C6或C7，特别是1直至4个碳原子并包括最大值4个碳原子的基团，所述基团无分支或分支一次或多次。
低级烷基例如是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基或正庚基。
低级亚烷基例如是亚甲基（-CH2-）、亚乙基（-CH2-CH2-）、亚丙基（-CH2-CH2-CH2-）或亚丁基（-CH2-CH2-CH2-CH2-）。
当在本文中使用时，术语“烷氧基”是指含有1至6个碳原子的未取代或取代的直链或支链烷氧基。该术语是指诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等的基团。
卤素特别是氟、氯、溴或碘，更特别是氟、氯或溴，尤其是氯。
适合的碳环基团或杂环基团可以是脂族或芳香族的，并可以是单环、二环或三环。单环基团包含一个孤立的环，而二环基团是在共用键或共用原子处相联结的稠合环部分，从而提供了螺环部分。二环基团可以包含两个芳香族部分、一个芳香族部分和一个非芳香族部分、或两个非芳香族部分。典型的环状基团是环烷基。
环烷基优选为C3-C10环烷基，特别是环丙基、二甲基环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基，环烷基是未取代的或被一个或多个、特别是1至3个取代基取代的。
芳香族碳环基团优选具有不超过16个碳原子的环系统，优选为单环、二环或三环，并且可以是完全或部分取代的，例如被至少两个取代基取代。优选的芳香族碳环基团包括苯基、萘基、茚基、薁基、蒽基和菲基，更优选为苯基或萘基，最优选为苯基。碳环基团可以是未取代的，或者被一个或多个、特别是1至3个、例如1个相同或不同的取代基取代。
杂环部分可以是芳香族或非芳香族的，并且优选包含16元以下的芳香环或环系统，优选为5至7元环。杂环也可以包括3至10元非芳香环或环系统，并优选为5元或6元非芳香环，所述杂环可以是完全饱和或部分饱和的。在每种情形中，所述环可以具有1、2或3个选自氮、氧和硫的杂原子。杂环是未取代的，或者被一个或多个、特别是1至3个、例如1个相同或不同的取代基取代。
优选的杂环部分特别包括选自下列的基团：噻吩基、呋喃基、四氢呋喃基、吡喃基、噻喃基、苯并呋喃基、吡咯基、吡唑基、吡嗪基、噻唑基、异噻唑基、二噻唑基、噁唑基、异噁唑基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚基、三唑基、四唑基、异喹啉基、喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、酞嗪基、喹喔啉基、吖啶基、吩噻嗪基和吩噁嗪基，每个这些基团都是未取代或取代的。
当在本文中用于指称部分或基团时，术语“取代的”是指在相应部分中的一个或多个氢原子彼此独立地被相应数量的所述取代基代替。取代基可以是相同或不同的，并且典型地可以选自羟基、烷氧基、卤素、羟基烷基（例如2-羟基乙基）、卤代烷基（例如三氟甲基或2,2,2-三氟乙基）、巯基、羰基、酰基、酰氧基、氨磺酰基、氨甲酰基、氰基、硝基、羧基、氨基等。
碳环或杂环上的取代基也可以包括烷基，特别是低级烷基，所述取代基可以是取代或未取代的。
优选材料的具体实例包括4-羟基苯甲酸、抗环血酸、苯酚、没食子酸、单宁酸和间苯二酚。
这些化合物可以是合成或天然来源的并可以作为工业产品或废品中的基本组分存在，包括多酚例如单宁酸，多酚可以源自于工业废物例如由造纸工业排放的工业废物，或源自于消费废物，包括来自于多酚组分高的饮料例如茶或酒的消费废物。
在适合的有机酸的其他实例中，可以提到的是β-二羰基化合物，包括某些二酮，例如乙酰丙酮（2,4-戊二酮）；酮酯，例如抗环血酸和乙酰乙酸乙酯；以及二酯，例如丙二酸酯例如丙二酸二乙酯。
适合在本发明方法中使用的上述酸的盐，是包含无机或有机阳离子的盐。因此例如，适合的盐包括金属盐、锍盐、铵盐或鏻盐。适合的金属盐包括碱金属盐例如钠盐和钾盐，以及碱土金属盐例如钙盐和镁盐。特别优选的盐是钠盐和钾盐。
适合用于将上述酸转变成所需的盐形式的碱性化合物典型地包括碱金属或碱土金属的氢氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化镁。
正如前面提到的，碱性无机盐可以选自其共轭酸的pKa在6和14之间的盐，所述碱性无机盐的实例包括已经是适用于捕获CO2的形式的氢氧化铝和碳酸钾。可选地，可以使用碱从共轭酸生成无机盐，所述碱的共轭酸具有比该无机酸高至少一个或多个pKa单位的pKa。因此，碱性无机盐可以源自于无机酸，所述无机酸在最适合的情况下包括例如硼酸、三羟基氧钒、碳酸氢盐和磷酸。这些化合物可能需要使用最高为三个当量的碱，以便生成具有适合pKa的有活性的CO2捕获剂。使用磷酸的碱金属盐，最特别是钠盐和钾盐例如磷酸三钠和磷酸三钾，获得了特别有利的结果。
最方便的情况下，本发明的方法通过将CO2与在水性溶液中的组合物在10-80℃、更优选25-60℃、最优选40-50℃范围内的温度下相接触来执行。这些温度是接触的初始温度，由于CO2捕获反应的放热性，温度可能在随后升高至显著更高的值。因此，典型地通过在40-50℃的初始温度下将含CO2的废气流通过组合物的水性溶液来获得带有CO2的加合物或盐。
然后可以利用pH调整来实现从由此形成的加合物或盐中释放CO2，这典型地包括添加酸以便降低pH。这种方法特别适合于获得对吸收性物质的捕获能力的准确定量。然而，对于本发明方法的商业化应用来说，最有利的是利用温度改变来实现CO2的释放，最特别是通过在受控条件下，在最高为约140℃的温度和在0.001MPa至100MPa范围内的压力下对加合物或盐进行加热来实现CO2的释放。优选的温度低于120℃，最优选在20-120℃的范围内，特别优选在70-90℃之间（含70和90℃）。优选的压力范围是0.01MPa至30MPa。从加合物或盐释放CO2的效率是本发明的重要特征，就此而言，所公开的组合物提供了特别有利的结果。
因此，本发明还设想了用于捕获二氧化碳气体的方法，所述方法包括将二氧化碳与组合物相接触，所述组合物包含选自碱性化合物的至少两种化合物，其中至少一种是碱性有机化合物，至少一种是无机盐。
本发明还包括从所述组合物释放被捕获的二氧化碳的步骤。所请求保护的发明的令人吃惊并具有创造性的特征是一定浓度的两种组分的成功组合，在所述浓度下，两种组分被分开使用时显示出差的CO2捕获效率，但是在组合使用时产生显著的协同效应并显示出高CO2捕获效率。
本发明方法的实施是简单且经济的，所述方法包括将CO2与在水性溶液中的特定组合物在特定温度下相接触。
当使用碱性有机化合物单乙醇胺、三乙醇胺或单宁酸钾（通过将弱酸性化合物与强碱进行反应而获得的盐的实例）与无机盐磷酸三钾的组合时，获得了特别有利的结果。特别成功的组合包括各种不同浓度的下列组合：
（a）单乙醇胺和磷酸三钾；
（b）三乙醇胺和磷酸三钾；以及
（c）单宁酸钾和磷酸三钾。
附图说明
在下文中参考附图对本发明的实施方案进行进一步描述，在所述附图中：
图1是典型的脱羧实验装置的示意图。
发明详述
将二氧化碳掺入到物质中被称为羧化；去除相同的基团是脱羧。这种羧化/脱羧过程是有效的CO2捕获和吸收剂再生的关键。
在新吸收剂的研究期间，本发明人发现某些CO2吸收材料的组合对捕获二氧化碳来说显示出出乎意料地提高的效率，特别是当以商业上可行的浓度使用时。两种或更多种吸收剂之间的这种协同效应取决于吸收剂的性质、所使用的浓度和相对比例、以及温度。这极大地增加了各种CO2吸收剂在商业化CO2捕获应用中的潜力。
胺例如MEA已经被良好地确立并用于捕获CO2。已对它们的化学进行讨论（路线1和2）。此外，已知诸如酚的酸性有机化合物的盐，也通过作为用于形成碳酸氢盐物质的碱起作用或通过其他不太特定的过程而促进CO2的捕获。其他酸性有机化合物例如1,3-二羰基化合物的行为相似。提供了下面的讨论以演示本发明背后的协同增效原理。
当溶解在水中时，CO2与碳酸处于平衡，如路线3中所示。25℃下的水合平衡常数为Kh=1.70x10-3M，因此在水性溶液中提供了显著浓度的碳酸。
Figure BDA00002321425400171
路线3
尽管碱可以与溶解的CO2直接反应，但更有可能的是，它将优选与碳酸以简单易得的酸-碱中和过程进行反应。
单宁酸由具有通过酯键与其相连的5个多酚单元的糖分子（葡萄糖）构成；每个多酚单元——在路线4中显示为R——由两个没食子酸残基组成，两个没食子酸残基同样通过酯键相连。在用碱例如氢氧化钠处理后，每个没食子酸基团可以被去质子化两次（基于水和没食子酸的已知pKa值）。这使得每个单宁酸分子能够形成具有最多为20个反应位点的盐，所述反应位点可以在与碳酸的反应中用作碱。
因此，如路线4中所示，20个碳酸分子与单宁酸盐反应，产生相应的单宁酸分子和20个碳酸氢盐分子。因此，原则上对于每摩尔单宁酸盐（使用20当量的NaOH制备）来说，捕获20摩尔的CO2。
Figure BDA00002321425400181
路线4
如路线5中所示，使用3当量的NaOH来制备没食子酸的三钠盐；然而，尽管分子带有3个负电荷，但只有酚阴离子具有足够高的碱性（pKa为约10）以与碳酸反应。因此，如路线5中所示，原则上对于每摩尔没食子酸的盐来说，捕获2摩尔CO2。
Figure BDA00002321425400182
路线5
三乙醇胺的共轭酸的pKa为7.8。尽管碳酸（pKa=3.6）与三乙醇胺的共轭酸（pKa=7.8）之间的pKa差异显著，但溶解的CO2（pKa=6.3）与三乙醇胺的共轭酸的pKa之间的小的差异（1.5）意味着逆反应可以发生，即三乙醇碳酸氢铵可以回复成CO2和三乙醇胺，如路线6中所示。因此，这种吸收剂在单独使用时，预计将仅仅捕获少量CO2。
Figure BDA00002321425400191
路线6
磷酸三钾容易与一个碳酸分子反应产生碳酸氢钾和磷酸氢二钾，正如在路线7中看到的。磷酸氢二钾的共轭酸的pKa对于使磷酸氢二钾与CO2之间的反应有效地进行来说是相对低的（pKa=7.21），因此反应在第一个酸-碱反应后停止。因此，预计1摩尔磷酸三钾将捕获1摩尔CO2。
路线7
单乙醇胺（MEA；pKa=9.5）与碳酸反应产生相应的乙醇碳酸氢铵，如路线8中所示。然而，MEA也可以与溶解的CO2分子反应产生氨基甲酸（pKa~4），氨基甲酸本身可以被另一个MEA分子去质子化产生相应的氨基甲酸盐，如路线9中所示。这种反应性赋予了MEA某些对捕获CO2来说有用的性质，其为许多CO2捕获过程选用胺这一现状提供了一个理由。
Figure BDA00002321425400201
路线8
Figure BDA00002321425400202
路线9
因此，从上面的讨论看出，到目前为止所考虑的所有分子预计都至少在某种程度上都吸收CO2。
然而，在对这些吸收剂在水中的研究期间发现，在商业化所需的高浓度下，当作为单个组分使用时，它们的活性显著低于所预期的活性，从而极大地限制了它们的商业潜力。令人吃惊的是，随后发现某些吸收剂的组合产生了显著提高的二氧化碳捕获效率，特别是当以商业上可行的浓度使用时。现在将进一步讨论并举例说明该协同效应。
本发明人提供了下列示例性的在水性溶液中的各种化合物，已知或预期这些化合物本身都将以各种不同程度吸收CO2：
Ktan-单宁酸钾；是指用20当量的氢氧化钾使单宁酸去质子化的产物，并且给出的浓度对应于碱性位点的浓度（参见路线4）。
Kgal-没食子酸钾；是指用3当量氢氧化钾使没食子酸去质子化的产物，并且给出的浓度对应于碱性位点的浓度（参见路线5）。
TEA-三乙醇胺（参见路线6）。
KPhos-磷酸三钾（参见路线7）。
MEA-单乙醇胺（参见路线8和9）。
作为参考，将对不同浓度的单独组分的水性溶液所观察到的CO2吸收体积显示在表1中。这些结果是通过将含有10%CO2的N2在50℃下鼓泡通过溶液30分钟，然后测量通过冷却至室温并加入乙酸所释放的CO2的体积而获得的。在每种情况下，为了了解吸收剂在捕获CO2中的相对效率，不允许混合物达到饱和，以致释出的CO2体积越大，吸收剂越有效率。
从表1可以注意到，这些纯化合物吸收的CO2明显低于预期，这最有可能是由所使用的化合物的高浓度造成的。因此，考虑到在实验期间可能发生的系统误差，据预期，在所研究的规模上，在5M浓度下释出的气体体积通常在200和220mL CO2之间。如果吸收剂的效率为100%，则实验体积应等于所预期的体积。发现MEA的效率为约40%；因此，对于10个CO2分子来说，MEA仅捕获4个。因此对于工业CO2捕获过程来说，这些材料将不以满负荷运行。
表1使用指定浓度的单独吸收剂所释出的CO2的体积
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
TEA（2.99M） 12
Kgal（5.04M） 76
MEA（4.92M） 78
Ktan（2.96M） 34
Ktan（4.86M） 22
Kphos（0.63M） 20
Kphos（5.00M） 50
Kphos（7.04M） 59
然后，本发明人研究了含有这些化合物的混合物的性能，以便确定将会产生的任何益处的程度。
首先，当使用三乙醇胺与单宁酸钾的组合时，释出的CO2的体积小于由单独组分捕获的CO2的体积之和，如表2中所示。因此，在这种情况下，观察到抗协同效应。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
TEA（2.99M） 12
Ktan（2.96M） 34
Ktan（3.00M）/TEA（2.99M） 32
表2 CO2吸收剂的抗协同组合
同样地，当没食子酸钾与磷酸钾组合使用时，获得了与使用没食子酸钾自身近似相同体积的CO2，同样表明这两种吸收剂之间没有协同性，并且事实上表明了抗协同效应，正如可以从表3看出的。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
Kgal（4.95M） 76
Kphos（5.00M） 50
Kgal（5.04M）/Kphos（5.00M） 82
表3 CO2吸收剂的抗协同组合
然而，令人吃惊的是，当磷酸钾与三乙醇胺一起使用时，观察到CO2吸收的显著增加。值得注意的是，当使用该组合时，释出的气体体积几乎为由单独吸收剂释出的气体体积之和的两倍，正如可以从表4发现的。重要的是将该观察结果与来自于没有观察到协同性的Ktan和TEA的组合的结果（表2）进行比较，从而说明了这种有益效应的令人吃惊的性质。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
TEA（2.99M） 12
Kphos（5.00M） 50
Kphos（5.00M）/TEA（2.99M） 110
表4三乙醇胺（3M）与磷酸三钾（5M）的组合的协同效应
类似地，当磷酸钾与MEA组合使用时，捕获了与MEA自身相比几乎两倍量的CO2。这些结果显示在表5中。这同样说明了这两种吸收剂材料之间的明显的协同效应。值得注意的是，在这种情形中，Kphos的水平比前面实例中的水平低得多；此外，该效应是用工业标准品MEA获得的。在更高的Kphos浓度下观察到相分离，产生了两个液体层，所述两个液体层给出可能有用但可变的结果。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
MEA（4.92M） 78
Kphos（0.63M） 20
MEA（4.92M）/Kphos（0.63M） 154
表5单乙醇胺（5M）与磷酸三钾（0.63M）的组合的协同效应
使用两者均为约5M的Ktan和Kphos的组合观察到了相似的协同效应，正如从表6中看到的。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
Ktan（4.86M） 22
Kphos（5.00M） 50
Ktan（4.96M）/Kphos（5.08M） 110
表6 5M的单宁酸钾与磷酸三钾的组合的协同效应
如果使用Ktan和Kphos来研究组分相对浓度的影响，可以观察到这种协同性的更极端的证明。这种研究的结果显示在表7中。例如，使用单宁酸钾（~3M）和磷酸钾（~7M）给出几乎两倍于表6中报道的使用单宁酸钾（~5M）与磷酸钾（~5M）的混合物所观察到的CO2量，并且也超过在相同浓度条件下使用单独吸收剂的相关CO2量的两倍，如表7中所示。在这种情况下，基于通过原始溶液的已知CO2体积，捕获的体积明显为几乎100%的效率。
吸收剂（浓度） 释出的气体体积（mL）
Ktan（2.96M） 34
Kphos（7.04M） 59
Ktan（3.15M）/Kphos（6.88M） 213
表7利用单宁酸钾（3M）和磷酸三钾（7M）增强协同效应
正如前面指出的，在本发明技术的商业化应用中，典型地利用温度改变来实现CO2的释放；温度增加通常释放CO2，从而使捕获溶剂能够再生，以在循环过程中重新使用。为了证实这种效应，使用前面描述的方法测定了示例性捕获溶剂组合在选定的温度范围内保留CO2的容量，但是在每种情况下，在冷却并用乙酸处理之前，将捕获剂与CO2在选定的特定温度下平衡。因此，可以通过计算在所考虑的不同温度下的两个CO2容量之间的差值，来容易地确定可以释放的CO2的体积。结果显示在表8中，这些结果显示了可以释放出的最大CO2体积（ΔCO2）。然而，应该强调的是，表中显示的温度变化仅仅是为了说明具体实例，由于其他限制因素，包括但不限于能量需求、粘度和挥发性，表中显示的温度变化不一定代表用于商业化捕获过程的最佳操作条件。典型情况下，在20℃和140℃之间的任何温度变化都可能适合于本发明的方法。
表8用于证实CO2的热释放的在不同温度下荷载的CO2的变化
因此，本发明人已表明，取决于吸收剂的性质、它们的浓度和相对比例，本申请中所定义的组合物在增加CO2吸收方面能够表现出引人注目且令人吃惊的协同效应。然后可以通过调整pH或利用温度改变来实现被吸收的CO2的释放。材料的可能组合决不限于本文公开的特定组合。此外，包含大于两种的CO2吸收材料的组合物在这样的情形中也是有效的。
现在将参考下面的实施例对本发明进行进一步说明，尽管所述实施例不以任何方式对本发明的范围作出任何限制。
实施例
通用实验步骤
纯的去离子水得自水纯化系统Nanopure DiamondTM Barnstead。所有其他试剂按接收时的原样使用。10%二氧化碳在氮气中的气体混合物购自BOC gases。
向25mL圆底烧瓶中加入5mL指定浓度的吸收剂水性溶液。然后将气体混合物（含10%二氧化碳的氮气）在50℃（或其他指定温度）和大气压下，以66mL/min的流速鼓泡通过混合物30分钟。让混合物冷却至室温，然后将烧瓶与图1中所示的脱羧装置连接。
因此，参考图1，可以看出该脱羧系统由下述部件构成：
●水浴；
●搅拌系统，HI 190M HANNA系统；
●气体容器，其中使用装有水的倒置带刻度玻璃量筒（250mL）收集在脱羧过程中释出的气体；
●管，其中为了使死体积最小化，使用了1/16"不锈钢管路（长度小于1米）。在烧瓶中的管尖安装有套圈，以避免脱羧步骤期间任何可能的断开。将另一个管尖推到装有水的倒置带刻度玻璃量筒（250mL）的顶部，以防止水流回到烧瓶中；以及
●密封件，其中利用B14 suba密封件以允许添加其他试剂例如冰醋酸；使用石蜡密封任何可能的泄漏。
随后，向混合物中加入10mL冰醋酸，以便使二氧化碳从其碳酸氢盐形式中释放出来。然后记录释出的CO2气体。
实施例1-三乙醇胺（2.99M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入三乙醇胺（6.70mL，50.0mmol）和10mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到12mL CO2，如表1中所报告。
实施例2-没食子酸钾（5.04M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入没食子酸（8.57g，50.4mmol）、氢氧化钾（9.80g，151mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到76mL CO2，如表1中所报告。
实施例3-单乙醇胺（4.92M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单乙醇胺（6.00mL，98.4mmol）和14mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到78mL CO2，如表1中所报告。
实施例4-单宁酸钾（2.96M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（2.53g，1.49mmol）、氢氧化钾（1.92g，29.6mmol）和10mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到34mL CO2，如表1中所报告。
实施例5-单宁酸钾（4.86M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（8.28g，4.87mmol）、氢氧化钾（6.31g，97.2mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到22mL CO2，如表1中所报告。
实施例6-磷酸钾（0.63M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入磷酸钾（2.76g，12.6mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到20mL CO2，如表1中所报告。
实施例7-磷酸钾（5.00M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入磷酸钾（21.9g，99.9mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到50mL CO2，如表1中所报告。
实施例8-磷酸钾（7.04M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入磷酸钾（15.4g，70.4mmol）和10mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到59mL CO2，如表1中所报告。
实施例9-单宁酸钾（3.00M）和三乙醇胺（2.99M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（4.26g，2.51mmol）、氢氧化钾（3.25g，50.0mmol）、三乙醇胺（6.70mL，50.0mmol）和10mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到32mL CO2，如表2中所报告。
实施例10-没食子酸钾（5.04M）和磷酸钾（5.00M）水性溶液的脱 羧
向50mL圆底烧瓶中加入没食子酸（8.57g，50.4mmol）、氢氧化钾（9.80g，151mmol）、磷酸钾（21.9g，100mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到82mL CO2，如表3中所报告。
实施例11-磷酸钾（5.00M）和三乙醇胺（2.99M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入磷酸钾（36.5g，167mmol）、三乙醇胺（13.4mL，100mmol）和10mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到110mL CO2，如表4中所报告。
实施例12-磷酸钾（0.63M）和单乙醇胺（4.92M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入磷酸钾（2.77g，12.7mmol）、单乙醇胺（6.00mL，98.4mmol）和14mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到154mL CO2，如表5中所报告。
实施例13-单宁酸钾（4.96M）和磷酸钾（5.08M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（8.45g，4.97mmol）、氢氧化钾（6.43g，99.2mmol）、磷酸钾（22.2g，102mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到110mL CO2，如表6中所报告。
实施例14-单宁酸钾（3.15M）和磷酸钾（6.88M）水性溶液的脱羧
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（5.38g，3.16mmol）、氢氧化钾（4.09g，63.0mmol）、磷酸钾（30.1g，137mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤得到213mL CO2，如表7中所报告。
实施例15-单宁酸钾（4.96M）和磷酸钾（5.08M）水性溶液的CO 2 容量随温度的变化的测定
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（8.45g，4.97mmol）、氢氧化钾（6.43g，99.2mmol）、磷酸钾（22.2g，102mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤，在规定的温度下使溶液与CO2平衡，得到所观察到的CO2体积，如表8中所报告。
实施例16-单宁酸钾（3.15M）和磷酸钾（6.88M）水性溶液的CO 2 容量随温度的变化的测定
向50mL圆底烧瓶中加入单宁酸（5.38g，3.16mmol）、氢氧化钾（4.09g，63.0mmol）、磷酸钾（30.1g，137mmol）和20mL水。30分钟后，遵照通用步骤，在规定的温度下使溶液与CO2平衡，得到所观察到的CO2体积，如表8中所报告。
实施例17-单乙醇胺（4.92M）水性溶液的CO 2 容量随温度的变化的 测定
向50mL圆底烧瓶中加入单乙醇胺（6.00mL，98.4mmol）和14mL水。30分钟后，遵照通用步骤，在规定的温度下使溶液与CO2平衡，得到所观察到的CO2体积，如表8中所报告。
在整个本说明书的描述和权利要求书中，单词“包含”和“含有”及其变化形式意味着“包括但不限于”，并且它们不打算（并且不）排除其他部分、添加剂、组分、整数或步骤。在整个本说明书的描述和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则不带具体数量的指称包括其复数形式。具体来说，当不带具体数量时，本说明书应该被理解为考虑到了复数以及单数，除非上下文另有要求。
与本发明的特定方面、实施方案或实施例相结合而描述的特征、整数、特性、化合物、化学部分或基团，应该被理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施方案或实施例，除非它们不相容。在本说明书（包括任何权利要求书、摘要和附图）中公开的所有特征和/或这样公开的任何方法或过程的所有步骤，均可以以任何组合方式进行组合，除了至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合之外。本发明不受限于任何前述实施方案的细节。本发明扩展到本说明书（包括任何权利要求书、摘要和附图）所公开的特征中的任何新特征或其任何新的组合，或扩展到这样公开的任何方法或过程的步骤中的任何新步骤或其任何新的组合。
现在将读者的注意力引向与本说明书同时或在其之前提交的、与本申请有关并且随着本说明书公开以备公众调查的所有论文和文献，所有这样的论文和文献的内容在此引为参考。
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Claims (54)

1.用于捕获二氧化碳气体的方法，所述方法包括将二氧化碳与组合物相接触，所述组合物包含至少两种选自碱性化合物的化合物，其中至少一种是有机化合物，以及至少一种是无机盐。
2.权利要求1的方法，其中所述碱性有机化合物包含胺或脒。
3.权利要求1的方法，其中所述碱性有机化合物源自于pKa在6和14之间的弱酸性有机化合物，使用碱将所述弱酸性有机化合物转变成盐，所述碱的共轭酸具有比有机酸高至少一个或多个pKa单位的pKa。
4.权利要求3的方法，其中所述弱酸性化合物的pKa在7和12之间。
5.权利要求1至4任一项的方法，其中无机盐选自其共轭酸的pKa在6和14之间的盐。
6.权利要求1至4任一项的方法，其中使用碱从共轭酸生成无机盐，所述碱的共轭酸具有比无机酸高至少一个或多个pKa单位的pKa。
7.权利要求1至6任一项的方法，其中至少两种碱性化合物作为离散的单独物质导入。
8.权利要求1至7任一项的方法，其中所述组合物是固体或液体形式。
9.权利要求8的方法，其中所述液体形式包含溶液、淤浆、分散体或悬液。
10.权利要求9的方法，其中所述溶液包含水性溶液。
11.前述权利要求任一项的方法，其中碱性物质在水性溶液中的总浓度在1M和14M之间。
12.前述权利要求任一项的方法，其中所述无机盐是氢氧化铝或碳酸钾。
13.权利要求1至11任一项的方法，其中所述无机盐源自于无机酸。
14.权利要求13的方法，其中所述无机酸包含硼酸、三羟基氧钒或碳酸氢盐。
15.权利要求13的方法，其中所述无机酸包含磷酸。
16.权利要求15的方法，其中所述无机盐包含磷酸三钾或磷酸三钠。
17.权利要求3或4的方法，其中所述弱酸性有机化合物包含脂族有机酸、碳环有机酸或杂环有机酸。
18.权利要求3、4或17的方法，其中所述弱酸性化合物包含一元酸或多元酸。
19.权利要求18的方法，其中所述多元酸包含二元酸、三元酸或四元酸或聚合酸。
20.权利要求3、4或17至19任一项的方法，其中所述弱酸性有机化合物包含酚、多酚、取代的酚或其杂环变体。
21.权利要求20的方法，其中所述酚、多酚或取代的酚包含式（I）-（VI）的化合物，并且所述杂环变体包含式（VII）-（X）的化合物：
Figure FDA00002321425300031
其中X和Y是可以相同或不同的取代基，并且Z选自-CH-或杂原子。
22.权利要求21的方法，其中所述杂原子是-N-、-O+-或-S+-。
23.权利要求21或22的方法，其中X和Y选自-H，任选包括一个或多个链内杂原子的取代或未取代的烷基、烯基或炔基，取代或未取代的碳环基，取代或未取代的杂环基，烷氧基，卤素，羟基烷基，卤代烷基，巯基，烷基羰基，芳基羰基，酰基，酰氧基，酰氨基，氨磺酰基，磺酰氨基，亚硫酰基，氨甲酰基，氰基，硝基，羧基或氨基。
24.权利要求21或22的方法，其中X和/或Y包含连接基团，由此将酚基与核心骨架相连。
25.权利要求24的方法，其中所述连接基团选自酯连接基团和醚连接基团。
26.权利要求24或25的方法，其中所述组合物包含含有多酚的化合物，其中多个多酚残基与核心糖骨架相连。
27.权利要求3或4的方法，其中所述弱酸性有机化合物包含抗环血酸、乙酰丙酮、乙酰乙酸酯或丙二酸二酯。
28.权利要求3或4的方法，其中所述弱酸性有机化合物包含4-羟基苯甲酸、抗环血酸或苯酚。
29.权利要求18的方法，其中所述多元酸包含没食子酸、单宁酸或间苯二酚。
30.权利要求3、4或17至29任一项的方法，其中所述碱性有机化合物是弱酸性有机化合物的金属盐、锍盐、铵盐或鏻盐。
31.权利要求30的方法，其中所述金属盐包含碱金属盐或碱土金属盐。
32.权利要求2的方法，其中所述碱性有机化合物包含脂族氨基化合物、碳环氨基化合物或杂环氨基化合物或脒。
33.权利要求32的方法，其中所述氨基化合物包含单胺或多胺、脒或多脒。
34.权利要求33的方法，其中所述多胺或多脒包含二胺、三胺或四胺或者二脒、三脒或四脒或者聚合胺或聚合脒。
35.权利要求32至34任一项的方法，其中所述氨基化合物包含羟胺。
36.权利要求35的方法，其中所述羟胺是脂族羟胺。
37.权利要求36的方法，其中所述脂族羟胺是单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。
38.前述权利要求任一项的方法，其中将CO2与在水性溶液中的组合物在10-80℃范围内的温度下相接触。
39.权利要求38的方法，其中所述温度在40-50℃的范围内。
40.权利要求38或39的方法，其中通过将含CO2的气体流通过组合物的水性溶液来获得带有CO2的加合物或盐。
41.前述权利要求任一项的方法，其还包括从所述组合物释放被捕获的二氧化碳的步骤。
42.权利要求41的方法，其中通过引起温度改变来实现CO2的释放。
43.权利要求42的方法，其中所述温度改变包括在最高为约140℃的温度下加热。
44.权利要求43的方法，其中所述温度在20-120℃的范围内。
45.权利要求43或44的方法，所述温度在70-90℃的范围内。
46.权利要求43、44或45的方法，其中通过在0.001MPa至100MPa范围内的压力下加热来实现CO2的释放。
47.权利要求46的方法，其中所述压力在0.01MPa至30MPa的范围内。
48.权利要求41的方法，其中利用pH调整来实现CO2的释放。
49.权利要求48的方法，其中所述pH调整包括添加酸以降低pH。
50.权利要求1的方法，其中所述碱性有机化合物包含单乙醇胺、三乙醇胺或单宁酸钾中的至少一种。
51.前述权利要求任一项的方法，其中所述无机盐包含磷酸三钾。
52.权利要求1的方法，其中所述组合物由单乙醇胺和磷酸三钾组成。
53.权利要求1的方法，其中所述组合物由三乙醇胺和磷酸三钾组成。
54.权利要求1的方法，其中所述组合物由单宁酸钾和磷酸三钾组成。
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