CN107198936A - 二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法 - Google Patents

二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式涉及二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法。本发明的实施方式提供能够以少的能量分离回收二氧化碳的二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法。本发明的实施方式的二氧化碳气体吸收材料具有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，液状二氧化碳气体吸收剂为由第1胺和溶剂构成的溶液，固体状二氧化碳气体吸收材为下述中的任一种第2胺：高分子胺；基材和固定于基材上的胺；高分子胺及基材和固定于基材上的胺。

Description

二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳 气体回收方法
本申请以日本专利申请2016-053110(申请日：03/16/2016)为基础，由该申请享有优先权。本申请通过参照该申请，包含该申请的全部内容。
技术领域
实施方式涉及二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法。
背景技术
近年来，为了抑制地球变暖，要求降低二氧化碳向大气中的排放量。特别是起因于煤炭火力发电的二氧化碳(CO2)排放量占全世界的CO2排放量的近30％，通过降低来自煤炭火力发电的二氧化碳排放量，作为地球变暖的缓和计策可以期待大的效果。作为将二氧化碳进行分离、回收、储存的技术(Carbon Capture and Storage，碳捕获和储存)(以下，本说明书中有时记为“CCS”)之一，有基于利用了化学吸附法的回收方式的技术，对火力发电厂等的锅炉燃烧排气中的二氧化碳量的降低起到重要的作用。
作为代表性的CCS技术，可列举出下面的技术。对来自锅炉的燃烧排气根据需要实施脱硝、集尘、脱硫等处理后，导入吸收塔内，在吸收塔内使燃烧排气与吸收液相接触。由此，使燃烧排气中的CO2吸收到吸收液中，将CO2从燃烧排气中除去。将该吸收了CO2的吸收液通过例如热交换设备等加热后，导入再生塔内，在再生塔内使CO2从吸收液中离解，将CO2回收。另一方面，在再生塔内离解了CO2的吸收液循环至上述的吸收塔中，被再利用于燃烧排气中的CO2吸收。作为这样的CCS技术中使用的吸收液，研究了许多由胺和水构成的吸收液。
但是，在使CO2放出时为了将吸收液全部加热至100℃以上而需要大量的能量，在CO2回收效率、核算的方面残留课题。此外，胺水溶液由于长时间的使用而大量地生成胺衍生物或有机酸、氨基酸等劣化产物，引起效率的降低，所以变得需要定期的杂质除去、或吸收液的更换。
发明内容
实施方式提供能够以少的能量分离回收二氧化碳的二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法。
实施方式的二氧化碳气体吸收材料具有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，液状二氧化碳气体吸收剂为由第1胺和溶剂构成的溶液，固体状二氧化碳气体吸收材为下述中的任一种第2胺：高分子胺；基材和固定于基材上的胺；高分子胺及基材和固定于基材上的胺。
根据上述构成的二氧化碳气体吸收材料，能够以少的能量将二氧化碳分离回收。
本发明的实施方式涉及下述技术方案。
技术方案1
一种二氧化碳气体吸收材料，
其具有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，
上述液状二氧化碳气体吸收剂为由第1胺和溶剂构成的溶液，
上述固体状二氧化碳气体吸收材为下述中的任一种第2胺：高分子胺；基材和固定于上述基材上的胺；高分子胺及基材和固定于上述基材上的胺。
技术方案2
根据上述技术方案1，其中，
上述第1胺含有伯胺、仲胺和叔胺中的至少一种以上的胺，
上述第2胺含有伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺。
技术方案3
根据上述技术方案1或2，其中，
上述第1胺的伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺为受阻胺。
技术方案4
根据上述技术方案1至3中的任一者，其中，
上述第2胺具有伯或仲的杂环式胺结构。
技术方案5
根据上述技术方案1至4中的任一者，其中，
在上述第1胺中，上述伯胺、上述仲胺和上述叔胺中的至少任一种胺具有多种的胺结构。
技术方案6
根据上述技术方案1至5中的任一者，其中，
在上述第2胺中，上述伯胺和上述仲胺中的至少任一种胺具有多种的胺结构。
技术方案7
根据上述技术方案1至6中的任一者，其中，
上述第2胺的主链的末端为伯胺。
技术方案8
根据上述技术方案1至7中的任一者，其中，
上述第1胺以通式R1R2-N-R3表示，
上述R1、R2和R3全部与氮原子键合，
上述R1以Cs1Ht1Ou1Nv1表示，上述s1、上述t1、上述u1和上述v1满足0≤s1≤20，1≤t1≤50，0≤u1≤10，0≤v1≤5，
上述R2以Cs2Ht2Ou2Nv2表示，上述s2、上述t2、上述u2和上述v2满足0≤s2≤20，1≤t2≤50，0≤u2≤10，0≤v2≤5，
上述R3为Cs3Ht3Ou3Nv3所表示的氢或官能团，上述s3、上述t3、上述u3和上述v3满足1≤s3≤20，1≤t3≤50，0≤u3≤10，0≤v3≤5。
技术方案9
根据上述技术方案1至8中的任一者，其中，
上述第2胺所具有的部分结构以化学式R4-NH-R5表示，
上述R4和R5与氮原子键合，
上述R4为Cs4Ht4Ou4Nv4所表示的氢或官能团，上述s4、上述t4、上述u4和上述v4满足0≤s4≤20，1≤t4≤50，0≤u4≤10，0≤v4≤5，
上述R5以Cs5Ht5Ou5Nv5表示，上述s5、上述t5、上述u5和上述v5分别满足1≤s5≤20，1≤t5≤50，0≤u5≤10，0≤v5≤5。
技术方案10
根据上述技术方案1至9中的任一者，其中，
上述第2胺具有满足通式(1)的树枝状聚合物结构，通式(1)中的x为1以上且5以下，y为1以上且10以下。
技术方案11
根据上述技术方案1至10中的任一者，其中，
上述液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量为20重量％以上且80重量％以下。
技术方案12
根据上述技术方案1至11中的任一者，其中，
上述固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的氮原子浓度为0.1重量％以上且20重量％以下，
氮元素在液状二氧化碳气体吸收剂的总重量中所占的重量与氮元素在固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的重量的比为100：1～2：1。
技术方案13
一种二氧化碳气体回收系统，其具备：
吸收塔，其具有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料，被导入包含二氧化碳气体的被处理气体，并使上述液状二氧化碳气体吸收剂和上述固体状二氧化碳气体吸收材吸收上述二氧化碳气体；和
再生塔，其将吸收了上述二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体从上述液状二氧化碳气体吸收剂中放出，
其中，二氧化碳气体吸收材料为技术方案1至12中的任一者。
技术方案14
一种二氧化碳气体回收方法，其具有以下工序：
向容纳有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料的吸收塔中导入包含二氧化碳气体的被处理气体，使上述液状二氧化碳气体吸收剂和上述固体状二氧化碳气体吸收材吸收二氧化碳气体的工序；
将吸收了上述二氧化碳气体的上述液状二氧化碳气体吸收剂移动至再生塔的工序；
将移动至上述再生塔的吸收了上述二氧化碳气体的上述液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体放出的工序；和
将放出了上述二氧化碳气体的上述液状二氧化碳气体吸收剂移动至上述吸收塔的工序，
其中，二氧化碳气体吸收材料为技术方案1至12中的任一者。
具体实施方式
实施方式涉及将由煤炭火力发电厂等利用以烃作为主要成分的原料或燃料的能量工厂或化学工厂产生的排气气体、由汽车等产生的排气气体、原料气体或燃料气体中的二氧化碳气体等回收的二氧化碳气体吸收材料、二氧化碳气体回收系统及二氧化碳气体回收方法。
以下，详细地示出本发明的内容。
(二氧化碳气体吸收剂)
实施方式中的二氧化碳气体吸收材料具有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂包含液状的第1胺。固体状二氧化碳气体吸收材包含第2胺，上述第2胺包含基材和固定于基材上的胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材优选为混合物。此外，更优选由液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的混合物构成的二氧化碳气体吸收材料。
液状二氧化碳气体吸收剂包含液状的第1胺。液状二氧化碳气体吸收剂优选为由第1胺和溶剂构成的溶液。其中，液状是指在1个大气压、20℃下为液体。第1胺优选包含下述中的任一种类的液状的胺：脂肪族胺；杂环式胺；或脂肪族胺和杂环式胺这两者，第1胺更优选由下述中的任一种类的液状的胺构成：脂肪族胺；杂环式胺；或脂肪族胺和杂环式胺这两者。在第1胺的溶剂中，优选至少包含水。第1胺中包含的胺只要为1种以上的胺即可。第1胺中包含的胺溶解于水中。作为溶剂，优选水及与水相容的溶剂。
从降低二氧化碳气体脱吸时的能量的观点出发，第1胺优选具有至少一种以上的伯胺、仲胺、或叔胺。第1胺优选为受阻胺。更优选：第1胺为伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺中的任一者时，第1胺中的伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺中的任一者为受阻胺。受阻胺是指与胺的氮键合的官能团(例如碳链)中的至少1个官能团为碳链、且所述碳链为分支的化合物。
第1胺的伯胺也可以具有多种的胺结构。第1胺的仲胺也可以具有多种的胺结构。第1胺的叔胺也可以具有多种的胺结构。这里所谓的多种的胺结构包括：在1种胺中包含多种的胺结构的情况、和多种的胺化合物的混合物这两者。
若将第1胺中包含的脂肪族胺及杂环式胺以化学式表示，则成为R1R2-N-R3。R1、R2和R3全部与氮原子键合。另外，在杂环式胺的情况下，R2与R3键合并构成包含氮的环式胺。
R1至少包含氢(H)，也可以包含碳(C)。R1也可以进一步包含氧(O)、氮(N)、或氧(O)及氮(N)。R1若以化学式表示，则为Cs1Ht1Ou1Nv1所表示的氢或官能团。优选s1、t1、u1和v1分别满足0≤s1≤20，1≤t1≤50，0≤u1≤10，0≤v1≤5。若R1具有过大的分子结构，则有胺的水合性的降低、粘度的上升，因而不优选。因此，优选满足上述的条件的胺。从这些方面出发，更优选s1、t1、u1和v1分别满足0≤s1≤10，1≤t1≤25，0≤u1≤5，0≤v1≤4。
R2至少包含氢(H)，也可以包含碳(C)。R2也可以进一步包含氧(O)、氮(N)、或氧(O)及氮(N)。R2若以化学式表示，则为Cs2Ht2Ou2Nv2所表示的氢或官能团。优选s2、t2、u2和v2分别满足0≤s2≤20，1≤t2≤50，0≤u2≤10，0≤v2≤5。若R2具有过大的分子结构，则有胺的水合性的降低、粘度的上升，因而不优选。因此，优选满足上述的条件的胺。从这些方面出发，更优选s2、t2、u2和v2分别满足0≤s2≤20，1≤t2≤25，0≤u2≤5，0≤v2≤4。
R3至少包含氢(H)和碳(C)。R3也可以进一步包含氧(O)、氮(N)、或氧(O)及氮(N)。R3若以化学式表示，则为Cs3Ht3Ou3Nv3所表示的氢或官能团。优选s3、t3、u3和v3分别满足1≤s3≤20，1≤t3≤50，0≤u3≤10，0≤v3≤5。若R3具有过大的分子结构，则有胺的水合性的降低、粘度的上升，因而不优选。因此，优选满足上述的条件的胺。从这些方面出发，更优选s3、t3、u3和v3分别满足1≤s3≤10，1≤t3≤25，0≤u3≤5，0≤v3≤4。
作为第1胺的具体的例子，可列举出下面的化合物。由单乙醇胺、2-氨基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-1-丁醇、3-氨基-1-丁醇、4-氨基-1-丁醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-氨基-2-乙基-1-丙醇、乙二胺、丙二胺、1-丙基胺、2-丙基胺、2-甲基氨基乙醇、2-乙基氨基乙醇、二乙醇胺、羟基乙基羟基丙基胺、二丙醇胺、异丙基氨基乙醇、3-甲基胺-1,2-丙二醇、二乙基胺、甲基乙基胺、二丙基胺、环戊基氨基乙醇、环己基氨基乙醇、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇、2-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基氨基}乙醇、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、N-甲基-环己基氨基乙醇哌啶、哌嗪、1-甲基哌嗪、2-甲基哌嗪、1,4-二甲基哌嗪、吡咯烷、1-甲基吡咯烷、2-甲基吡咯烷、1,4-二氮杂二环[2,2,2]辛烷和吗啉组成的组中的1种以上的胺优选作为第1胺。
作为伯胺、仲胺和叔胺的具体例子，可列举出下面的化合物。由2-氨基-2-甲基-1-丙醇、异丙基氨基乙醇、N-叔丁基氨基乙醇、环己基氨基乙醇、环戊基氨基乙醇、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基环戊基氨基乙醇、N-乙基环戊基氨基乙醇、3-(二甲基氨基)-1,2-丙二醇、2-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基氨基}乙醇、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N-甲基-环己基氨基乙醇、N-乙基环己基氨基乙醇组成的组中的1种以上的胺优选包含于实施方式的第1胺中。
此外，从粘度、蒸气压等观点出发，更优选由2-氨基-2-甲基-1-丙醇、异丙基氨基乙醇、N-叔丁基氨基乙醇、环己基氨基乙醇、环戊基氨基乙醇、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺和N-甲基环戊基氨基乙醇、N-乙基环戊基氨基乙醇、N-甲基-环己基氨基乙醇、N-乙基环己基氨基乙醇组成的组中的1种以上的胺。
由第1胺和溶剂构成的液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量优选为20重量％以上且80重量％以下。在液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量低于20重量％的情况下，由于得不到充分的二氧化碳吸收性能，所以不优选。此外由于，在液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量高于80重量％的情况下，因由粘度上升而导致的操作性的降低、和吸收性能的降低而得不到充分的效果。根据该观点，更优选液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量为30重量％以上且70重量％以下。另外，在液状二氧化碳气体吸收剂中，不包含凝胶状的吸收剂。在使用两种以上的胺与水的混合吸收剂的情况下，胺的混合可以在上述的优选的胺浓度的范围内以任意的比率进行。液状二氧化碳气体吸收剂中含有的全部胺的定量、定性分析方法只要是能够进行胺的定量、定性分析则没有特别限定，可以使用HPLC(High Performance Liquid Chromatography，高效液相色谱)、LC/MS(LiquidChromatography/Mass Spectrometry，液相色谱/质谱)、LC/MS/MS(LiquidChromatography/Tandem Mass Spectrometry，液相色谱/串联质谱)、LC/TOF-MS(LiquidChromatography/Time-of-flight mass spectrometry，液相色谱/飞行时间质谱)、GC/MS(Gas Chromatography/Mass Spectrometry，气相色谱/质谱)、GC/MS/MS(GasChromatography/Tandem Mass Spectrometry，气相色谱/串联质谱)、GC/TOF-MS(GasChromatography/Time-of-flight mass spectrometry，气相色谱/飞行时间质谱)、IC(IonChromatography，离子色谱)、IC/MS(Ion Chromatography/Mass Chromatography，离子色谱/质谱)、1H-NMR(1H Nuclear Magnetic Resonance，1H核磁共振)、13C-NMR(13CMagnetic Resonance，13C核磁共振)等来进行。
在液状二氧化碳气体吸收剂中也可以含有除上述以外的劣化抑制剂、消泡剂、粘度调节剂、抗氧化剂等除上述以外的第3成分。
固体状二氧化碳气体吸收材为包含第2胺的固体状的胺。固体状的胺优选为下述中的任一种第2胺：高分子胺；基材和固定于基材上的胺；高分子胺及基材和固定于基材上的胺。固体状是指在1个大气压、20℃以上且100℃以下的二氧化碳气体的吸收工艺中不熔融或于液状二氧化碳气体吸收剂中不溶解的材料。第2胺优选包含伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺。通过将上述的液体状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材组合，能够高效地将二氧化碳气体吸收，并以低能量进行二氧化碳气体的放出，在这方面优选实施方式的二氧化碳气体吸收材料。此外，本实施方式中的固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体的吸收速度比液状二氧化碳气体吸收剂快。并且，认为固体二氧化碳气体吸收材作为催化剂连续地促进液状二氧化碳气体吸收剂的CO2吸收。因此，实施方式的二氧化碳气体吸收材料不仅可以高效地进行二氧化碳气体的吸收，而且通过对液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而再生，能够反复地进行二氧化碳气体的吸收和放出。即，实施方式的二氧化碳气体吸收材料是适合于进行二氧化碳气体的回收的装置的材料。另外，从与液状二氧化碳气体吸收剂的分离操作等操作性的观点出发，实施方式的固体状二氧化碳气体吸收材优选平均粒径为10μm以上。此外，在固体状二氧化碳气体吸收材中，不包含凝胶状的吸收剂。
第2胺的伯胺也可以具有多种的胺结构。第2胺的仲胺也可以具有多种的胺结构。这里所谓的多种的胺结构包括：在1种载体中包含多种的胺结构的情况、和第2胺为多种的胺化合物的混合物这两者。
高分子胺为在重复单元中、在末端官能团、或在重复单元中及末端官能团中具有胺结构的高分子。重复单元中、末端官能团、或重复单元中及末端官能团中包含的胺结构优选包含伯胺或仲胺。优选在重复单元中的主链或侧链上包含伯胺或仲胺。从二氧化碳气体的吸收及放出的反应速度的观点出发，高分子胺优选具有下述的部分结构。
此外，固定于基材上的胺也优选为伯胺或仲胺。固定于基材上的胺也优选具有与高分子胺共同的部分结构。为了提高二氧化碳气体的吸收及放出的反应速度，优选固定于基材上的胺具有该部分结构。另外，胺的导入方法只要是能够将所述部分结构的胺导入基材中，则没有特别限定。作为固定于基材上的胺，还优选胺树枝状聚合物。
第2胺所具有的部分结构为化学式R4-NH-R5所表示的脂肪族胺结构或杂环式胺结构。R4和R5全部与氮原子键合。另外，在杂环式胺的情况下，R4与R5键合并构成包含氮的环式胺。第2胺所具有的部分结构只要为1种以上即可。第2胺也可以具有多种的胺结构。第2胺为与基材固定的胺时，R4或R5与基材键合或与键合于基材的配位基键合。第2胺所具有的部分结构优选为杂环式胺结构。
R4至少包含氢(H)，也可以包含碳(C)。R4也可以进一步包含氧(O)、氮(N)、或氧(O)及氮(N)。R4若以化学式表示，则为Cs4Ht4Ou4Nv4所表示的氢或官能团。优选s4、t4、u4和v4分别满足0≤s4≤20，1≤t4≤50，0≤u4≤10，0≤v4≤5。若R4具有过大的分子结构，则存在操作性的降低等问题，因而不优选。因此，优选满足上述的条件的胺。从这些方面出发，更优选s4、t4、u4和v4分别满足0≤s4≤10，1≤t4≤25，0≤u4≤5，0≤v4≤4。
R5至少包含氢(H)和碳(C)。R5也可以进一步包含氧(O)、氮(N)、或氧(O)及氮(N)。R5若以化学式表示，则为Cs5Ht5Ou5Nv5所表示的官能团。优选s5、t5、u5和v5分别满足1≤s5≤20，1≤t5≤50，0≤u5≤10，0≤v5≤5。若R5具有过大的分子结构，则有胺的水合性的降低、粘度的上升，因而不优选。因此，优选满足上述的条件的胺。从这些方面出发，更优选s5、t5、u5和v5分别满足1≤s5≤10，1≤t5≤25，0≤u5≤5，0≤v5≤4。
从提高二氧化碳气体的吸收及放出的反应速度的观点出发，实施方式的第2胺包含由-(CH2)n-NH2，-(CH2(CH3))n-NH2，-(CH2CH(CH3))n-NH2，-(CH2)n-C5H8-NH2，-(CH2)n-C6H10-NH2，-(CH2)n-C6H4-NH2，-CH[(CH2)nNH2]2，-(NH-CH2CH2)n-NH2，-CH2CH(CH2OH)-NH2，-CH2CH(CH2CH2OH)-NH2，-CH2C(CH3)(CH2OH)-NH2，-(CH2)n-NH-CH3，-(CH2)n-NH-CH2CH3，-(CH2)n-NH-CH2CH2OH，-(CH2)n-NH-CH(CH3)-CH2OH，-CH-(CH2CH2)2-NH，-N-(CH2CH2)2-NH组成的组中的1种以上的部分结构是优选的。
从提高二氧化碳气体的吸收及放出的反应速度的观点出发，实施方式的第2胺包含由-(CH2)n-NH2，-(CH2)n-C5H8-NH2，-(CH2)n-C6H10-NH2，-(CH2)n-C6H4-NH2，-(NH-CH2CH2)n-NH2，-(CH2)n-NH-CH3，-(CH2)n-NH-CH2CH3，-(CH2)n-NH-CH2CH2OH，-CH-(CH2CH2)2-NH和-N-(CH2CH2)2-NH组成的组中的1种以上的部分结构是更优选的。根据与上述同样的理由，实施方式的第2胺包含作为-CH-(CH2CH2)2-NH或-N-(CH2CH2)2-NH的杂环式胺结构的部分结构是进一步更优选的。从二氧化碳气体吸收效率的观点出发，实施方式的第2胺优选主链的末端为伯胺。
实施方式的第2胺具有树枝状聚合物结构时，优选在树枝状聚合物的重复结构中包含伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺。具体且适合的树枝状聚合物型的第2胺优选具有满足下述的通式(1)的结构。
通式(1)中，优选x为1以上且5以下、y为1以上且10以下，更优选y为2以上且10以下。
在高分子胺中，作为重复单元数的n优选满足2≤n≤5000。若n低于2，则由于胺会溶解，所以不优选。此外，若n大于5000，则由于操作性会降低，所以不优选。
在固定于基材上的胺中，作为重复单元数的n优选满足1≤n≤10。若n大于10，则由于胺与CO2的反应性会降低，所以不优选。
基材可以为有机材料和无机材料、金属材料中的任一种，优选具有与固定于基材上的胺的前体发生反应的卤素、羟基等官能团。具体的基材可列举出膜、多孔质体、凝胶、树脂材料、填充材料(不锈钢、铁、铝或铜、树脂等)等。更具体的基材可列举出多孔质二氧化硅或多孔质树脂、树脂膜、金属填充剂等。
第2胺包含伯胺或仲胺可以采用FT-IR(Fourier Transform InfraredSpectroscopy，傅立叶变换红外光谱)、固体NMR、直接导入型质量分析法(DART(DirectAnalysis in Real Time)、使用了ASAP(Atmospheric Pressure Solid Analysis Probe，大气压固体分析探头)的质量分析等分析方法来判断。作为更具体的分析方法，通过利用1H-NMR观察归属于与伯胺和仲胺的氮键合的H的H的峰，确认第2胺包含伯胺或仲胺。
关于固体状二氧化碳气体吸收材，为了改善稳定性、润湿性等，也可以含有除上述以外的第3成分。
优选满足下述的任一条件：上述固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的氮原子浓度为0.1重量％以上且20重量％以下；液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的氮元素的比(氮元素在液状二氧化碳气体吸收剂的总重量中所占的重量(g)：氮元素在固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的重量(g))为100：1～2：1；氮原子浓度为0.1重量％以上且20重量％以下且液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的氮元素的比(氮元素在液状二氧化碳气体吸收剂的总重量中所占的重量(g)：氮元素在固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的重量(g))为100：1～2：1。氮原子浓度为0.1重量％以下、或液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的氮元素的比为100：1以下时，无法得到充分的二氧化碳气体吸收性能。另一方面，氮元素浓度为20重量％以上、或液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的氮元素的比为2：1以上时，由于无法期待相对于添加量的由固体状二氧化碳气体吸收材带来的二氧化碳气体吸收活化能提高，所以从成本等方面出发不优选。
固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的氮原子浓度(重量百分率)可以通过对二氧化碳气体吸收前的二氧化碳气体吸收前的吸收材使用元素分析法、或全氮测定装置、化学发光氮检测器进行测定而求出。
氮元素在液状二氧化碳气体吸收剂的总重量中所占的重量(g)可以对二氧化碳气体吸收前的吸收剂采用胺的定量、定性分析中使用的上述分析方法而求出。
氮元素在固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的重量(g)可以通过对二氧化碳气体吸收前的吸收材使用元素分析法进行测定而求出。
(二氧化碳气体的回收方法和二氧化碳气体的回收系统)
接着，对实施方式的二氧化碳气体回收方法和二氧化碳气体回收系统进行说明。实施方式的二氧化碳气体回收方法为使用了实施方式的二氧化碳气体吸收材料的实施方法的一个例子。此外，实施方式的二氧化碳气体回收系统为实施实施方式的二氧化碳气体回收方法的装置的一个例子。
实施方式的二氧化碳气体回收系统具备：吸收塔，其具有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料，被导入包含二氧化碳气体的被处理气体，并使液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材吸收二氧化碳气体；和再生塔，其将吸收了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体从液状二氧化碳气体吸收剂中放出。
实施方式的二氧化碳气体回收方法具有以下工序：向容纳有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料的吸收塔中导入包含二氧化碳气体的被处理气体，使液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材吸收二氧化碳气体的工序(第1工序)；使吸收了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂移动至再生塔的工序(第2工序)；将移动至再生塔的吸收了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体放出的工序(第3工序)；以及将放出了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂移动至吸收塔的工序(第4工序)。进而，通过紧接着第4工序而进行第1工序，由此能够反复地进行二氧化碳气体的回收。另外，这些工序可以连续地进行。
在将二氧化碳气体放出时，由于固体状二氧化碳气体吸收材被容纳在吸收塔中，所以没有向再生塔移动。固体状二氧化碳气体吸收材被保持在吸收塔中，进而，通过使用实施方式的液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，能够大幅地降低利用再生塔进行二氧化碳气体的放出及回收所需要的能量。
吸收塔是吸收二氧化碳气体的塔。吸收塔容纳有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材。在吸收塔中，优选容纳有液状二氧化碳气体吸收剂与固体状二氧化碳气体吸收材的混合物。在吸收塔中，进行以下工序：向容纳有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料的吸收塔中导入包含二氧化碳气体的被处理气体，使液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材吸收二氧化碳气体。向吸收塔中导入包含二氧化碳气体的被处理气体，利用吸收塔内的液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，将二氧化碳气体吸收。吸收塔只要是容纳有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，则也可以另外容纳由树脂或金属构成的填充材料等。液状二氧化碳气体吸收剂在吸收塔和再生塔中往返时，固体状二氧化碳气体吸收材残留在吸收塔中。因此，固体状二氧化碳气体吸收材优选被容纳或固定在吸收塔内。在所述形态中，由于固体状二氧化碳气体吸收材与液状二氧化碳气体吸收剂相接触，所以进行合适的二氧化碳气体的吸收。
吸收塔中的液状二氧化碳气体吸收剂及固体状二氧化碳气体吸收材与含有二氧化碳气体的被处理气体的接触通过在液状二氧化碳气体吸收剂中鼓泡气体的方法、向气体气流中以雾状降落液状二氧化碳气体吸收剂的方法(喷雾或喷射方式)、或在塔内使含有二氧化碳气体的气体与液状二氧化碳气体吸收剂对流接触的方法等来进行，但只要是液状二氧化碳气体吸收剂及固体状二氧化碳气体吸收材与含有二氧化碳气体的被处理气体能够相接触，则并不限定于上述的方法。
吸收塔中的二氧化碳气体吸收反应气氛的温度(液状二氧化碳气体吸收剂的温度)只要是二氧化碳气体吸收材料能够吸收二氧化碳气体，则可以是任意的温度，但从吸收效率的方面出发优选为10℃以上且低于70℃。当低温时反应速度降低，当高温时吸收性能降低。也可以按照成为该温度的方式，根据需要进行被处理气体或二氧化碳气体吸收材料的调温。合适的温度优选根据使用的二氧化碳气体吸收材料而变更。
再生塔是从吸收了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂中将二氧化碳气体放出的塔。通过在再生塔中将二氧化碳气体放出，从而回收二氧化碳气体。也可以进行将回收了的二氧化碳气体进行储藏、或移送、或利用等处理。进行将移动至再生塔的吸收了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而放出二氧化碳气体的工序。移动至再生塔中的液状二氧化碳气体吸收剂被加热，将二氧化碳气体放出。
再生塔中的放出二氧化碳气体时的温度(液状二氧化碳气体吸收剂的温度)只要是能够将二氧化碳气体放出，则可以是任意的温度，但从放出效率的方面出发优选为70℃以上且150℃以下。适合的温度优选根据使用的二氧化碳气体吸收材料而变更。此外，在二氧化碳气体放出时，除了加热操作以外，还可以并用减压操作或膜分离操作。
再生塔中的放出了二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂再次返回至吸收塔中，被利用于二氧化碳气体的吸收。这样，能够以低能量反复进行二氧化碳气体的吸收和放出。
(实施例1)
使用以由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂、和固体二氧化碳气体吸收材构成的二氧化碳气体吸收材料，上述固体二氧化碳气体吸收材由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。在40℃的大气压条件下，以流速0.5L/分钟吸收约3小时的含有约10体积％的CO2气体的气体。
对IPAE的CO2吸收量使用热分解气相色谱质量分析法、或GC/TCD(GasChromatography/Thermal Conductivity Detector，气相色谱/热导检测器)进行分析，结果为0.62mol/mol。之后，将由IPAE水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂和固体二氧化碳气体吸收材通过过滤而分离，仅将由IPAE水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂加热至100℃，使CO2脱吸，使用热分解气相色谱质量法、或GC/TCD(Gas Chromatography/ThermalConductivity Detector)进行分析，结果IPAE水溶液中残留CO2为0.12mol/mol。即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例2)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的N-甲基二乙醇胺(MDEA)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.64mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.51mol/mol。
(实施例3)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的三乙醇胺(TEA)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.52mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.12mol/mol，即回收CO2为0.40mol/mol。
(实施例4)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的二甲基氨基乙醇(DMAE)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.60mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.47mol/mol。
(实施例5)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的二乙基氨基乙醇(DEAE)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.61mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例6)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的环己基氨基乙醇、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.64mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.51mol/mol。
(实施例7)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的N-甲基环己基氨基乙醇、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.60mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.49mol/mol。
(实施例8)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的环戊基氨基乙醇、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.62mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.12mol/mol，即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例9)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的单乙醇胺(MEA)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.65mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.30mol/mol，即回收CO2为0.35mol/mol。
(实施例10)
使用作为液状二氧化碳气体吸收剂的50重量％的二乙醇胺(DEA)、和由具有-N(CH2CH2)2NH所表示的胺作为末端官能团且使用硅烷偶联材料担载于多孔质二氧化硅上的平均粒径为100μm的多孔质二氧化硅担载胺构成的固体二氧化碳气体吸收材。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.62mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.25mol/mol，即回收CO2为0.37mol/mol。
(实施例11)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的二乙醇胺(DEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.59mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.23mol/mol，即回收CO2为0.36mol/mol。
(实施例12)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.63mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例13)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的N-甲基二乙醇胺(MDEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.62mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.12mol/mol，即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例14)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的三乙醇胺(TEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.58mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.12mol/mol，即回收CO2为0.46mol/mol。
(实施例15)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的环己基氨基乙醇，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.62mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.51mol/mol。
(实施例16)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的N-甲基环己基氨基乙醇，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.57mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.46mol/mol。
(实施例17)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的环戊基氨基乙醇，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-NH-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.61mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.48mol/mol。
(实施例18)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.63mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.14mol/mol，即回收CO2为0.49mol/mol。
(实施例19)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的N-甲基二乙醇胺(MDEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.61mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.48mol/mol。
(实施例20)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的三乙醇胺(TEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.57mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.46mol/mol。
(实施例21)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的环己基氨基乙醇(C6AE)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.63mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.13mol/mol，即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例22)
使用以由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂、和固体二氧化碳气体吸收材构成的二氧化碳气体吸收材料，上述固体二氧化碳气体吸收材由具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的多孔质聚苯乙烯树脂担载胺构成。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。IPAE的CO2吸收量为0.63mol/mol。之后，仅将IPAE加热至100℃，使CO2脱吸，结果IPAE水溶液中残留CO2为0.12mol/mol。即回收CO2为0.51mol/mol。
(实施例23)
使用以由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂、和固体二氧化碳气体吸收材构成的二氧化碳气体吸收材料，上述固体二氧化碳气体吸收材由具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的不锈钢担载胺构成。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。IPAE的CO2吸收量为0.61mol/mol。之后，仅将IPAE加热至100℃，使CO2脱吸，结果IPAE水溶液中残留CO2为0.11mol/mol。即回收CO2为0.50mol/mol。
(实施例24)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为10：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.58mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.47mol/mol。
(实施例25)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的二氧化硅担载胺。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为3：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.68mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.57mol/mol。
(比较例1)
仅使用由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。IPAE的CO2吸收量为0.40mol/mol。之后，将IPAE水溶液加热至100℃，使CO2脱吸，结果IPAE水溶液中残留CO2为0.11mol/mol。即回收CO2为0.29mol/mol。
(比较例2)
仅使用由50重量％的N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.41mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.30mol/mol。
(比较例3)
仅使用由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)和5重量％的哌嗪水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.65mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.30mol/mol，即回收CO2为0.35mol/mol。
(比较例4)
使用以由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂、和固体二氧化碳气体吸收材构成的二氧化碳气体吸收材料，上述固体二氧化碳气体吸收材由具有-N(CH2CH2NH2)2所表示的胺作为末端官能团的多孔质二氧化硅担载胺构成。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为100：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.40mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.11mol/mol，即回收CO2为0.29mol/mol。
(比较例5)
使用以由50重量％的异丙基氨基乙醇(IPAE)水溶液构成的液状二氧化碳气体吸收剂、和固体二氧化碳气体吸收材构成的二氧化碳气体吸收材料，上述固体二氧化碳气体吸收材由具有-N(CH2CH3)2所表示的胺作为末端官能团的多孔质二氧化硅担载胺构成。液状二氧化碳气体吸收剂与固体二氧化碳气体吸收材的存在比以氮元素比计设定为5：1。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，CO2吸收量为0.48mol/mol，100℃下的CO2脱吸后的残留CO2为0.12mol/mol，即回收CO2为0.36mol/mol。
(实施例26)
液状二氧化碳气体吸收剂中使用45重量％的N-甲基二乙醇胺(MDEA)，固体二氧化碳气体吸收材中使用具有-CH2CH2NH2所表示的胺作为末端官能团的聚苯乙烯担载胺。进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。此外，作为比较例，在没有使用固体二氧化碳气体吸收材的条件下进行与实施例1同样的CO2吸收和脱吸实验。其结果是，回收CO2与比较例相比多0.11mol/mol。
对本发明的数个实施方式及实施例进行了说明，但这些实施方式及实施例是作为例子而示出的，并非意图要限定发明的范围。这些新型的实施方式可以以其它各种方式进行实施，也可以在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中，同时也包含在权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (14)

1.一种二氧化碳气体吸收材料，
其具有液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材，
所述液状二氧化碳气体吸收剂为由第1胺和溶剂构成的溶液，
所述固体状二氧化碳气体吸收材为下述中的任一种第2胺：高分子胺；基材和固定于所述基材上的胺；高分子胺及基材和固定于所述基材上的胺。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，
所述第1胺含有伯胺、仲胺和叔胺中的至少一种以上的胺，
所述第2胺含有伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，所述第1胺的伯胺、仲胺、或伯胺及仲胺为受阻胺。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，所述第2胺具有伯或仲的杂环式胺结构。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，在所述第1胺中，所述伯胺、所述仲胺和所述叔胺中的至少任一种胺具有多种的胺结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，在所述第2胺中，所述伯胺和所述仲胺中的至少任一种胺具有多种的胺结构。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，所述第2胺的主链的末端为伯胺。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，
所述第1胺以通式R1R2-N-R3表示，
所述R1、R2和R3全部与氮原子键合，
所述R1以Cs1Ht1Ou1Nv1表示，所述s1、所述t1、所述u1和所述v1满足0≤s1≤20，1≤t1≤50，0≤u1≤10，0≤v1≤5，
所述R2以Cs2Ht2Ou2Nv2表示，所述s2、所述t2、所述u2和所述v2满足0≤s2≤20，1≤t2≤50，0≤u2≤10，0≤v2≤5，
所述R3为Cs3Ht3Ou3Nv3所表示的氢或官能团，所述s3、所述t3、所述u3和所述v3满足1≤s3≤20，1≤t3≤50，0≤u3≤10，0≤v3≤5。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，
所述第2胺所具有的部分结构以化学式R4-NH-R5表示，
所述R4和R5与氮原子键合，
所述R4为Cs4Ht4Ou4Nv4所表示的氢或官能团，所述s4、所述t4、所述u4和所述v4满足0≤s4≤20，1≤t4≤50，0≤u4≤10，0≤v4≤5，
所述R5以Cs5Ht5Ou5Nv5表示，所述s5、所述t5、所述u5和所述v5分别满足1≤s5≤20，1≤t5≤50，0≤u5≤10，0≤v5≤5。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，所述第2胺具有满足通式(1)的树枝状聚合物结构，通式(1)中的x为1以上且5以下、y为1以上且10以下，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，所述液状二氧化碳气体吸收剂中含有的总胺量为20重量％以上且80重量％以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料，其中，
所述固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的氮原子浓度为0.1重量％以上且20重量％以下，
氮元素在液状二氧化碳气体吸收剂的总重量中所占的重量与氮元素在固体状二氧化碳气体吸收材的总重量中所占的重量的比为100：1～2：1。
13.一种二氧化碳气体回收系统，其具备：
吸收塔，其具有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料，被导入包含二氧化碳气体的被处理气体，并使所述液状二氧化碳气体吸收剂和所述固体状二氧化碳气体吸收材吸收所述二氧化碳气体；和
再生塔，其将吸收了所述二氧化碳气体的液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体从所述液状二氧化碳气体吸收剂中放出，
其中，所述二氧化碳气体吸收材料为权利要求1至12中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料。
14.一种二氧化碳气体回收方法，其具有下述工序：
向容纳有包含液状二氧化碳气体吸收剂和固体状二氧化碳气体吸收材的二氧化碳气体吸收材料的吸收塔中导入包含二氧化碳气体的被处理气体，使所述液状二氧化碳气体吸收剂和所述固体状二氧化碳气体吸收材吸收二氧化碳气体的工序；
将吸收了所述二氧化碳气体的所述液状二氧化碳气体吸收剂移动至再生塔的工序；
将移动至所述再生塔的吸收了所述二氧化碳气体的所述液状二氧化碳气体吸收剂进行加热而使二氧化碳气体放出的工序；和
将放出了所述二氧化碳气体的所述液状二氧化碳气体吸收剂移动至所述吸收塔的工序，
其中，所述二氧化碳气体吸收材料为权利要求1至12中任一项所述的二氧化碳气体吸收材料。
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