JP2010502420A - 流体のco2濃度を減少させる方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
塩;および、
液体;
を含む流体に、空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のCO2濃度が減少する。
塩を含む液体にCO2のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程;および、
前記(i)の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記(ii)の混合物のpHが9〜12になり;および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のCO2濃度が減少する。
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー;
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー;および、
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少した濃度のCO2を含む未反応の気体の放出が起こる。
塩基を導入するための第一のコンベヤー;
CO2を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー;
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる。
塩;および、
液体;
を含む流体に、微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体のフローを適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のCO2濃度が減少する。
塩を含む液体にCO2のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程;および、
前記(i)の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記(ii)の混合物のpHが9〜12になり;および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体中のCO2濃度が減少する。
当然のことながら、CO2および固体炭酸塩の形成を封鎖すること、それに続くあらゆる適用におけるあらゆる濃縮、分離、回収および再使用は、本発明の一部とみなされる。このような回収および再使用は、当業者であれば容易に理解できるものと思われ、例えば、遠心分離によるろ過、または、水のフローの出口における半透性のバリアの設置の適用を含んでいてもよく、このような場合、水は運搬されるが、運搬されなかった固体炭酸塩は、それによって濃縮されるか、または、分離される。
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体のフローを適用すること、および、
塩;および、
液体;
を含む流体に、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体のフローを適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のCO2濃度が減少する。この形態によれば、および、一態様において、前記流体は帯水層であり、塩水で充填された、または充填されていない孔を含む岩石をさらに有する。その他の実施態様において、CO2は、前記孔中に保存されるか、および/または、前記孔中の塩水の塩と固体炭酸塩を形成する。
塩を含む液体にCO2のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程;および、
前記(i)の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記(ii)の混合物のpHが9〜12になり;および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のCO2濃度が減少する。この形態によれば、および、一態様において、前記流体は帯水層であり、塩水で充填された、または充填されていない孔を含む岩石をさらに有する。その他の実施態様において、CO2は、前記孔中に保存されるか、および/または、前記孔中の塩水の塩と固体炭酸塩を形成する。
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー;
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー;および、
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加し、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少したCO2濃度を含む未反応の気体の放出が起こる。
塩基を導入するための第一のコンベヤー;
CO2を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー;
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加し、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる。
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー;
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー;および、
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入する際、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入する際に、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少したCO2濃度を含む未反応の気体の放出が起こる。
塩基を導入するための第一のコンベヤー;
CO2を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー;
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入する際、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入する際に、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成を可能にする、および、未反応の気体の放出が起こる。
装置:
図2で示されているように設計されたフローセルを構築した。このフローセルは、厚さ20mmのアクリルシートを含む。このフローセルの内部寸法は、長さ86.5cm×幅10cm×高さ48cmであった。長辺に沿ってフローが生じるようにセルを設計した。セルを3つのセクションに分けた:メインのフローユニットは、砂、ならびに、両末端のそれぞれに存在する流入用の水の貯水場および流出用の水の貯水場を含む。流入水の貯水場および流出水の貯水場はいずれも、長さ3.5cmであり、これらは、格子状の支持体、および、砂の透水係数よりも大きい透水係数を有する微細なメッシュスクリーンによってメインのセル区画と隔てられている。調節可能なオーバーフローフラスコ(overflow flask)を用いて、末端の貯水場中に異なるコンスタントヘッド(constant head)を維持させた。所定のインターバルで流出した水の体積を測定することによって、流出貯水場への放出を決定した。各末端の貯水場において蠕動ポンプを絶えず操作して、完全な混合を確認した。セル中に、0.5cm(内径)の空気注入管、および、0.5cm(内径)のCO2の注入管を設置した。これらの管を40cmの距離で離し、その後、セルをパッキングした際に砂で覆った。これらの管を、それぞれ500L/時間の体積流量で空気を供給し、1.5L/時間の体積流量でCO2を供給するバルブに連結させた。空気およびCO2のフローを、フローおよび圧力計で調節した。
以下に示すものを本装置に適用した:アキューサンド(Accusand)、これは、30/40のメッシュサイズを有し、粒子の直径が0.532mmであり、0.35の多孔率を有する;ベントナイト粘土[フィッシャー・サイエンス社(Fisher Sci.Co.)];4.12mMのCl−、1.17mMのNO3 −、3.89mMのCa2+、1.2mMのMg2+、0.06mMのK+、0.01mMのF−、0.89mMのSO4 2−、2.46mMのNa+、3.69mMのHCO3 −、0.76mMのCO3 2+の水溶液(水道水);CO2は、ゴードンガス(Gordon Gas)[イスラエル]によって提供された。
本装置を、アキューサンド30/40で、合計の高さが36cmになるまで充填し、部分的に(図2で示したように)ベントナイト粘土で覆い、これを用いて、所定のフロー経路に追いやることによって、滞留時間を長くし、十分にCO2を拡散させた。この実施態様における粘土の寸法は、長さ43cm×幅4cm×高さ28〜32cmの寸法であった。このフローセルをpH7.5の水道水で充填した。大型の水道水を供給する貯水場を用いることによって、注入口チャンバーに供給された水道水のイオンの組成を一定に維持した。水のフローを空気流と共に一晩安定化させ、それに続いてCaCl2(328g/120L)を添加し、CO2注入を開始した。空気およびCO2を2週間注入し、7時間後、1週間後、および、2週間後にpH測定を行った。
フローセル装置によるCO 2 依存性のpH変化の促進
フローセル中の異なる高さおよび位置から得られたサンプル(図2で示した通り)を解析し、それらのpHを測定した。pH測定は、CO2含量の指標として役立つ。低いpHは、高いCO2濃度を示す。短時間で炭酸塩沈殿の進行が促進され(このフローセルにおいて、分単位から時間単位へ)、明らかにpHが上昇した(表1)。
フローセル装置によるCO 2 封鎖の促進
5種の代表的なサンプル(砂、および、沈殿した炭酸塩)を解析し、酸溶液中に堆積した炭酸塩を溶解させ、放出された気体の含量を解析することによって、炭酸塩の沈殿を砂サンプルの重量パーセントとして測定した(ここで1gの沈降炭酸カルシウムは0.44gのCO2と同等とした)。解析したサンプルは、2つの注入井の間の領域のものであった。図3に、サンプルの位置を示す。
サンプル3−30からは、砂サンプル中に約0.2%w/wまでの炭酸カルシウムが生じ;
サンプル3−40からは、砂サンプル中に約0.4%w/wまでの炭酸カルシウムが生じ;
サンプル3−50からは、砂サンプル中に約1.2〜約1.3%w/wまでの炭酸カルシウムが生じ;
サンプル3−60からは、砂サンプル中に約0.4%w/wまでの炭酸カルシウムが生じた。
注入されたCO 2 からの炭酸塩の沈殿の形成
CO2同位体のシグニチャーバリュー(signature value)は、気体が形成される環境に応じて様々である。図3に示されたサンプル領域の同位体解析を行った:
サンプル3−20:−19.4‰、
サンプル3−30:−17.6‰、
サンプル3−40:−10.5‰、
サンプル3−50:−5.5‰、
サンプル3−60:−9.6‰、
サンプル3−10:−18.2‰、
サンプル3−70:−21.1‰、
サンプル3−80:−21.6‰、
サンプル3−90:−4.8‰。
遠心分離によって回収した、塩化カルシウムおよび石灰水からの炭酸塩の沈殿(10g/L)
塩化カルシウム(500mL,10g/L)の溶液を、周囲圧力で30分間、CO2でバブリングした。pHは4.0であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液(0.1M)と塩化カルシウム溶液(0.09M)とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液(pH12.2)に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をデカントし、生成物を遠心分離によって回収した。デカントした溶液はpH7.8であったが、CO2を空気から溶液に分配することによって6.4に低下させた。固体を室温で真空乾燥させ、0.71グラムを分離した。
ろ過によって回収した、塩化カルシウム(10g/L)およびCO 2 洗浄機からの石灰水から炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を、周囲圧力で30分間、CO2でバブリングした。pHは3.8であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液(0.1M)と塩化カルシウム溶液(0.09M)とを反応させることによって予め製造した、空気洗浄機として用いられていた水酸化カルシウムの飽和溶液(pH12.1)に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をろ過し、1.11グラムを分離した。ろ液は、pH8.7であった。
ろ過によって回収した、塩化カルシウム(10g/L)、石灰水およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を、周囲圧力で30分間、CO2でバブリングした。pHは3.8であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液(0.1M)と塩化カルシウム溶液(0.09M)とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液(pH12.2)に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をデカントし、生成物を、0.2ミクロンのフィルター膜を介したろ過によって回収した(0.24グラムが分離された)。ろ液はpH7.8であった。NaOH固体を添加して、pHを11に高めると、より多くの沈殿が生じた。追加の1.24グラムをろ過によって分離した。回収された全生成物は、1.48グラムであった。
アルゴン雰囲気下でろ過した、塩化カルシウム(10g/L)、石灰水およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を、周囲圧力で30分間、CO2でバブリングした。pHは3.7であった。この溶液を、NaOHの溶液(0.1M)とCaCl2の溶液(0.09M)とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液(pH12.2)に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液を、0.2ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した(1.08グラムが分離された)。pH7のろ液をNaOH固体を用いてアルカリ性(pH10.7)にした。追加の1.30グラムのCaCO3を、アルゴンガスのブランケット下でろ過によって分離した。ろ液のpHは11.0であり、安定であった。回収された全生成物は、2.38グラムであった。
アルゴン下、20℃での塩化カルシウム(10g/L)、石灰水およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を製造したところ、20℃でpH5.7を有していた。、上記混合物に二酸化炭素を通過させ45分間バブリングしたところ、pHが5.3に低下した。この溶液に、新たに製造した石灰水(飽和水酸化カルシウム、0.2MのNaOH、および、0.09MのCaCl2500mL,pH12.4)を添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した(1.16gが分離された)。ろ液のpHは7.4であったが、これを水酸化ナトリウムを用いて10.4に高めた。固体の2回目の回収をろ過で行った(追加の0.51gを回収した)。ろ液のpHは10.3であった。分離された固体の総量は、1.67gであった。
アルゴンブランケット下、20℃での、塩化カルシウム(20g/L)、石灰水(ペレットから)およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,20g/L)を製造したところ、20℃でpH8.5を有していた。二酸化炭素を混合物に通して35分間バブリングしたところ、pHが3.8に低下した。この二酸化炭素飽和溶液に、固体の水酸化カルシウムから製造された石灰水の溶液(500mL)を添加した。沈殿が形成され、これをアルゴンブランケット下でろ過によって回収した(1.19gが分離された)。ろ液のpHは7.0であったが、これを水酸化ナトリウムを添加することによって10.4に高めた。固体の2回目の回収をろ過で行った(追加の0.33gを回収した)。ろ液のpHは、10.3であった。分離された固体の総量は、1.52gであった。
アルゴン下、20℃での塩化カルシウム(10g/L)、石灰水(ペレットから)およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を製造したところ、20℃でpH5.8を有していた。二酸化炭素を上記混合物に通して100分間バブリングしたところ、pHが3.9に低下した。この溶液を、固体の水酸化カルシウムから製造された石灰水に添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した(1.00gが分離された)。ろ液のpHは6.8であった。水酸化ナトリウムを用いてpHを11.1に高め、より多くの水酸化カルシウムを沈殿させた。固体の2回目の回収をろ過で行った(追加の0.44gを回収した)。ろ液pHは、11.1であった。分離された固体の総量は、1.44gであった。
アルゴン下、20℃での、ろ過の前に添加された塩化カルシウム(10g/L)、石灰水(ペレットから)およびNaOHからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/L)を製造したところ、20℃でpH6.8を有していた。二酸化炭素を上記混合物に通して100分間バブリングしたところ、pHが4.2に低下した。2mLの約20%のNaOH(6M)を添加し、それに続いて固体の水酸化カルシウムから製造した500mLの石灰水溶液(pH12)を添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した(1.05gが分離された)。ろ液のpHは6.7であった。ろ液のpHを水酸化ナトリウムを用いて11.1に高めて、より多くの炭酸カルシウムを沈殿させた。固体の2回目の回収をろ過で行った(追加の0.91gを回収した)。ろ液pHは、11.0であった。分離された固体の総量は、1.96gであった。
Ar下での、塩基として石灰水を用いたレッドシーソルト(RSS)および塩化カルシウム(10g/L)からの炭酸塩の沈殿
海水中の大量のNaClが、ソルベー法:2NaCl+CaCO3→Na2CO3+CaCl2に従って、CaCO3沈殿を妨げるかどうかを決定するために、レッドシーソルト(RSS)を、塩化カルシウム溶液に添加した。
Ca2+:380ppm、
Mg2+:1200ppm、
Cl−:16,811ppm、
S2−:785.5ppm、
アルカリ度は、2.3ミリ当量/l[HCO3 −]+[CO3 2+]である。
Ar下、22℃での、レッドシーソルト(RSS)および塩化カルシウム(1g/L)からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト(30g/L)および塩化カルシウム(1.0g/L)の溶液(500mL)を製造したところ、pH8.1を有していた。二酸化炭素を周囲圧力で上記混合物に通して30分間バブリングしたところ、pHが4.7に低下した。この溶液に、新たに製造した石灰水溶液(飽和水酸化カルシウム、0.2MのNaOHに加えて0.09MのCaCl2500mL,pH12.4)を添加した。沈殿が形成された。この混合物をアルゴンのブランケット下で維持し、これを0.2ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した。またろ過もアルゴンのブランケット下で行った。ろ液はpH9.5であった。固体をオーブンで乾燥させ、0.92gのCaCO3を分離した。
Ar下、20℃での、塩基として石灰水およびNaOHを用いた石炭灰の水溶液および塩化カルシウム(10g/L)からの炭酸塩の沈殿
乾燥していない篩い分けしていない南アフリカのボトムアッシュ(500g)を500mLの脱イオン水に懸濁し、そのスラリーを回転式振盪機で15時間置いた。水相をろ過によって除去し、そのアッシュのケークを水で洗浄した。得られたろ液はpH12.7であった。塩化カルシウム500mL(10gのCaCl2/1.0LのH2O)を、2000mLのメスシリンダーに入れた。この溶液に二酸化炭素を通してバブリングしたところ、pHが3.83に低下した。バブリングを1時間続けた。石炭灰の水溶液(coal ash water)(590mL)をCO2で飽和した塩化カルシウム溶液に添加した。この組み合わされた溶液のpHは、5.5であった。この時点で沈殿は形成されなかった。次に、500mLの石灰水溶液(飽和Ca(OH)2)を添加すると、沈殿が形成され、pHが8.5に上昇した。20mLの50%NaOH(pH12.7)を添加することによってアルカリ度をさらに高めた。沈殿をろ過し、乾燥させ、2.39gを得た。
Ar下、20℃での、石灰水およびNaOHを用いた石炭灰の水溶液および塩化カルシウム(10g/L)からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液500mL(10gのCaCl2/1.0LのH2O)を、2000mLのメスシリンダーに入れた。最初のpHは、4.7であった。この溶液に二酸化炭素を通してバブリングしたところ、pHがpH3.9に低下した。バブリングを40分間続けた。次に、石灰水500mL、飽和Ca(OH)2(pH12.2)を添加すると、沈殿が形成され、pHが8.6に上昇した。この混合物に、実施例14で製造した石炭灰の水溶液(650mL,pH12.9)を添加し、あわせた溶液のpHはpH9に増加した。11mLの50%NaOH(pH12.2)を添加することによってアルカリ度をさらに高めた。沈殿をろ過し、乾燥させ、2.46gの生成物を得た。
Ar下、1℃での、レッドシーソルト(30g/L)および塩化カルシウム(1g/L)からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト(30g/L)、および、塩化カルシウム(1.0g/L)の溶液(500mL)を製造したところ、pH8.1を有していた。この溶液を氷/水浴で1℃に冷却した。二酸化炭素を周囲圧力で上記混合物に通して30分間バブリングしたところ、pHが4.7に低下した。この溶液を氷槽中で1℃で維持した。この溶液に、20℃で新たに製造した石灰水溶液(飽和水酸化カルシウム、0.2MのNaOHに加えて0.09MのCaCl2500mL,pH12.4)を添加した。沈殿が形成された。この混合物をアルゴンのブランケット下で維持し、これを0.2ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した。またろ過もアルゴンのブランケット下で行った。ろ液はpH7.8であった。固体をオーブンで乾燥させ、0.09gのCaCO3を分離した。
Ar下、1℃で、塩基として石灰水およびNaOHを用いた塩化カルシウム(10g/L)からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(500mL,10g/LのH2O; 9.09%、d=1.005g/mL)を製造したところ、20℃でpH5.7を有していた。この溶液を5℃に冷却すると、pHが5.9に上昇した。この溶液を1.0Lメスシリンダー中に入れて、二酸化炭素を通してバブリングした。30分でpHが4.1に低下し、温度は1℃であった。この塩化カルシウム/二酸化炭素溶液に、石灰水の溶液(500mL)を添加した。沈殿が形成され、pHが8.7に上昇した。pHが低下し始めたため、水酸化ナトリウム溶液(20mL,d1.2g/mL)を添加した。この混合物をろ過した。ろ液はpH12.7を有していた。オーブン中でろ過ケークを乾燥させ、4.06gを分離した。
Ar下、1℃で、塩基として石灰水およびNaOHを用いた塩化カルシウム(20g/L)からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液、(500mL、20g/L)を、氷/水浴中の1Lメスシリンダーに入れた。最初のうち、pHは7.8であった。溶液に二酸化炭素を通して1時間バブリングした後、pHは3.8であり、温度は1℃未満であった。石灰水の溶液(500mL)を添加したところ、沈殿が形成された。次に、50%NaOH溶液(6mL,d=1.50g/mL)を添加し、この溶液をろ過した。ろ液のpHは約13であった。固体を分離し、オーブンで乾燥させ、5.28gを分離した。
Ar下で、塩基として石灰水およびNaOH(50%)を用いたセミフローシステムによる塩化カルシウム(20g/L)からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(2.0LのH2O中の40g)を製造したところ、初期のpHは7.5であった。この溶液を、底部にストップコックを備えたエルレンマイヤーフラスコに入れた。そこにCO2を1時間バブリングし、pH3.8を有する飽和溶液を形成した。このCO2で飽和したCaCl2溶液を重力流によって、pH12.9の石灰水500mLが仕込まれた反応フラスコに添加した。流速は15分の間2.7mL/分であり、15mL/分に高めた。石灰水および沈降炭酸カルシウムを含む反応フラスコのpHをpH電極でモニターした。50%w/wのNaOHを一滴ずつ添加してpHを10〜11の間に調節した。反応の経過中に合計で6.0mLのNaOHを添加した。この混合物をアルゴンのブランケット下でワットマン(Whatman)50ろ紙でろ過した。ろ液はpH10.8であった。CaCO3固体を分離し、オーブンで乾燥させ、6.40gを分離した。
Ar下での、セミフローシステムによる、塩基として石灰水を用いた塩化カルシウム(20g/L)からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液(2.0LのH2O中の40g)を製造した。実施例19と同じ装置を用いた。この溶液に二酸化炭素を通して2時間バブリングすると(最初のpHは8.2)、pHが3.8に低下した。このCO2で飽和したCaCl2溶液を重力流によって、pH12.9の石灰水500mLが仕込まれた反応フラスコに添加した。34分にわたり流速は8.8mL/分であり、その間のpHは10.4であった。この反応フラスコに、石灰水を、蠕動ポンプを用いて9mL/分でポンプ注入した。10〜11のpHが維持されるように石灰水の添加速度を調節した。石灰水および沈降炭酸カルシウムの混合物をアルゴンのブランケット下でろ過した。ろ液はpH10.5であり、5299gの総質量を有していた。19.1gのサンプルを採取し乾燥させたところ、0.16g(0.835%)の固体を含んでおり、これは44.2グラムの溶解した固体(塩化カルシウム、および、水酸化カルシウム)に相当する。合計6.31gのCaCO3(オーブンで乾燥させた)を分離した。
Ar下での、セミフローシステムによる、塩基として石灰水を用いた水道水からの炭酸塩の沈殿
pH7.2を有するレホヴォト市(イスラエル)の標準的な水道水(2.0L)をフラスコに入れ、CO2でバブリングした。1時間後にpHが5.1に低下した。この溶液を500mLの石灰水(pH12.5)に添加した。反応混合物中にpH電極を浸したままにすることによって反応溶液のpHを連続的にモニターした。この反応混合物に、石灰水を添加し、10を超えるpHを維持した。CO2で飽和した水道水の全てを添加し、この混合物をろ過した。ろ液の体積は4910mLであり、pHは11.1であり、5.68gのCaCO3を分離した。
塩基として石灰水を用いた、セミフローシステムによる、実施例21の再利用された最終ろ液からの炭酸塩の沈殿
実施例21からのろ液(2.0L,pH10.9)をCO2で飽和させた。pHがpH5.0に低下した。これを一般的な重力流によって500mLの石灰水(pH12.3)に添加した。元の追加の石灰水を添加して10を超えるpHを維持したところ、2.0Lのうち1150mLだけが使用できた。合計5.1Lの石灰水を用いた。最終的なpHは11.2であり、4.02gのCaCO3を分離した。
セミフローシステムによる、塩基としてNaOHを用いたレッドシーソルト(30g/L)からの炭酸塩の沈殿
5.0Lのフラスコに60.0gのレッドシーソルト、および、2.0Lの蒸留水を入れた。この溶液(pH8.7)をCO2で飽和させると、pHが4.5に低下した。反応容器にNaOH(500mL,0.01M,pH12.1)を入れ、そこにレッドシーソルト/CO2溶液を重力送入したところ、pHが9に低下した。この反応液に追加の0.25MのNaOHをポンプ注入したが、少なくとも500mLのレッドシーソルト溶液が添加されるまで沈殿は起こらなかった。pHを約11.5に維持した。沈殿した固体をゆっくりろ過した。これを真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、5.98gの生成物を得た。生成物のX線回折から、それらが部分的に結晶質であり、部分的に無定形であることが示された。これは、方解石、アラゴナイト、バテライトでもないし、方解石の一水和物でもなかった。
セミフローシステムによる、塩基としてNaOHを用いた石膏からの炭酸塩の沈殿
5.0Lのフラスコに、CaSO4・2H2Oを含む蒸留水(2.0g/L)2.0Lを入れた。pHは7.7であった。CO2をこの溶液に通してバブリングしたところ、pHが3.8に低下した。反応フラスコに500mLの2.0g/LのCaSO4・2H2Oを入れ、NaOH(0.350mL,0.25M)を用いてpHを10.1に高めた。CO2で飽和した溶液を、この反応フラスコに重力送入し、NaOH(0.25M)を用いてpHを10〜10.5に維持した。CO2で飽和した溶液500mLを添加した後に沈殿が起こった。最終的なpHは、10.3であった。この反応混合物をろ過したところ、生成物の収率は極めて低かった。従って、ろ液のpHをNaOHを用いて11.7に調節したところ、より多くの固体の沈殿が起こった。この固体を真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、1.49グラムの生成物を得た。これをX線回折によって試験したところ、バテライトおよび方解石の結晶であることがわかった。
塩基としてNaOHを用いた、セミフローシステムによる石膏(2.0g/L)およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
CaSO4・2H2Oを含む(2.0g/L)レッドシーソルト(RSS)(60g,2.0LのH2O)の溶液を製造した。この溶液をCO2で飽和させた。CO2でバブリングして2時間後にpHは8.6から4.6に低下した。フラスコに含まれるCaSO4・2H2O(2.0g/L)および30g/LのRSS(30g/L)を含む水500mLをNaOH(0.1M)を用いてpH10.4に調節した。CO2で飽和した溶液を重力流によって添加し、最終的なpHを約10.4に維持した。生成物を真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた(3.43gが分離された)。
セミフローシステムによる、塩基としてNaOHを用いた、実施例25の再利用されたろ液およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
実施例25からのろ液2.8Lに、5.46gのCaSO4・2H2Oを入れた。フラスコに800mLを入れ、pHを0.2MNaOHで10.3に調節した。この溶液の別の2.0LをCO2で飽和させた(pH5.9)。次にこれを、重力流によって上記のアルカリ性溶液に添加した。pHを0.2MのNaOHで10.0〜10.6に維持した。固体の物質をろ過によって回収し、オーブンで乾燥させ、5.64gを得た。
セミフローシステムによる、塩基としてNaOHを用いた、実施例26の再利用されたろ液およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
実施例26からのろ液(3.6L)を3回再利用し、あらゆる蓄積された塩が、CO2および炭酸塩の沈殿にどのような作用を与えるのかを確認した。CaSO4・2H2O(3.2g)を含むフラスコに、1.6Lを入れた。この溶液をろ過して溶解していない材料を除去し、得られた溶液には1.3gのCaSO4・2H2Oが含まれていた。2.0Lの再利用されたろ液を含む別のフラスコに、CaSO4・2H2O(4.0g)を添加した。この溶液をCO2で飽和させた。この溶液のpHは10.3から6.0に低下し、次にこれを上記のアルカリ性溶液に重力送入した。NaOH(0.2M)を用いてpHを10.5に維持した。生成物をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、2.65gを得た。
塩基としてNaOHを用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト(75g,2.5LのH2O)およびCaSO4・2H2O(2.0g/L)の溶液を製造した。2リットルのこの溶液(pH8.8)をCO2で飽和させた(最終的なpHは4.6)。その他の500mLのCaSO4・2H2O溶液をpH10.3に調節し、NaOH(1M)を用い、CO2で飽和した溶液を添加してこのpHを維持した。CaCO3はXRDによって方解石と同定され、これを沈殿させた。2.73gを分離した。
塩基として水酸化アンモニウムを用いた、工程1での空気ストリッピングによる石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1:最初の溶液:溶液A:5.0Lのフラスコに60.0gのレッドシーソルト、8.00gのCaSO4・2H2O、および、2.0Lの脱イオン水を入れた。CO2をこの溶液に通してバブリングしたところ、pHが8.5から4.7に低下した。この溶液に空気を通してバブリングしたところ、pHが8.1に増加した。これを、溶液Aとした。
塩基として水酸化アンモニウムを用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1.最初の溶液:溶液A:5.0Lのフラスコに60.0gのレッドシーソルト、8.00gのCaSO4・2H2O、および、2.0Lの脱イオン水を入れた。CO2をこの溶液に通してバブリングすると、pHが8.6から4.7に低下した。これを、溶液Aとした。溶液B:別のフラスコに、15gのレッドシーソルト、および、1.0gのCaSO4・2H2Oを含む溶液500mLを入れた、および、pHをNH4OH(13.4M)を用いて10.5に調節した。これを、溶液Bとした。溶液Aを重力流によって溶液Bに直接添加した。フィード管の先端を溶液Bの表面より下にした。反応混合物のpHを10.3に維持させたが、時おり10.2〜10.4の範囲内で変動した。この溶液に25%NH4OH(13.4M)をポンプ注入し、pHを維持した。この反応液に約500mLの溶液Aが添加されるまで実質的な沈殿は生じなかった。pHは10.3で非常に安定していた。40mLのNH4OHを用い、合計で2.82gを分離した。生成物は、XRDによって方解石であると同定され、これから少量の共結晶化したモノハイドロカルサイトも存在すると推測される。
工程1:8.0gCaSO4・2H2O(23.3%のCa)=1.86gCa2+イオン
2LのH2OにおけるRSS、380ppmCa=0.76gCa2+イオン
ゆえに、工程1の溶液A中のCa2+は、2.62g
1.0gCaSO4・2H2O(23.3%のCa)=0.233gCa2+イオン
0.5LのRSS H2O、380ppmCa=0.190gCa2+イオン
ゆえに、工程1の溶液B中のCa2+は、0.423g
工程1におけるCaイオンの合計グラム数は、3.04g(2.62+0.423)のCa2+。
工程1:
9.0gのCaSO4・2H2O(23.3%のCa)=2.10gのCaイオン
2.5LのRSS・H2O(380ppm)=0.95gのCaイオン
工程2:
3.5gのCaSO4・2H2O(23.3%のCa)=0.82gのCa2+イオン
0.5LのRSS・H2O(380ppm)=0.19gのCa2+イオン
反応に利用可能なCa2+イオンは、工程1および工程2の合計=4.06gであり、ここで、10.2gのCaCO3(MW=100g/モル)を得るのに0.102モルのCa2+(MW=40g/モル)が利用可能である。
塩基として水酸化アンモニウムおよび12%CO 2 を用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1.最初の溶液:レッドシーソルト(30g/L,2L)、およびCaSO4・2H2O(2g/L)の溶液を150分間、12%CO2/空気のガス流でパージした。その平均流速は52mL/分であった。この溶液(pH6.9)を、30g/Lのレッドシーソルトおよび2g/LのCaSO4・2H2Oを含む500mLの溶液(pH10.3)に重力送入した(4L/時間;67mL/分)。実験中、pHを濃NH4OHで10.3に維持した。沈殿した固体(方解石およびアラゴナイトの混合物)をろ過によって回収し、オーブンで乾燥し、1.00gを分離した。海水および石膏の両方から添加したカルシウムの量によれば、CaCO3の収率は、19%である。ガスシリンダーから送達されたCO2の量によれば、CaCO3の収率は、26%である。
石膏および海の塩の形態で添加されたカルシウム
工程1
2LのRSS×0.380=RSSの上部からの0.760gのカルシウム
2Lの石膏×2.0g/L×0.233=石膏の上部からの0.932gのCa
0.5LのRSS×0.380=RSSの底部からの0.190gのCa
0.5Lの石膏×2.0g/L×0.233=石膏の底部からの0.233gのCa
工程1で添加されたカルシウムの合計=2.115gのカルシウム
工程1でのカルシウムの総モル数:2.115g/40.08g/モル=0.05277モルのカルシウム
工程2
0.5LのRSS×0.380=RSSの底部からの0.190gのCa
0.5Lの石膏×2.0g/L×0.233=石膏の底部からの0.233gのCa
工程2で添加されたカルシウムの合計=0.423gのカルシウム
工程2でのカルシウムの総モル数=0.423/40.08g/モル=0.01055モルのカルシウム
工程3
3.0gの石膏×0.233=上部からの0.699gのカルシウム
0.5LのRSS×0.380=RSSの底部からの0.190gのCa
0.5Lの石膏×2.0g/L×0.233=石膏の底部からの0.233gのCa
工程3で添加されたカルシウムの合計:1.122g
工程3でのカルシウムの総モル数:1.122/40.08g/モル=0.02799
工程1、2および3で添加されたカルシウムの総モル数は、0.09131モルのカルシウム
CaCO 3 の収率は、添加されたCa 2+ に基づく:
(1.00g+2.29g+1.25g)/100)/09131×100=49.7%
添加されたCO2(空気中12%の市販の混合物として添加)
工程1
(52mL/分)(150分)(0.12)(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.03907モルのCO2
工程2
(47.0mL/分)(145分)(0.12)(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.03413モルのCO2
工程3
(45.6mL/分)(60分/時間)(17.3時間)(0.12)(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.2371モルのCO2
CO2の総モル数:0.03917+0.03413+0.2371=合計で0.3104モルのCO2
工程1および2のみについてのCO 2 に基づく収率:45%。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングした、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1.レッドシーソルト(30g/L,2L)、および、CaSO4・2H2O(2g/L)を含む溶液を濃(25%)NH4OHを用いてpH10.5に調節した。このpHにおいて、30分より長い時間をかけてもこの溶液から沈殿は生じなかったが、その後、周囲のCO2の吸収によりわずかな曇りが生じた。この溶液を92分間、12%CO2/空気のガス流でパージした。その平均流速は66.5mL/分であった。即座に炭酸塩が沈殿し始めた。この間、濃NH4OHを用いてpHを10.2〜10.4に維持した。沈殿した固体(1.62g)をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。
石膏および海の塩の形態でのカルシウムの添加は、1回のみである
RSSからのカルシウムは、2LのRSS×0.380=0.760g
石膏からのCaは、2Lの石膏×2.0g/L×0.233=0.932g
工程1で添加されたカルシウムの合計=1.692gのカルシウム
工程1におけるカルシウムの総モル数:1.692g/40.08g/モル=0.04222モルのカルシウム
工程1および2において、1.62+1.60=3.22gのCaCO3が回収された。これは、0.0322モルのCaCO3である。
添加されたCO2は、12%CO2/88%空気である市販の気体
工程1:
66.5mL/分×92分間×0.12(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.03064モルのCO2
工程2:
68.8mL/分×150分間×0.12(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.05169モルのCO2
CO2の総モル:0.03064+0.05169=0.08233モルのCO2
CO2に基づく収率=(0.0322モル炭酸塩/0.08233モルのCO2)×100=39.1%。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程1:CaSO4・2H2Oの溶液(2g/L,2L,0.023モル,0.0115MのCa2+)を濃(25%)NH4OHを用いてpH10.3に調節した。この溶液を80分間、12%CO2/空気のガス流でパージした。その平均流速は58.9mL/分であった。15分後にこの溶液は曇り始めた。実験の経過中、pHを濃NH4OHを用いて10.2〜10.4に維持した。沈殿した固体(0.8g)をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。
最初の溶液:
(2.00Lの溶液)(2.00g/L)=4.00gのCaSO4・2H2O(MW172g/mol)
4.00g/172g/mol=0.0233molのCaSO4・2H2O、すなわち、0.0233molのCa2+。
工程1:
a.平均気体流速は、58.9mL/分であった:
バルーンからの12%CO2は、(58.9mL/mm)(80分)=4710mL
19℃でのCO2は、(4710mL)(0.12)=565mL
b.理想温度273Kへの修正(より低い体積で生じる)
(273K/292K)(565mL)=529mL
c.CO2のモル数
1.0モルの理想気体/22.4L=xモルのCO2/0.529L
x=0.0236molのCO 2
d.工程1で捕捉されたCO2のパーセンテージ
0.796のCaCO3/100g/モル=0.00796モルのCaCO3
0.0078/0.0236=33.7%
工程2:
a.平均気体流速は、57.1mL/分であった:
バルーンからの12%CO2は、(57.1mL/分)(90分)=5140mL
19℃でのCO2は、(5140mL)(0.12)=617mL
b.理想温度273Kへの修正(より低い体積で生じる)
(273K/292K)(617mL)=577mL
c.CO2のモル数
1.0モルの理想気体/22.4L=xモルのCO2/0.577L
x=0.0257モルのCO2
d.工程1で捕捉されたCO2のパーセンテージ
1.130のCaCO3/100g/モル=0.0113モルのCaCO3
0.0113/0.0257=44.0%
全体収率:pH11で一晩で追加の0.171gを回収した。
(0.796+1.130+0.171)=2.10gのCaCO3
2.10g/100g/モル=0.0210モルのCaCO3
0.0210モル/(0.0493)=42.6%
工程3において、追加の1.282gのCaCO3を分離した。
石膏に基づく収率は、0.0338/0.0466=0.725=72.5%
従って、CO2に基づく収率は、0.0338/0.0493=0.686=68.6%。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングし、および、沈殿後に追加の石膏を用いた、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1.レッドシーソルト(30.00g/L52.0L)およびCaSO4・2H2O(2.00g/L)を含む溶液を濃(25%)NH4OHを用いてpH10.5に調節した。この溶液から沈殿は生じなかった。この溶液を12%CO2/空気のガス流で60分間パージし、その平均流速は、54.2mL/分であった。pHを濃NH4OHを用いて10.2〜10.4に維持した。沈殿した固体(1.07g)をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。XRDにより99%より多くがアラゴナイトであることが示された。
溶液中のカルシウムの量:
石膏由来:
(2.00Lの溶液)(2.00g/L)=4.00gのCaSO4・2H2O、MW172g/モル
4.00g/172g/モル=0.0233モルのCaSO4・2H2O、従って、0.0233モルのCa 2+
海水由来:
(2.00L)(380mgのCa2+/L)(1g/103mg)(1モルのCa2+/40g)=0.0190モルのCa 2+
この溶液中の総Ca 2+ :0.0423モルのCa 2+
用いられるCO2のモル数:
工程1:
(54.2mL/分)(60分)(0.12)(273K/292K)(1モル/22.4L)(1L/1000mL)=0.0163モルのCO2
工程2:
(63.7mL/分)(90mm)(0.12)(273K/292K)(STPにおける1モルの気体/22.4L)(1L/1000mL)=0.0287モルのCO2
工程3:
(65.1mL/分)(90分)(0.12)(273K/292K)(STPにおける1モルの気体/22.4L)(1L/1000mL)=0.0294モルのCO2
Ca 2+ に基づく収率:
(1.073g+1.498g+0.535g)/100gのCaCO3/モル)/0.0423モルのCO2×100=73.4%
CO 2 に基づく収率:
工程1:1.073g=0.01073モルのCaCO3=0.01073モルの捕捉されたCO2
0.01073/0.0163×100=65.8%
工程2:1.498g=0.01498モルのCaCO3=0.01498モルの捕捉されたCO2
0.01498/0.0287×100=52.2%
工程3:0.535g=0.00535モルのCaCO3=0.00535モルの捕捉されたCO2
0.00535/0.0294×100=18.2%
CO 2 に基づく全体の収率:
(0.03106モルのCaCO3)/(用いられた0.0744モルのCO2)=41.7%。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、30分間のインターバルでの12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングした、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程1.レッドシーソルト(30.00g/L,2.0L)およびCaSO4・2H2O(2.00g/L)を含む溶液を濃(25%)NH4OHを用いてpH10.3に調節した。この溶液を30分間、12%CO2/空気のガス流でパージし、その平均流速は73.8mL/分であった。20分後に初めて炭酸塩の沈殿は始まった。pHを7mLの濃NH4OHを用いて10.2〜10.4に維持した。ろ過で沈殿した固体(0.414g)を分離し、オーブンで乾燥させた。XRDにより53%のアラゴナイトおよび47%の方解石の混合物であることが示された。
工程1は、CaCO3を、37.3%の収率で生産した。用いられたNH3/CO2のモル比は、8.4であった。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、30分間のインターバルで12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程1.CaSO4・2H2O(2.0L,2.0g/L)の溶液を0.5mLの濃(25%)NH4OHでpH10.3に調節した。この溶液を30分間、12%CO2/空気のガス流でパージし、その平均流速は80.1mL/分であった。20分後に炭酸塩の沈殿が始まった。pHを8mLの濃NH4OHを用いて10.2〜10.4に維持した。沈殿した固体(0.319g)をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。XRDにより48%のアラゴナイト、および、52%の方解石であることが示された。
工程1は、CaCO3を、26.5%の収率で生産した。用いられたNH3/CO2のモル比は、8.9であった。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液(pH9.3)にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程1.CaSO4・2H2O(2.0L,2.0g/L)の溶液を濃(25%)NH4OHを用いてpH9.3に調節した。この溶液を60分間、12%CO2/空気のガス流でパージし、その平均流速は79.5mL/分であった。20分後に初めて炭酸塩の沈殿が起こった。pHを2.9mLの濃NH4OHを用いて9.2〜9.4に維持した。沈殿した固体(0.864g)をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。XRDによりアラゴナイト、方解石およびバテライト(vaterite)の混合物であることが示された。
この実験で回収したCaCO3の量(0.864g)は、実験誤差範囲内で、実施例36の工程1および2で得られた炭酸塩(0.821g)と類似していた。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングしたレッドシーソルトの溶液からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト溶液(4.5L,135.0gのRSS,30.0g/L,380ppmのCa2+,pH8.8)を濃(25%,d=0.91)NH4OHを用いてpH9.6にした。CO2をこの溶液に通して、85.3mL/分の平均速度で120分間バブリングした。50分にわたりpHを9.3に維持したが、この間、CaCO3の沈殿は生じなかった。この段階で、追加の135.0gの固体のレッドシーソルトを添加した。全ての塩が溶解した後、110分後に初めて沈殿が最小になった。pHをNH4OHを用いて10.3に高めたところ、この反応混合物が曇った。これを、CO2で合計120分間バブリングした後に、0.2ミクロンのフィルターに通過させてろ過した。分離された固体をオーブンで乾燥させ(0.739g)た。XRDによりアラゴナイトであることが示された。
CaCO3の収率は、CO2に基づいて14%である。これは先の実験の約3分の1であり、実験条件の新しさの結果によるのかもしれない。
塩基として水酸化アンモニウムを用い、12%CO 2 を塩基性溶液にバブリングしたレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト溶液(4.50L,135.0g530.0g/L5380ppmのCa2+,pH8.8)を濃(25%,d=0.91)NH4OHを用いてpH10.0にした。CO2をこの溶液に通して、83.6mL/分の平均速度で180分間バブリングした。180分にわたり、濃水酸化アンモニウムを用いてpHを10.0に維持した。約60分後にCaCO3の沈殿が始まり、実験期間中続いた。固体をワットマン1ろ紙でのろ過によって分離し、これをオーブンで乾燥させた(2.236g)。XRDによりアラゴナイトであることが示された。
用いられたCO2の量に基づくCaCO3の収率は、30%である。
Claims (117)
- 流体のCO2濃度を減少させる方法であって、該方法は、
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体のフローを適用すること;ならびに、
塩;および、
液体;
を含む流体に、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のCO2濃度が減少する、上記方法。 - 前記液体が、水溶液である、請求項1に記載の方法。
- 前記液体が、地下水貯水場である、請求項1に記載の方法。
- 前記液体が、天然体の水である、請求項1に記載の方法。
- 前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項4に記載の方法。
- 前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第二の気体が、大気中の空気である、請求項1に記載の方法。
- 前記大気中の空気が、人為的なプロセスの結果として汚染されている、請求項7に記載の方法。
- 前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記大気中の空気が、天然のプロセスの結果として汚染されている、請求項7に記載の方法。
- 前記第二の気体が、人為的なプロセスの副産物である、請求項1に記載の方法。
- 前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記塩が、無機物質である、請求項1に記載の方法。
- 前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、マグネサイト、石膏、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項15に記載の方法。
- 前記第二の気体が、純粋なCO2からなる、請求項1に記載の方法。
- 前記流体が、前記CO2が過飽和した水溶液である、請求項1に記載の方法。
- 前記第二の気体のフローが、前記流体中のCO2濃度を高めるのに有効な体積流量にある、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の気体が、前記第二の気体の可溶化の前に適用される、請求項1に記載の方法
。 - 前記第一の気体が、前記第二の気体の可溶化に続いて適用される、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の気体のフローが、CO2のストリッピングを引き起こすのに有効な体積流量にある、請求項1に記載の方法。
- 前記流体が、塩基性pHを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第一の気体の導入の0.1〜100mの領域におけるpHが、9〜12である、請求項23に記載の方法。
- 前記第一の気体が、空気である、請求項1に記載の方法。
- 前記方法が、周囲温度の条件下で行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記流体に、前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項27に記載の方法。
- 流体のCO2濃度を減少させる装置であって、該装置は:
微量のCO2を含む、または、CO2を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー;
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー;および、
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一の気体を前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二の気体を前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、前記反応チャンバー中で固体炭酸塩を形成させ、かつ、減少したCO2濃度を含む未反応の気体を放出させる、上記装置。 - 水源をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 前記水源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項30に記載の装置。
- 前記装置中で水源を循環させるためのポンプをさらに含む、請求項30に記載の装置。
- 前記反応チャンバーから気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 塩の源をさらに含む、請求項30に記載の装置。
- 前記塩の源から前記水源へのコンベヤーをさらに含む、請求項34に記載の装置。
- 前記反応チャンバーが、人工の材料を含む、請求項29に記載の装置。
- 前記反応チャンバーが、自然の構成要素で形成され、該自然の構成要素によって、反応チャンバーとみなされる境界または区画が形成される、請求項29に記載の装置。
- 前記第二のコンベヤーが、大気の空気を運搬する、請求項29に記載の装置。
- 前記第二のコンベヤーが、前記第二の気体の源と前記反応チャンバーとの間に設置されたフィルターをさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 少なくとも1つの周囲環境の制御装置をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 前記周囲環境の制御装置が、温度、圧力、pH、または、それらの組み合わせを制御する、請求項40に記載の装置。
- 前記反応チャンバー中に撹拌器をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 流体を制御された圧力下で前記反応チャンバーに導入するためのポンプをさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 前記塩を含む溶液が、水溶液である、請求項29に記載の装置。
- 前記第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせが、地下水の供給源に、前記第一の気体または第二の気体、または、それらの組み合わせを運搬する、請求項29に記載の装置。
- 前記流体が、天然体の水である、請求項29に記載の装置。
- 前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項46に記載の装置。
- 前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項29に記載の方法。
- 前記第一の気体が、空気である、請求項29に記載の装置。
- 前記反応チャンバーが、前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項29に記載の装置。
- 前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項50に記載の装置。
- 流体中のCO2濃度を減少させる方法であって、前記方法は、請求項29に記載の装置に前記流体を適用することを含む、上記方法。
- 前記固体炭酸塩が、分離が可能な沈殿である、請求項52に記載の方法。
- 微量のCO2を含む、または、CO2を含まない加圧された第一の気体、空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でCO2を含む第二の気体、および、塩を含む流体。
- 前記流体が、水溶液である、請求項54に記載の流体。
- 前記第二の気体が、大気中の空気である、請求項54に記載の流体。
- 前記大気中の空気が、人為的なプロセスの結果として汚染されている、請求項56に記載の流体。
- 前記プロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項57に記載の流体。
- 前記大気中の空気が、天然のプロセスの結果として汚染されている、請求項56に記載の流体。
- 前記第二の気体が、人為的なプロセスの副産物である、請求項54に記載の流体。
- 前記プロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項60に記載の流体。
- 前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項54に記載の流体。
- 前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項62に記載の流体。
- 前記塩が、無機物質である、請求項54に記載の流体。
- 前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、石膏、マグネサイト、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項64に記載の流体。
- 前記第二の気体が、純粋なCO2からなる、請求項54に記載の流体。
- 前記流体が、前記CO2が過飽和した水溶液である、請求項54に記載の流体。
- 前記第一の気体が、空気である、請求項54に記載の流体。
- 前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項54に記載の流体。
- 前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項69に記載の流体。
- 流体サンプルのCO2濃度を減少させる方法であって、該方法は:
(i)塩を含む液体にCO2のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程;および、
(ii)前記(i)の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、
前記(ii)における混合物のpHが9〜12になり;および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のCO2濃度が減少する、上記方法。 - 前記液体が、水溶液である、請求項71に記載の方法。
- 前記液体が、地下水貯水場である、請求項71に記載の方法。
- 前記液体が、天然体の水である、請求項71に記載の方法。
- 前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項74に記載の方法。
- 前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記流体サンプルが、人為的なプロセスの結果として汚染された空気を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項77に記載の方法。
- 前記流体サンプルが、天然のプロセスの結果として汚染された空気を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記流体サンプルが、人為的なプロセスの副産物としてCO2を含む、請求項71に記載の方法。
- 前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス(LPG)、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項80に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項71に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項82に記載の方法。
- 前記カルシウムイオンが、CaCl2、Ca(OH)2またはCaSO4由来のイオンである、請求項83に記載の方法。
- 前記塩が、無機物質である、請求項71に記載の方法。
- 前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、石膏、マグネサイト、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項85に記載の方法。
- 前記炭酸溶液が、前記CO2が過飽和した水溶液である、請求項71に記載の方法。
- 前記CO2のフローが、周囲圧力下にある、請求項71に記載の方法。
- 前記塩基が、NH3、NH4OH、NaOH、または、石灰水、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項71に記載の方法。
- 前記NH3またはNH4OHが、人工の合成アンモニア源、家禽もしくは野生の鳥糞石源、家禽場、鉱床、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマの尿もしくは便、養魚場、海洋哺乳動物、動物の尿、または、動物性肥料、あるいは、それらのあらゆる組み合わせに由来するものである、請求項89に記載の方法。
- 前記工程(ii)の混合物に、追加の塩が添加される、請求項71に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項91に記載の方法。
- 前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項92に記載の方法。
- 前記方法が、周囲温度の条件下で行われる、請求項71に記載の方法。
- 流体サンプル中のCO2濃度を減少させる装置であって、該装置は:
塩基を導入するための第一のコンベヤー;
CO2を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー;
反応チャンバー;
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記塩基を前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、および、前記流体サンプルを前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、それによって前記反応チャンバー中で固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる、上記装置。 - 塩を含む水源をさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 前記水源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項96に記載の装置。
- 前記装置中で水源を循環させるためのポンプをさらに含む、請求項96に記載の装置。
- 前記塩を含む溶液を前記反応チャンバー中で再循環させるポンプをさらに含む、請求項98に記載の装置。
- 前記反応チャンバーから未反応の気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 塩の源をさらに含む、請求項96に記載の装置。
- 前記塩の源から前記水源へのコンベヤーをさらに含む、請求項101に記載の装置。
- 前記塩の源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項101に記載の装置。
- 前記第二のコンベヤーが、大気の空気を運搬する、請求項95に記載の装置。
- 前記第二のコンベヤーが、前記第二の気体の源と前記反応チャンバーとの間に設置されたフィルターをさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 少なくとも1つの周囲環境の制御装置をさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 前記周囲環境の制御装置が、温度、圧力、pH、または、それらの組み合わせを制御する、請求項106に記載の装置。
- 前記周囲環境の制御装置が、前記反応チャンバー中において前記流体サンプルのpHを制御する、請求項107に記載の装置。
- 前記反応チャンバー中に撹拌器をさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 前記塩基、流体サンプル、または、それらの組み合わせを前記反応チャンバーに制御された圧力下で導入するためのポンプをさらに含む、請求項95に記載の装置。
- 前記塩を含む溶液が、水溶液である、請求項95に記載の装置。
- 前記第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせが、前記塩基、または、流体サンプル、または、それらの組み合わせを地下水の供給源に運搬する、請求項95に記載の装置。
- 前記塩を含む溶液が、天然体の水の一部で形成される、請求項95に記載の装置。
- 前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項113に記載の装置。
- 流体サンプルのCO2濃度を減少させる方法であって、該方法は、請求項95に記載の装置に、前記流体サンプルを適用することを含む、上記方法。
- 前記固体炭酸塩が、分離が可能な沈殿である、請求項115に記載の方法。
- 前記固体炭酸塩はろ過され、そのろ液が前記装置で再利用される、請求項115に記載の方法。
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