JP2015525674A - Co2の量を減少させるための再生可能イオン交換材料 - Google Patents

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Abstract

本発明は、再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のCO2の量を削減する方法ならびに二酸化炭素含有源からCO2の量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に関する。

Description

本発明は、再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法ならびに二酸化炭素含有源からCOの量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に関する。
気候系が変化しているという根拠は、地球の平均気温および海水温の上昇が観測されていることから生じている。さらに気候モデルによっては、球表面の温度が21世紀中にさらに約6℃上昇し得ることが示されている。この推定では、温室ガス濃度の上昇が重要な役割を果たすことが考慮されている。しかし、放出される大部分の温室ガスは、森林伐採や化石燃料(例えば石炭、ガソリン、オイルなど)の燃焼などのヒトの活動から発生し、二酸化炭素が主要な排出ガスである。
従って、この点で主要な課題の1つは、本温室ガスの、とりわけ二酸化炭素の濃度を低下させることと、さらにこのようなガスの大気中への排出を削減または回避することである。
当分野において、大気中の二酸化炭素濃度を低下させ、このようなガスの大気中への排出を削減または回避するための幾つかのアプローチが提案されている。例えばWO2011/049759は、イオン交換材料の使用による工業ガス排出源からの二酸化炭素の削減を含む、二酸化炭素を含有する多様な種類のガス排出源から二酸化炭素を削減する方法について記載している。US2011/0091955は、(i)COを含むガス流を触媒と接触させて水和COを含む溶液を形成すること;および(ii)この溶液を処理して準安定な炭酸塩を含む組成物を生成することを含む方法について記載している。準安定な炭酸塩は、淡水よりも塩水中で安定であると記載されている。準安定な炭酸塩は、バテライト、アラゴナイト、アモルファス炭酸カルシウムおよびこれらの組合せからなる群より選択してよい。
さらにUS2011/041688A1は、気流中に含まれる二酸化炭素中で二酸化炭素を結合するために、さらなる構造体および技法において吸収剤構造体を使用し、吸収剤構造体から二酸化炭素を分離して、吸収剤構造を再生するために処理熱を使用することを記載している。US2010/258506A1は、流体のCO濃度を低下する方法であって、微量のCOを含むまたはCOを含まない第1ガスの流れを、少なくとも気液平衡で見出されるよりも高い濃度のCOを含む第2ガス;塩;および液体を含む流体に適用することを含み;これにより固体炭酸塩が前記流体中で形成され、前記流体中の前記COの濃度が低下する方法について記載している。US2008/289495A1は、地球温暖化を削減するために大気から二酸化炭素を除去する系であって、媒体を通じて大気から二酸化炭素を収集し、媒体から二酸化炭素を除去する空気抽出系;除去した二酸化炭素を少なくとも1つの貯蔵用の場所に単離して、再生可能エネルギーまたは非燃料生成物、例えば肥料および建設材料の可用性を向上させることができる隔離システム;ならびに二酸化炭素を媒体から除去するために空気抽出系に処理熱を供給して、継続使用のためにこれを再生することができる1つ以上のエネルギー源を含む系について記載している。
US2004/219090A1は、二酸化炭素を固体安定形態に変換することによってガス流から二酸化炭素を選択的に除去する方法について記載している。隔離工程において、二酸化炭素富化空気をガス拡散膜に通過させて、二酸化炭素を流体媒体に移行させる。次に二酸化炭素富化流体を、二酸化炭素の炭酸への変換を加速させる、二酸化炭素に特異的な触媒を含有するマトリクスに通過させる。最終ステップにおいて、反応に無機イオンを添加して、炭酸塩の沈殿が形成される。US7,314,847は、二酸化炭素(CO)の大気または他の源、例えば発電所からの除去を補助するための吸収剤を製造する方法について記載している。
しかし、大気中の二酸化炭素濃度を削減して、このようなガスの大気中への排出を削減または回避するための記載された方法は、二酸化炭素は通常、化学結合されず、さらに使用された吸収剤材料が記載された方法の間に消費されるという欠点を有する。
このため、記載された上記の技術的問題に対処し、とりわけ使用済み吸収剤材料を再生する間に二酸化炭素濃度を削減できる、二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法を改善する継続的な要求がある。
国際公開第2011/049759号 米国特許出願公開第2011/0091955号明細書 米国特許出願公開第2011/041688号明細書 米国特許出願公開第2010/258506号明細書 米国特許出願公開第2008/289495明細書 米国特許出願公開第2004/219090明細書 米国特許第7,314,847号明細書
従って、本発明の目的は、再生可能吸収剤材料を使用して二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法を提供することである。さらなる目的は、捕捉した二酸化炭素が長期にわたって安定な形態に変換されるような、二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法を提供することである。なおさらなる目的は、安定な形態の捕捉した二酸化炭素が容易に単離できるような、二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法を提供することである。またさらなる目的は、コスト効率的な条件下で、即ち人工資源に基づくコストのかかる原材料の含有率を削減またはこれの使用を回避することによって実行可能な、二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法を提供することである。さらなる目的は、本発明の以下の説明から得ることができる。
上記のおよび他の目的は、本発明において本明細書に定義するような主題によって解決される。
本発明の第1の態様により、再生可能イオン交換材料を使用することによって、二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法が提供され、該方法は以下のステップを含む:
a)少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも1つのイオン交換材料を提供するステップ、
b)少なくとも1つの二酸化炭素含有源を提供するステップ、
c)少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源を提供するステップ、
d)少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源を提供するステップ、
e)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源と接触させて、
i)少なくとも1つのイオン交換材料と、
ii)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料から放出された少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン
とを含む混合物を得るステップ、
f)ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するステップ、
g)ステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源と接触させて、
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を得るステップ、ならびに
h)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を再生するように、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料をステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源と接触させるステップ。
本発明者らは驚くべきことに、本発明による上記の方法が、再生可能吸収剤材料を使用することによって、安定な、即ち容易に単離可能なアルカリ土類金属炭酸塩生成物をもたらし、人工資源に基づくコストのかかる原材料の使用を回避することを見出した。より正確には、発明者らは、二酸化炭素含有源中の二酸化炭素の濃度が、定義された再生可能イオン交換材料を使用することにより、二酸化炭素を定義された炭酸塩に変換することによって削減できることを見出した。
脱イオン水および3.5重量%NaCl溶液中のベントナイト含有率に依存する遊離カルシウムイオンの濃度を示す。第3の曲線は、脱イオン水と3.5重量%NaCl溶液との間の所与のベントナイト濃度にて放出される遊離カルシウムイオンの濃度の差に関する。 各実験の溶液のNaCl濃度を同じにして、イオン交換体に異なる供給速度でNaCl溶液を流すことにより行った、数回の実験(D、E、F、G、H)の処理時間の関数として、放出されたカルシウムイオンの量を示す。 各実験の供給速度を同じにして(4ml/分)、イオン交換体に異なる濃度のNaCl溶液を流すことにより行った、数回の実験(F、I、J)の処理時間の関数として、放出されたカルシウムイオンの量の量を示す。
本発明の目的のために、以下の用語が以下の意味を有することを理解すべきである:
本発明の目的のために、「再生可能」イオン交換材料という用語は、方法サイクル中に再生成される材料を指す。
本発明の目的のために、「イオン交換材料」という用語は、アルカリ土類金属カチオンを、アルカリ土類金属カチオンを置換することができるカチオンと交換できる材料を指し、逆もまた同様である。
再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する本発明の方法の好ましい実施形態または技術的詳細事項を以下で述べるが、これらの好ましい実施形態または技術的詳細事項が本明細書で定義するような本発明の使用についても言及し、(適用可能な限り)逆もまた同様であることが理解されるものとする。例えば、本発明の方法の少なくとも1つのイオン交換材料が天然および/または合成イオン交換材料であり、また本発明の使用の少なくとも1つのイオン交換材料が天然および/または合成イオン交換材料であることが述べられている。
本発明は、特定の実施形態について、およびある図に関して記載されるが、本発明はこれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。以下に示す用語は、別途指摘しない限り、一般に、これの通常の意味で理解されるものとする。
「含む(comprising)」という用語を本明細書および特許請求の範囲において使用する場合、これは機能的に非常にまたはわずかに重要な、他の規定されていない要素を排除しない。本発明の目的のために、「より成る(consisting of」という用語は、「より構成される(comprising of)」の好ましい実施形態であると見なされる。以下で群が少なくとも幾つかの実施形態を含むと定義される場合、これはまた、好ましくはこれらの実施形態のみから成る群を開示すると理解されるものとする。
「含む(including)」または「有する(having)」という用語を使用する場合は必ず、これらの用語は上で定義した「含む(comprising)」と同等であることを意味する。
単数名詞を指すときに不定冠詞または定冠詞、例えば「a」、「an」または「the」を使用する場合、何かほかのことが特に示されない限り、これはこの名詞の複数を含む。
本発明の別の態様により、二酸化炭素含有源からCOの量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用が提供される。再生可能イオン交換材料がベントナイトを含むことが好ましい。
本発明の好都合な実施形態は該当する従属請求項に定義されている。
本発明の一実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される。
本発明の別の実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、フィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、mauritziteおよびこれらの混合物を含む群より選択される天然イオン交換材料ならびに/またはEDTA、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される合成イオン交換材料、好ましくはフィロシリケートを含む。
本発明のまた別の実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムおよび/またはマグネシウムを含む。
本発明の一実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供される。
本発明の別の実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、2から50重量%の、好ましくは5から40重量%、より好ましくは7.5から30重量%の、最も好ましくは10から20重量%のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。
本発明のまた別の実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、モンモリロナイトおよび付随鉱物、例えば石英、雲母、長石、黄鉄鉱、方解石、クリストバライトおよびこれらの混合物を含む群より選択される各種の粘土鉱物を含むベントナイトより成る。
本発明の一実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、ベントナイトの総重量に基づいて、少なくとも60重量%の、好ましくは少なくとも80重量%の、例えば85から95重量%の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトより成る。
本発明の別の実施形態により、ステップa)のイオン交換材料は、層間空間が主にカルシウムおよび/またはマグネシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る。
本発明のまた別の実施形態により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、0.02から100μmの、0.075から50μmの、0.1から5μmの、好ましくは0.2から3の重量中央粒径d50を有するベントナイトより成る。
本発明のまた別の実施形態により、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択され、好ましくはガスである。
本発明の一実施形態により、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される。
本発明の別の実施形態により、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、少なくとも0.02Paの、好ましくは少なくとも0.05Paの、より好ましくは少なくとも0.1Paの、なおより好ましくは少なくとも0.15Paの、最も好ましくは少なくとも0.2Paの分圧を提供する二酸化炭素を含む。
本発明のまた別の実施形態により、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源および/またはステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、水溶液であり、水溶液の総重量に基づいて、好ましくは少なくとも50重量%の、より好ましくは少なくとも75重量%の、最も好ましくは少なくとも90重量%の水を含む水溶液である。
本発明の一実施形態により、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価および/または2価カチオンの自然発生源、好ましくは少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価カチオンの自然発生源である。
本発明の別の実施形態により、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は海水である。
本発明のまた別の実施形態により、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源および/またはステップc)の少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源および/または少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、水溶液の、好ましくは5から12の間の、好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する水溶液の形態で提供される。
本発明の一実施形態により、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択され、好ましくはナトリウムである。
本発明の別の実施形態により、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのカチオンを0.1から150g/lの、好ましくは1から100g/lの、より好ましくは5から75g/lの、最も好ましくは10から50g/lの量で含む。
本発明のまた別の実施形態により、ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水(fresh hard water)である。
本発明の一実施形態により、ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、5から130°dHの、好ましくは10から60°dHの、最も好ましくは14から50°dHの硬度を有する淡硬水である。
本発明の別の実施形態により、ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物より選択され、好ましくはカルシウムである。
本発明のまた別の実施形態により、ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを0.1から200mg/lの、好ましくは0.5から150mg/lの、より好ましくは1から100mg/lの、なおより好ましくは5から75mg/lの、最も好ましくは10から50mg/lの量で含む。
本発明の一実施形態により、接触ステップg)は、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源がステップf)で得た水溶液中に導入されるように行う。ステップf)で得た水溶液を二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための少なくとも1つの触媒とさらに接触させることが好ましい。二酸化炭素の水和を促進するための少なくとも1つの触媒は少なくとも1つの酵素、好ましくは炭酸脱水酵素であることがさらに好ましい。
本発明の別の実施形態により、接触ステップe)および/または分離ステップf)および/または接触ステップg)および/または接触ステップh)は、2℃から80℃の、好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う。
本発明のまた別の実施形態により、接触ステップe)および/または分離ステップf)および/または接触ステップg)および/または接触ステップh)は、4から12の間の、好ましくは5から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う。
本発明の一実施形態により、接触ステップg)は少なくとも100Paの、より好ましくは少なくとも200Paの、最も好ましくは少なくとも300Paの圧力下で行う。
本発明の別の実施形態により、接触ステップh)は、接触ステップg)の前および/または間および/または後に行う。
本発明のまた別の実施形態により、分離ステップf)は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う。
本発明の一実施形態により、方法は、ステップg)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を分離するステップk)をさらに含む。分離ステップk)は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行うことが好ましい。
本発明のさらなる詳細事項、とりわけ再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法の上述のステップについて以下で触れる。
ステップa):少なくとも1つのイオン交換材料の提供
本発明のステップa)により、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも1つのイオン交換材料を提供する。
「少なくとも1つの」イオン交換材料という表現は、1種類以上のイオン交換材料を本方法で利用してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、イオン交換材料の1種類のみを本方法で利用する。本発明の別の実施形態により、少なくとも2種類のイオン交換材料の混合物を本方法で利用する。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つのイオン交換材料は、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される。
本発明の意味における「天然」イオン交換材料という用語は、天然起源のイオン交換材料を指す。
本発明の意味における「修飾」イオン交換材料という用語は、化学処理された天然イオン交換材料を指す。
本発明の意味における「合成」イオン交換材料は、天然起源ではないが、化学反応によって人為的に作製されたイオン交換材料を指す。
例えば少なくとも1つのイオン交換材料が天然イオン交換材料を含む場合、少なくとも1つのイオン交換材料は、好ましくはフィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、mauritziteおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
少なくとも1つのイオン交換材料が合成イオン交換材料を含む場合、少なくとも1つのイオン交換材料は好ましくは、EDTA、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される。
本発明の方法で使用してよい合成イオン交換材料の例は、ダウケミカルカンパニー(Dow Chemical Company)、米国によるCOWEX(商標)MAC、アンバーライト(Amberlite)(商標)、アンバーセップ(Ambersep)(商標)またはIMAC(登録商標)シリーズのイオン交換材料である。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのイオン交換材料は少なくとも1つの天然イオン交換材料である。例えば少なくとも1つのイオン交換材料は、1種類の天然イオン交換材料である。少なくとも1つのイオン交換材料が少なくとも1つの天然イオン交換材料である場合、少なくとも1つのイオン交換材料は、好ましくはフィロシリケートを含む。または、少なくとも1つのイオン交換材料はフィロシリケートより成る。
少なくとも1つのイオン交換材料がフィロシリケートを含む、好ましくはフィロシリケートより成る場合、フィロシリケートは好ましくはベントナイトより選択される。従って、少なくとも1つのイオン交換材料は、好ましくはベントナイトを含み、より好ましくはベントナイトより成る。
少なくとも1つのイオン交換材料がベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは通常、好ましくは主構成成分としての特定のモンモリロナイトにおけるような各種の粘土鉱物より、しかしまた石英、カオリナイト、雲母、長石、黄鉄鉱、方解石および/またはクリストバライトより成る。これらの鉱物は、他の構成成分と同様に、原産地に応じて可変量で存在してよい。
ベントナイトの総重量に基づいて少なくとも60重量%の、好ましくは少なくとも80重量%の、例えば85から95重量%の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトは、本発明による方法にとりわけ好都合である。
本発明の1つの具体的な要件は、少なくとも1つのイオン交換材料が少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含むということである。
「少なくとも1つの」アルカリ土類金属カチオンという表現は、1種類以上のアルカリ土類金属カチオンが少なくとも1つのイオン交換材料中に存在してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、1種類のみのアルカリ土類金属カチオンが少なくとも1つのイオン交換材料中に存在する。本発明の別の実施形態により、少なくとも2種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも1つのイオン交換材料中に存在する。
本発明の一実施形態により、少なくとも2種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも1つのイオン交換材料中に存在する。好ましくは、2種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも1つのイオン交換材料中に存在する。
「アルカリ土類金属カチオン」という表現は、アルカリ土類金属の2価カチオン、即ち2価を有するアルカリ土類金属カチオンを示す。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。例えば少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムおよび/またはマグネシウムを含む。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含む。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよび/またはマグネシウムを含む場合、さらなるアルカリ土類金属カチオンの存在は排除されない。例えば少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムを含む場合、少なくとも1つのイオン交換材料は、マグネシウムおよび/またはストロンチウムをさらに含んでよい。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムおよびマグネシウムを含む。
この点で、少なくとも1つのイオン交換材料中の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの存在は、少なくとも1つのイオン交換材料中のさらなる1価および/または2価および/または3価カチオン、例えばアルカリ金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウムおよびこれらの混合物および/または2価カチオン、例えば亜鉛、マンガン、鉄およびこれらの混合物および/または3価カチオン、例えば鉄、アルミニウムおよびこれらの混合物の存在を排除しないことに留意されたい。
少なくとも1つのイオン交換材料はベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む。例えばベントナイトは、ベントナイトの層間空間がカルシウムおよび/またはマグネシウムイオン、例えば少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンによってほぼ独占的に占有されるように選択される。本発明の一実施形態において、イオン交換材料は、層間空間が少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンとして主にカルシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る。
しかし、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの存在によって、アルカリ金属カチオンまたは3価カチオン、例えばアルミニウムがベントナイトの層間空間をさらに占有してよいことが排除されない。
「層間空間」または「複数の層間空間」という用語は、本発明の意味において、層間カチオン、例えば少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンならびに存在する場合にはさらなる1価および/または2価および/または3価カチオンによって占有されてよい、少なくとも1つのイオン交換材料の結晶格子中の2つの負に帯電した層の間の空間を示す。
本発明の少なくとも1つのイオン交換材料がpH7にて少なくとも60cmol+/kgの、好ましくはpH7にて少なくとも70cmol+/kgの、最も好ましくはpH7にて少なくとも80cmol+/kgのカチオン交換容量を有することが認識される。例えば本発明の少なくとも1つのイオン交換材料は、pH7にて60から130cmol+/kgの、またはpH7にて70から120cmol+/kgのカチオン交換容量を有する。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのイオン交換材料は、pH7にて少なくとも60cmol+/kgの、好ましくはpH7にて少なくとも70cmol+/kgの、最も好ましくはpH7にて少なくとも80cmol+/kgのカチオン交換容量を有するベントナイトを含むまたはベントナイトより成る。例えば少なくとも1つのイオン交換材料は、pH7にて60から130cmol+/kgの、またはpH7にて70から120cmol+/kgのカチオン交換容量を有するベントナイトを含むまたはベントナイトより成る。
「カチオン交換容量」という用語は、少なくとも1つのイオン交換材料が特定のpH値において保持することが可能であり、イオン交換に利用可能である、任意のクラスの全カチオンの最大量を示す。
少なくとも1つのイオン交換材料がベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは好ましくは、セディグラフ(Sedigraph)5120によって測定した0.02から100μmの、0.075から50μmの、または0.1から5μmの、好ましくは0.2から3μmの重量中央粒径d50を有する。
本文書を通じて、微粒子材料の「粒径」は、粒径の分布によって説明される。値dは、粒子のx重量%が有するd未満の粒径に対する粒径を表す。このことは、d20値は全粒子の20重量%がこれより小さい粒径であり、d75値は全粒子の75重量%がこれより小さい粒径であることを意味する。d50値はこのため重量中央粒径であり、即ちすべての粒子の50重量%がこの粒径より大きいまたは小さい。本発明の目的のために、別途指摘しない限り、粒径は重量中央粒径d50として規定する。0.4から2μmの間のd50値を有する粒子の重量中央粒径d50値を測定するために、米国、マイクロメリティックス社(Micromeritics)のセディグラフ5120装置を使用することができる。0.4未満のd50値を有する粒子の重量中央粒径d50値を測定するためには、ドイツのマルバーンインスツルメンツ社(Malvern Instruments GmbH)のマスターサイザー(Matersizer)装置を使用することができる。
ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供されることが好ましい。例えば、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、水性懸濁物の形態で提供される。
「水性懸濁物」または「水性スラリー」は本発明の意味において、不溶性固体および水ならびに場合によりさらなる添加剤を備え、通常、大量の固体を含有するため、これが形成される元の液体よりも粘性であり、高密度である場合がある。しかし、「水性懸濁物」または「水性スラリー」という用語は、水が少量の少なくとも1つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
例えば少なくとも1つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
本発明の一実施形態において、水性懸濁物は、水性懸濁物の水相の総重量に基づいて、少なくとも60重量%の、好ましくは少なくとも70重量%の、より好ましくは少なくとも80重量%の、なおより好ましくは少なくとも90重量%の、最も好ましくは少なくとも92重量%の水を含む。例えば水性懸濁物は、水性懸濁物の水相の総重量に基づいて、90から100重量%の間の、好ましくは92から100重量%の間の、より好ましくは94から100重量%の間の、最も好ましくは96から100重量%の間の量の水を含む。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのイオン交換材料を含む水性懸濁物は、水混和性溶媒を含まない。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、2から50重量%のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。例えばステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、5から40重量%の、より好ましくは7.5から30重量%の、最も好ましくは10から20重量%のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。
少なくとも1つのイオン交換材料の含有率は、(実施例に記載するように)Brookfield粘度計によって測定した水性懸濁物の粘度が10から5000mPasの間、好ましくは100から2500mPasの間、とりわけ150から1000mPasの間であるように選択される。最適含有率は、少なくとも1つのイオン交換材料の発生、即ち化学および鉱物学的組成ならびに、次いで粘度に影響を及ぼすこの膨潤性に依存する。
ステップb):少なくとも1つの二酸化炭素含有源の提供
本発明のステップb)により、少なくとも1つの二酸化炭素含有源が提供される。
「少なくとも1つの」二酸化炭素含有源という表現は、二酸化炭素を含有する1つ以上の源を本方法で利用してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、1種類のみの二酸化炭素含有源が本発明の方法で利用される。本発明の別の実施形態により、少なくとも2つの二酸化炭素含有源の混合物が本発明の方法で利用される。
本発明の一実施形態において、1種類のみの二酸化炭素含有源が本発明の方法で利用される。
「二酸化炭素含有源」という表現は、二酸化炭素を放出できるいずれの源も示す。
少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、いずれの便利な二酸化炭素含有源も含む。特に、少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択してよい。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つの二酸化炭素含有源は気体状形態で提供される。
気体状二酸化炭素は、実質的に純粋な二酸化炭素であってよく、または気体状二酸化炭素は二酸化炭素ならびに1つ以上の追加のガスおよび/または他の物質、例えば微粒子材料、例えば灰分を含む複数の構成成分を含む。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される。
例えば少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、工場によって生成されるような排ガス流である。工場は、多種多様なものから選択してよい。例えば少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、発電所、化学および機械加工工場、製油所および燃料燃焼または他の処理ステップの副生成物として二酸化炭素を生成する他の工場より選択される工場によって生成される排ガス流によって生成される。
好適な廃ガス流は、化石燃料、例えば石炭、石油、天然ガスおよび燃料製品、例えばタールサンド、重油、オイルシェールなどを燃焼する工場によって生成される廃ガス流より選択される。
少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、主構成成分としての二酸化炭素を含有してよく、または追加の構成成分、例えば窒素酸化物(NOx)、硫黄酸化物(SOx)および少なくとも1つの追加のガス状および/または微粒子構成成分を含有してよい。追加のガス状および/または微粒子構成成分としては、一酸化炭素、ハライド、例えば塩化水素およびフッ化水素、金属、例えば水銀、ヒ素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、モリブデン、セレン、ストロンチウム、タリウム、バナジウムなど、有機物、例えば炭化水素、ジオキシンおよびPAH化合物(多環式芳香族炭化水素)および/または燃焼工程で通例得られるようなダスト粒子が挙げられる。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、少なくとも0.02Paの、好ましくは少なくとも0.05Paの、より好ましくは少なくとも0.1Paの、なおより好ましくは少なくとも0.15Paの、最も好ましくは少なくとも0.2Paの分圧を提供する二酸化炭素を含む。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つの二酸化炭素含有源は、少なくとも1つの二酸化炭素含有源の全体積に基づいて、少なくとも2体積%の、好ましくは少なくとも5体積%の、より好ましくは少なくとも10体積%の、なおより好ましくは少なくとも15体積%の、最も好ましくは少なくとも20体積%の量で二酸化炭素を含む。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つの二酸化炭素含有源が水中に導入されて水溶液を形成する。本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を10重量%以下の、より好ましくは7.5重量%以下の、なおより好ましくは5重量%以下の、最も好ましくは2重量%以下の量で含有する。
少なくとも1つの二酸化炭素含有源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する。
ステップc):少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の提供
本発明のステップc)により、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源が提供される。
少なくとも1つのカチオンの「少なくとも1つの」源という表現は、本方法で少なくともカチオンの1種類以上の源を利用してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、本方法で少なくとも1つのカチオンの1種類の源のみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも1つのカチオンの少なくとも2種類の源の混合物を利用する。
「少なくとも1つの」カチオンの少なくとも1つの源という表現は、本方法で1種類以上のカチオンを提供してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、本方法で1種類のカチオンのみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも2種類のカチオンの混合物を利用する。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも2種類のカチオンの混合物の1種類の源である。または、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、1種類のカチオンの1種類の源である。
少なくとも1つのカチオンについて、少なくとも1つのカチオンが少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換可能である限り、カチオンの種類に具体的な制限がないことに留意されたい。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つの1価カチオンを含む。加えてもしくはまたは、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つの2価カチオンを含む。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンは、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
従って、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンが少なくとも1つの1価カチオンである場合、少なくとも1つの1価カチオンは、好ましくは少なくとも1つのアルカリ金属カチオンである。少なくとも1つのカチオンが少なくとも1つのアルカリ金属カチオンである場合、少なくとも1つのカチオンは、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
またはもしくは加えて、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンが少なくとも1つの2価カチオンである場合、少なくとも1つの2価カチオンは、好ましくは、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンとは異なるアルカリ土類金属カチオンである。
例えば少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンが少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンである場合、少なくとも1つのカチオンは、好ましくはマグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンは、ナトリウムである。
少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのカチオンを含む水溶液であることが好ましい。本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を10重量%以下の、より好ましくは7.5重量%以下の、なおより好ましくは5重量%以下の、最も好ましくは2重量%以下の量で含有する。
「水性」溶液という用語は、水性溶媒が少量の少なくとも1つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
例えば少なくとも1つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
本発明の一実施形態において、水溶液は、少なくとも1つの水混和性溶媒を、水溶液の溶媒相の総重量に基づいて、40重量%以下の、好ましくは30重量%以下の、より好ましくは20重量%以下の、最も好ましくは10重量%以下の量で含む。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンを含む水溶液は、水混和性溶媒を含まない。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、少なくとも50重量%の、より好ましくは少なくとも75重量%の、最も好ましくは少なくとも90重量%の水を含む。
例えば水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、90から99重量%の間の、より好ましくは91から99重量%の間の、最も好ましくは92から98重量%の間の水を含む。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのカチオンを0.1から150g/lの、好ましくは1から100g/lの、または5から75g/lの量で含む。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのカチオンを10から50g/lの量で含む。
少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する。
少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つのカチオンの自然発生源であることが好ましい。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価および/または2価カチオンの自然発生源である。
例えば、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価カチオンの自然発生源である。
例えば、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つの1価カチオンの自然発生源、例えば2価カチオン、1価カチオンまたはこれらの混合物の便利な源であり得る地下塩水である。
地下塩水は、濃縮された水性塩類組成物を含む。地下塩水は、好ましくは地表の、例えば地球の海洋または湖の直下の地下箇所で得られる。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は海水である。海水は、少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる1価および/または2価カチオンの便利な源であることが多い。いずれの種類の海水も、十分な量の少なくとも1つのカチオンが提供される限り使用してよい。特に、海水中の少なくとも1つのカチオンの量は、0.1g/l以下に、好ましくは1g/l以下に、より好ましくは5g/l以下に、最も好ましくは10g/l以下になるべきではない。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、水中に溶解した塩の総量に基づいて、3から35重量%の間の、好ましくは3から20重量%の間の、より好ましくは3から10重量%の間の、最も好ましくは3から5重量%の間の塩分濃度を有する水である。例えば水は、水中に溶解した塩の総量に基づいて、3から4.5重量%の間の、または3.1から4重量%の間の塩分濃度を有する。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源は、23℃にて少なくとも1.010kg/lの、好ましくは23℃にて少なくとも1.020kg/lの、最も好ましくは23℃にて1.020から1.030kg/lの間の密度を有する海水である。例えば、海水は23℃にて1.020から1.025kg/lの密度を有する。
ステップd):少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源の提供
本発明のステップd)により、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源が提供される。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの「少なくとも1つの」源という表現は、本方法で少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの1種類以上の源を利用してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、本方法で少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの1種類の源のみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも2種類の源の混合物を利用する。
「少なくとも1つの」アルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源という表現は、本方法で1種類以上のアルカリ土類金属カチオンを提供してよいことを意味する。
本発明の一実施形態により、本方法で1種類のみのアルカリ土類金属カチオンが利用される。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも2種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が利用される。
本発明の一実施形態により、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも2種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物の1種類の源である。または、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、1種類のアルカリ土類金属カチオンの1種類の源である。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンについて、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがステップc)で提供される少なくとも1つのカチオンを置換可能である限り、アルカリ土類金属カチオンの種類に具体的な制限がないことに留意されたい。
加えてもしくはまたは、ステップd)で提供される少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップa)のイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、同じ種類であることが好ましい。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、カルシウムおよび/またはマグネシウムを含む。例えば、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含む。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよび/またはマグネシウムを含む場合、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源におけるさらなるアルカリ土類金属カチオンの存在は排除されない。例えば、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源がカルシウムを含む場合、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、マグネシウムおよび/またはストロンチウムをさらに含んでよい。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源はカルシウムおよびマグネシウムを含む。
本発明の一実施形態において、ステップd)で提供される少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップc)で提供される少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の少なくとも1つのカチオンは異なる。例えば、ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含み、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがマグネシウム含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがストロンチウムを含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムおよびこれらの混合物を含む。
またはステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよびマグネシウムを含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびこれらの混合物を含む。ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがマグネシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびこれらの混合物を含む。
ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウム、マグネシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップc)の少なくとも1つのカチオンがリチウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物を含むことがさらに認識される。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液であることが好ましい。
本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を10重量%以下の、より好ましくは7.5重量%以下の、なおより好ましくは5重量%以下の、最も好ましくは2重量%以下の量で含有する。「水性」溶液という用語は、水性溶媒が少量の少なくとも1つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
例えば少なくとも1つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
本発明の一実施形態において、水溶液は、少なくとも1つの水混和性溶媒を、水溶液の溶媒相の総重量に基づいて、40重量%以下の、好ましくは30重量%以下の、より好ましくは20重量%以下の、最も好ましくは10重量%以下の量で含む。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、水混和性溶媒を含まない。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、少なくとも50重量%の、より好ましくは少なくとも75重量%の、最も好ましくは少なくとも90重量%の水を含む。
例えば水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、90から99重量%の間の、より好ましくは91から99重量%の間の、最も好ましくは92から98重量%の間の水を含む。
加えてもしくはまたは、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを0.1から200mg/lの、好ましくは0.5から150mg/lの、より好ましくは1から100mg/lの、なおより好ましくは5から75mg/lの、最も好ましくは10から50mg/lの量で含む。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源であることが好ましい。本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、ステップc)で提供される少なくとも1つのカチオンを置換できる少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源である。
例えば、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、カルシウムの自然発生源である。
本発明の一実施形態において、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水である。
十分な量の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムが提供される限り、いずれの種類の淡硬水も使用してよい。特に、淡硬水中の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムの量は、0.1g/l以下に、好ましくは0.5g/l以下に、より好ましくは1g/l以下に、なおより好ましくは5g/l以下に、最も好ましく10g/l以下になるべきではない。
加えてもしくはまたは、淡硬水は、5から130°dHの、好ましくは10から60°dHの、最も好ましくは14から50°dHの硬度を有するように選択される。
本発明の目的のために、硬度はドイツ硬度を示し、「ドイツ硬度、°dH」で表される。この点で、硬度は、アルカリ土類炭酸水素塩を含む水溶液中のアルカリ土類金属カチオンの総量を示し、この総量をエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)および当量点指示薬としてのエリオクロムTを使用してpH10における錯滴定によって測定した。
淡硬水は、いずれの自然発生源、例えば湖および/または河川および/または縁海からも選択してよい。
加えてもしくはまたは、淡硬水は人工であってよい。本方法に好適な淡軟水(fresh soft water)を調製するために、例えば淡硬水を少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンに接触させてよい。本発明の一実施形態において、2価カチオン、例えばカルシウムおよび/またはマグネシウムを淡軟水に添加する。淡硬水は、水ミネラル添加法によって得てよいことがさらに認識される。水ミネラル添加法は、例えばUS7,374,694、EP0520826、WO2010/12691、欧州特許出願第11175012.1号、同第10172771.7号および同第11179541.5号に記載されている。
ステップe):少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源との接触
本発明のステップe)により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料をステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源と接触させる。
接触は、i)少なくとも1つのイオン交換材料およびii)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料から放出された少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む混合物を提供する。
ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
特に、方法ステップe)の接触は、微粒子材料、例えばイオン交換材料を含む懸濁物を配合および/または混合および/または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび/または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップe)は、垂直および/または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
好ましくは、接触ステップe)に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
加えてもしくはまたは、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源との接触は、水溶液の形態の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源を少なくとも1つのイオン交換材料を含む水性懸濁物またはエマルジョン中へ注入することによって行うことができる。ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料が固体またはフィルタ材料または流動床の形態で提供される場合、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源との接触は、水溶液の形態の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源を添加することによって行うことができる。この点で、混合条件は、少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源の流れを少なくとも1つのイオン交換材料中に導入することによって行ってよいことに留意されたい。
本発明の一実施形態において、接触ステップe)は、2℃から80℃の、好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う。
例えば接触ステップe)は室温にて、即ち20℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
本発明の一実施形態により、方法ステップe)は、少なくとも1秒、好ましくは少なくとも1分、例えば少なくとも15分、30分、1時間、2時間、4時間、6時間、8時間または10時間にわたって行う。
本発明の一実施形態において、接触ステップe)で得た混合物は水性懸濁物の形態である。水性懸濁物を得る場合、接触ステップe)は、好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う。
接触ステップe)で得た混合物は、i)少なくとも1つのイオン交換材料およびii)少なくとも1つのイオン交換材料から放出された少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む。特に、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料に結合された少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも一部は、接触ステップe)中にステップc)の少なくとも1つのカチオンと交換される。
ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料は、分離ステップf)で分離する。
ステップf):少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つのイオン交換材料からの分離
本発明のステップf)により、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離する。
本発明の一実施形態において、分離ステップf)は、2℃から80℃の、好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う。例えば分離ステップf)は室温にて、即ち20℃にてまたは他の温度にて行う。
本発明の一実施形態において、分離ステップf)は、5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う。
ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離は、当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。例えばステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う。
接触ステップe)で得た混合物が水性懸濁物の形態である場合、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するために、ステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から、好ましくは濾過によって、例えば膜濾過装置によって分離する。
ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも1つの膜濾過ユニットは、当業者に公知であり、微粒子材料を含む水性懸濁物/溶液の濾過に通例使用されるいずれの種類の膜フィルタでもよい。例えば直交流膜精密濾過装置および/または直交流膜限外濾過装置を使用してよい。
膜濾過ユニット内部と周囲環境との間に圧力差があるため、懸濁した微粒子イオン交換材料が懸濁物/溶液から分離され、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む透明な水溶液が得られることが認識される。好ましくは、膜濾過ユニット内部の圧力は、周囲環境の圧力よりも高い。
本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を10重量%以下の、より好ましくは7.5重量%以下の、なおより好ましくは5重量%以下の、最も好ましくは2重量%以下の量で含有する。
例えば、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも1つの膜濾過ユニットは、直交流膜濾過装置である。加えてもしくはまたは、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも1つの膜濾過ユニットは、直交流膜限外濾過装置である。
直交流膜濾過装置は当業者に公知である。本発明の方法に好適であり得る直交流膜濾過装置の1つとして、ドイツのMicrodyn−Nadir GMBHよりMycrodyn Modul CMB 150として入手できる直交流膜濾過装置が挙げられる。
本発明の一実施形態において、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、5から130°dHの、好ましくは10から60°dHの、最も好ましくは14から50°dHの硬度を有する。
加えてもしくはまたは、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、4から12の間の、好ましくは5から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する。
本発明の一実施形態において、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、少なくとも1mg/lの、好ましくは少なくとも100mg/lの、より好ましくは少なくとも1000mg/lの、なおより好ましくは少なくとも2500mg/lの、最も好ましくは少なくとも5000mg/lの少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。例えばステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、少なくとも7500mg/lまたは少なくとも10000mg/lの少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
加えてもしくはまたは、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、1から30000mg/lの、好ましくは100から25000mg/lの、より好ましくは1000から20000mg/lの、なおより好ましくは2500から15000mg/lの、最も好ましくは5000から12500mg/lの少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
本発明の一実施形態において、ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得たステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、1.0NTUより低い、好ましくは0.5NTUより低い、最も好ましくは0.3NTUより低い濁度値を有する。
ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを、方法ステップg)においてステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源とさらに接触させる。ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンのステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料からの分離後に得た少なくとも1つのイオン交換材料を、方法ステップh)においてステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源とさらに接触させる。
ステップg):少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの二酸化炭素含有源との接触
本発明のステップg)により、ステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源と接触させる。接触により、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩が提供される。
少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの二酸化炭素含有源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
本発明の一実施形態において、ステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは水溶液の形態である。
水溶液が提供される場合、方法ステップg)の接触は、水溶液を配合および/または混合および/または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび/または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップg)は、垂直および/または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
好ましくは、接触ステップg)に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
本発明の一実施形態において、二酸化炭素含有源、好ましくは気体状二酸化炭素をステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液中に導入、好ましくは(preferable)注入して、溶液中で二酸化炭素気泡の分散を形成して、気泡をこの中に溶解させる。
本発明の一実施形態により、接触ステップg)は少なくとも100Paの、より好ましくは少なくとも200Paの、最も好ましくは少なくとも300Paの圧力下で行う。
例えば二酸化炭素をステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液中に、圧力下で導入する。
本発明の一実施形態において、接触ステップg)は、2℃から80℃の、好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う。例えば接触ステップg)は室温にて、即ち20℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
本発明の一実施形態により、方法ステップg)は、少なくとも1秒、好ましくは少なくとも1分、例えば少なくとも15分、30分、1時間、2時間、4時間、6時間、8時間または10時間にわたって行う。
加えてもしくはまたは、接触ステップg)は、好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う。本発明の一実施形態において、接触ステップg)は8から10.5の間の、または8.2から10.5の間のpHにて行う。
本発明の一実施形態により、ステップf)で得た水溶液を二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための少なくとも1つの触媒とさらに接触させる。例えば、二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための少なくとも1つの触媒は、少なくとも1つの酵素である。本発明の一実施形態において、二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための少なくとも1つの触媒は、炭酸脱水酵素である。
方法ステップg)により、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの二酸化炭素含有源との接触によって得る。
本発明の一実施形態において、得られた少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの非水溶性炭酸塩である。例えば得られた少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、25℃にて1000mg/l以下の、好ましくは500mg/l以下の、より好ましくは200mg/l以下の、最も好ましくは150mg/l以下の水溶解度を有する。例えば得られた少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、25℃にて100mg/l以下の、または50mg/l以下の水溶解度を有する。本発明の一実施形態において、得られた少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、25℃にて30mg/l以下の、または20mg/l以下の水溶解度を有する。
本発明の一実施形態において、得られた少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、炭酸カルシウムである。
本発明の一実施形態において、方法は、ステップg)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を分離するステップk)をさらに含む。
ステップk)によるステップg)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩の分離は、当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。例えば、ステップg)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩の分離は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行う。
ステップg)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩が水性懸濁物の形態である場合、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、好ましくは濾過によって、例えば膜濾過ユニットによって水相から分離する。
ステップk)によるステップg)で得た炭酸塩の分離に使用する少なくとも1つの膜濾過ユニットは、当業者に公知であり、微粒子材料を含む水性懸濁物/溶液の濾過に通例使用されるいずれの種類の膜フィルタでもよい。例えば直交流膜精密濾過装置および/または直交流膜限外濾過装置を使用してよい。
本発明の一実施形態において、ステップg)で得た炭酸塩の分離に使用する少なくとも1つの膜濾過ユニットは、さらに上述したような直交流膜濾過装置および/または直交流膜限外濾過装置である。
本発明の一実施形態において、ステップg)で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、1から100°dHの、好ましくは2から50°dHの、最も好ましくは3から25°dHの硬度を有する。
加えてもしくはまたは、ステップg)で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、4から12の間の、好ましくは5から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する。本発明の一実施形態において、ステップg)で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、8から10.5の間の、または8.2から10.5の間のpHを有する。
加えてもしくはまたは、ステップg)で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、10mg/l以下の、好ましくは5mg/l以下の、より好ましくは1mg/l以下の、最も好ましくは0.5mg/l以下の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
本発明の一実施形態において、ステップg)で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、1.0NTU未満の、好ましくは0.5NTU未満の、最も好ましくは0.3NTU未満の濁度値を有する。
ステップk)で分離した少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、好ましくはフィルタ中で沈降物として得られる。得られた炭酸塩は、当分野のいずれの好適な方法でも乾燥してよい。少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、例えば熱によって、例えばスプレー乾燥機もしくは電子レンジによってまたはオーブンにて、または機械的に、例えば含水率を低下させることによって乾燥してよい。
ステップh):少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源との接触
本発明のステップh)により、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料をステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源と接触させる。接触により、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を再生させる。
少なくとも1つのイオン交換材料と少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
本発明の一実施形態において、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料は、水性懸濁物の形態である。
水性懸濁物が提供される場合、方法ステップh)の接触は、水性懸濁物を配合および/または混合および/または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび/または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップh)は、垂直および/または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
好ましくは、接触ステップh)に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび/または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
加えてもしくはまたは、接触ステップh)は、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料がフィルタ材料または流動床の形態で提供され、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を再生するために、このイオン交換材料にステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源を添加して行ってよい。
接触ステップg)および接触ステップh)は相互に独立して行うことが認識される。従って、方法ステップh)による、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料のステップd)と少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源との接触は、接触ステップg)の前および/または間および/または後に行う。
ステップf)で得たイオン交換材料および/またはステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源が水溶液または水性懸濁物の形態である場合、接触ステップh)は、水溶液または水性懸濁物が液体状態を維持するいずれの温度においても、場合により圧力を印加して行ってもよい。
従って、接触ステップh)は、−10℃から+80℃の、好ましくは−2℃から70℃の、より好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う。例えば接触ステップh)は、室温にて、即ち20℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
本発明の一実施形態により、接触ステップh)は、少なくとも1秒、好ましくは少なくとも1分、例えば少なくとも15分、30分、1時間、2時間、4時間、6時間、8時間または10時間にわたって行う。
加えてもしくはまたは、接触ステップh)は、好ましくは5から12の間の、より好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う。本発明の一実施形態において、接触ステップh)は、好ましくは8から10.5の間の、または8.2から10.5の間のpHにて行う。
方法ステップh)により、少なくとも1つのイオン交換材料を、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料をステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源と接触させることによって再生する。
従って、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンとステップd)の少なくとも1つの源の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンが同じであることが認識される。本発明の一実施形態において、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップd)の少なくとも1つの源の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンは、カルシウムである。
本発明の一実施形態において、接触ステップh)で再生した少なくとも1つのイオン交換材料を、ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料として再使用する。
少なくとも1つのイオン交換材料を少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源と接触させた後に水性懸濁物を得る場合、再生した少なくとも1つのイオン交換材料を水相から分離してよい。このような分離は、上のステップf)で定義した当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。
上記の方法ステップh)によって得た、再生した少なくとも1つのイオン交換材料は、当分野で公知のいずれの好適な方法によっても濃縮および/または乾燥してよい。再生した少なくとも1つのイオン交換材料は、例えば熱によって、例えばスプレー乾燥機もしくは電子レンジによってまたはオーブンにて、または機械的に、例えば濾過もしくは含水率を低下させることによって濃縮および/または乾燥してよい。
従って、本発明による上述の方法は、安定な、即ち容易に単離可能なアルカリ土類金属炭酸塩生成物をもたらし、人工資源に基づくコストのかかる原材料の使用を回避する。さらに、方法は、吸収剤材料が消費されないように再生可能イオン交換材料を利用する。
得られた非常に良好な結果を考慮して、本発明は、別の態様にて、二酸化炭素含有源からCOの量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に言及する。本発明の一実施形態において、再生可能イオン交換材料はベントナイトを含む。
本発明の範囲および重要性は、本発明のある実施形態を例証するためであり、非限定的である以下の実施例に基づいてより良好に理解される。
1.測定方法
pH測定
pHは、メトラートレド(Mettler Toledo)セブンイージー(Seven Easy)pH計およびメトラートレドInLab(登録商標)エキスパートプロ(Expert Pro)pH電極を使用して、25℃にて測定する。機器の3点較正(セグメント法による。)を、20℃にて4、7および10のpH値を有する市販の緩衝溶液(アルドリッチ(Aldrich))を使用して、最初に行う。報告したpH値は、機器によって検出した終点値である(終点は、測定した信号の平均からの差が最後の6秒間にわたって0.1mV未満である場合である。)。
Brookfield粘度
Brookfield粘度は、RVTモデルBrookfield(商標)粘度計を使用して、25℃の温度、100rpm(回転/分)の回転速度、適切なディスクスピンドルN°1から5で、1分間の撹拌後に測定した。
微粒子材料の粒径分布(粒径がX未満の粒子の質量%)および重量中央粒径(d50
微粒子材料の重量中央粒径および粒径質量分布は、沈降法、即ち重量測定分野における沈降挙動の分析によって測定した。測定は、ドイツのマルバーンインスツルメンツ社(Malvern Instruments GmbH)のマスターサイザー(Matersizer)2000によって行った。または測定は、米国のマイクロメリティックス社(Micromeritics)のセディグラフ(Sedigraph)5120装置によって行った。
方法および機器は当業者に公知であり、充填剤および顔料の粒径を日常的に決定するためによく使用されている。高速撹拌機および超音波を使用して試料を分散させた。
98値は、98重量%の粒子がこの値より小さい直径を有するような粒径値を示す。
X線蛍光分光法
XRFデータは、当業者に公知の方法および装置を使用して決定し、サンプルの組成を決定するために一般に使用する。
懸濁物中の材料の固形分重量(重量%)
固形分重量は、水性懸濁物の総重量で割ることによって決定した。固形分重量の含有率は160℃にて、メトラートレド(Mettler Toledo)のモイスチャーアナライザ(Moisture Analyser)MJ 33を使用して決定した。
濁度
濁度は、ハックランゲ(Hach Lange)2100AN ISラボラトリ濁度計(Laboratory Turbidimeter)を使用して測定し、0.1未満、20、200、1000、4000および7500NTUのStabCal濁度標準(ホルマジン標準)を使用して較正を行った。
硬度(ドイツ硬度;「°dH」で表す。)の決定
硬度とはアルカリ土類炭酸水素塩を含む水溶液中のアルカリ土類イオンの総量を示し、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA;商品名チトリプレックス(Titriplex)III)および当量点指示薬としてのエリオクロムTを使用して錯滴定によって測定する。
EDTA(キレート剤)はCa2+およびMg2+イオンと溶解性で安定なキレート錯体を形成する。25%アンモニア溶液2ml、アンモニア/アンモニアアセテート緩衝液(pH10)およびエリオクロムブラックT指示薬を、検査する水サンプル100mlに添加した。指示薬および緩衝剤は通常、いわゆる「指示薬−緩衝剤タブレット」として入手できる。指示薬は、黄色染料でマスキングされていると、Ca2+およびMg2+イオンと赤色錯体を形成する。滴定終了時に、即ちすべてのイオンがキレート剤に結合されたときに、残存するエリオクロムブラックT指示薬は遊離形態であり、緑色を呈している。指示薬がマスキングされていないと、色はマゼンタから青に変化する。総硬度は、使用したEDTAの量から計算できる。
以下の表1は、水硬度の異なる単位の換算を示す。
Figure 2015525674
イオン濃度の決定
イオン濃度は、カルシウムイオンの樹脂膜への選択的吸着による電場強度の蓄積を測定することによって決定する。
イオン濃度の測定は、対応するメトラートレド(Mettler Toledo)パーフェクトイオン(perfectION)電極を装備したメトラートレド(Mettler Toledo)セブンマルチ(Seven Multi)装置を使用して、磁気スターラーおよび対応する撹拌プレートを用いて懸濁物/溶液を撹拌しながら25℃にて行う。
Pendraulik歯付き円盤型スターラーを用いて1500rpmにてベントナイト含有懸濁物/溶液を撹拌した直後に、イオン濃度測定を開始した。
装置はまず、1mmol/l、10mmol/lおよび100mmol/lの濃度をそれぞれ有する、スイスのフルカ(Fluka)から市販されている較正溶液を使用して、関連イオン濃度範囲にて較正する。
記録したイオン濃度値は、測定する懸濁物/溶液中に電極を浸漬した1分後に装置が検出した値である。
水道水のサンプルまたは市販のイオン交換体を包含するイオン交換工程より得たサンプルには、イオン強度調整剤(メトラートレド(Mettler Toldeo)、スイス、ISA−Losung、51344761より入手可能)をサンプル50mlに対して1mlの量で添加した。
XRD
CaベントナイトのX線回折(XRD)パターンは、以下の方法に従って行った:
Caベントナイト中に存在する鉱物学的相を、X線回折(XRD)により、ブルカー(Bruker)D8アドバンス(Advance)回折計を使用して、回折粉末法に従って決定する。この回折計は、2.2kW X線管、9位置サンプルホルダ、シータ−シータ(θ−θ)ゴニオメータおよびVANTEC−1検出器より成る。すべての実験でNiフィルタ処理Cu Kα放射線を用いる。プロフィールは、0.01°2θインクリメントおよび20から50°2θの1s/ステップ走査速度を使用して、自動的にチャートに記録する。得られた粉末回折パターンは、国際回折データセンタ(International Center for Diffraction Data(ICDD))粉末回折ファイル(PDF)データベース2を使用して鉱物含有率によって分類し、以下の表2にまとめる。
Figure 2015525674
2.実施例
使用したベントナイトはギリシャ、ミロスのCaベントナイトであり、以下の特性を有していた:
重量中央粒径d50 12.86μmおよびd98 86μm。
[実施例1]
本実施例は、ベントナイトをイオン交換材料として使用することによる安定な炭酸塩の調製を示す。
3.5重量%NaClを0.1M NaOH溶液に添加する。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約5重量%のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、10分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にCO(Kohlendioxid UN 1013としてスイス、パンガス(Pangas)より市販)を濾液中に通気した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で2回洗浄してから乾燥させた。
沈殿はXRFにより、沈殿の総重量に基づいて98重量%CaCOとしてキャラクタリゼーションされた。
[実施例2]
本実施例は、ベントナイトが活性化されて、次に1サイクルで再生される能力について示す。
3.5重量%NaClを0.1M NaOH溶液に添加する。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約10重量%のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、10分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にCO(Kohlendioxid UN 1013としてスイス、パンガスより市販)を濾液中に通気した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で2回洗浄してから乾燥させた。この最初の隔離による沈殿は分析しなかった。
続いて、得られた懸濁物が懸濁物の総重量に基づいて約10重量%のベントナイト量を有するように、フィルタケーキ(活性化ベントナイト)を溶液の総重量に基づいて1重量%のCaCl(ドイツ、メルク(Merck)より無水塩化カルシウムとして市販)溶液に添加した。得られた懸濁物を10分間撹拌して、次に真空濾過した。NaHCOの添加時に濾液中に沈殿がなくなるまで、フィルタケーキを脱イオン水で洗浄して、真空濾過した。
このフィルタケーキを実施例1に記載した実験に再度使用した。沈殿はXRFにより、沈殿の総重量に基づいて96重量%CaCOとしてキャラクタリゼーションした。
[実施例3]
本実施例は、ベントナイトをpH約8のイオン交換材料として使用することによる安定な炭酸塩の調製を示す。
0.1M NaOH溶液を、溶液が約8のpHを有するように、溶液の総重量に基づいて、3.5重量%NaCl溶液に添加した。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約10重量%のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、10分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にCO(Kohlendioxid UN 1013としてスイス、パンガスより市販)を濾液中に通気した。さらに、pHを約8.2超に維持するように、0.1M NaOH溶液を添加した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で2回洗浄してから乾燥させた。
沈殿はXRFにより、沈殿の総重量に基づいて96重量%CaCOとしてキャラクタリゼーションした。
[実施例4]
本実施例は、ベントナイトがナトリウムカチオンの存在下でカルシウムカチオンを放出する能力について示す。
ベントナイトを数回に分けて脱イオン水に添加し、ベントナイト添加の所与の時間(約3分間)後にカルシウムイオン濃度を測定する参照実験を行った。
溶液の総重量に基づいて3.5重量%のNaCl溶液を使用して、脱イオン水の代わりに10の開始pH(1M NaOHによって調整)を用いて同じ実験を行った。
図1より、脱イオン水へのベントナイトの添加によってあるカルシウムイオンがすでに放出されていること(脱イオンHOという名称の曲線)が推測される。これは「浸透圧」駆動力によると予想される。さらに、ナトリウムカチオンが存在することによって、カルシウムイオンの放出が明らかに向上すること(3.5重量%NaCl溶液という名称の曲線)がわかる。
カルシウムイオン感応電極を使用して、ベントナイト添加のおよそ3分後にカルシウムイオン濃度測定を開始した。
[実施例5]
本実施例は、市販のイオン交換体樹脂がナトリウムカチオンの存在下でカルシウムカチオンを放出する能力について示す。
イオン交換体の7つの同じサンプルを以下のように調製した:
各サンプルについて、市販のイオン交換材料(ダウエックス(DOWEX)(商標)マラソン(MARATHON)(商標)C、ダウ(Dow)(登録商標)ケミカルカンパニー(Chemical Company))10gをプラスチックホース(内径=8mm、長さ=250mm)に入れた。イオン交換材料をプラスチックホースに入れておくために、2枚の金属製メッシュをプラスチックホースに配置して、イオン交換材料が2枚のメッシュの間に捕捉されるようにした。
次に、各試験を開始する前にイオン交換体の各サンプルを水道硬水(°dHおよそ20)5000mlで150ml/分の一定速度にて洗浄して、イオン交換体がこれのカルシウムイオン添加状態(流出水°dHおよそ20)となるようにした。
次に、カルシウムイオン添加イオン交換体の各サンプルを、以下の表3に概略を示すように、異なる濃度の異なるNaCl溶液で異なる流速で洗い流した。
Figure 2015525674
サンプル30mlをイオン交換体の各サンプルを出る溶液から連続的に採取し、カルシウムイオン濃度をカルシウムイオン固有電極を使用して測定した。
図2は、異なるNaCl溶液供給速度における3.5重量%のNaCl濃度での処理時間の関数としての、放出されたカルシウムイオンを示す。イオン交換体へのNaCl溶液の供給によるイオン交換体からのカルシウムイオンの実質的放出があることがわかる。さらに、NaCl溶液供給速度の上昇によって、イオン交換体からのカルシウムイオンの放出が高速化されることがわかる。
図3は、同じ供給速度(4ml/分)であるが、溶液の異なるNaCl濃度を用いた、処理時間の関数としての放出されたカルシウムイオンの量を示す。従って、供給溶液のNaCl濃度の上昇により、イオン交換体からのカルシウムイオンの放出が向上すると推測される。しかし、3.5重量%のNaCl濃度(海水のNaCl濃度にほぼ相当する。)は、合理的に高いカルシウムイオン濃度を与えるのにすでに十分に高いこともわかる。例えば第1のサンプルの試験Fにおいて放出された6600ppmのカルシウムイオン(図3)。
最後に、本実施例から、本発明の方法を使用する本実施例によって、すべての実験を同じイオン交換体材料を使用して行ったときに、a)硬水中に存在するカルシウム濃度と比較して、著しくより高いカルシウム濃度を得られ(カルシウムがおよそ160ppmの、スイス、アールガウ州、オフトリンゲン地域の代表的な硬水と比較して、試験(F)の6600ppmのカルシウムを参照)、これにより後の沈降工程を向上できること、およびb)イオン交換体材料を再使用できることが推測できる。
*カルシウム濃度(ppm)は、図2および図3のデータから、以下に示すように計算できる:
Ca2+濃度(ppm)=(放出Ca2+×1000)/Vサンプル
式中:
Ca2+濃度(ppm):サンプルのカルシウムイオン濃度(ppm)
放出Ca2+:サンプル中の放出されたカルシウムイオンの質量(mg)
サンプル:サンプルの体積(ml)(本実施例において、サンプルは常に30mlである。)

Claims (35)

  1. 再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のCOの量を削減する方法であって、
    a)少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも1つのイオン交換材料を提供するステップ、
    b)少なくとも1つの二酸化炭素含有源を提供するステップ、
    c)少なくとも1つのイオン交換材料の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源を提供するステップ、
    d)少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源を提供するステップ、
    e)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を、ステップc)の少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源と接触させて、
    i)少なくとも1つのイオン交換材料と、
    ii)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料から放出された少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン
    とを含む混合物を得るステップ、
    f)ステップii)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンをステップi)の少なくとも1つのイオン交換材料から分離するステップ、
    g)ステップf)で得た少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源と接触させて、
    少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を得るステップ、ならびに
    h)ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料を再生するように、ステップf)で得た少なくとも1つのイオン交換材料をステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源と接触させるステップ
    を含む方法。
  2. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される、請求項1に記載の方法。
  3. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、フィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、mauritziteおよびこれらの混合物を含む群より選択される天然イオン交換材料ならびに/またはEDTA、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される合成イオン交換材料、好ましくはフィロシリケートを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムおよび/またはマグネシウムを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、水性懸濁物の総重量に基づいて、2から50重量%の、好ましくは5から40重量%の、より好ましくは7.5から30重量%の、最も好ましくは10から20重量%のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、モンモリロナイトおよび付随鉱物、例えば石英、雲母、カオリナイト、長石、黄鉄鉱、方解石、クリストバライトおよびこれらの混合物を含む群より選択される各種の粘土鉱物を含むベントナイトより成る、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. ステップa)の少なくとも1つのイオン交換材料が、ベントナイトの総重量に基づいて、少なくとも60重量%の、好ましくは少なくとも80重量%の、例えば85から95重量%の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトより成る、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. ステップa)の前記イオン交換材料が、層間空間が主にカルシウムおよび/またはマグネシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. ステップa)の前記少なくとも1つのイオン交換材料が、0.02から100μmの、0.075から50μmの、または0.1から5μmの、好ましくは0.2から3μmの重量中央粒径d50を有するベントナイトより成る、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. ステップb)の前記少なくとも1つの二酸化炭素含有源が、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択され、好ましくはガスである、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. ステップb)の前記少なくとも1つの二酸化炭素含有源が、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. ステップb)の少なくとも1つの二酸化炭素含有源が、少なくとも0.02Paの、好ましくは少なくとも0.05Paの、より好ましくは少なくとも0.1Paの、なおより好ましくは少なくとも0.15Paの、最も好ましくは少なくとも0.2Paの分圧を提供する二酸化炭素を含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. ステップc)の少なくとも1つのカチオンの前記少なくとも1つの源および/またはステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも1つの源が、水溶液であり、水溶液の総重量に基づいて、好ましくは少なくとも50重量%の、より好ましくは少なくとも75重量%の、最も好ましくは少なくとも90重量%の水を含む水溶液である、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. ステップc)の少なくとも1つのカチオンの前記少なくとも1つの源が、前記少なくとも1つのイオン交換材料の前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価および/または2価カチオンの自然発生源、好ましくは前記少なくとも1つのイオン交換材料の前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つの1価カチオンの自然発生源である、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
  16. ステップc)の前記少なくとも1つのカチオンの少なくとも1つの源が、海水である、請求項1から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. ステップb)の前記少なくとも1つの二酸化炭素含有源および/またはステップc)の前記少なくとも1つのイオン交換材料の前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも1つのカチオンの前記少なくとも1つの源および/または少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも1つの源が、水溶液の形態、好ましくは5から12の間の、好ましくは6から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHを有する水溶液の形態で提供される、請求項1から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. ステップc)の少なくとも1つのカチオンの前記少なくとも1つの源の前記少なくとも1つのカチオンが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択され、好ましくはナトリウムである、請求項1から17のいずれか一項に記載の方法。
  19. ステップc)の少なくとも1つのカチオンの前記少なくとも1つの源が、前記少なくとも1つのカチオンを0.1から150g/lの、好ましくは1から100g/lの、より好ましくは5から75g/lの、最も好ましくは10から50g/lの量で含む、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
  20. ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも1つの源が、少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水(fresh hard water)である、請求項1から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも1つの源が、5から130°dHの、好ましくは10から60°dHの、最も好ましくは14から50°dHの硬度を有する淡硬水である、請求項1から20のいずれか一項に記載の方法。
  22. ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも1つの源の前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンが、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物より選択され、好ましくはカルシウムである、請求項1から21のいずれか一項に記載の方法。
  23. ステップd)の少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも1つの源が、前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンを0.1から200mg/lの、好ましくは0.5から150mg/lの、より好ましくは1から100mg/lの、なおより好ましくは5から75mg/lの、最も好ましくは10から50mg/lの量で含む、請求項1から22のいずれか一項に記載の方法。
  24. 接触ステップg)を、ステップb)の前記少なくとも1つの二酸化炭素含有源をステップf)で得た水溶液中に導入するように行う、請求項6から23のいずれか一項に記載の方法。
  25. ステップf)で得た前記水溶液を、二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための少なくとも1つの触媒とさらに接触させる、請求項24に記載の方法。
  26. 二酸化炭素の水和(hydratisation)を促進するための前記少なくとも1つの触媒が、少なくとも1つの酵素、好ましくは炭酸脱水酵素である、請求項25に記載の方法。
  27. 接触ステップe)および/または分離ステップf)および/または接触ステップg)および/または接触ステップh)を、2℃から80℃の、好ましくは4℃から60℃の、最も好ましくは5℃から40℃の温度にて行う、請求項1から26のいずれか一項に記載の方法。
  28. 接触ステップe)および/または分離ステップf)および/または接触ステップg)および/または接触ステップh)を、4から12の間の、好ましくは5から11の間の、最も好ましくは7から10.5の間のpHにて行う、請求項1から27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 接触ステップg)を、少なくとも100Paの、より好ましくは少なくとも200Paの、最も好ましくは少なくとも300Paの圧力下で行う、請求項1から28のいずれか一項に記載の方法。
  30. 接触ステップh)を、接触ステップg)の前および/または最中および/または後に行う、請求項1から29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 分離ステップf)を、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う、請求項1から30のいずれか一項に記載の方法。
  32. 前記方法が、ステップg)で得た前記少なくとも1つのアルカリ土類金属カチオンの前記炭酸塩を分離するステップk)をさらに含む、請求項1から31のいずれか一項に記載の方法。
  33. 分離ステップk)を、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行う、請求項32に記載の方法。
  34. 二酸化炭素含有源からのCOの量を削減するための、請求項1から10のいずれか一項に記載の再生可能イオン交換材料の使用。
  35. 前記再生可能イオン交換材料がベントナイトを含む、請求項34に記載の再生可能イオン交換材料の使用。
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