JP2018034088A - Adsorbent, method of removing carbon dioxide, and air conditioning device - Google Patents

Adsorbent, method of removing carbon dioxide, and air conditioning device Download PDF

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Masahiro Aoshima
真裕 青嶌
俊勝 嶋崎
Toshikatsu Shimazaki
俊勝 嶋崎
中村 英博
Hidehiro Nakamura
英博 中村
晃平 吉川
Kohei Yoshikawa
晃平 吉川
金枝 雅人
Masahito Kanae
雅人 金枝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adsorbent that can improve the amount of adsorption of carbon dioxide.SOLUTION: An adsorbent is used for removing carbon dioxide from a treatment gas containing the carbon dioxide. The adsorbent contains cerium oxide, and has an average pore diameter, measured by BET method using a nitrogen gas as an adsorption gas, of 40 nm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、吸着剤、二酸化炭素の除去方法、及び、空調装置に関する。   The present invention relates to an adsorbent, a method for removing carbon dioxide, and an air conditioner.

近年、温室効果ガスの排出による地球温暖化が世界的な問題となっている。温室効果ガスとしては、二酸化炭素(CO)、メタン(CH)、フロン類(CFCs等)などが挙げられる。温室効果ガスの中でも二酸化炭素の影響が最も大きく、二酸化炭素(例えば、火力発電所、製鉄所等から排出される二酸化炭素)の除去方法の構築が求められている。 In recent years, global warming due to greenhouse gas emissions has become a global problem. Examples of the greenhouse gas include carbon dioxide (CO 2 ), methane (CH 4 ), and chlorofluorocarbons (CFCs and the like). Among the greenhouse gases, carbon dioxide has the greatest influence, and construction of a method for removing carbon dioxide (for example, carbon dioxide discharged from thermal power plants, steelworks, etc.) is required.

また、二酸化炭素は人体に影響を与えることが知られており、例えば、二酸化炭素を高濃度に含むガスを吸引した場合には、眠気、健康被害等を引き起こす。人の密度が高い空間(ビル、車輛等)においては、人の呼気により室内の二酸化炭素濃度(以下、場合により「CO濃度」という)が上昇しやすく、換気することでCO濃度を調整する場合がある。 Carbon dioxide is known to affect the human body. For example, when a gas containing carbon dioxide at a high concentration is sucked, drowsiness, health damage and the like are caused. In spaces with high human density (buildings, vehicles, etc.), the concentration of carbon dioxide in the room (hereinafter referred to as “CO 2 concentration” in some cases) is likely to increase due to human expiration, and the CO 2 concentration is adjusted by ventilation. There is a case.

室内空気と外気とを素早く換気するためには、ブロア等の送風装置を稼働させる必要がある。また、外から取り込む空気(外気)は温度及び湿度が調整されていないため、夏季には冷房を稼働させ、冬季には暖房を稼働させる必要がある。これらの理由から、室内のCO濃度上昇は、空調に伴う消費電力の増加の要因となっている。 In order to quickly ventilate indoor air and outside air, it is necessary to operate a blower such as a blower. Moreover, since the temperature and humidity of the air taken in from the outside (outside air) are not adjusted, it is necessary to operate the cooling in the summer and to operate the heating in the winter. For these reasons, an increase in indoor CO 2 concentration is a factor in increasing power consumption associated with air conditioning.

換気による室内の二酸化炭素の減少量(CO減少量)は、下記式で表される。下記式において、左辺のCO減少量が、人の呼気によるCO増加量と同等であればCO濃度を一定に保つことができる。
CO減少量=(室内のCO濃度−外気のCO濃度)×換気量
The amount of reduction of carbon dioxide in the room due to ventilation (CO 2 reduction amount) is expressed by the following equation. In the following equation, the CO 2 concentration can be kept constant if the amount of CO 2 decrease on the left side is equivalent to the amount of CO 2 increase due to human expiration.
CO 2 reduction amount = (CO 2 concentration in the chamber - external air CO 2 concentration) × ventilation

しかしながら、近年では、外気のCO濃度が増加しているため、室内とのCO濃度差が小さくなっている。そのため、CO濃度を調整するために必要な換気量も増加している。今後、外気のCO濃度が更に増加した場合、換気によるCO濃度の調整では消費電力が増加すると考えられる。 However, in recent years, since the CO 2 concentration in the outside air has increased, the difference in CO 2 concentration from the room has become smaller. For this reason, the amount of ventilation required to adjust the CO 2 concentration is also increasing. In the future, when the CO 2 concentration in the outside air further increases, it is considered that the power consumption increases by adjusting the CO 2 concentration by ventilation.

前記課題は、外気との換気により生じるものである。そのため、換気以外の方法を用いて二酸化炭素を選択的に除去できれば、換気量を低減でき、結果として、空調に伴う消費電力を低減できる可能性がある。   The said subject arises by ventilation with external air. Therefore, if carbon dioxide can be selectively removed using a method other than ventilation, the amount of ventilation can be reduced, and as a result, power consumption associated with air conditioning may be reduced.

また、空気の存在する外気から遮蔽された空間(宇宙ステーション、潜水艇等)においては、外気と室内空気との換気が困難であるため、換気以外の方法により二酸化炭素を選択的に除去する必要がある。   Also, in spaces (air stations, submersibles, etc.) shielded from the outside air in which air exists, it is difficult to ventilate the outside air and room air, so it is necessary to selectively remove carbon dioxide by methods other than ventilation. There is.

前記課題の解決策としては、例えば、化学吸収法、物理吸収法、膜分離法、吸着分離法、深冷分離法等により二酸化炭素を除去する方法が挙げられる。例えば、CO吸着剤(以下、単に「吸着剤」という。)を用いて二酸化炭素を分離及び回収する方法(CO分離回収法)が挙げられる。吸着剤としては、例えば、ゼオライトが知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 Examples of a solution to the problem include a method of removing carbon dioxide by a chemical absorption method, a physical absorption method, a membrane separation method, an adsorption separation method, a cryogenic separation method, or the like. For example, a method of separating and recovering carbon dioxide using a CO 2 adsorbent (hereinafter simply referred to as “adsorbent”) (CO 2 separation and recovery method) can be mentioned. For example, zeolite is known as an adsorbent (see, for example, Patent Document 1 below).

特開2000−140549号公報JP 2000-140549 A

ところで、吸着剤を用いた二酸化炭素の除去方法に対しては、二酸化炭素の除去効率を向上させる観点から、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることが求められている。   By the way, with respect to a carbon dioxide removal method using an adsorbent, it is required to improve the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent from the viewpoint of improving the carbon dioxide removal efficiency.

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素の吸着量を向上させることが可能な吸着剤を提供することを目的とする。また、本発明は、前記吸着剤を用いた二酸化炭素の除去方法及び空調装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and aims at providing the adsorption agent which can improve the adsorption amount of a carbon dioxide. Another object of the present invention is to provide a carbon dioxide removal method and an air conditioner using the adsorbent.

本発明に係る吸着剤は、二酸化炭素を含有する処理対象ガスから二酸化炭素を除去するために用いられる吸着剤であって、セリウム酸化物を含有し、吸着ガスとして窒素ガスを用いたBET法により測定される平均細孔径が40nm以下である。   The adsorbent according to the present invention is an adsorbent used for removing carbon dioxide from a gas to be treated containing carbon dioxide, contains cerium oxide, and is subjected to a BET method using nitrogen gas as the adsorbed gas. The average pore diameter measured is 40 nm or less.

本発明に係る吸着剤によれば、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。このような吸着剤は、CO吸着性(二酸化炭素の吸着性、二酸化炭素の捕捉能)に優れている。 According to the adsorbent according to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved. Such an adsorbent is excellent in CO 2 adsorptivity (carbon dioxide adsorptivity, carbon dioxide scavenging ability).

ところで、ゼオライト等の従来の吸着剤を用いる方法では、処理対象ガスのCO濃度が低い場合において、二酸化炭素の除去効率が低下する傾向がある。一方、本発明に係る吸着剤によれば、処理対象ガスのCO濃度が低い場合において、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。このような吸着剤によれば、処理対象ガスのCO濃度が低い場合において、効率的に二酸化炭素を除去することができる。 By the way, in the method using a conventional adsorbent such as zeolite, when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low, the carbon dioxide removal efficiency tends to decrease. On the other hand, according to the adsorbent according to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed to the adsorbent can be improved when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low. According to such an adsorbent, carbon dioxide can be efficiently removed when the CO 2 concentration of the gas to be treated is low.

前記セリウム酸化物の含有量は、吸着剤の全質量基準で90質量%以上であることが好ましい。この場合、二酸化炭素の吸着量を更に向上させることができる。   The content of the cerium oxide is preferably 90% by mass or more based on the total mass of the adsorbent. In this case, the adsorption amount of carbon dioxide can be further improved.

本発明に係る二酸化炭素の除去方法は、上述した吸着剤を、二酸化炭素を含有する処理対象ガスに接触させて二酸化炭素を吸着剤に吸着させる工程を備える。本発明に係る二酸化炭素の除去方法によれば、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることが可能であり、二酸化炭素の除去効率を向上させることができる。   The method for removing carbon dioxide according to the present invention includes a step of bringing the adsorbent mentioned above into contact with a gas to be treated containing carbon dioxide to adsorb carbon dioxide to the adsorbent. According to the carbon dioxide removal method of the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved, and the carbon dioxide removal efficiency can be improved.

本発明に係る空調装置は、二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置であって、空調対象空間に接続された流路を備え、処理対象ガスに含まれる二酸化炭素を除去する除去部が流路に配置されており、上述した吸着剤が除去部に配置されており、吸着剤が処理対象ガスに接触して二酸化炭素が吸着剤に吸着する。本発明に係る空調装置によれば、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることが可能であり、二酸化炭素の除去効率を向上させることができる。   An air conditioner according to the present invention is an air conditioner used in an air conditioning target space including a processing target gas containing carbon dioxide, and includes a flow path connected to the air conditioning target space, and carbon dioxide contained in the processing target gas. The removal part which removes is arrange | positioned at the flow path, and the adsorbent mentioned above is arrange | positioned at the removal part, and an adsorbent contacts process target gas and a carbon dioxide adsorb | sucks to an adsorbent. According to the air conditioner according to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved, and the carbon dioxide removal efficiency can be improved.

前記処理対象ガスのCO濃度は、5000ppm以下であってもよく、1000ppm以下であってもよい。 The CO 2 concentration of the processing object gas may be 5000 ppm or less, or 1000 ppm or less.

本発明によれば、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。特に、本発明によれば、処理対象ガスのCO濃度が低い場合において、吸着剤に対する二酸化炭素の吸着量を向上させることができる。 According to the present invention, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved. In particular, according to the present invention, when the CO 2 concentration of the gas to be processed is low, the amount of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent can be improved.

図1は、本発明の一実施形態に係る空調装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an air conditioner according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る空調システムを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an air conditioning system according to an embodiment of the present invention. 図3は、実施例及び比較例の吸着剤の平均細孔径とCO吸着量との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the average pore diameter of the adsorbents of Examples and Comparative Examples and the CO 2 adsorption amount.

本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。   In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in the present specification, the upper limit value or lower limit value of a numerical range of a certain step may be replaced with the upper limit value or lower limit value of the numerical range of another step. Further, in the numerical ranges described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.

本明細書において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。   In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in this term if the intended purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. It is. The materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. In the present specification, the content of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. Means.

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

<吸着剤>
本実施形態に係る吸着剤(二酸化炭素捕捉剤)は、セリウム酸化物(酸化セリウム)を含有し、吸着ガスとして窒素ガスを用いたBET法により測定される平均細孔径(以下、単に「平均細孔径」ともいう)が40nm以下である。本実施形態に係る吸着剤は、二酸化炭素を含有する処理対象ガス(処理の対象となるガス)から二酸化炭素を除去(例えば回収)するために用いられる。
<Adsorbent>
The adsorbent (carbon dioxide scavenger) according to this embodiment contains cerium oxide (cerium oxide) and has an average pore diameter (hereinafter simply referred to as “average fine particle size”) measured by the BET method using nitrogen gas as an adsorbed gas. (Also referred to as “pore diameter”) is 40 nm or less. The adsorbent according to the present embodiment is used for removing (for example, recovering) carbon dioxide from a processing target gas (gas to be processed) containing carbon dioxide.

本発明者らは、鋭意検討の結果、セリウム酸化物を含有する吸着剤が、吸着ガスとして窒素ガスを用いたBET法により測定される平均細孔径が40nm以下である場合に、優れたCO吸着性を有することを見いだした。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that when the adsorbent containing cerium oxide has an average pore diameter measured by the BET method using nitrogen gas as an adsorbed gas of 40 nm or less, excellent CO 2 It was found to have adsorptive properties.

本実施形態に係る吸着剤が優れたCO吸着性を有する原因は明らかではないが、平均細孔径が40nm以下である細孔を吸着剤が有することにより、細孔内での二酸化炭素と細孔壁との接触頻度が向上すること、細孔壁の曲率に由来する二酸化炭素の吸着エネルギーが向上すること等により、二酸化炭素の吸着が促進されるため、優れたCO吸着性が得られると推察される。本実施形態に係る吸着剤は、特に、処理対象ガスのCO濃度が低い場合において優れたCO吸着性を有する。 The reason why the adsorbent according to the present embodiment has excellent CO 2 adsorptivity is not clear, but the adsorbent has pores having an average pore diameter of 40 nm or less, so that carbon dioxide and fine particles in the pores are reduced. Adsorption of carbon dioxide is promoted by improving the frequency of contact with the pore walls, improving the adsorption energy of carbon dioxide derived from the curvature of the pore walls, etc., and thus obtaining excellent CO 2 adsorption. It is guessed. The adsorbent according to the present embodiment has excellent CO 2 adsorbability particularly when the CO 2 concentration of the gas to be processed is low.

ここで、平均細孔径は、具体的には以下の手順で測定される。まず、前処理として、真空引きを行いながら200℃で吸着剤を加熱する。次いで、−196℃での窒素の吸着等温線を測定した後、BET法により測定される比表面積及び全細孔容積から平均細孔径(4V/A)を算出する。   Here, the average pore diameter is specifically measured by the following procedure. First, as a pretreatment, the adsorbent is heated at 200 ° C. while vacuuming. Next, after measuring an adsorption isotherm of nitrogen at −196 ° C., an average pore diameter (4 V / A) is calculated from the specific surface area and total pore volume measured by the BET method.

セリウム酸化物としては、CeOx(x=1.5〜2.0)等が挙げられ、具体的には、CeO、Ce等が挙げられる。 Examples of the cerium oxide include CeOx (x = 1.5 to 2.0), and specific examples include CeO 2 and Ce 2 O 3 .

吸着剤におけるセリウム酸化物の含有量は、吸着剤の全質量基準で、30質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。吸着剤は、セリウム酸化物からなる態様(セリウム酸化物の含有量が吸着剤の全質量基準で実質的に100質量%である態様)であってもよい。セリウム酸化物の前記含有量が多いほど、二酸化炭素の吸着量を更に向上させることができる。セリウム酸化物の含有量は、例えば、吸着剤を得るための原料におけるセリウム塩の含有量によって調整することができる。   The content of cerium oxide in the adsorbent may be 30% by mass or more, 70% by mass or more, or 90% by mass or more based on the total mass of the adsorbent. The adsorbent may be an embodiment made of cerium oxide (an embodiment in which the content of cerium oxide is substantially 100% by mass based on the total mass of the adsorbent). The greater the content of cerium oxide, the more the carbon dioxide adsorption can be improved. The content of cerium oxide can be adjusted by, for example, the content of cerium salt in the raw material for obtaining the adsorbent.

吸着剤の細孔の平均細孔径は、二酸化炭素の吸着量が向上する観点から、40nm以下、好ましくは30nm以下、より好ましくは10nm以下、更に好ましくは5nm以下、特に好ましくは4.5nm以下である。吸着剤の細孔の平均細孔径は、例えば1nm以上であってよい。吸着剤の細孔の平均細孔径は、実施例に記載の方法に従って測定することができる。平均細孔径は、吸着剤を得るための原料を焼成する際の焼成温度、酸素濃度等によって調整することができる。   The average pore diameter of the pores of the adsorbent is 40 nm or less, preferably 30 nm or less, more preferably 10 nm or less, still more preferably 5 nm or less, particularly preferably 4.5 nm or less from the viewpoint of improving the amount of carbon dioxide adsorbed. is there. The average pore diameter of the pores of the adsorbent may be, for example, 1 nm or more. The average pore diameter of the pores of the adsorbent can be measured according to the method described in the examples. The average pore diameter can be adjusted by the firing temperature, the oxygen concentration, etc. when firing the raw material for obtaining the adsorbent.

吸着剤は、化学処理されていてもよく、例えば、フィラー(アルミナ、シリカ等)をバインダーとして混合することなどによって高比表面積化されていてもよい。   The adsorbent may be chemically treated, and may have a high specific surface area, for example, by mixing a filler (alumina, silica, etc.) as a binder.

吸着剤の形状としては、粉状、ペレット状、粒状、ハニカム状等が挙げられる。吸着剤の形状は、必要となる反応速度、圧力損失、吸着剤の吸着量、吸着剤に吸着されるガス(吸着ガス)の純度(CO純度)等を勘案して決定すればよい。吸着剤の形状は、原料の形状と同じであってもよい。 Examples of the shape of the adsorbent include powder, pellets, granules, and honeycombs. The shape of the adsorbent may be determined in consideration of the required reaction rate, pressure loss, adsorption amount of the adsorbent, purity of the gas (adsorbed gas) adsorbed on the adsorbent (CO 2 purity), and the like. The shape of the adsorbent may be the same as the shape of the raw material.

<吸着剤の製造方法>
本実施形態に係る吸着剤の製造方法は、例えば、セリウムの炭酸塩及びセリウムの炭酸水素塩からなる群より選ばれる少なくとも一種のセリウム塩を含む原料を焼成する焼成工程を備える。このような吸着剤の製造方法では、セリウムの炭酸塩及びセリウムの炭酸水素塩からなる群より選ばれる少なくとも一種のセリウム塩を含む原料を焼成することにより、当該セリウム塩を分解し、且つ、セリウムを酸化する。
<Method for producing adsorbent>
The method for producing an adsorbent according to the present embodiment includes, for example, a firing step of firing a raw material containing at least one cerium salt selected from the group consisting of cerium carbonate and cerium bicarbonate. In such a method for producing an adsorbent, by firing a raw material containing at least one cerium salt selected from the group consisting of cerium carbonate and cerium bicarbonate, the cerium salt is decomposed, and cerium is obtained. Oxidize.

前記吸着剤の製造方法によれば、本実施形態に係る吸着剤を容易に得ることができる。この原因は明らかではないが、本発明者らは以下の通りであると推察している。前記吸着剤の製造方法では、焼成時にセリウムの炭酸塩及び/又はセリウムの炭酸水素塩が分解することにより二酸化炭素(CO)及び水(HO)が排出される。この二酸化炭素及び水によって、二酸化炭素の吸着に有利な細孔を有する吸着剤が得られやすいと推察される。 According to the method for producing an adsorbent, the adsorbent according to the present embodiment can be easily obtained. The cause of this is not clear, but the present inventors presume that it is as follows. In the method for producing the adsorbent, carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) are discharged by decomposition of cerium carbonate and / or cerium bicarbonate during firing. It is assumed that an adsorbent having pores advantageous for adsorption of carbon dioxide is easily obtained by the carbon dioxide and water.

セリウム塩は、例えば、セリウムイオンと、炭酸イオン及び炭酸水素イオンからなる群より選ばれる少なくとも一種のイオンと、を含む化合物であってもよい。セリウムの炭酸塩は、例えば、セリウムイオンと、炭酸イオンと、を含む化合物である。セリウムの炭酸水素塩は、例えば、セリウムイオンと、炭酸水素イオンと、を含む化合物である。   The cerium salt may be, for example, a compound containing cerium ions and at least one ion selected from the group consisting of carbonate ions and hydrogen carbonate ions. The cerium carbonate is a compound containing, for example, cerium ions and carbonate ions. Cerium hydrogen carbonate is a compound containing, for example, cerium ions and hydrogen carbonate ions.

セリウムの炭酸塩としては、炭酸セリウム、オキシ炭酸セリウム等が挙げられる。セリウムの炭酸水素塩としては、炭酸水素セリウム等が挙げられる。セリウム塩は、二酸化炭素の吸着量が更に向上する観点から、炭酸セリウム、炭酸水素セリウム及びオキシ炭酸セリウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩であってもよい。セリウムの炭酸塩及び/又はセリウムの炭酸水素塩と、炭酸塩及び炭素水素塩以外のセリウム塩とを併用してもよい。   Examples of the cerium carbonate include cerium carbonate and cerium oxycarbonate. Examples of cerium bicarbonate include cerium bicarbonate. The cerium salt may be at least one salt selected from the group consisting of cerium carbonate, cerium bicarbonate, and cerium oxycarbonate from the viewpoint of further improving the amount of carbon dioxide adsorbed. Cerium carbonate and / or cerium bicarbonate may be used in combination with cerium salts other than carbonate and carbon hydrogen salt.

原料は、セリウム塩以外の他の化合物を含んでいてもよい。他の化合物としては、例えば、ランタニド(セリウムを除く。ランタン、ネオジム、プラセオジム等)、鉄、ナトリウムなどを含む化合物が挙げられる。セリウム塩は、公知の方法により作製することができる。また、セリウム塩として、市販されているセリウムの炭酸塩及び/又はセリウムの炭酸水素塩を用いてもよい。   The raw material may contain a compound other than the cerium salt. Examples of other compounds include compounds containing lanthanides (excluding cerium; lanthanum, neodymium, praseodymium, etc.), iron, sodium and the like. Cerium salt can be prepared by a known method. Further, as the cerium salt, commercially available cerium carbonate and / or cerium bicarbonate may be used.

セリウム塩の含有量は、原料の全質量基準で、90質量%以上であってもよく、99質量%以上であってもよい。セリウム塩を含む原料は、セリウム塩からなる態様(セリウム塩の含有量が原料の全質量基準で実質的に100質量%である態様)であってもよい。セリウム塩の前記含有量が多いほど、二酸化炭素の吸着量を更に向上させることができる。   The content of the cerium salt may be 90% by mass or more, or 99% by mass or more based on the total mass of the raw materials. The raw material containing a cerium salt may be in an aspect composed of a cerium salt (an aspect in which the content of the cerium salt is substantially 100% by mass based on the total mass of the raw material). The greater the content of cerium salt, the more the carbon dioxide adsorption can be improved.

焼成工程における焼成温度は、セリウム塩を分解できる温度であれば特に限定されない。焼成温度は、セリウム塩の分解が進行しやすいことから吸着剤の製造時間を短縮できる観点から、150℃以上であってもよく、200℃以上であってもよく、225℃以上であってもよい。焼成温度は、セリウム酸化物の焼結が起こりにくいことから吸着剤の比表面積が大きくなりやすい観点から、400℃以下であってもよく、350℃以下であってもよく、300℃以下であってもよく、275℃以下であってもよい。これらの観点から、焼成温度は、150〜400℃であってもよく、200〜350℃であってもよく、225〜300℃であってもよく、225〜275℃であってもよい。   The firing temperature in the firing step is not particularly limited as long as it can decompose the cerium salt. The firing temperature may be 150 ° C. or higher, 200 ° C. or higher, or 225 ° C. or higher from the viewpoint of shortening the production time of the adsorbent because decomposition of the cerium salt is likely to proceed. Good. The firing temperature may be 400 ° C. or less, 350 ° C. or less, or 300 ° C. or less from the viewpoint that the specific surface area of the adsorbent tends to increase because sintering of cerium oxide hardly occurs. It may be 275 ° C. or less. From these viewpoints, the firing temperature may be 150 to 400 ° C, 200 to 350 ° C, 225 to 300 ° C, or 225 to 275 ° C.

焼成工程における焼成時間は、焼成量若しくは焼成装置、又は焼成時の混合の有無にもよるが、例えば、10分以上であってもよい。焼成時間は、例えば、10時間以下であってもよく、3時間以下であってもよく、1時間以下であってもよい。   The firing time in the firing step may be, for example, 10 minutes or longer, although it depends on the firing amount, firing device, or the presence or absence of mixing during firing. The firing time may be, for example, 10 hours or less, 3 hours or less, or 1 hour or less.

焼成工程は、一段階で行ってもよく、二段階以上の多段階で行ってもよい。なお、多段階の焼成を行う場合、少なくとも一つの段階が前記焼成温度及び/又は焼成時間であることが好ましい。焼成工程は、例えば、空気雰囲気下又は酸素雰囲気下で行うことができる。   The firing process may be performed in one stage or in multiple stages including two or more stages. In addition, when performing multi-stage baking, it is preferable that at least one stage is the said baking temperature and / or baking time. The firing step can be performed, for example, in an air atmosphere or an oxygen atmosphere.

焼成工程では、乾燥した原料を焼成してもよい。また、焼成工程では、原料を含む溶液(例えば、セリウム塩が溶解した溶液)を加熱することにより、溶媒を除去すると共に原料を焼成してもよい。   In the firing step, the dried raw material may be fired. In the baking step, the solvent may be removed and the raw material may be fired by heating a solution containing the raw material (for example, a solution in which a cerium salt is dissolved).

本実施形態に係る吸着剤の製造方法は、焼成前の原料を所定の形状(例えば、後述する吸着剤の形状)に成形する工程を備えていてもよく、焼成後の原料を所定の形状に成形する工程を備えていてもよい。   The manufacturing method of the adsorbent according to the present embodiment may include a step of forming the raw material before firing into a predetermined shape (for example, the shape of the adsorbent described later), and the raw material after baking into a predetermined shape. You may provide the process to shape | mold.

<二酸化炭素の除去方法>
本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、本実施形態に係る吸着剤を、二酸化炭素を含有する処理対象ガスに接触させて二酸化炭素を当該吸着剤に吸着させる吸着工程を備える。
<Method for removing carbon dioxide>
The carbon dioxide removal method according to the present embodiment includes an adsorption process in which the adsorbent according to the present embodiment is brought into contact with a processing target gas containing carbon dioxide to adsorb carbon dioxide to the adsorbent.

処理対象ガスにおけるCO濃度は、処理対象ガスの全体積基準で5000ppm以下(0.5体積%以下)であってもよい。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法によれば、CO濃度が5000ppm以下である場合において、効率的に二酸化炭素を除去することができる。このような効果が奏される理由は、明らかでないが、以下の通りであると本発明者らは推察している。吸着工程では、二酸化炭素がセリウム酸化物の表面に物理吸着するのではなく、二酸化炭素がセリウム酸化物の表面と化学結合することにより二酸化炭素が吸着剤に吸着されると考えられる。この場合、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、吸着剤への吸着における二酸化炭素の分圧依存性が小さく、処理対象ガスのCO濃度が5000ppm以下であっても、効率的に二酸化炭素を除去することが可能であると推察される。 The CO 2 concentration in the processing target gas may be 5000 ppm or less (0.5% by volume or less) based on the total volume of the processing target gas. According to the carbon dioxide removal method according to the present embodiment, carbon dioxide can be efficiently removed when the CO 2 concentration is 5000 ppm or less. The reason why such an effect is achieved is not clear, but the present inventors speculate that it is as follows. In the adsorption step, carbon dioxide is not physically adsorbed on the surface of the cerium oxide, but carbon dioxide is considered to be adsorbed to the adsorbent by chemically bonding with the surface of the cerium oxide. In this case, in the carbon dioxide removal method according to this embodiment, the carbon dioxide partial pressure dependency in the adsorption to the adsorbent is small, and even if the CO 2 concentration of the gas to be treated is 5000 ppm or less, the carbon dioxide is efficiently removed. It is assumed that carbon can be removed.

CO濃度は、CO濃度が低い場合であっても効率的に二酸化炭素を除去する効果が確認されやすい観点から、処理対象ガスの全体積基準で、2000ppm以下であってもよく、1500ppm以下であってもよく、1000ppm以下であってもよく、750ppm以下であってもよく、500ppm以下であってもよい。CO濃度は、二酸化炭素の除去量が多くなりやすい観点から、処理対象ガスの全体積基準で、100ppm以上であってもよく、200ppm以上であってもよく、400ppm以上であってもよい。これらの観点から、CO濃度は、処理対象ガスの全体積基準で、100〜5000ppmであってもよく、100〜2000ppmであってもよく、100〜1500ppmであってもよく、100〜1000ppmであってもよく、200〜1000ppmであってもよく、400〜1000ppmであってもよく、400〜750ppmであってもよく、400〜500ppmであってもよい。なお、労働安全衛生法の事務所衛生基準規則において室内のCO濃度は5000ppm以下に調整されるべきことが規定されている。また、CO濃度が1000ppmを超える場合には眠気を誘発することが知られており、建築物環境衛生管理基準においてCO濃度は1000ppm以下に調整されるべきことが規定されている。そのため、CO濃度が5000ppm又は1000ppmを超過しないように換気することでCO濃度を調整する場合がある。処理対象ガスにおけるCO濃度は、前記範囲に限られず、500〜5000ppmであってもよく、750〜5000ppmであってもよい。 CO 2 concentration from the viewpoint of even if the CO 2 concentration is low the effect of removing efficiently the carbon dioxide easily identified, based on the total volume of untreated gas may also be 2000ppm or less, 1500 ppm or less It may be 1000 ppm or less, 750 ppm or less, or 500 ppm or less. The CO 2 concentration may be 100 ppm or more, 200 ppm or more, or 400 ppm or more on the basis of the total volume of the gas to be treated from the viewpoint of easily increasing the amount of carbon dioxide removed. From these viewpoints, the CO 2 concentration may be 100 to 5000 ppm, 100 to 2000 ppm, 100 to 1500 ppm, or 100 to 1000 ppm, based on the total volume of the gas to be treated. It may be 200 to 1000 ppm, 400 to 1000 ppm, 400 to 750 ppm, or 400 to 500 ppm. In addition, the office hygiene standard rule of the Industrial Safety and Health Law stipulates that the indoor CO 2 concentration should be adjusted to 5000 ppm or less. In addition, it is known that sleepiness is induced when the CO 2 concentration exceeds 1000 ppm, and the building environmental hygiene management standard stipulates that the CO 2 concentration should be adjusted to 1000 ppm or less. Therefore, the CO 2 concentration may be adjusted by ventilating so that the CO 2 concentration does not exceed 5000 ppm or 1000 ppm. The CO 2 concentration in the gas to be treated is not limited to the above range, and may be 500 to 5000 ppm or 750 to 5000 ppm.

処理対象ガスは、二酸化炭素を含有するガスであれば特に限定されず、二酸化炭素以外のガス成分を含有していてもよい。二酸化炭素以外のガス成分としては、水(水蒸気、HO)、酸素(O)、窒素(N)、一酸化炭素(CO)、SOx、NOx、揮発性有機物(VOC)等が挙げられる。処理対象ガスの具体例としては、例えば、ビル、車輛等の室内における空気が挙げられる。吸着工程において、処理対象ガスが水、一酸化炭素、SOx、NOx、揮発性有機物等を含有する場合、これらのガス成分は吸着剤に吸着される場合がある。 The gas to be treated is not particularly limited as long as it contains carbon dioxide, and may contain a gas component other than carbon dioxide. Examples of gas components other than carbon dioxide include water (water vapor, H 2 O), oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), carbon monoxide (CO), SOx, NOx, and volatile organic substances (VOC). It is done. Specific examples of the processing target gas include air in a room such as a building or a vehicle. In the adsorption step, when the gas to be treated contains water, carbon monoxide, SOx, NOx, volatile organic matter, etc., these gas components may be adsorbed by the adsorbent.

ところで、ゼオライト等の従来の吸着剤では、処理対象ガスが水を含有する場合にCO吸着性が大幅に低下する傾向がある。そのため、従来の吸着剤を用いる方法において吸着剤のCO吸着性を向上させるためには、処理対象ガスを吸着剤に接触させる前に処理対象ガスから水分を取り除く除湿工程を行う必要がある。除湿工程は、例えば、除湿装置を用いて行われるため、設備の増加及びエネルギー消費量の増加につながる。一方、本実施形態に係る吸着剤は、処理対象ガスが水を含有する場合であっても、従来の吸着剤と比較して優れたCO吸着性を有する。そのため、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、除湿工程が不要であり、処理対象ガスが水を含有する場合であっても効率的に二酸化炭素を除去することができる。 By the way, in the conventional adsorbents such as zeolite, when the gas to be treated contains water, the CO 2 adsorptivity tends to be greatly reduced. Therefore, in order to improve the CO 2 adsorptivity of the adsorbent in the conventional method using the adsorbent, it is necessary to perform a dehumidification step of removing moisture from the target gas before bringing the target gas into contact with the adsorbent. The dehumidifying step is performed using, for example, a dehumidifying device, which leads to an increase in equipment and an increase in energy consumption. On the other hand, the adsorbent according to the present embodiment has excellent CO 2 adsorptivity compared to conventional adsorbents even when the gas to be treated contains water. Therefore, the carbon dioxide removal method according to the present embodiment does not require a dehumidification step, and carbon dioxide can be efficiently removed even when the gas to be treated contains water.

処理対象ガスの露点は、セリウム酸化物表面の水酸基を増加させ、COとの反応性を高める観点から、例えば−40℃以上50℃以下、好ましくは0℃以上40℃以下、より好ましくは10℃以上30℃以下である。 The dew point of the gas to be treated is, for example, from −40 ° C. to 50 ° C., preferably from 0 ° C. to 40 ° C., more preferably from the viewpoint of increasing the hydroxyl group on the cerium oxide surface and increasing the reactivity with CO 2. It is not lower than 30 ° C and not lower than 30 ° C.

処理対象ガスの相対湿度は、除湿によるエネルギー消費を低減する観点から、100%以下である(すなわち、吸着剤上で結露しない)ことが好ましく、好ましくは0.1%以上90%以下、より好ましくは10%以上80%以下である。前記相対湿度は、例えば30℃における相対湿度である。   From the viewpoint of reducing energy consumption due to dehumidification, the relative humidity of the gas to be treated is preferably 100% or less (that is, no condensation occurs on the adsorbent), preferably 0.1% or more and 90% or less, more preferably Is 10% or more and 80% or less. The relative humidity is a relative humidity at 30 ° C., for example.

吸着工程において処理対象ガスを吸着剤に接触させる際の吸着剤の温度Tを調整することにより、二酸化炭素の吸着量を調整することができる。温度Tが高いほど吸着剤のCO吸着量が少なくなる傾向がある。温度Tは、−20〜100℃であってもよく、10〜40℃であってもよい。 By adjusting the temperature T 1 of the adsorbent at the time of contact with the adsorbent untreated gas in the adsorption process, it is possible to adjust the amount of adsorption of carbon dioxide. The higher the temperature T 1, the lower the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent. Temperatures T 1 may be a -20 to 100 ° C., it may be 10 to 40 ° C..

吸着剤の温度Tは、吸着剤を加熱又は冷却することにより調整されてもよく、加熱及び冷却を併用してもよい。また、処理対象ガスを加熱又は冷却することにより間接的に吸着剤の温度Tを調整してもよい。吸着剤を加熱する方法としては、熱媒(例えば、加熱されたガス又は液体)を直接吸着剤に接触させる方法;伝熱管等に熱媒(例えば、加熱されたガス又は液体)を流通させ、伝熱面からの熱伝導により吸着剤を加熱する方法;電気的に発熱させた電気炉等により吸着剤を加熱する方法などが挙げられる。吸着剤を冷却する方法としては、冷媒(例えば、冷却されたガス又は液体)を直接吸着剤に接触させる方法;伝熱管等に冷媒(例えば、冷却されたガス又は液体)を流通させ、伝熱面からの熱伝導により冷却する方法などが挙げられる。 Temperature T 1 of the adsorbent may be adjusted by heating or cooling the adsorbent may be used in combination of heating and cooling. Further, the temperature T 1 of the indirect adsorbent may be adjusted by heating or cooling the processed gas. As a method of heating the adsorbent, a method in which a heat medium (for example, heated gas or liquid) is brought into direct contact with the adsorbent; a heat medium (for example, heated gas or liquid) is circulated through a heat transfer tube, Examples include a method of heating the adsorbent by heat conduction from the heat transfer surface; a method of heating the adsorbent by an electric furnace that generates heat electrically, and the like. As a method for cooling the adsorbent, a method in which a refrigerant (for example, a cooled gas or liquid) is directly brought into contact with the adsorbent; a refrigerant (for example, a cooled gas or liquid) is circulated through a heat transfer tube or the like, and heat transfer is performed. The method of cooling by the heat conduction from a surface etc. is mentioned.

吸着工程において、吸着剤の存在する雰囲気の全圧(例えば、吸着剤を含む容器内の全圧)を調整することにより、二酸化炭素の吸着量を調整することができる。全圧が高いほど吸着剤のCO吸着量が多くなる傾向がある。全圧は、二酸化炭素の除去効率が更に向上する観点から、0.1気圧以上が好ましく、1気圧以上がより好ましい。全圧は、省エネルギーの観点から、10気圧以下であってもよく、2気圧以下であってもよく、1.3気圧以下であってもよい。全圧は、5気圧以上であってもよい。 In the adsorption step, the amount of carbon dioxide adsorbed can be adjusted by adjusting the total pressure of the atmosphere in which the adsorbent is present (for example, the total pressure in the container containing the adsorbent). As the total pressure is higher, the amount of CO 2 adsorbed by the adsorbent tends to increase. From the viewpoint of further improving the carbon dioxide removal efficiency, the total pressure is preferably 0.1 atm or more, and more preferably 1 atm or more. The total pressure may be 10 atm or less, 2 atm or less, or 1.3 atm or less from the viewpoint of energy saving. The total pressure may be 5 atmospheres or more.

吸着剤の存在する雰囲気の全圧は、加圧又は減圧することにより調整されてもよく、加圧及び減圧を併用してもよい。全圧を調整する方法としては、ポンプ、コンプレッサー等により機械的に圧力を調整する方法;吸着剤の周辺雰囲気の圧力とは異なる圧力を有するガスを導入する方法などが挙げられる。   The total pressure of the atmosphere in which the adsorbent is present may be adjusted by pressurization or depressurization, and pressurization and depressurization may be used in combination. Examples of a method for adjusting the total pressure include a method in which the pressure is mechanically adjusted by a pump, a compressor, and the like; a method in which a gas having a pressure different from the pressure in the ambient atmosphere of the adsorbent is introduced.

本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、吸着剤をハニカム状の基材に担持して用いてもよく、吸着剤を容器に充填して用いてもよい。吸着剤の使用方法は、必要となる反応速度、圧力損失、吸着剤の吸着量、吸着剤に吸着されるガス(吸着ガス)の純度(CO純度)等を勘案して決定すればよい。 In the carbon dioxide removal method according to the present embodiment, the adsorbent may be supported on a honeycomb-shaped base material or may be used by filling the adsorbent into a container. The use method of the adsorbent may be determined in consideration of the required reaction rate, pressure loss, the amount of adsorbent adsorbed, the purity of the gas (adsorbed gas) adsorbed on the adsorbent (CO 2 purity), and the like.

吸着剤を容器に充填して用いる場合、吸着ガス中の二酸化炭素の純度を高める場合には、空隙率が小さいほど好ましい。この場合、空隙内に残留する二酸化炭素以外のガス量が少なくなるため、吸着ガス中の二酸化炭素の純度を高めることができる。一方、圧力損失を小さくする場合には、空隙率が大きいほど好ましい。   When the adsorbent is filled in a container and used, the porosity is preferably as small as possible when increasing the purity of carbon dioxide in the adsorbed gas. In this case, since the amount of gas other than carbon dioxide remaining in the gap is reduced, the purity of carbon dioxide in the adsorbed gas can be increased. On the other hand, when reducing the pressure loss, it is preferable that the porosity is large.

本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、前記吸着工程後に、二酸化炭素を吸着剤から脱着(脱離)させる脱着工程を更に備えていてもよい。   The carbon dioxide removal method according to the present embodiment may further include a desorption step of desorbing (desorbing) carbon dioxide from the adsorbent after the adsorption step.

二酸化炭素を吸着剤から脱着させる方法としては、吸着量の温度依存性を利用する方法(温度スイング法。温度変化に伴う吸着剤の吸着量差を利用する方法);吸着量の圧力依存性を利用する方法(圧力スイング法。圧力変化に伴う吸着剤の吸着量差を利用する方法)等が挙げられ、これらの方法を併用してもよい(温度・圧力スイング法)。   As a method for desorbing carbon dioxide from the adsorbent, a method using the temperature dependence of the adsorption amount (temperature swing method; a method utilizing the difference in the adsorption amount of the adsorbent with temperature change); Examples include a method of using (pressure swing method, a method of using a difference in the amount of adsorbent adsorbed due to a pressure change) and the like, and these methods may be used in combination (temperature / pressure swing method).

吸着量の温度依存性を利用する方法では、例えば、脱着工程における吸着剤の温度を吸着工程よりも高くする。吸着剤を加熱する方法としては、上述した吸着工程において吸着剤を加熱する方法と同様の方法;周辺の排熱を利用する方法等が挙げられる。加熱に要するエネルギーを抑える観点からは、周辺の排熱を利用することが好ましい。   In the method using the temperature dependency of the adsorption amount, for example, the temperature of the adsorbent in the desorption process is set higher than that in the adsorption process. Examples of the method for heating the adsorbent include the same method as the method for heating the adsorbent in the above-described adsorption step; the method using the peripheral exhaust heat, and the like. From the viewpoint of reducing the energy required for heating, it is preferable to use the peripheral exhaust heat.

吸着工程における吸着剤の温度Tと、脱着工程における吸着剤の温度Tとの温度差(T−T)は、省エネルギーの観点から、200℃以下であってもよく、100℃以下であってもよく、50℃以下であってもよい。温度差(T−T)は、吸着剤に吸着した二酸化炭素を脱着しやすい観点から、10℃以上であってもよく、20℃以上であってもよく、30℃以上であってもよい。脱着工程における吸着剤の温度Tは、例えば、40〜300℃であってもよく、50〜200℃であってもよく、80〜120℃であってもよい。 The temperature difference (T 2 −T 1 ) between the adsorbent temperature T 1 in the adsorption step and the adsorbent temperature T 2 in the desorption step may be 200 ° C. or less, or 100 ° C. or less from the viewpoint of energy saving. It may be 50 degrees C or less. The temperature difference (T 2 −T 1 ) may be 10 ° C. or higher, 20 ° C. or higher, or 30 ° C. or higher from the viewpoint of easy desorption of carbon dioxide adsorbed on the adsorbent. Good. Temperature T 2 of the adsorbent in the desorption step, for example, may be 40 to 300 ° C., may be 50 to 200 ° C., may be 80 to 120 ° C..

吸着量の圧力依存性を利用する方法では、吸着剤の存在する雰囲気の全圧(例えば、吸着剤を含む容器内の全圧)が高いほどCO吸着量が多くなることから、吸着工程の全圧よりも脱着工程の全圧が低圧となるように変化させることが好ましい。全圧は、加圧又は減圧することにより調整されてもよく、加圧及び減圧を併用してもよい。全圧を調整する方法としては、例えば、上述した吸着工程と同様の方法が挙げられる。脱着工程における全圧は、CO脱離量が多くなる観点から、周辺大気の圧力(例えば1気圧)であってもよく、1気圧未満であってもよい。 In the method using the pressure dependency of the adsorption amount, the CO 2 adsorption amount increases as the total pressure of the atmosphere in which the adsorbent exists (for example, the total pressure in the container containing the adsorbent) increases. It is preferable to change so that the total pressure in the desorption process is lower than the total pressure. The total pressure may be adjusted by pressurizing or depressurizing, and pressurization and depressurization may be used in combination. As a method for adjusting the total pressure, for example, a method similar to the adsorption step described above can be used. The total pressure in the desorption process may be the ambient atmospheric pressure (for example, 1 atmosphere) or less than 1 atmosphere from the viewpoint of increasing the amount of CO 2 desorption.

脱着工程により脱着して回収された二酸化炭素は、そのまま外気に排出してもよいが、二酸化炭素を利用する分野において再利用してもよい。例えば、温室栽培向けハウス等では、CO濃度を高めることで植物の成長が促進されることから、CO濃度を1000ppmレベルに高める場合があるため、回収された二酸化炭素を、CO濃度を高めることに再利用してもよい。 The carbon dioxide desorbed and recovered by the desorption process may be discharged to the outside as it is, but may be reused in the field using carbon dioxide. For example, in greenhouse cultivation for house or the like, since the plant growth by increasing the CO 2 concentration is accelerated, because they may increase the CO 2 concentration 1000ppm level, the recovered carbon dioxide, the CO 2 concentration May be reused to enhance.

吸着剤にSOx、NOx、煤塵等が吸着した場合、吸着工程における吸着剤のCO吸着性が低下する可能性があるため、処理対象ガスはSOx、NOx、煤塵等を含有しないことが好ましい。処理対象ガスがSOx、NOx、煤塵等を含有する場合(例えば、処理対象ガスが、石炭火力発電所等から排出される排ガスである場合)、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、吸着剤のCO吸着性を保持しやすい観点から、吸着工程の前に、処理対象ガスからSOx、NOx、煤塵等の不純物を除去する不純物除去工程を更に備えることが好ましい。不純物除去工程では、吸着剤を加熱することにより、吸着剤に吸着した不純物を除去することができる。また、不純物除去工程は、脱硝装置、脱硫装置、脱塵装置等の除去装置を用いて行うことが可能であり、これらの装置の下流側において、処理対象ガスを吸着剤に接触させることができる。 When SOx, NOx, dust, or the like is adsorbed on the adsorbent, the CO 2 adsorptivity of the adsorbent in the adsorption process may be lowered. Therefore, it is preferable that the gas to be treated does not contain SOx, NOx, dust, or the like. When the gas to be treated contains SOx, NOx, dust, or the like (for example, when the gas to be treated is exhaust gas discharged from a coal-fired power plant or the like), the carbon dioxide removal method according to this embodiment uses adsorption. From the viewpoint of easily maintaining the CO 2 adsorptivity of the agent, it is preferable to further include an impurity removal step of removing impurities such as SOx, NOx, and dust from the gas to be treated before the adsorption step. In the impurity removing step, the impurities adsorbed on the adsorbent can be removed by heating the adsorbent. The impurity removal step can be performed using a removal device such as a denitration device, a desulfurization device, or a dust removal device, and the gas to be treated can be brought into contact with the adsorbent on the downstream side of these devices. .

脱着工程後の吸着剤は、再度、吸着工程に用いることができる。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法では、脱着工程後、吸着工程及び脱着工程を繰り返し行ってもよい。脱着工程において吸着剤を加熱した場合、上述の方法により吸着剤を冷却して吸着工程に用いてもよい。二酸化炭素を含有するガス(例えば、二酸化炭素を含有する処理対象ガス)を吸着剤に接触させることにより吸着剤を冷却してもよい。   The adsorbent after the desorption process can be used again in the adsorption process. In the carbon dioxide removal method according to this embodiment, the adsorption step and the desorption step may be repeatedly performed after the desorption step. When the adsorbent is heated in the desorption step, the adsorbent may be cooled by the above-described method and used in the adsorption step. The adsorbent may be cooled by bringing a gas containing carbon dioxide (for example, a treatment target gas containing carbon dioxide) into contact with the adsorbent.

本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、CO濃度の管理が必要な密閉された空間において好適に実施することができる。CO濃度の管理が必要な空間としては、例えば、ビル;車輛;自動車;宇宙ステーション;潜水艇;食品又は化学製品の製造プラント等が挙げられる。本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、特に、CO濃度が5000ppm以下に制限される空間(例えば、ビル、車輛等の人の密度が高い空間)において好適に実施することができる。また、食品又は化学製品等の製造時において二酸化炭素が悪影響を与える可能性があることから、本実施形態に係る二酸化炭素の除去方法は、食品又は化学製品の製造プラント等において好適に実施することができる。 The carbon dioxide removal method according to the present embodiment can be preferably carried out in a sealed space where the CO 2 concentration needs to be managed. Examples of the space in which the CO 2 concentration needs to be managed include a building, a vehicle, an automobile, a space station, a submersible, a food or chemical production plant, and the like. The carbon dioxide removal method according to this embodiment can be preferably carried out particularly in a space where the CO 2 concentration is limited to 5000 ppm or less (for example, a space where the density of people such as buildings and vehicles is high). In addition, since carbon dioxide may adversely affect the production of food or chemical products, the carbon dioxide removal method according to the present embodiment is preferably implemented in a food or chemical production plant or the like. Can do.

<空調装置及び空調システム>
本実施形態に係る空調装置は、二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置である。本実施形態に係る空調装置は、空調対象空間に接続された流路を備え、処理対象ガスに含まれる二酸化炭素を除去する除去部(二酸化炭素除去部)が流路に配置されている。本実施形態に係る空調装置において、本実施形態に係る吸着剤が除去部に配置されており、吸着剤が処理対象ガスに接触して二酸化炭素が吸着剤に吸着する。本実施形態によれば、空調対象空間の処理対象ガスを吸着剤に接触させて二酸化炭素を吸着剤に吸着させる吸着工程を備える空調方法が提供される。なお、二酸化炭素を含有する処理対象ガスの詳細は、上述した二酸化炭素の除去方法における処理対象ガスと同様である。以下、図1を用いて、空調装置の一例について説明する。
<Air conditioning equipment and air conditioning system>
The air conditioner according to the present embodiment is an air conditioner used in an air conditioning target space including a processing target gas containing carbon dioxide. The air conditioner according to the present embodiment includes a flow path connected to the air conditioning target space, and a removal unit (carbon dioxide removal unit) that removes carbon dioxide contained in the processing target gas is disposed in the flow path. In the air conditioner according to the present embodiment, the adsorbent according to the present embodiment is disposed in the removal unit, and the adsorbent comes into contact with the processing target gas and carbon dioxide is adsorbed by the adsorbent. According to the present embodiment, there is provided an air conditioning method including an adsorption process in which a processing target gas in an air conditioning target space is brought into contact with an adsorbent to adsorb carbon dioxide to the adsorbent. The details of the processing target gas containing carbon dioxide are the same as the processing target gas in the carbon dioxide removal method described above. Hereinafter, an example of the air conditioner will be described with reference to FIG.

図1に示すように、本実施形態に係る空調装置100は、流路10と、排気ファン(排気手段)20と、濃度測定器(濃度測定部)30と、電気炉(温度制御手段)40と、コンプレッサー(圧力制御手段)50と、制御装置(制御部)60と、を備えている。   As shown in FIG. 1, an air conditioner 100 according to this embodiment includes a flow path 10, an exhaust fan (exhaust unit) 20, a concentration measuring device (concentration measuring unit) 30, and an electric furnace (temperature control unit) 40. And a compressor (pressure control means) 50 and a control device (control unit) 60.

流路10は、二酸化炭素を含有する処理対象ガス(室内ガス)を含む空調対象空間Rに接続されている。流路10は、流路部10aと、流路部10bと、除去部(流路部。二酸化炭素除去部)10cと、流路部10dと、流路部(循環流路)10eと、流路部(排気流路)10fとを有しており、除去部10cは、流路10に配置されている。流路10には、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無を調整するバルブ70aと、処理対象ガスの流れ方向を調整するバルブ70bとが配置されている。   The flow path 10 is connected to the air conditioning target space R including the processing target gas (indoor gas) containing carbon dioxide. The flow path 10 includes a flow path section 10a, a flow path section 10b, a removal section (flow path section, carbon dioxide removal section) 10c, a flow path section 10d, a flow path section (circulation flow path) 10e, The removal part 10c is arrange | positioned at the flow path 10 with the path part (exhaust flow path) 10f. In the flow path 10, a valve 70 a that adjusts the presence or absence of the inflow of the processing target gas in the removing unit 10 c and a valve 70 b that adjusts the flow direction of the processing target gas are arranged.

流路部10aの上流端は、空調対象空間Rに接続されており、流路部10aの下流端は、バルブ70aを介して流路部10bの上流端に接続されている。除去部10cの上流端は、流路部10bの下流端に接続されている。除去部10cの下流端は、流路部10dの上流端に接続されている。流路10における流路部10dより下流側は、流路部10e及び流路部10fに分岐している。流路部10dの下流端は、バルブ70bを介して流路部10eの上流端及び流路部10fの上流端に接続されている。流路部10eの下流端は、空調対象空間Rに接続されている。流路部10fの下流端は、外気に接続されている。   The upstream end of the flow path part 10a is connected to the air conditioning target space R, and the downstream end of the flow path part 10a is connected to the upstream end of the flow path part 10b via the valve 70a. The upstream end of the removal part 10c is connected to the downstream end of the flow path part 10b. The downstream end of the removal part 10c is connected to the upstream end of the flow path part 10d. A downstream side of the flow path portion 10d in the flow path 10 is branched into a flow path section 10e and a flow path section 10f. The downstream end of the flow path portion 10d is connected to the upstream end of the flow path portion 10e and the upstream end of the flow path portion 10f via the valve 70b. The downstream end of the flow path part 10e is connected to the air conditioning target space R. The downstream end of the flow path portion 10f is connected to the outside air.

除去部10cには、本実施形態に係る吸着剤である吸着剤80が配置されている。吸着剤80は、除去部10cの中央部に充填されている。除去部10cには、吸着剤80を介して2つの空間が形成されており、除去部10cは、上流側の空間S1と、吸着剤80が充填された中央部S2と、下流側の空間S3とを有している。空間S1は、流路部10a,10b及びバルブ70aを介して空調対象空間Rに接続されており、二酸化炭素を含有する処理対象ガスが空調対象空間Rから除去部10cの空間S1に供給される。除去部10cに供給された処理対象ガスは、中央部S2を経由して空間S1から空間S3へ移動した後、除去部10cから排出される。   An adsorbent 80 that is an adsorbent according to the present embodiment is disposed in the removing unit 10c. The adsorbent 80 is filled in the central portion of the removal portion 10c. Two spaces are formed in the removal unit 10c via the adsorbent 80. The removal unit 10c includes an upstream space S1, a central portion S2 filled with the adsorbent 80, and a downstream space S3. And have. The space S1 is connected to the air conditioning target space R via the flow path portions 10a and 10b and the valve 70a, and the processing target gas containing carbon dioxide is supplied from the air conditioning target space R to the space S1 of the removal unit 10c. . The processing target gas supplied to the removing unit 10c moves from the space S1 to the space S3 via the central part S2, and is then discharged from the removing unit 10c.

空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、除去部10cにおいて二酸化炭素の少なくとも一部が除去される。二酸化炭素が除去された処理対象ガスは、バルブ70bを調整することにより、空調対象空間Rに戻されてもよく、空調装置100の外部における外気へ排出されてもよい。例えば、空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、上流から下流にかけて、流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d及び流路部10eを経由して空調対象空間Rに流入することができる。また、空調対象空間Rから排出された処理対象ガスは、上流から下流にかけて、流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d及び流路部10fを経由して外気に排出されてもよい。   At least part of the carbon dioxide is removed from the processing target gas discharged from the air conditioning target space R in the removing unit 10c. The processing target gas from which carbon dioxide has been removed may be returned to the air conditioning target space R by adjusting the valve 70b or may be discharged to the outside air outside the air conditioning apparatus 100. For example, the processing target gas discharged from the air conditioning target space R passes from upstream to downstream through the flow path part 10a, the flow path part 10b, the removal part 10c, the flow path part 10d, and the flow path part 10e. Can flow into R. Further, the processing target gas discharged from the air conditioning target space R is discharged from the upstream to the downstream via the flow path part 10a, the flow path part 10b, the removal part 10c, the flow path part 10d, and the flow path part 10f. May be.

排気ファン20は、空調対象空間Rにおける処理対象ガスの排出位置に配置されている。排気ファン20は、処理対象ガスを空調対象空間Rから排出して除去部10cへ供給する。   The exhaust fan 20 is disposed at the discharge position of the processing target gas in the air conditioning target space R. The exhaust fan 20 discharges the processing target gas from the air conditioning target space R and supplies it to the removing unit 10c.

濃度測定器30は、空調対象空間Rの二酸化炭素濃度を測定する。濃度測定器30は、空調対象空間R内に配置されている。   The concentration measuring device 30 measures the carbon dioxide concentration in the air conditioning target space R. The concentration measuring device 30 is disposed in the air conditioning target space R.

電気炉40は、空調装置100の除去部10cの外部に配置されており、吸着剤80の温度を昇温させることができる。コンプレッサー50は、空調装置100の除去部10cに接続されており、除去部10c内の圧力を調整することができる。   The electric furnace 40 is disposed outside the removing unit 10c of the air conditioner 100, and can raise the temperature of the adsorbent 80. The compressor 50 is connected to the removing unit 10c of the air conditioner 100, and can adjust the pressure in the removing unit 10c.

制御装置60は、空調装置100の運転制御を行うことが可能であり、例えば、濃度測定器30で測定される二酸化炭素濃度に基づいて、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無を制御することができる。具体的には、呼気等により空調対象空間R内の二酸化炭素濃度が上昇して所定濃度に達したことが濃度測定器30により検出された場合、濃度測定器30から制御装置60に濃度情報が送信される。濃度情報を受信した制御装置60は、バルブ70aを開放すると共に、除去部10cから排出されるガスが流路部10d及び流路部10eを介して空調対象空間Rに流入するように調整する。そして、制御装置60は、排気ファン20を稼働させて、空調対象空間Rから処理対象ガスを除去部10cへ供給する。さらに、制御装置60は、必要に応じて、電気炉40及び/又はコンプレッサー50を稼働させて、吸着剤80の温度、除去部10c内の圧力等を調整する。   The control device 60 can control the operation of the air conditioner 100. For example, based on the carbon dioxide concentration measured by the concentration measuring device 30, the control device 60 controls the presence or absence of inflow of the processing target gas in the removal unit 10c. be able to. Specifically, when the concentration measuring device 30 detects that the carbon dioxide concentration in the air conditioning target space R has increased and reached a predetermined concentration due to exhalation or the like, concentration information is sent from the concentration measuring device 30 to the control device 60. Sent. The control device 60 that has received the concentration information opens the valve 70a and adjusts the gas discharged from the removal unit 10c so as to flow into the air-conditioning target space R through the flow channel unit 10d and the flow channel unit 10e. And the control apparatus 60 operates the exhaust fan 20, and supplies process target gas from the air-conditioning object space R to the removal part 10c. Furthermore, the control device 60 operates the electric furnace 40 and / or the compressor 50 as necessary to adjust the temperature of the adsorbent 80, the pressure in the removal unit 10c, and the like.

除去部10cに供給された処理対象ガスが中央部S2を経由して空間S1から空間S3へ移動するに際して、処理対象ガスが吸着剤80に接触し、処理対象ガス中の二酸化炭素が吸着剤80に吸着する。これにより、処理対象ガスから二酸化炭素が除去される。この場合、二酸化炭素が除去されたガスは、流路部10d及び流路部10eを介して空調対象空間Rに供給される。   When the processing target gas supplied to the removing unit 10c moves from the space S1 to the space S3 via the central portion S2, the processing target gas comes into contact with the adsorbent 80, and carbon dioxide in the processing target gas is absorbed into the adsorbent 80. Adsorb to. Thereby, carbon dioxide is removed from the gas to be treated. In this case, the gas from which carbon dioxide has been removed is supplied to the air-conditioning target space R through the flow path part 10d and the flow path part 10e.

吸着剤80に吸着した二酸化炭素は、吸着剤80から脱着させることなく、吸着剤80に吸着した状態で回収されてもよく、吸着剤80から脱着させて回収してもよい。脱着工程においては、電気炉40及び/又はコンプレッサー50を稼働させて吸着剤80の温度、除去部10c内の圧力等を調整することにより、上述した温度スイング法、圧力スイング法等により、吸着剤80から二酸化炭素を脱着させることができる。この場合、例えば、バルブ70bは、除去部10cから排出されるガス(脱着した二酸化炭素を含有するガス)が流路部10fを介して外気に排出されるように調整されており、必要に応じて、排出される二酸化炭素を回収することができる。   The carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 80 may be recovered in a state of being adsorbed on the adsorbent 80 without being desorbed from the adsorbent 80, or may be recovered after being desorbed from the adsorbent 80. In the desorption process, the electric furnace 40 and / or the compressor 50 are operated to adjust the temperature of the adsorbent 80, the pressure in the removal unit 10c, etc. Carbon dioxide can be desorbed from 80. In this case, for example, the valve 70b is adjusted so that the gas discharged from the removing unit 10c (the gas containing the desorbed carbon dioxide) is discharged to the outside air through the flow path unit 10f. Thus, the discharged carbon dioxide can be recovered.

本実施形態に係る空調システムは、本実施形態に係る空調装置を複数備える。本実施形態に係る空調システムは、複数の空調装置の空調運転を制御する制御部を備えていてもよい。例えば、本実施形態に係る空調システムは、複数の空調装置の空調運転を統括的に制御する。   The air conditioning system according to the present embodiment includes a plurality of air conditioning apparatuses according to the present embodiment. The air conditioning system which concerns on this embodiment may be provided with the control part which controls the air conditioning driving | operation of several air conditioner. For example, the air conditioning system according to the present embodiment comprehensively controls the air conditioning operation of a plurality of air conditioners.

例えば、図2に示すように、本実施形態に係る空調システム1は、第1の空調装置100aと、第2の空調装置100bと、制御装置(制御部)62と、を備えている。制御装置62は、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bにおける上述の制御装置60を制御することにより、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を制御する。例えば、制御装置62は、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を同条件で行うように調整してもよく、第1の空調装置100a及び第2の空調装置100bの空調運転を異なる条件で行うように調整してもよい。制御装置62は、除去部10cにおける処理対象ガスの流入の有無等に関する情報を制御装置60に送信することができる。   For example, as shown in FIG. 2, the air conditioning system 1 according to the present embodiment includes a first air conditioner 100a, a second air conditioner 100b, and a control device (control unit) 62. The control device 62 controls the air conditioning operation of the first air conditioner 100a and the second air conditioner 100b by controlling the above-described control device 60 in the first air conditioner 100a and the second air conditioner 100b. For example, the control device 62 may adjust the air conditioning operations of the first air conditioner 100a and the second air conditioner 100b under the same conditions, and the first air conditioner 100a and the second air conditioner 100b. You may adjust so that air-conditioning operation may be performed on different conditions. The control device 62 can transmit information regarding the presence / absence of inflow of the processing target gas in the removal unit 10c to the control device 60.

空調装置及び空調システムは、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。例えば、吸着剤は、除去部に配置されていればよく、除去部の中央部に充填されることなく、内壁面の一部に配置されている態様であってもよい。空調装置の制御部の制御内容は、除去部における処理対象ガスの流入の有無を制御することに限られず、制御部は、除去部における処理対象ガスの流入量を調整してもよい。   The air conditioner and the air conditioning system are not limited to the above-described embodiment, and may be appropriately changed without departing from the spirit thereof. For example, the adsorbent only needs to be disposed in the removal portion, and may be disposed in a part of the inner wall surface without being filled in the central portion of the removal portion. The control content of the control unit of the air conditioner is not limited to controlling the presence or absence of inflow of the processing target gas in the removal unit, and the control unit may adjust the inflow amount of the processing target gas in the removal unit.

空調装置において、排気ファンに代えて送風機を用いて処理対象ガスを二酸化炭素除去部へ供給してもよく、自然対流により処理対象ガスが二酸化炭素除去部へ供給される場合には、排気手段を用いなくてもよい。また、温度制御手段及び圧力制御手段は、電気炉及びコンプレッサーに限定されるものでなく、吸着工程及び脱着工程において上述した各種の手段を用いることができる。温度制御手段は、加熱手段に限られず、冷却手段であってもよい。   In the air conditioner, the gas to be processed may be supplied to the carbon dioxide removing unit using a blower instead of the exhaust fan, and when the gas to be processed is supplied to the carbon dioxide removing unit by natural convection, an exhaust means is provided. It may not be used. Further, the temperature control means and the pressure control means are not limited to the electric furnace and the compressor, and various means described above can be used in the adsorption process and the desorption process. The temperature control means is not limited to the heating means, and may be a cooling means.

空調装置において、空調対象空間、二酸化炭素除去部、排気手段、温度制御手段、圧力制御手段、濃度測定部、制御装置等のそれぞれは、一つに限られるものではなく、複数配置されていてもよい。空調装置は、処理対象ガスの露点及び相対湿度を調整するための調湿器;空調対象空間の湿度を測定する湿度測定器;脱硝装置、脱硫装置、脱塵装置等の除去装置などを備えていてもよい。   In the air conditioner, each of the air-conditioning target space, the carbon dioxide removal unit, the exhaust unit, the temperature control unit, the pressure control unit, the concentration measurement unit, the control device, etc. is not limited to one, and a plurality of them may be arranged. Good. The air conditioner includes a humidity controller for adjusting the dew point and relative humidity of the gas to be treated; a humidity measuring device for measuring the humidity of the air conditioning target space; a removal device such as a denitration device, a desulfurization device, and a dust removal device. May be.

以下、実施例及び比較例を用いて本発明の内容を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the content of this invention is demonstrated in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

<吸着剤の準備>
(実施例1)
次の手順により炭酸セリウム(Ce(CO・8HO)20gを空気中で焼成した。まず、電気炉にて120℃まで5℃/分で昇温した後、120℃で1時間温度を保持した。その後、焼成温度300℃まで5℃/分で昇温した後、当該温度(300℃)で1時間温度を保持した。これにより、実施例1の吸着剤を得た。
<Preparation of adsorbent>
Example 1
According to the following procedure, 20 g of cerium carbonate (Ce 2 (CO 3 ) 3 · 8H 2 O) was calcined in air. First, after raising the temperature to 120 ° C. at 5 ° C./min in an electric furnace, the temperature was maintained at 120 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to a firing temperature of 300 ° C. at 5 ° C./min, and the temperature was maintained at the temperature (300 ° C.) for 1 hour. Thereby, the adsorbent of Example 1 was obtained.

(実施例2)
次の手順によりシュウ酸セリウム(Ce(H・9HO)20gを空気中で焼成した。まず、電気炉にて120℃まで5℃/分で昇温した後、120℃で1時間温度を保持した。その後、焼成温度300℃まで5℃/分で昇温した後、当該温度(300℃)で1時間温度を保持した。これにより、実施例2の吸着剤を得た。
(Example 2)
The following cerium oxalate by the procedure (Ce 2 (H 2 O 4 ) 3 · 9H 2 O) 20g was calcined in air. First, after raising the temperature to 120 ° C. at 5 ° C./min in an electric furnace, the temperature was maintained at 120 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to a firing temperature of 300 ° C. at 5 ° C./min, and the temperature was maintained at the temperature (300 ° C.) for 1 hour. Thereby, the adsorbent of Example 2 was obtained.

(実施例3)
市販の酸化セリウム(A)20gを吸着剤として用いた。
(Example 3)
20 g of commercially available cerium oxide (A) was used as the adsorbent.

(実施例4)
次の手順により水酸化セリウム(Ce(OH))20gを空気中で焼成した。まず、電気炉にて120℃まで5℃/分で昇温した後、120℃で1時間温度を保持した。その後、焼成温度300℃まで5℃/分で昇温した後、当該温度(300℃)で1時間温度を保持した。これにより、実施例4の吸着剤を得た。
Example 4
According to the following procedure, 20 g of cerium hydroxide (Ce (OH) 4 ) was calcined in air. First, after raising the temperature to 120 ° C. at 5 ° C./min in an electric furnace, the temperature was maintained at 120 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was raised to a firing temperature of 300 ° C. at 5 ° C./min, and the temperature was maintained at the temperature (300 ° C.) for 1 hour. Thereby, the adsorbent of Example 4 was obtained.

(比較例1)
市販の酸化セリウム(B)20gを吸着剤として用いた。
(Comparative Example 1)
20 g of commercially available cerium oxide (B) was used as the adsorbent.

<平均細孔径の測定>
実施例1〜4及び比較例1の吸着剤について、平均細孔径を次の手順で測定した。まず、前処理として、真空引きを行いながら200℃で吸着剤を加熱した。次いで、−196℃での窒素の吸着等温線を測定した後、BET法により測定された比表面積及び全細孔容積から平均細孔径(4V/A)を算出した。結果を表1に示す。
<Measurement of average pore diameter>
For the adsorbents of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the average pore diameter was measured by the following procedure. First, as a pretreatment, the adsorbent was heated at 200 ° C. while vacuuming. Next, after measuring an adsorption isotherm of nitrogen at −196 ° C., an average pore diameter (4 V / A) was calculated from the specific surface area and total pore volume measured by the BET method. The results are shown in Table 1.

<二酸化炭素の吸着量の測定>
実施例1〜4及び比較例1の吸着剤について、二酸化炭素の吸着量を測定した。
<Measurement of carbon dioxide adsorption>
For the adsorbents of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the amount of carbon dioxide adsorbed was measured.

まず、直径40mmの金型を使用して、吸着剤をプレス機により2850kgf/cmでペレット化した。次いで、ペレットを破砕した後、篩を用いて粒状(粒径:0.5〜1.0mm)に整粒した。その後、メスシリンダーを用いて吸着剤1.0mLを量りとり、石英ガラス製の反応管中に固定した。 First, using a metal mold having a diameter of 40 mm, the adsorbent was pelletized with a press at 2850 kgf / cm 2 . Next, the pellets were crushed and then sized into granules (particle size: 0.5 to 1.0 mm) using a sieve. Thereafter, 1.0 mL of the adsorbent was measured using a graduated cylinder and fixed in a reaction tube made of quartz glass.

次いで、前処理として、反応管に150mL/分でヘリウム(He)を流通させながら、電気炉を用いて吸着剤の温度を200℃まで昇温させた後、200℃で1時間保持した。これにより、不純物、及び、吸着剤に吸着したガスを除去した。   Next, as a pretreatment, the temperature of the adsorbent was raised to 200 ° C. using an electric furnace while flowing helium (He) through the reaction tube at 150 mL / min, and then held at 200 ° C. for 1 hour. Thereby, impurities and gas adsorbed on the adsorbent were removed.

次いで、吸着剤の温度が50℃になるまで冷却した後、電気炉で吸着剤の温度を50℃に保ちながら、COパルス吸着試験によりCO吸着量を測定した。COパルス吸着試験は、具体的には、下記方法により行った。 Next, after cooling the adsorbent to 50 ° C., the CO 2 adsorption amount was measured by a CO 2 pulse adsorption test while maintaining the adsorbent temperature at 50 ° C. in an electric furnace. Specifically, the CO 2 pulse adsorption test was performed by the following method.

[COパルス吸着試験]
サンプルガスとして、12体積%のCOと88体積%のHeとを含む混合ガス10mLを用いた。当該サンプルガスをパルス状で4分おきに2分間導入した。この際、反応管内の全圧を1気圧に調整した。次いで、反応管の出口のCO濃度をガスクロマトグラフ(キャリアガス:He)により測定した。反応管の出口で測定されるCO濃度が飽和するまでサンプルガスの導入を継続した。CO濃度が飽和するまでに吸着した二酸化炭素量(単位:g)からCO吸着量(単位:g/L)を求めた。結果を表1に示す。
[CO 2 pulse adsorption test]
As a sample gas, 10 mL of a mixed gas containing 12% by volume of CO 2 and 88% by volume of He was used. The sample gas was introduced in a pulsed manner every 4 minutes for 2 minutes. At this time, the total pressure in the reaction tube was adjusted to 1 atmosphere. Next, the CO 2 concentration at the outlet of the reaction tube was measured by a gas chromatograph (carrier gas: He). The introduction of the sample gas was continued until the CO 2 concentration measured at the outlet of the reaction tube was saturated. CO 2 concentration is the amount of carbon dioxide adsorbed in until saturated (unit: g) of the CO 2 adsorption amount (unit: g / L) was determined. The results are shown in Table 1.

Figure 2018034088
Figure 2018034088

実施例1〜4及び比較例1における吸着剤の平均細孔径とCO吸着量との関係を図3に示す。実施例1〜4と比較例1との対比により、セリウム酸化物を含有する吸着剤が、平均細孔径が40nm以下である細孔径を有する場合に、CO吸着量に優れるという効果が得られことがわかる。 FIG. 3 shows the relationship between the average pore diameter of the adsorbent and the CO 2 adsorption amount in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. By comparing Examples 1 to 4 with Comparative Example 1, when the adsorbent containing cerium oxide has a pore diameter having an average pore diameter of 40 nm or less, an effect of being excellent in CO 2 adsorption amount is obtained. I understand that.

1…空調システム、10…流路、10a,10b,10d,10e,10f…流路部、10c…除去部、20…排気ファン、30…濃度測定器(濃度測定部)、40…電気炉、50…コンプレッサー、60,62…制御装置(制御部)、70a,70b…バルブ、80…吸着剤、100,100a,100b…空調装置、R…空調対象空間、S1,S3…空間、S2…中央部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air conditioning system, 10 ... Channel, 10a, 10b, 10d, 10e, 10f ... Channel part, 10c ... Removal part, 20 ... Exhaust fan, 30 ... Concentration measuring device (concentration measuring part), 40 ... Electric furnace, 50 ... Compressor, 60, 62 ... Control device (control unit), 70a, 70b ... Valve, 80 ... Adsorbent, 100, 100a, 100b ... Air conditioner, R ... Air-conditioning target space, S1, S3 ... Space, S2 ... Center Department.

Claims (8)

二酸化炭素を含有する処理対象ガスから二酸化炭素を除去するために用いられる吸着剤であって、
セリウム酸化物を含有し、
吸着ガスとして窒素ガスを用いたBET法により測定される平均細孔径が40nm以下である、吸着剤。
An adsorbent used to remove carbon dioxide from a gas to be treated containing carbon dioxide,
Contains cerium oxide,
An adsorbent having an average pore diameter of 40 nm or less as measured by a BET method using nitrogen gas as an adsorbing gas.
前記セリウム酸化物の含有量が、吸着剤の全質量基準で90質量%以上である、請求項1に記載の吸着剤。   The adsorbent according to claim 1, wherein the content of the cerium oxide is 90% by mass or more based on the total mass of the adsorbent. 請求項1又は2に記載の吸着剤を、二酸化炭素を含有する処理対象ガスに接触させて二酸化炭素を前記吸着剤に吸着させる工程を備える、二酸化炭素の除去方法。   A method for removing carbon dioxide, comprising: bringing the adsorbent according to claim 1 or 2 into contact with a gas to be treated containing carbon dioxide to adsorb carbon dioxide to the adsorbent. 前記処理対象ガスの二酸化炭素濃度が5000ppm以下である、請求項3に記載の二酸化炭素の除去方法。   The method for removing carbon dioxide according to claim 3, wherein the concentration of carbon dioxide in the gas to be treated is 5000 ppm or less. 前記処理対象ガスの二酸化炭素濃度が1000ppm以下である、請求項3に記載の二酸化炭素の除去方法。   The method for removing carbon dioxide according to claim 3, wherein the carbon dioxide concentration of the gas to be treated is 1000 ppm or less. 二酸化炭素を含有する処理対象ガスを含む空調対象空間に用いられる空調装置であって、
前記空調対象空間に接続された流路を備え、
前記処理対象ガスに含まれる二酸化炭素を除去する除去部が前記流路に配置されており、
請求項1又は2に記載の吸着剤が前記除去部に配置されており、
前記吸着剤が前記処理対象ガスに接触して前記二酸化炭素が前記吸着剤に吸着する、空調装置。
An air conditioner used in an air conditioning target space containing a processing target gas containing carbon dioxide,
A flow path connected to the air-conditioned space,
A removal section for removing carbon dioxide contained in the processing target gas is disposed in the flow path,
The adsorbent according to claim 1 or 2 is disposed in the removal unit,
An air conditioner in which the adsorbent comes into contact with the gas to be treated and the carbon dioxide is adsorbed on the adsorbent.
前記処理対象ガスの二酸化炭素濃度が5000ppm以下である、請求項6に記載の空調装置。   The air conditioner of Claim 6 whose carbon dioxide concentration of the said process target gas is 5000 ppm or less. 前記処理対象ガスの二酸化炭素濃度が1000ppm以下である、請求項6に記載の空調装置。   The air conditioner according to claim 6 whose carbon dioxide concentration of said processing object gas is 1000 ppm or less.
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