JP2022172881A - 二酸化炭素処理剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
酸化マグネシウム、酸素欠陥マグネタイト、及び、ゼオライトを含有する、
ことを特徴とする。
前記酸化マグネシウム、前記酸素欠陥マグネタイト、及び、前記ゼオライトの総量と前記アルミニウムケイ酸塩との重量比が99.1:1~65:35であることが好ましい。
マグネタイトとゼオライトを混合、攪拌して前記ゼオライトの細孔内に前記マグネタイトを充填した混合粉末を得る工程と、
前記混合粉末に水を加えた混合体を得る工程と、
前記混合体に酸化マグネシウムの微粉末を付着させ、乾燥させる工程と、を備える、
ことを特徴とする。
二酸化炭素処理剤は、酸化マグネシウム、酸素欠陥マグネタイト、及び、ゼオライトを含有している。二酸化炭素処理剤は、多孔性であるゼオライトの細孔に酸素欠陥マグネタイトが入り込んで結合しているとともに、酸化マグネシウムが付着している。主として、酸化マグネシウムによって、効率的に二酸化炭素が吸着、捕捉され、捕捉された二酸化炭素を酸素欠陥マグネタイトが分解し、酸素を放出する。二酸化炭素処理剤は、常温においても、二酸化炭素を分解して酸素を放出することができるので、熱処理を行わなくてもよい。
二酸化炭素処理剤は、上記の成分の他、他の成分を含有していてもよい。例えば、炭素粉末、カルシウム化合物粉末を含有していてもよく、含有量は例えば、それぞれ3~20重量%である。
二酸化炭素処理剤は、例えば、以下のようにして製造することができる。
ゼオライトとマグネタイトとを混合し、機械的エネルギーを加えてゼオライトの微細孔にマグネタイトが入り込むようにする。機械的エネルギーを加えるには、例えば、底辺が半球、胴部が円筒状の撹拌容器内にゼオライトとマグネタイトを混入し、容器内の回転軸が多軸、すなわち回転軸が自転しつつ更にその回転軸を回転させるようにするとよい。具体的には、自転公転攪拌機、自転公転式ミキサー、遊星式攪拌機、攪拌脱泡機などの装置を用いて行うとよい。これらの装置にて発生する遠心力による材料対流とせん断応力によって、ゼオライトとマグネタイトとが混合され、高い機械的エネルギーが付与される。これにより、ゼオライトの細孔にマグネタイトが入り込むことになる。また、容器内の相対湿度を50%前後(±5%)にして行うことが望ましい。
工程1で得られた混合粉末に水を加える。乾燥したゼオライトは、水を吸収して発熱するが、ゼオライトは微細構造を持ち、その領域内において部分的に大量の熱が発生する。また、ゼオライトは水に浸漬されると、水素を発生させる。この発熱、及び、水素発生のメカニズムによって、ゼオライトに混入されたマグネタイトが酸素欠陥マグネタイトに変換される。なお、水は混合粉末に対して40~60重量%、好ましくは50重量%程度加えるとよい。
工程2で得られた混合体に酸化マグネシウムを付着させる。混合体に酸化マグネシウムを均質に付着させることができればどのような手法で行ってもよく、例えば、工程2において混合粉末に水を加えた後、平面状に引き延ばした混合体に、酸化マグネシウムの粉末を振りかけることで行い得る。酸化マグネシウムの粉末は微粉末状であることが好ましく、例えば、平均粒径が20μm以下、好ましくは10μm以下である。
続いて、酸化マグネシウムを付着させた状態にて乾燥させる。乾燥は加温して乾燥させてもよいが、自然乾燥でも行い得る。以上のようにして、二酸化炭素処理剤を製造し得る。
酸化マグネシウム、マグネタイト、ゼオライトを表1に示す配合比で配合し、各試料(試料No.1~23)を製造した。
底辺が半球、胴部が円筒状の撹拌容器内にゼオライトとマグネタイトを混入した。そして、攪拌容器を自転公転攪拌機にセットして攪拌した。なお、容器内の相対湿度を50%にして行った。
得られた混合粉末に水(混合粉末に対して重量比50%)を加えて攪拌し、平面状に引き伸ばした混合体を得た。
直方体の容器内に酸化マグネシウムを均一に入れた。なお、この容器の底部には直径0.5mm程度の穴が等間隔に開けられており、この底部にアルミニウム製の遮蔽板を設置している。酸化マグネシウムを入れた容器を平面状に引き延ばした混合体の上に置いた。そして、遮蔽板を取り除き、これを水平方向に前後左右へシャッフルしつつ、酸化マグネシウムの粉末を混合体の上に均一に振りかけた。
酸化マグネシウム粉末を振りかけた後、この状態で乾燥させることで、各試料を製造した。
試験用バットに試料(300g)を入れ、蒸留水300mLを入れて攪拌した。
試験用バットを袋に入れて密閉した後、ガス注入口から順次、一酸化炭素、二酸化炭素を一定量注入した。ガス注入後、袋内の二酸化炭素濃度、一酸化炭素濃度、酸素濃度を赤外線吸収式二酸化炭素濃度計、非分散型赤外線吸収式一酸化炭素濃度計、ジルコニア式酸素濃度計を用いてそれぞれ測定した。
袋内の二酸化炭素、酸素、及び、一酸化炭素の初期濃度は、それぞれ以下の通りであった。
・二酸化炭素の初期濃度: 21,400ppm
・酸素の初期濃度 :129,700ppm
・一酸化炭素の初期濃度: 32ppm
そして、このまま24時間放置した。24時間後の袋内の二酸化炭素濃度、酸素濃度、一酸化炭素濃度を上記と同様の手法にてそれぞれ測定した。24時間後の袋内の各気体の濃度を表1に示す。
酸化マグネシウム60重量%、マグネタイト32重量%、ゼオライト8重量%の試料(実験1の試料No.15)に対し、アルミニウムケイ酸塩を添加し、その効果を検証した。
・二酸化炭素の初期濃度: 21,400ppm
・酸素の初期濃度 :129,700ppm
・一酸化炭素の初期濃度: 32ppm
Claims (9)
- 酸化マグネシウム、酸素欠陥マグネタイト、及び、ゼオライトを含有する、
ことを特徴とする二酸化炭素処理剤。 - 前記酸化マグネシウム、前記酸素欠陥マグネタイト、及び、前記ゼオライトの総量に占める前記酸化マグネシウムの含有量が3~75重量%、前記酸素欠陥マグネタイトの含有量が10~90重量%、前記ゼオライトの含有量が0.1~20重量%である、
ことを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素処理剤。 - 前記酸化マグネシウム、前記酸素欠陥マグネタイト、及び、前記ゼオライトの総量に占める前記酸化マグネシウムの含有量が40~60重量%、前記酸素欠陥マグネタイトの含有量が25~55重量%、前記ゼオライトの含有量が1~17重量%である、
ことを特徴とする請求項2に記載の二酸化炭素処理剤。 - 炭素粉末を3~20重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の二酸化炭素処理剤。 - カルシウム化合物粉末を3~20重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の二酸化炭素処理剤。 - アルミニウム粉末を3~20重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の二酸化炭素処理剤。 - ケイ素粉末を3~20重量%含有する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の二酸化炭素処理剤。 - アルミニウムケイ酸塩を含有し、
前記酸化マグネシウム、前記酸素欠陥マグネタイト、及び、前記ゼオライトの総量と前記アルミニウムケイ酸塩との重量比が99.1:1~65:35である、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の二酸化炭素処理剤。 - マグネタイトとゼオライトを混合、攪拌して前記ゼオライトの細孔内に前記マグネタイトを充填した混合粉末を得る工程と、
前記混合粉末に水を加えた混合体を得る工程と、
前記混合体に酸化マグネシウムの微粉末を付着させ、乾燥させる工程と、を備える、
ことを特徴とする二酸化炭素処理剤の製造方法。
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