JP3451664B2 - 二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法 - Google Patents
二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二酸化炭素の吸着剤、
特にＰＳＡ方式により二酸化炭素を分離濃縮するための
吸着剤、および、その製造方法に関する。
特にＰＳＡ方式により二酸化炭素を分離濃縮するための
吸着剤、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃焼排ガスのような、二酸化炭素、水、
窒素などを含有する混合ガスから、二酸化炭素を分離濃
縮する方法として、二酸化炭素を選択的に吸着する吸着
剤を使用した圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）が知られてい
る。このときの吸着剤としては、活性炭、分子篩カーボ
ン、合成ゼオライト１３Ｘ型などが用いられている。
窒素などを含有する混合ガスから、二酸化炭素を分離濃
縮する方法として、二酸化炭素を選択的に吸着する吸着
剤を使用した圧力変動吸着法（ＰＳＡ法）が知られてい
る。このときの吸着剤としては、活性炭、分子篩カーボ
ン、合成ゼオライト１３Ｘ型などが用いられている。
【０００３】ＰＳＡ法においては、吸着剤が目的の気体
を選択的に吸着できるほうが好ましいが、上記の吸着剤
では、窒素の吸着量に対する二酸化炭素の吸着量の比率
（以下、選択比率という）が５〜１５程度であって必ず
しも十分でなかった。合成ゼオライト系吸着剤は、炭素
系の吸着剤に比べると選択比率は高いものの、ガス中の
水分により大きく影響を受けて、吸着容量が大幅に低下
するという欠点を有している。
を選択的に吸着できるほうが好ましいが、上記の吸着剤
では、窒素の吸着量に対する二酸化炭素の吸着量の比率
（以下、選択比率という）が５〜１５程度であって必ず
しも十分でなかった。合成ゼオライト系吸着剤は、炭素
系の吸着剤に比べると選択比率は高いものの、ガス中の
水分により大きく影響を受けて、吸着容量が大幅に低下
するという欠点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＰＳＡ法に
より二酸化炭素を分離濃縮するために好適な、選択比率
が高く、かつ、吸収容量の大きな二酸化炭素の吸着剤を
提供することを目的とする。
より二酸化炭素を分離濃縮するために好適な、選択比率
が高く、かつ、吸収容量の大きな二酸化炭素の吸着剤を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎａ−Ａ型ゼ
オライトのナトリウムイオンの２〜８０当量％がバリウ
ムイオンでイオン交換された組成物からなる二酸化炭素
の吸着剤であって、イオン交換されたＮａ−Ａ型ゼオラ
イトの粉末Ｘ線回折ピークの高さが、イオン交換されて
ないＮａ−Ａ型ゼオライトの５〜８０％であることを特
徴とする二酸化炭素の吸着剤を提供するものである。
オライトのナトリウムイオンの２〜８０当量％がバリウ
ムイオンでイオン交換された組成物からなる二酸化炭素
の吸着剤であって、イオン交換されたＮａ−Ａ型ゼオラ
イトの粉末Ｘ線回折ピークの高さが、イオン交換されて
ないＮａ−Ａ型ゼオライトの５〜８０％であることを特
徴とする二酸化炭素の吸着剤を提供するものである。
【０００６】本発明で用いるＮａ−Ａ型ゼオライトは、
ナトリウム含有アルミノケイ酸塩の一種である。
ナトリウム含有アルミノケイ酸塩の一種である。
【０００７】ナトリウムイオンとバリウムイオンのイオ
ン交換率としては、２〜８０当量％の範囲にあることが
必要である。イオン交換率が２当量％に満たない場合
は、二酸化炭素の吸着の選択比率が低下するので不適当
である。逆にイオン交換率が８０当量％を超える場合
は、二酸化炭素の吸着容量が低下するので不適当であ
る。さらに好ましいイオン交換率の範囲は、３〜２０当
量％である。
ン交換率としては、２〜８０当量％の範囲にあることが
必要である。イオン交換率が２当量％に満たない場合
は、二酸化炭素の吸着の選択比率が低下するので不適当
である。逆にイオン交換率が８０当量％を超える場合
は、二酸化炭素の吸着容量が低下するので不適当であ
る。さらに好ましいイオン交換率の範囲は、３〜２０当
量％である。
【０００８】Ｎａ−Ａ型ゼオライトを、上記の範囲でイ
オン交換して得られる物質を粉末Ｘ線回折で測定する
と、もとのＮａ−Ａ型ゼオライトの主要ピークは位置が
そのままで高さだけ低くなっている。バリウム置換によ
りＮａ−Ａ型ゼオライトの一部が、非晶質のアルミノケ
イ酸塩に変化しているものと考えられる。イオン交換後
の、Ｎａ−Ａ型ゼオライトの主要ピークが、もとの高さ
の５〜８０％である場合は、二酸化炭素の選択的吸着性
が良好であるので好ましい。
オン交換して得られる物質を粉末Ｘ線回折で測定する
と、もとのＮａ−Ａ型ゼオライトの主要ピークは位置が
そのままで高さだけ低くなっている。バリウム置換によ
りＮａ−Ａ型ゼオライトの一部が、非晶質のアルミノケ
イ酸塩に変化しているものと考えられる。イオン交換後
の、Ｎａ−Ａ型ゼオライトの主要ピークが、もとの高さ
の５〜８０％である場合は、二酸化炭素の選択的吸着性
が良好であるので好ましい。
【０００９】イオン交換の方法としては、水溶性のバリ
ウム塩の水溶液、例えば塩化バリウムの水溶液を、Ｎａ
−Ａ型ゼオライトと接触させる方法が好ましく採用でき
る。水溶液中のバリウム塩の濃度としては、１〜１０重
量％程度を採用するのが好ましい。水溶液中のバリウム
塩濃度が１重量％に満たない場合は、イオン交換速度が
低く処理に長時間要するので好ましくない。逆に水溶液
中のバリウム塩濃度が１０重量％を超える場合は、バリ
ウムイオン濃度の増加の割にはイオン交換の速度が増加
の効果が少なく、一方、水洗によるバリウム塩の損失が
増大するので好ましくない。イオン交換の条件は、温度
が３０〜９０℃、時間が０．５〜４時間の範囲で行うの
が好ましい。
ウム塩の水溶液、例えば塩化バリウムの水溶液を、Ｎａ
−Ａ型ゼオライトと接触させる方法が好ましく採用でき
る。水溶液中のバリウム塩の濃度としては、１〜１０重
量％程度を採用するのが好ましい。水溶液中のバリウム
塩濃度が１重量％に満たない場合は、イオン交換速度が
低く処理に長時間要するので好ましくない。逆に水溶液
中のバリウム塩濃度が１０重量％を超える場合は、バリ
ウムイオン濃度の増加の割にはイオン交換の速度が増加
の効果が少なく、一方、水洗によるバリウム塩の損失が
増大するので好ましくない。イオン交換の条件は、温度
が３０〜９０℃、時間が０．５〜４時間の範囲で行うの
が好ましい。
【００１０】イオン交換の際にＮａ−Ａ型ゼオライト
は、粉末状であってもよく、造粒されたものであっても
よい。造粒されたＮａ−Ａ型ゼオライトの場合、イオン
交換の前後で粒子の形状に変化はない。イオン交換の後
で造粒することもできる。
は、粉末状であってもよく、造粒されたものであっても
よい。造粒されたＮａ−Ａ型ゼオライトの場合、イオン
交換の前後で粒子の形状に変化はない。イオン交換の後
で造粒することもできる。
【００１１】
【実施例】実施例１
Ｎａ−Ａ型ゼオライト微粉末（平均粒子径２．５μｍ）
９０重量部に、成形用バインダーとしてベントナイト１
０重量部を混合し、水を添加して混練し、押し出し造粒
機で成形した。この成形体を、７００℃で１．５時間焼
成して、直径１．５ｍｍ、長さ約５ｍｍの円柱状のＮａ
−Ａ型ゼオライトのペレットを得た。次に、このペレッ
ト１０重量部を、３重量％の塩化バリウム水溶液２００
重量部に、温度４０℃で１時間接触させて、ナトリウム
の一部をバリウムでイオン交換した。イオン交換後、水
洗して付着している塩化バリウムを十分に除去した後、
４００℃で１時間乾燥した。
９０重量部に、成形用バインダーとしてベントナイト１
０重量部を混合し、水を添加して混練し、押し出し造粒
機で成形した。この成形体を、７００℃で１．５時間焼
成して、直径１．５ｍｍ、長さ約５ｍｍの円柱状のＮａ
−Ａ型ゼオライトのペレットを得た。次に、このペレッ
ト１０重量部を、３重量％の塩化バリウム水溶液２００
重量部に、温度４０℃で１時間接触させて、ナトリウム
の一部をバリウムでイオン交換した。イオン交換後、水
洗して付着している塩化バリウムを十分に除去した後、
４００℃で１時間乾燥した。
【００１２】この結果、ナトリウムイオンの６当量％が
バリウムイオンで置換された。イオン交換の前後で粉末
Ｘ線回折測定を行ったところ、主要ピークの位置に変化
はないが、イオン交換によってそのピークの高さは約６
０％に減少していた。
バリウムイオンで置換された。イオン交換の前後で粉末
Ｘ線回折測定を行ったところ、主要ピークの位置に変化
はないが、イオン交換によってそのピークの高さは約６
０％に減少していた。
【００１３】このバリウム置換されたＮａ−Ａ型ゼオラ
イトのペレットについて、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍ
Ｈｇ、２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は５
６．４Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は１．２Ｎｃｃ／
ｇであり、選択比率は４７倍であった。温度２０℃、相
対湿度９０％での平衡水分吸着量は１５重量％であっ
た。バリウム置換されていないＮａ−Ａ型ゼオライトの
選択比率は７倍、平衡水分吸着量は２３重量％であっ
た。
イトのペレットについて、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍ
Ｈｇ、２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は５
６．４Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は１．２Ｎｃｃ／
ｇであり、選択比率は４７倍であった。温度２０℃、相
対湿度９０％での平衡水分吸着量は１５重量％であっ
た。バリウム置換されていないＮａ−Ａ型ゼオライトの
選択比率は７倍、平衡水分吸着量は２３重量％であっ
た。
【００１４】実施例２
イオン交換の条件を、温度６０℃で１時間接触とした以
外は実施例１と同様にして、ナトリウムイオンの１２当
量％がバリウムイオンで置換されたペレットを得た。イ
オン交換の前後で粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、主
要ピークの位置に変化はないが、イオン交換によってそ
のピークの高さは約４０％に減少していた。
外は実施例１と同様にして、ナトリウムイオンの１２当
量％がバリウムイオンで置換されたペレットを得た。イ
オン交換の前後で粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、主
要ピークの位置に変化はないが、イオン交換によってそ
のピークの高さは約４０％に減少していた。
【００１５】このバリウム置換されたＮａ−Ａ型ゼオラ
イトのペレットについて、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍ
Ｈｇ、２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は１
９．２Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は０．３Ｎｃｃ／
ｇであり、選択比率は６４倍であった。温度２０℃、相
対湿度９０％での平衡水分吸着量は１１重量％であっ
た。
イトのペレットについて、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍ
Ｈｇ、２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は１
９．２Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は０．３Ｎｃｃ／
ｇであり、選択比率は６４倍であった。温度２０℃、相
対湿度９０％での平衡水分吸着量は１１重量％であっ
た。
【００１６】実施例３
実施例１で用いたのと同じＮａ−Ａ型ゼオライト微粉末
を造粒せず、実施例１と同様な条件でイオン交換を行っ
た。この結果、ナトリウムイオンの８０当量％がバリウ
ムイオンで置換された粉末が得られた。イオン交換の前
後で粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、主要ピークの位
置に変化はないが、イオン交換によってそのピークの高
さは約５％に減少していた。
を造粒せず、実施例１と同様な条件でイオン交換を行っ
た。この結果、ナトリウムイオンの８０当量％がバリウ
ムイオンで置換された粉末が得られた。イオン交換の前
後で粉末Ｘ線回折測定を行ったところ、主要ピークの位
置に変化はないが、イオン交換によってそのピークの高
さは約５％に減少していた。
【００１７】このバリウム置換されたＮａ−Ａ型ゼオラ
イト粉末について、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍＨｇ、
２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は１２．１
Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は０．５Ｎｃｃ／ｇであ
り、選択比率は２４倍であった。温度２０℃、相対湿度
９０％での平衡水分吸着量は５重量％であった。
イト粉末について、平衡吸着量を圧力７６０ｍｍＨｇ、
２０℃で測定した。二酸化炭素の平衡吸着量は１２．１
Ｎｃｃ／ｇ、窒素の平衡吸着量は０．５Ｎｃｃ／ｇであ
り、選択比率は２４倍であった。温度２０℃、相対湿度
９０％での平衡水分吸着量は５重量％であった。
【００１８】
【発明の効果】本発明の二酸化炭素の吸着剤は、二酸化
炭素の選択比率が高く、かつ、水分の多い条件でも吸収
容量が大きい。この吸着剤は、ＰＳＡ法により二酸化炭
素を分離濃縮するために好適に使用できる。
炭素の選択比率が高く、かつ、水分の多い条件でも吸収
容量が大きい。この吸着剤は、ＰＳＡ法により二酸化炭
素を分離濃縮するために好適に使用できる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−125605（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−21998（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−179134（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−131116（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−21639（ＪＰ，Ａ)
特公 昭38−15604（ＪＰ，Ｂ１)
米国特許2882243（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01J 20/18
C01B 39/14
Claims (3)
- 【請求項１】Ｎａ−Ａ型ゼオライトのナトリウムイオン
の２〜８０当量％がバリウムイオンでイオン交換された
組成物からなる二酸化炭素の吸着剤であって、イオン交
換されたＮａ−Ａ型ゼオライトの粉末Ｘ線回折ピークの
高さが、イオン交換されてないＮａ−Ａ型ゼオライトの
５〜８０％であることを特徴とする二酸化炭素の吸着
剤。 - 【請求項２】Ｎａ−Ａ型ゼオライトを水溶性バリウム塩
の水溶液に浸漬して、Ｎａ−Ａ型ゼオライトのナトリウ
ムイオンの２〜８０当量％をバリウムイオンでイオン交
換し、イオン交換されたＮａ−Ａ型ゼオライトの粉末Ｘ
線回折ピークの高さを、イオン交換されてないＮａ−Ａ
型ゼオライトの５〜８０％にならしめることを特徴とす
る二酸化炭素の吸着剤の製造方法。 - 【請求項３】Ｎａ−Ａ型ゼオライトを造粒した後、イオ
ン交換を行う請求項２に記載の二酸化炭素の吸着剤の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20586693A JP3451664B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20586693A JP3451664B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0739752A JPH0739752A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3451664B2 true JP3451664B2 (ja) | 2003-09-29 |
Family
ID=16514023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20586693A Expired - Fee Related JP3451664B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 二酸化炭素の吸着剤およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3451664B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2392981T3 (es) * | 2004-07-08 | 2012-12-17 | Hyosung Corporation | Procedimiento para refinar gas de trifluoruro de nitrógeno usando zeolita intercambiada iónicamente con un metal alcalinotérreo |
| JP2008505831A (ja) * | 2004-07-08 | 2008-02-28 | ヒョスン・コーポレーション | アルカリ土類金属でイオン交換および含浸されたゼオライトを用いた三フッ化窒素ガスの精製方法 |
| WO2012144189A1 (ja) * | 2011-04-21 | 2012-10-26 | パナソニック株式会社 | 二酸化炭素の吸着及び放出デバイス |
| EP2865444B1 (en) | 2012-06-25 | 2019-08-07 | Panasonic Corporation | Carbon dioxide adsorbent |
| WO2016088544A1 (ja) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 日本化学工業株式会社 | 吸着剤及びその製造方法 |
| CN112742361A (zh) * | 2019-10-31 | 2021-05-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 含钡吸附剂的制备方法和制备装置 |
| EP4173700A4 (en) | 2020-07-20 | 2023-12-27 | Kuraray Co., Ltd. | ACID GAS SEPARATION DEVICE, AIR PURIFIER, AIR CONDITIONER AND ACID GAS CONCENTRATION DEVICE |
| KR20230150989A (ko) | 2021-03-04 | 2023-10-31 | 주식회사 쿠라레 | 이산화탄소 흡착 전지, 및 충방전 장치 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP20586693A patent/JP3451664B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0739752A (ja) | 1995-02-10 |
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