JP5585873B2 - イオン液体を用いた環境浄化方法およびその装置 - Google Patents
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Description
(1)密閉状態を維持できる処理対象空間と、該処理対象空間環境で劣化した二酸化炭素を含む空気から、不揮発性のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を除去する吸収塔/脱離塔を含む環境浄化装置により、環境内の二酸化炭素を選択的に除去して、該対象空間内の環境を浄化する方法であって、
1)圧力スイングにより二酸化炭素の着脱が可能な吸収液を用い、吸収塔において、前記空間における二酸化炭素を含む空気を、前記吸収液に作用させ、前記空気中に含まれる二酸化炭素を取り除き、浄化された空気を対象空間環境中に戻し、脱離塔において、吸収した二酸化炭素を減圧あるいは真空条件で脱離して、吸収液を再生すること、
2)前記不揮発性のイオン液体からなる吸収液が、単一のカチオン(陽イオン)とアニオン(陰イオン)との組み合わせからなる吸収液、少なくとも2種類のカチオンと単一のアニオンからなる吸収液、単一のカチオンと少なくとも2種類のアニオンからなる吸収液、または少なくとも2種類のカチオンと少なくとも2種類のアニオンからなること、
3)前記不揮発性のイオン液体からなる吸収液が、二酸化炭素と接触あるいは反応することで、前記空間における二酸化炭素を含む空気から二酸化炭素を取り除くこと、
4)以上の操作を二酸化炭素吸収、脱離サイクルとして当該サイクルを繰り返し行うことで前記対象空間内の環境を連続的に浄化すること、
を特徴とする環境浄化方法。
(2)吸収塔において、二酸化炭素と同時に水蒸気を取り除き、脱離塔において、二酸化炭素および水を脱離して、吸収液を再生する、前記(1)に記載の方法。
(3)吸収塔の温度を、0℃以下またはそれより低くすることで、二酸化炭素を吸収して取り除くことを可能とする、前記(1)または(2)に記載の方法。
(4)脱離塔における圧力が、100hPa以下である、前記(1)から(3)のいずれか一項に記載の方法。
(5)吸収液が、アニオンに1種類以上のアルキルカルボン酸(CnH2n+1COO−,n=0〜10)あるいはその誘導体を含む吸収液である、前記(1)に記載の方法。
(6)吸収液が、カルボン酸基(−COO−)を有するものである、前記(1)に記載の方法。
(7)前記不揮発性のイオン液体が、固体材料の二酸化炭素吸着剤を含む、前記(1)から(6)のいずれか一項に記載の方法。
(8)吸収塔における吸収液と処理ガスとの接触時間あるいは反応時間を制御することで、再生ガス中の二酸化炭素の濃度を一定とすることを可能とする、前記(1)から(7)のいずれか一項に記載の方法。
(9)前記(1)に記載の環境浄化方法に使用する装置であって、
密閉状態を維持できる処理対象空間と、該処理対象空間で劣化した二酸化炭素を含む空気から、不揮発生のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を選択的に除去する吸収塔/脱離塔と、
前記処理対象空間と、前記吸収塔/脱離塔とを、ポンプおよびバルブを介して連結した流通系と、
前記吸収塔/脱離塔の温度、圧力条件を制御するための温度および/または圧力制御手段とから構成されること、
前記吸収塔/脱離塔を減圧あるいは真空として、吸収液に取り込まれた二酸化炭素および水蒸気を脱離させ、吸収液の再生を行うようにした環境浄化装置であること、
不揮発性のイオン液体が、圧力スイングにより二酸化炭素の着脱が可能な吸収液であること、
該吸収液が、前記不揮発性のイオン液体が単一のカチオン(陽イオン)とアニオン(陰イオン)との組み合わせからなる吸収液、2種類以上のカチオンと単一のアニオンからなる吸収液、単一のカチオンと2種類以上のアニオンからなる吸収液、または2種類以上のカチオンと2種類以上のアニオンからなること、
を特徴とする装置。
(10)前記流通系として、処理対象空間内の二酸化炭素含有空気を吸収塔/脱離塔に流し、吸収塔/脱離塔で浄化した洗浄空気を処理対象空間に流し、吸収塔/脱離塔で吸収、脱離した吸収液を、減圧/真空の条件で処理して回収した吸収液を、再利用するようにした、前記(9)に記載の装置。
本発明は、不揮発性のイオン液体からなる吸収液を用いて、密閉状態を維持できる処理対象空間における、二酸化炭素を含む空気から、二酸化炭素を選択的に除去して、該空間内の環境を浄化する方法であって、圧力スイングにより、二酸化炭素の着脱が可能な吸収液を用い、吸収塔において、二酸化炭素を取り除き、脱離塔において、吸収した二酸化炭素を減圧あるいは真空条件で脱離して、吸収液を再生することを特徴とするものである。
(1)イオン液体吸収液を用いることで、高濃度の二酸化炭素を含む空気から、選択的に二酸化炭素を取り除き、空気を浄化することができ、二酸化炭素を吸収したイオン液体は、減圧あるいは真空下における処理により、容易に再生することができる。
(2)イオン液体吸収液から二酸化炭素を脱離する再生工程を、常温近傍の非加熱条件で行うことで、これらのプロセスの消費エネルギーを削減することができる。
(3)宇宙空間では、高温を発生するのに必要なエネルギーは、非常に貴重であるが、減圧あるいは真空の環境は、容易に使用できるため、本発明のプロセスを宇宙ステーションなどに利用することで、エネルギー効率を著しく向上することが可能となる。
(4)イオン液体を用いて、二酸化炭素の除去と吸収液の再生を、一組以上の吸収塔と脱離塔を用いて行うことで、連続的に環境を浄化する方法および装置を確立することができる。
(5)イオン液体吸収液は不揮発性であり、常温において、二酸化炭素の着脱を圧力スイングにより多数に渡り行うことができるため、吸収液を頻繁に交換すること無く、長期間に渡り装置を稼働することが可能となる。
(6)吸湿性のあるイオン液体吸収液を用いることで、二酸化炭素と同時に、水蒸気成分を取り除き、環境を浄化することが可能となる。
(7)吸収液と処理するガスとの接触時間をコントロールすることで、再生されたガス中の二酸化炭素の濃度を長時間一定とすることが可能となる。
2)N2ガスのみを所定の流量で流して、系内を窒素ガスで置き換え、CO2濃度計の読みが、0ppmを示すのを確認した。
4)バイパス側のコックを閉じ、混合ガスを、吸収容器に導入した。
6)上記の計測を、CO2濃度計の指示値が、0.4±0.01%を示すまで行った。
7)吸収容器に接続したガス導入口のコックとガスフローメーターへの出口側コックを閉じ、真空ポンプにより、所定の圧力で、所定時間(ここでは、30分とした。)減圧し、吸収液からCO2を取り除いた。
9)以上の操作を、CO2吸収サイクル、および脱離サイクルとして繰り返し、CO2除去試験を行った。
に示した。本実施例では、CO2濃度が、原料の混合ガスの組成と近い値になるまで、計測を引き続き行った。
Claims (10)
- 密閉状態を維持できる処理対象空間と、該処理対象空間環境で劣化した二酸化炭素を含む空気から、不揮発性のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を除去する吸収塔/脱離塔を含む環境浄化装置により、環境内の二酸化炭素を選択的に除去して、該対象空間内の環境を浄化する方法であって、
(1)圧力スイングにより二酸化炭素の着脱が可能な吸収液を用い、吸収塔において、前記空間における二酸化炭素を含む空気を、前記吸収液に作用させ、前記空気中に含まれる二酸化炭素を取り除き、浄化された空気を対象空間環境中に戻し、脱離塔において、吸収した二酸化炭素を減圧あるいは真空条件で脱離して、吸収液を再生すること、
(2)前記不揮発性のイオン液体からなる吸収液が、単一のカチオン(陽イオン)とアニオン(陰イオン)との組み合わせからなる吸収液、少なくとも2種類のカチオンと単一のアニオンからなる吸収液、単一のカチオンと少なくとも2種類のアニオンからなる吸収液、または少なくとも2種類のカチオンと少なくとも2種類のアニオンからなること、
(3)前記不揮発性のイオン液体からなる吸収液が、二酸化炭素と接触あるいは反応することで、前記空間における二酸化炭素を含む空気から二酸化炭素を取り除くこと、
(4)以上の操作を二酸化炭素吸収、脱離サイクルとして当該サイクルを繰り返し行うことで前記対象空間内の環境を連続的に浄化すること、
を特徴とする環境浄化方法。 - 吸収塔において、二酸化炭素と同時に水蒸気を取り除き、脱離塔において、二酸化炭素および水を脱離して、吸収液を再生する、請求項1に記載の方法。
- 吸収塔の温度を、0℃以下またはそれより低くすることで、二酸化炭素を吸収して取り除くことを可能とする、請求項1または2に記載の方法。
- 脱離塔における圧力が、100hPa以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 吸収液が、アニオンに1種類以上のアルキルカルボン酸(CnH2n+1COO−,n=0〜10)あるいはその誘導体を含む吸収液である、請求項1に記載の方法。
- 吸収液が、カルボン酸基(−COO−)を有するものである、請求項1に記載の方法。
- 前記不揮発性のイオン液体が、固体材料の二酸化炭素吸着剤を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 吸収塔における吸収液と処理ガスとの接触時間あるいは反応時間を制御することで、再生ガス中の二酸化炭素の濃度を一定とすることを可能とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1に記載の環境浄化方法に使用する装置であって、
密閉状態を維持できる処理対象空間と、該処理対象空間で劣化した二酸化炭素を含む空気から、不揮発生のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を選択的に除去する吸収塔/脱離塔と、
前記処理対象空間と、前記吸収塔/脱離塔とを、ポンプおよびバルブを介して連結した流通系と、
前記吸収塔/脱離塔の温度、圧力条件を制御するための温度および/または圧力制御手段とから構成されること、
前記吸収塔/脱離塔を減圧あるいは真空として、吸収液に取り込まれた二酸化炭素および水蒸気を脱離させ、吸収液の再生を行うようにした環境浄化装置であること、
不揮発性のイオン液体が、圧力スイングにより二酸化炭素の着脱が可能な吸収液であること、
該吸収液が、前記不揮発性のイオン液体が単一のカチオン(陽イオン)とアニオン(陰イオン)との組み合わせからなる吸収液、2種類以上のカチオンと単一のアニオンからなる吸収液、単一のカチオンと2種類以上のアニオンからなる吸収液、または2種類以上のカチオンと2種類以上のアニオンからなること、
を特徴とする装置。 - 前記流通系として、処理対象空間内の二酸化炭素含有空気を吸収塔/脱離塔に流し、吸収塔/脱離塔で浄化した洗浄空気を処理対象空間に流し、吸収塔/脱離塔で吸収、脱離した吸収液を、減圧/真空の条件で処理して回収した吸収液を、再利用するようにした、請求項9に記載の装置。
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