JP6089579B2 - 二酸化炭素吸着剤及びこれを用いた二酸化炭素回収装置並びに二酸化炭素の回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、二酸化炭素吸着剤及びこれを用いた二酸化炭素回収装置に関する。

温室効果ガスの排出量増加に伴う温暖化の進行によって、異常気象等の問題が顕在化してきている。二酸化炭素は、その排出量の膨大さのために、特に温暖化に対する影響が大きいとされており、その排出量削減が急務とされている。二酸化炭素を多量に含むガスは、例えば高炉ガスのように飽和蒸気圧程度の多量の水蒸気を含む場合が多く、このために水蒸気を含有する気体から二酸化炭素を分離するための吸着剤の開発が求められている。

現在、ヒンダードアミン類等を用いた二酸化炭素吸収液による二酸化炭素回収技術が提案され（特許文献１）、実用化されているが、二酸化炭素吸収液のメンテナンスにコストがかかる他、吸収液中から揮発する有機物による環境影響が懸念される。

また、二酸化炭素を分離回収する他の手段として、固体型吸着剤に二酸化炭素を吸着させた後、この吸着剤を加熱して二酸化炭素を回収する方法が知られている。このような固体型吸着剤としてアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物を用いる例が知られているが、二酸化炭素を吸着して生成する金属の炭酸塩は分解に際して非常な高温が必要となり、炭酸ナトリウムの場合では８００℃以上に加熱する必要がある（非特許文献１）。また、アルカリ金属酸化物に他種の酸化物を組み合わせた例も知られているが、その場合でも分解温度は６００℃を超えている（特許文献２）。

ところで、固体吸着剤としてゼオライト型吸着剤を用いた場合、２００℃程度の比較的低温で二酸化炭素の分離が可能であるが、ゼオライト型吸着剤は水蒸気の存在下では二酸化炭素の吸着能力が著しく低減するという問題がある（非特許文献２）。

また、酸化亜鉛等の両性酸化物は、二酸化炭素を吸着して生成した炭酸塩が３００℃以下という比較的低温で分解するが（非特許文献３）、相対湿度の高いガス中でのみ二酸化炭素と反応し、非常に反応が遅いことが知られている（非特許文献４）。このため、酸化亜鉛等の両性酸化物は、ＮＯｘ等の強い酸性のガスの回収に適用されることが多く(特許文献３)、二酸化炭素の分離回収に適用されることは少ない。酸化亜鉛等の両性酸化物を主成分とした成形体が、ガス中に不純物として含まれる二酸化炭素を除去することに供された例はあるものの（特許文献４〜７）、吸着剤単位質量当りに吸着可能な二酸化炭素の量が少ないという問題があり、加えて、１%を超える多量の水蒸気を含むガスからの不純物除去に対して適用された例はない。酸化亜鉛のスラリーを用いて、水中にて二酸化炭素と反応させることで多量の二酸化炭素を吸収した報告も知られているが、その場合には水と固体とを分離するプロセスに多大なエネルギーが必要となる（非特許文献５）。

そして、二酸化炭素吸着剤を利用した二酸化炭素回収装置としては、二酸化炭素吸着剤を充填した塔に二酸化炭素含有ガスを流通させる方式が知られている。二酸化炭素吸着剤として液体を利用した場合においても、二酸化炭素吸着剤を充填した塔にガスを流通させる方式が一般的であり、二酸化炭素の吸収量を増大させるためにガスを吸収液に接触させる前段階でガスを加圧すること等が行われている（特許文献８）。吸着剤として水溶液を用いる場合には、スチームを用いた加熱が行われることが多いが、吸着剤として固体を利用する場合には、その加熱方法は様々であり、マイクロ波を用いた手法等も知られている（特許文献９）。

特開2007-284,272号公報 特開平10-272,336号公報 特開昭61-129,027号公報 特開平1-164,418号公報 特開平2-43,917号公報 特開平7-80,233号公報 特開平8-173,748号公報 特開2011-251,240公報 特開2008-273,821公報

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そこで、本発明者らは、酸化銅、酸化亜鉛、酸化マンガン等の両性酸化物が二酸化炭素を吸着して炭酸塩を生成し、この生成した炭酸塩が３００℃未満の比較的低温で二酸化炭素を脱離させて再び両性酸化物に戻るという両性酸化物の性質に着目し、この両性酸化物における二酸化炭素の吸着量が少ないという問題点を解決すると共に、水蒸気及び二酸化炭素を含む気体から二酸化炭素を効率的に分離回収することができる二酸化炭素吸着剤を開発すべく鋭意研究を行った。

そして、本発明者らは、このような技術的課題を解決するための研究過程で、酸化銅、酸化亜鉛及び酸化マンガン等の両性酸化物と二酸化炭素との反応が特に両性酸化物の表面で生じていることに着目し、担体に上記両性酸化物の微粒子を担持させてこの両性酸化物の表面積を増大させると共に、特に担体として活性炭を利用することによって、水蒸気及び二酸化炭素を含有するガスから多量の二酸化炭素を効率良く吸着させることができることを見出し、本発明を完成した。

本発明の目的は、水蒸気及び二酸化炭素を含有するガスから二酸化炭素を吸着することができると共に、比較的低温で二酸化炭素を分離することができる吸着剤を提供することにあり、また、このような吸着剤を利用して二酸化炭素を効率良く回収することができる二酸化炭素回収装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着させ、また、この吸着させた二酸化炭素を脱離させて回収するための二酸化炭素分離回収用の二酸化炭素吸着剤であって、活性炭担体に、酸化マンガンを含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満であることを特徴とする二酸化炭素吸着剤である。

本発明の二酸化炭素吸着剤においては、前記酸化物粒子が、前記活性炭担体に対する質量比で１mass%以上５０mass%以下であることが好ましい。
また、本発明の二酸化炭素吸着剤においては、前記活性炭担体の比表面積が９００ｍ²/ｇ以上３０００ｍ²/ｇ以下で、且つ、前記酸化物粒子の担持量が５質量％超３０質量％以下、または、前記活性炭担体の比表面積が１５００ｍ²/ｇ以上３０００ｍ²/ｇ以下で、且つ、前記酸化物粒子の担持量が３０質量％超５０質量％以下、であることが好ましい。

また、本発明は、活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を備え、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着し、また、この吸着した二酸化炭素を脱離する二酸化炭素吸着脱離部と、この二酸化炭素吸着脱離部の二酸化炭素吸着剤に吸着させた二酸化炭素を脱離させる際に前記二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段とを備えていることを特徴とする二酸化炭素回収装置である。

本発明のこの第一の態様に係る二酸化炭素回収装置においては、前記二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段が、マイクロ波加熱装置であることが好ましく、また、前記二酸化炭素吸着脱離部に流入する被処理ガスの温度及び／又は圧力を調整するためのガス温度・圧力調整部を備えていることが好ましい。

更に、本発明は、活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を備え、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着する二酸化炭素吸着部と、前記二酸化炭素吸着部で二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段を備え、この二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させる二酸化炭素脱離部と、前記二酸化炭素吸着部で二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を前記二酸化炭素脱離部に移動させ、また、この二酸化炭素脱離部で二酸化炭素を脱離させた後の二酸化炭素吸着剤を前記二酸化炭素吸着部に移動させる吸着剤交換手段とを有することを特徴とする二酸化炭素回収装置である。

本発明のこの第二の態様に係る二酸化炭素回収装置においては、前記二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段が、マイクロ波加熱装置であることが好ましく、また、前記二酸化炭素吸着部に流入する被処理ガスの温度及び／又は圧力を調整するためのガス温度・圧力調整部を備えていることが好ましい。
また、本発明は、活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を用いた二酸化炭素の回収方法であって、前記二酸化炭素吸着剤に、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスを接触させて二酸化炭素を吸着し、当該二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を加熱して、吸着した二酸化炭素を脱離して回収することを特徴とする二酸化炭素の回収方法である。また、この際に、前記二酸化炭素吸着剤における活性炭担体に、酸化マンガンを含む酸化物粒子が担持されていることが好ましい。

本発明によれば、水蒸気と二酸化炭素を含む被処理ガスから二酸化炭素を吸着させ、また、この吸着させた二酸化炭素を脱離させて回収するための二酸化炭素分離回収用の二酸化炭素吸着剤であって、水蒸気存在下での二酸化炭素吸着能力が高く、しかも、二酸化炭素を比較的低温で脱離させることが可能な二酸化炭素吸着剤を提供することができると共に、このような二酸化炭素分離回収用の二酸化炭素吸着剤を利用して水蒸気と二酸化炭素を含む被処理ガスから二酸化炭素を効率良く分離回収することができる二酸化炭素回収装置を提供することができる。

図１は、本発明の第一の二酸化炭素回収装置を説明するための説明図である。

図２は、本発明の第二の二酸化炭素回収装置を説明するための説明図である。

以下、本発明の二酸化炭素吸着剤及びこれを用いた二酸化炭素回収装置について詳細に説明する。
乾燥した被処理ガス中から二酸化炭素を吸着することができる酸化物として、酸化カルシウムや酸化ナトリウム等の塩基性酸化物が知られている。しかしながら、これらの酸化物は潮解性を持ち、水蒸気を含む被処理ガス中では酸化物粒子の凝集が起こり、二酸化炭素の吸着量が減少する。一方、本発明の二酸化炭素吸着剤で用いられる酸化銅、酸化亜鉛、酸化マンガン等の両性酸化物は、水蒸気を含む被処理ガス中で二酸化炭素を吸着する能力があり、しかも、潮解性がないので酸化物粒子の凝集が生じない。本発明においては、酸化物粒子として酸化銅、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれる少なくとも１つの酸化物を選択したものであり、これによって、水蒸気を含む被処理ガス中においても、高い二酸化炭素吸着量（CO₂吸着量）が得られる。本発明で使用される酸化物粒子については、上記の酸化物あるいはその混合体に加えて、カリウムやカルシウム等の塩基性酸化物を少量、酸化物粒子の凝集が起こらない２質量%以下、好ましくは１質量%以下の範囲で混合してもよく、これによって二酸化炭素の吸着性能を更に向上させることができる。

また、本発明においては、酸化物粒子へのCO₂吸着量を増大させるためには、酸化物粒子を微粒子化し、比表面積を増大させることが効果的である。酸化物微粒子の比表面積を増大させる手法として、比表面積の大きい担体に酸化物粒子を担持させる方法がある。そして、担体には様々なものが知られているが、特に活性炭は、水蒸気を含む被処理ガス中から二酸化炭素を吸着することができ、担体として活性炭を選択することで吸着剤全体としてのCO₂吸着量が増大する。担持させる酸化物粒子を微細化するという目的を達成するためには、比表面積が大きく、細孔容積の大きい活性炭が好ましい。

ここで、本発明の二酸化炭素吸着剤において担体として用いる活性炭については、酸化物粒子の担持量が質量割合で５%以下の場合には、例えば比表面積３００m²/gの活性炭〔クラレケミカル(株)製2GA-19〕上でも酸化物粒子の粒子径が小さくなることが確かめられており、酸化物粒子の微細化を達成する上で、比表面積３００m²/g以上の活性炭であることが好ましい。

しかしながら、酸化物粒子の担持量が質量割合で５%から増大する場合には、この担持量が増大するに従い、2GA-19上に担持された酸化物粒子の粒子径が徐々に増大することが観察されており、このことから、担持量が質量割合で５%より大きく３０%以下である場合には比表面積９００m²/g以上の活性炭が好ましく、また、担持量が質量割合で３０%より大きく５０%以下である場合には比表面積が１５００m²/g以上の活性炭を用いることが好ましい。

ところで、酸化物粒子を微細化するという観点からは、活性炭担体は、その比表面積が大きいほど好ましいが、比表面積が大きいものでは細孔径が小さくなり、細孔の閉塞が起こり易くなる。例えば、比表面積３８００m²/gの活性炭〔関西熱化学(株)製MAXSORB MSC-30〕を担体として用いた場合には、担持した酸化物粒子のうち、二酸化炭素の吸着に寄与する比率が小さくなる傾向が見られ、また、酸化物粒子を担持させた際に、比表面積が大きく低下する傾向が見られた。特に酸化物粒子の担持量が質量割合で３０%より大きくなる場合には、細孔の閉塞の影響を考慮すると、比表面積は３０００m²/g以下であることが好ましい。但し、活性炭の種類によって表面官能基の種類や密度が異なっており、水蒸気を含む被処理ガス中からのCO₂吸着量にも違いがあるので、吸着剤全体としてCO₂吸着量が大きくなるように、活性炭を選択することが望ましい。

酸化物粒子の比表面積を増大させることによって、酸化物粒子と二酸化炭素との反応を促進し、二酸化炭素の吸着量を増大させることが、本発明の特徴である。酸化物粒子は、その粒子径が大きくなる程、その比表面積が低下する。本発明で用いられる酸化物粒子の粒子径は、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm以下、好ましくは１nm以上５０nm以下であるのがよい。この粒子径が１００nm以上となる場合には、担体を利用しなくても同程度の粒子径の酸化物が容易に入手可能であり、発明の効果が得られない場合がある。また、この粒子径が１nm未満となった場合には、担体に担持可能な酸化物粒子の質量が小さくなり、CO₂吸着量が小さくなる場合がある。

また、本発明の二酸化炭素吸着剤における酸化物粒子の担持量については、活性炭担体に対する酸化物粒子の担持量が多い程、CO₂吸着量が増大することが期待されるが、担持量を増大させた場合には、酸化物粒子が粗大化し、比表面積が低下する傾向が見られた。この酸化物粒子の担持量については、活性炭担体に対する質量割合で１mass%以上５０mass%以下、好ましくは５mass%以上３０mass%以下であるのがよい。活性炭担体に担持させる酸化物粒子の質量割合を５０mass%以下に制限することによって、CO₂吸着量が大きくなる。一方、担持量があまりに少ないと、酸化物粒子を担持させる効果が得られないことから、少なくとも活性炭担体に対する質量割合で１mass%以上であることが望ましい。

次に、上記二酸化炭素吸着剤を用いた本発明の二酸化炭素回収装置について、図１及び図２に基づいて説明する。
図１に本発明の第一の態様に係る二酸化炭素回収装置が示されている。この二酸化炭素回収装置は二酸化炭素の吸着と脱離とが同じ場所で行われるように構成されているものであり、水蒸気及び二酸化炭素を含む被処理ガス１は、バルブ17や被処理ガス１の温度及び／又は圧力を調整するガス温度・圧力調整部14を経て、加熱装置12を備えた二酸化炭素吸着脱離部11に導入され、この二酸化炭素吸着脱離部11内に充填された本発明の二酸化炭素吸着剤と接触し、二酸化炭素が吸着される。そして、この二酸化炭素吸着脱離部11内で二酸化炭素吸着剤により二酸化炭素が取り除かれた被処理ガス１は、オフガス２となり、バルブ18を介して装置外に排気される。この時、バルブ16は閉じておく。

次に、上記二酸化炭素吸着脱離部11内で被処理ガス１から二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を回収する際には、バルブ16を開き、バルブ17及び18を閉じてブロアー15を駆動させ、また、加熱装置12を用いて二酸化炭素吸着剤の加熱を行い、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させる。脱離した二酸化炭素は、回収ガス３として二酸化炭素ガスホルダー13へと送り込まれる。

この図１に示す第一の態様に係る二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素の吸着と脱離とが同じ場所で行われるので構造が簡便であるという特長がある。また、複数個の二酸化炭素吸着脱離部を用意し、互いに熱交換ができるようにしてもよく、この場合には、全体の設備コストは増大するものの、熱効率を改善し、かつ吸着と脱離に要する時間を低減することができる。

また、図２に本発明の第二の態様に係る二酸化炭素回収装置が示されている。この二酸化炭素回収装置は、水蒸気及び二酸化炭素を含む被処理ガス101中の二酸化炭素を二酸化炭素吸着剤に吸着させる場所（二酸化炭素吸着部21）と、二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤から加熱によって二酸化炭素を脱離させて回収する場所（二酸化炭素脱離部23）とを別にし、これら二酸化炭素吸着部21と二酸化炭素脱離部23との間に二酸化炭素吸着部で二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を前記二酸化炭素脱離部23に移動させ、また、この二酸化炭素脱離部23で二酸化炭素を脱離した後の二酸化炭素吸着剤を二酸化炭素吸着部21に移動させる吸着剤移動装置（吸着剤交換手段）25を設けたものである。

ここで、図２の第二の態様に係る二酸化炭素回収装置においては、水蒸気及び二酸化炭素を含む被処理ガス101は、バルブ28や被処理ガス101の温度及び／又は圧力を調整するガス温度・圧力調整部26を経て、二酸化炭素吸着部21に導入され、この二酸化炭素吸着部21内に充填された本発明の二酸化炭素吸着剤と接触し、被処理ガス101から二酸化炭素が吸着される。この二酸化炭素吸着部21内で二酸化炭素吸着剤により二酸化炭素が取り除かれた被処理ガス101は、オフガス102となり、バルブ29を介して装置外に排気される。この時、吸着剤移動装置25は停止している。

次に、上記二酸化炭素吸着部21内で被処理ガス101から二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を回収する際には、吸着剤移動装置25を駆動させて二酸化炭素吸着部21内の二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を二酸化炭素脱離部23内に移動させ、バルブ28及び29を閉じてバルブ30を開き、ブロアー27を駆動させた状態で加熱装置22を用いて二酸化炭素吸着剤を所定の温度まで加熱し、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させ、この二酸化炭素吸着剤から脱離した二酸化炭素を回収ガス103として二酸化炭素ガスホルダー24へと送り込む。

そして、この二酸化炭素脱離部23内で二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させた後、バルブ30を閉じ、吸着剤移動装置25を駆動させて二酸化炭素を脱離させた二酸化炭素吸着剤を二酸化炭素吸着部21内と移動させ、バルブ28及び29を開き、再び被処理ガス101を流して二酸化炭素吸着部21内の二酸化炭素吸着剤と接触させ、二酸化炭素吸着剤を冷却すると共に、この被処理ガス101中の二酸化炭素を二酸化炭素吸着剤に吸着させる。

この図２の第二の態様に係る二酸化炭素回収装置においては、二酸化炭素吸着部21についてその全体の昇温・冷却を行う必要が無くなり、二酸化炭素吸着剤の冷却・加熱の効率が高まる。

ここで、二酸化炭素吸着剤を加熱するための加熱装置22としては、任意の方式の加熱装置を利用することが可能であるが、特にマイクロ波加熱装置を用いるのがよく、これによって、二酸化炭素吸着剤の急速な加熱が可能となり、また、効率的な作業が可能となる。

また、本発明の二酸化炭素吸着剤における二酸化炭素と金属酸化物（酸化銅、酸化亜鉛、又は酸化マンガン）との反応や二酸化炭素の吸着量は、分解温度以下の温度範囲では、一般に、ガス温度が高いほど反応が促進され、また、二酸化炭素の分圧（CO₂分圧）が大きいほどCO₂吸着量が多くなるので、ガス温度・圧力調整部14,26で二酸化炭素吸着脱離部11や二酸化炭素吸着部21に導入される被処理ガス１の温度及び／又は圧力をガス温度・圧力調整部14で調整するのがよく、これによって、回収可能な二酸化炭素の量が増大することが期待され、また、ガスの加熱を行った場合には、二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させて回収する際に必要な温度との間の上昇幅が小さくなり、それだけ二酸化炭素吸着剤の加熱に必要な時間が短縮されるという利点もある。

本発明において、二酸化炭素吸着剤に一旦二酸化炭素を吸着させ、次いで脱離させて回収する二酸化炭素回収処理の処理対象となる被処理ガスとしては、水蒸気と二酸化炭素を含むものであれば特に制限されるものではないが、本発明は二酸化炭素の吸着・回収が求められると共に、水蒸気の存在によって二酸化炭素の吸着・回収が損なわれるような被処理ガス、例えば水蒸気を体積流量比で０．５%以上５０%以下、好ましくは体積流量比で１%以上１０%以下の範囲で含むと共に、二酸化炭素を体積流量比で１%以上９０%以下、好ましくは体積流量比で５%以上５０%以下の範囲で含む被処理ガスに対して好適に適用されるものであり、具体的には、高炉から排出される高炉ガス、ボイラー排ガスや、自動車排ガス等を例示することができる。

次に、実施例及び比較例並びに試験例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は当該実施例及び比較例並びに試験例により何ら限定されるものではない。

〔実施例１〕（参考例）
金属酸化物として酸化銅を選択し、活性炭としてクラレケミカル(株)製２ＧＡ−１９（BET比表面積300m²/g、細孔容積0.2cm³/g）を用い、以下のようにしてこの活性炭2GA-19上に酸化銅を担持させた。硝酸銅(II)三水和物（関東化学社製：鹿特級）１．５３gを秤量し、これを２．００mLの蒸留水に溶解させた。得られた硝酸銅水溶液を、３．００gの活性炭に、活性炭の攪拌を行いながら滴下した。滴下終了後、活性炭の十分な攪拌を行い、全体が均質になったことを確認した上で一晩風乾させ、更に窒素流通下に３０分かけて室温から２５０℃まで昇温させ、次いで２時間焼成した。その後、室温まで冷却し、３．４０gの酸化銅担持活性炭（実施例１の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化銅担持活性炭の酸化銅担持量は１５質量%程度であった。

このようにして調製した酸化銅担持活性炭の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸銅のピークが観測されず、酸化銅のピークのみが確認された。このことから、硝酸銅が完全に分解され、酸化銅が担持されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化銅粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、直径１３nm程度の酸化銅粒子が担体表面に担持されたことが確認された。

〔実施例２〕（参考例）
金属酸化物として酸化亜鉛を選択し、以下のようにして実施例１と同じ活性炭上に担持させた。硝酸亜鉛(II)六水和物（関東化学社製：鹿特級）１．８３gを秤量し、１．２０mLの蒸留水に溶解させた。得られた硝酸亜鉛水溶液を、４．００gの活性炭に、活性炭の攪拌を行いながら滴下した。滴下終了後、十分な攪拌を行い、全体が均質になったことを確認した上で一晩風乾させ、更に窒素流通下に１２０分かけて室温から４００℃まで昇温させ、次いで１時間焼成した。その後、室温まで冷却し、４．０３gの酸化亜鉛担持活性炭（実施例２の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化亜鉛担持活性炭の酸化亜鉛担持量は１０質量%程度であった。

このようにして調製した酸化亜鉛担持活性炭の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸亜鉛のピークが観測されず、酸化亜鉛のピークのみが確認された。このことから、硝酸亜鉛が完全に分解され、酸化亜鉛が担持されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化亜鉛粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、直径１４nm程度の酸化亜鉛粒子が担体表面に担持されたことが確認された。

〔実施例３〕
金属酸化物として酸化マンガンを選択し、以下のようにして実施例１と同じ活性炭上に担持させた。硝酸マンガン(II)六水和物（関東化学社製：特級）２．３８gを秤量し、２．０mLの蒸留水に溶解した。得られた硝酸マンガン水溶液を、４．００gの活性炭に、活性炭の攪拌を行いながら滴下した。滴下終了後、十分な攪拌を行い、全体が均質になったことを確認した上で、大気下１２５℃で１時間乾燥させ、更に窒素流通下に９０分かけて、室温から３００℃まで昇温させ、次いで２時間焼成した。その後、室温まで冷却し、４．１６gの酸化マンガン担持活性炭（実施例３の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化マンガン担持活性炭の酸化マンガン担持量は１５質量%程度であった。

このようにして調製した酸化マンガン担持活性炭の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸マンガンのピークが観測されず、酸化マンガンのピークのみが確認された。このことから、硝酸マンガンが完全に分解され、酸化マンガンが担持されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化マンガン粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、直径１６nm程度の酸化マンガン粒子が担体表面に担持されたことが確認された。

〔試験例１：二酸化炭素の吸着・脱離試験〕
上記実施例１〜３で作製された二酸化炭素吸着剤について、二酸化炭素の吸着・脱離の性能を調べるために、以下のようにして二酸化炭素の吸着・脱離試験を行った。

各実施例１〜３で作製された二酸化炭素吸着剤を３〜４g用意し、内径２cm×長さ４０cmの石英ガラス管中央部に充填し、この二酸化炭素吸着剤の両側をシリカウールで押さえて固定した。また、試験用の被処理ガスとして用いる試料ガスについては、マスフローコントローラーを用いて、二酸化炭素ボンベから２０cm³/分の流量で、また、窒素ボンベから７４cm³/分の流量でそれぞれガスを送り出して混合し、４０℃恒温とした恒温槽内で混合ガスを水中にバブリングさせ、混合ガス中に飽和蒸気圧の水蒸気を導入して調製した。恒温槽通過後の配管は全てリボンヒーターで４５℃に保ち、配管内部での結露を防いだ。４０℃での飽和水蒸気圧はおおよそ０．０６気圧であり、得られた試料ガスの組成は体積流量比で水蒸気６%程度、二酸化炭素２０%程度、窒素７４%程度となっていた。

前記各実施例１〜３の二酸化炭素吸着剤が充填された石英ガラス管を電気管状炉内にセットし、この電気管状炉で石英ガラス管内の二酸化炭素吸着剤が４０℃恒温となるように加温し、次いで石英ガラス管内に前記試料ガスを流通させ、この試料ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸着剤に吸着させた。二酸化炭素吸着剤を通過した後の通過ガスについては、氷浴を用いて通過ガス中の水蒸気をトラップした後、赤外線ガス分析計を用いて通過ガス中に含まれる二酸化炭素濃度を計測し、二酸化炭素濃度の変化量が０．０５%/分以下となった時点で吸着が完了したとした。

なお、二酸化炭素の吸着量については、以下のようにして計算した。すなわち、二酸化炭素吸着剤通過後の通過ガス中に含まれる二酸化炭素濃度と、ガス流量との積から石英ガラス管内を通過して流出した二酸化炭素の流出量を計算し、また、対照として二酸化炭素吸着剤を充填していない石英ガラス管についても同様にして二酸化炭素の流出量を計算し、この二酸化炭素吸着剤を充填していない場合における二酸化炭素流出量に対する二酸化炭素吸着剤を充填した場合における二酸化炭素流出量の減少分を、二酸化炭素吸着剤による二酸化炭素吸着量とした。

続いて、上記試料ガス（被処理ガス）を流した状態で、二酸化炭素吸着剤を３００℃まで加熱した際にこの二酸化炭素吸着剤から脱離した二酸化炭素の量（CO₂脱離量）を以下の方法で測定した。すなわち、二酸化炭素吸着剤を加熱しながら、赤外線ガス分析計にて二酸化炭素吸着剤通過後の通過ガスに含まれる二酸化炭素濃度を測定した。導入した試料ガス中の二酸化炭素濃度と石英ガラス管内を通過した通過ガス中の二酸化炭素濃度が同じとなった時点で二酸化炭素吸着剤からの二酸化炭素の脱離が完了したものとした。測定した二酸化炭素濃度とガス流量の積から、二酸化炭素流出量を計算し、二酸化炭素吸着剤の加熱を行わない場合に対する二酸化炭素流出量の増加分を、二酸化炭素吸着剤からの二酸化炭素の脱離量とした。

また、この際に、比較のために、本発明の金属酸化物を担持していない活性炭そのものについても、上記と同様の二酸化炭素の吸着・脱離試験を行った。
以上の結果を表１に示す。

この二酸化炭素の吸着・脱離試験の結果、本発明の金属酸化物を担持していない活性炭に比べ、本発明の金属酸化物を担持した活性炭（実施例１〜３の二酸化炭素吸着剤）においては、CO₂吸着量が増大したことが確かめられ、また、３００℃まで温度を上昇させることで、吸着した二酸化炭素の回収が可能であることが判明した。

〔実施例４〕（参考例）
金属酸化物として酸化亜鉛を選択し、活性炭として日本エンバイロケミカルズ(株)製白鷺（BET比表面積1000m²/g、細孔容積0.9cm³/g）を用い、以下のようにしてこの活性炭白鷺上に酸化亜鉛を担持させた。硝酸亜鉛(II)六水和物（関東化学社製：鹿特級）２．７０gを秤量し、３．２０mLの蒸留水に溶解させた。得られた硝酸亜鉛水溶液を、４．００gの活性炭に、活性炭の攪拌を行いながら滴下した。滴下終了後、活性炭の十分な攪拌を行い、全体が均質になったことを確認した上で一晩風乾させ、更に窒素流通下に１２０分かけて、室温から４００℃まで昇温させ、次いで１時間焼成した。その後、室温まで冷却し、４．５８gの酸化亜鉛担持活性炭（実施例４の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化亜鉛担持活性炭の酸化亜鉛担持量は１５質量%程度であった。

このようにして調製した酸化亜鉛担持活性炭の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸亜鉛のピークが観測されず、酸化亜鉛のピークのみが確認された。このことから、硝酸亜鉛が完全に分解され、酸化亜鉛が担持されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化亜鉛粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、直径１０nm程度の酸化亜鉛粒子が担体表面に担持されたことが確認された。

〔試験例２：二酸化炭素の吸着・脱離試験〕
この実施例４で作製された二酸化炭素吸着剤について、上記試験例１と同様にして、二酸化炭素の吸着・脱離試験を行った。また、比較のために、金属酸化物を担持していない活性炭(白鷺)そのものについても、同様に二酸化炭素の吸着・脱離試験を行った。

酸化亜鉛を担持していない活性炭に比べ、酸化亜鉛を担持した活性炭（実施例４の二酸化炭素吸着剤）でCO₂吸着量が増大したことが確かめられ、また、３００℃まで温度を上昇させることで、吸着した二酸化炭素の回収が可能であることが判明した。
これらの結果を表２に示す。

〔試験例３：二酸化炭素吸着剤の加熱試験〕
二酸化炭素吸着剤を加熱する方法として、マイクロ波加熱と管状炉加熱とを選択し、室温から３００℃まで加熱するのに必要となる時間を測定して比較する加熱試験を実施した。マイクロ波加熱装置として２．４５GHzのマイクロ波発振器〔株式会社ニッシン製のXPS-15(最大出力1.5kW)〕を使用し、管状炉加熱装置として内径１０１mmの炉体開閉式電気管状炉〔株式会社旭理化製作所製ARF-100KC(電気容量1.2kW）〕を使用し、また、二酸化炭素吸着剤として担体の活性炭〔クラレケミカル(株)製2GA-19〕４０gを用いた。加熱試験に際しては、内径７５mm×外径８０mmの石英ガラス管に二酸化炭素吸着剤として活性炭担体を詰め、この活性炭担体の両端側をガラスウールを用いて固定し、ガラス管の両端を開放した状態で各加熱装置を用いて活性炭担体を加熱し、二酸化炭素吸着剤の中央部に挿入した熱電対で二酸化炭素吸着剤が３００℃まで昇温するのに要した時間(分)と、昇温後５０℃まで冷却するのに要した時間(分)とを計測した。
結果を表３に示す。マイクロ波加熱において、より短時間で加熱が終了していることが分かる。

電気管状炉を用いた管状炉加熱では、管状炉それ自体の熱容量が大きいため、加熱開始から実際に昇温するまでに要する時間が長いほか、通電を中止した後も温度上昇が継続し、最大到達温度は３５０℃を超えてしまった。一方、マイクロ波加熱ではマイクロ波照射を開始すると瞬時に温度上昇が始まり、マイクロ波照射を中断すると直ちに温度上昇が止まった。また、温度上昇後、冷却するのに要した時間を見ても、管状炉加熱ではマイクロ波加熱に比べて非常に長くなっている。マイクロ波加熱を用いた場合には、加熱と冷却に要する時間が非常に短くなることが理解される。

〔試験例４：CO₂吸着量に対するCO₂分圧の影響〕
二酸化炭素吸着剤のCO₂吸着量に対するガス圧力の影響を調べるために、CO₂分圧が２倍の試料ガス（被処理ガス）〔体積流量比、窒素:54%、二酸化炭素:40%、水蒸気:6%(相対湿度:80%以上)〕についてCO₂吸着量の測定を行った。二酸化炭素吸着剤としては実施例１及び実施例４で作製されたものを用いた。CO₂吸着量の測定は試験例１の二酸化炭素の吸着・脱離試験の場合と同様の方法で行った。

実施例１及び実施例４で作製された二酸化炭素吸着剤は、いずれも、CO₂分圧が上昇することで、CO₂吸着量が増大しており、ガス圧力を増大させることによってCO₂吸着量を増大させることができることが判明した。
結果を表４に示す。

〔試験例５：CO₂吸着量に対するガス温度の影響〕
CO₂吸着量に対するガス温度の影響を調べるため、実施例１で作製した酸化銅担持活性炭を用い、８０℃にて試料ガス（被処理ガス）〔体積流量比、窒素:74%、二酸化炭素:20%、水蒸気:6%(相対湿度:80%以上)〕流通下でのCO₂吸着量を試験例１の場合と同様にして測定した。

結果を表５に示す。また、比較のために試験例１で測定されたガス温度４０℃での結果を併せて示す。ガス温度が上昇することで、CO₂吸着量が増大していることが判明した。

〔実施例５〕（参考例）
金属酸化物として酸化亜鉛を選択し、活性炭として上記のクラレケミカル(株)製2GA-19を用い、以下のようにしてこの活性炭2GA-19上に酸化亜鉛を担持させた。硝酸亜鉛(II)六水和物（関東化学社製：鹿特級）６．７５gを秤量し、１０．０mLの蒸留水に溶解させた。得られた硝酸亜鉛水溶液を、０．８gの活性炭に滴下した。滴下終了後、得られたスラリーの攪拌を十分に行い、全体が均質になったことを確認した上で、窒素流通下１１０℃にて３時間乾燥した。続いて、窒素流通下に９０分かけて４００℃まで昇温させ、次いで１時間焼成した。その後、室温まで冷却し、１．９２gの酸化亜鉛担持活性炭（実施例５の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化亜鉛担持活性炭の酸化亜鉛担持量は６０質量%程度であった。

このようにして調製した酸化亜鉛担持活性炭の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸亜鉛のピークが観測されず、酸化亜鉛のピークのみが確認された。このことから、硝酸亜鉛が完全に分解され、酸化亜鉛が担持されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化亜鉛粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、直径１２０nm程度の酸化亜鉛粒子が担体表面に担持されたことが確認された。

〔試験例６：二酸化炭素の吸着試験〕
実施例５で作製した二酸化炭素吸着剤について、上記試験例１の場合と同様にして二酸化炭素の吸着試験を行い、CO₂吸着量を測定した。

結果を表６に示す。また、比較のため、試験例１で測定された活性炭2GA-19の結果も併せて示す。酸化亜鉛を担持させることによって、CO₂吸着量が増大するが、試験例１の場合に比べて増大幅は小さいことが判明した。

〔実施例６〕
実施例１と同様の方法で作製した二酸化炭素吸着剤を用い、また、図１並びに図２に示す二酸化炭素回収装置を用いて、二酸化炭素の吸着・脱離試験を行った。

二酸化炭素吸着剤は、圧損を低減させることを目的として、直径４mmの粒状に成型して用いた。図１の二酸化炭素吸着脱離部11、図２の二酸化炭素吸着部21並びに図２の二酸化炭素脱離部23として、内径２００mm×長さ１０００mmのアルミナ製円筒容器４本を並列に接続して使用し、また、図１の二酸化炭素吸着脱離部11と図２の二酸化炭素吸着部21に、それぞれ二酸化炭素吸着剤１００kgを充填した。

二酸化炭素吸着剤の加熱は、加熱装置12、22として円筒容器向けの電気加熱炉を用いた管状炉加熱又はマイクロ波加熱装置を用いたマイクロ波加熱により行った。CO₂吸着量の測定は試験例１の場合と同様の方法で行った。導入するガス温度を４０℃とし、試料ガス（被処理ガス）〔体積流量比、窒素:74%、二酸化炭素:20%、水蒸気:6%(相対湿度:80%以上)〕流通下でのCO₂吸着量を測定した。オフガス２、102中の二酸化炭素濃度の変化量が０．１%/分未満となった時点でバルブ17、28を閉じ、二酸化炭素の脱離を開始した。

図１の装置においては、バルブ16を開け、ブロアー15を稼動した状態で、加熱装置12を用いて二酸化炭素吸着剤を３００℃まで昇温させた。温度が３００℃に達したことを確認した上でバルブ16を閉じ、バルブ17を開け、試料ガスを流しながら二酸化炭素吸着剤の冷却を行った。二酸化炭素吸着剤の温度が５０℃となった時点で冷却が完了したとした。試料ガスの導入開始から二酸化炭素吸着剤の冷却完了までに要する時間をサイクル時間と定義した。ガス温度・圧力調整部14に加熱装置又は加圧装置を設置した場合についても同様に測定を行い、CO₂吸着量とサイクル時間を評価した。なお、ガス温度・圧力調整部14に設置した装置については二酸化炭素の吸着時にのみ稼動させた。

また、図２の装置においては、二酸化炭素の脱離に際し、先ず吸着剤移動装置25を用いて、二酸化炭素脱離部23に二酸化炭素吸着剤を移動させた。バルブ30を開けて、ブロアー27を稼動させた状態で、加熱装置22を用いて二酸化炭素吸着剤を３００℃まで昇温させた。二酸化炭素吸着剤の温度が３００℃に達したことを確認した上でバルブ30を閉じ、その後、吸着剤移動装置25を用いて二酸化炭素吸着部21に移動させた。バルブ28を開き、試料ガスを流しながら二酸化炭素吸着剤の冷却を行った。吸着剤の温度が５０℃となった時点で冷却が完了したとした。試料ガスの導入開始から、二酸化炭素吸着剤の冷却完了までにかかる時間をサイクル時間と定義した。２６に加熱装置、加圧装置を設置した場合についても同様に測定を行い、CO₂吸着量とサイクル時間を評価した。なお、ガス温度・圧力調整部26に設置した装置については二酸化炭素の吸着時にのみ稼動させた。

各測定における測定結果を表７に示す。
二酸化炭素吸着剤の加熱方法として、管状炉加熱を行った場合とマイクロ波加熱を行った場合では、マイクロ波加熱を用いた場合において圧倒的にサイクル時間が短くなっている。また、図１と図２の装置を用いた場合の測定結果を比較すると、図２のように、二酸化炭素吸着剤を移動させる場合においてサイクル時間が短くなっている。これは、加熱装置22と接しない状態で冷却を行った場合には、冷却速度が大きくなることによる。また、マイクロ波加熱を行った場合には、吸着剤移動装置25を用いても大幅なサイクル時間の短縮が認められない。これは、マイクロ波加熱の場合には元々冷却速度が大きいために、二酸化炭素吸着剤を移動させることによる利得が小さいものと考えられる。

〔比較例1〕
固体型吸着剤として３種類のゼオライト〔ユニオン昭和(株)製ゼオライト13X、APG II HP、Li III〕を用い、上記試験例１と同様にしてCO₂吸着量の測定を行った。また、比較のために、４０℃にて水蒸気を含まない乾燥気体（体積流量比、窒素：８０%、二酸化炭素：２０%）流通下でのCO₂吸着量を測定した。

これらの結果を表８に示す。
ゼオライト型吸着剤は、乾燥気体で高いCO₂吸着量を示すが、水分存在下では全く二酸化炭素を吸着しないことが分かる。

〔比較例２〕
活性炭担体を使用せず、二酸化炭素吸着剤として酸化銅又は酸化亜鉛の酸化物粒子のみを用いて、上記試験例１と同様にしてCO₂吸着量の測定を行った。酸化亜鉛として酸化亜鉛粉末（関東化学社製：鹿特級、BET比表面積2m²/g、平均粒子径0.5μm）を用い、また、酸化銅としては、炭酸銅粉末を大気下４００℃で加熱分解させて得られた酸化銅（BET比表面積3m²/g、平均粒子径0.3μm）を使用した。
結果を表９に示す。

表９に示された結果から、酸化物を単独で用いた場合には、CO₂吸着量が小さいことが分かる。
ここで、酸化銅粉末を用いた比較例２の場合には酸化銅１g当り０．８mgの二酸化炭素が吸着されている。一方、試験例１において、活性炭のみと実施例１の吸着剤との比較から、酸化銅を担持させることによってCO₂吸着量が２．２mg/g-吸着剤だけ増大している。酸化銅の担持量が１５質量%であることから酸化銅１g当りでは１４．７mgだけ二酸化炭素吸着量が増大する計算になる。酸化銅粉末を用いた比較例２の場合と比較して、酸化銅によるCO₂吸着量が約１８倍以上も増大したことになる。

続いて、試験例２における実施例４の二酸化炭素吸着剤においては、活性炭のみの場合に比較して、酸化亜鉛を担持させることによって５．６mg/g-吸着剤だけCO₂吸着量が増大している。この実施例４の二酸化炭素吸着剤における酸化亜鉛の担持量が１５質量%であることから酸化亜鉛１g当りでは３７．３mgの二酸化炭素が吸着されたことになる。酸化亜鉛粉末を用いた比較例２の場合の酸化亜鉛１g当り１．５mgと比較すると、酸化亜鉛を活性炭に担持させることによって酸化亜鉛によるCO₂吸着量が約２５倍に増大したことになる。

〔比較例３〕
二酸化炭素吸着剤として活性炭(白鷺)と酸化亜鉛粉末(関東化学社製：鹿特級)との混合物を使用し、CO₂吸着量の測定を行った。活性炭４．２５gと酸化亜鉛粉末０．７５gとを量り取り、めのう乳鉢を用いて均質になるまで混合し、活性炭８５質量%及び酸化亜鉛１５質量%の比較例３の二酸化炭素吸着剤を調製した。

得られた比較例３の二酸化炭素吸着剤について、試験例１と同様にしてCO₂吸着量を測定した。
結果を、試験例２で得られた活性炭(白鷺)のみの場合の結果と併せて、表１０に示す。酸化物と活性炭との単純な混合物の場合には、活性炭のみの場合に比べて、CO₂吸着量がむしろ少なくなることが判明した。

〔比較例４〕
金属酸化物として酸化銅及び酸化亜鉛を選択し、シリカ（GRACE Davison製 Silica DAVICAT SI1454；BET比表面積は454m²/g、細孔容積0.8cm³/g）上に担持させた二酸化炭素吸着剤である。硝酸亜鉛(II)六水和物（関東化学社製：鹿特級）２．７３gを量り取り、３．２mLの純水に溶解させ、得られた水溶液を、シリカ４．００gに、シリカの攪拌を行いながら滴下した。得られた粉末を大気下４００℃にて１時間焼成し、４．４３gの酸化亜鉛担持シリカ（比較例４の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化亜鉛担持シリカの酸化亜鉛の担持量は１５%質量程度であった。

また、硝酸銅(II)三水和物（関東化学社製：鹿特級）２．０４gを量り取り、純水２．６７mLに溶解させ、上記の酸化亜鉛担持シリカの場合と同様にして、４．４４gの酸化銅担持シリカ（比較例４の二酸化炭素吸着剤）を得た。得られた酸化銅担持シリカの酸化銅の担持量は１５質量%程度であった。

このようにして調製した酸化亜鉛担持シリカ及び酸化銅担持シリカの粉末Ｘ線回折測定を行った結果、測定されたＸ線回折スペクトルには、硝酸銅、硝酸亜鉛のピークは観測されず、硝酸銅及び硝酸亜鉛が完全に分解されたことが確認された。続いて、ピーク半値幅からシェラーの式を用いて、酸化銅粒子と酸化亜鉛粒子の体積加重平均粒子径を見積もった結果、酸化銅については直径２０nm程度の粒子として担持されたことが確認されたが、酸化亜鉛では半値幅を決めることができる程の明瞭な回折ピークが確認できなかった。

〔試験例７：二酸化炭素の吸着試験〕
比較例４で作製した二酸化炭素吸着剤について、試験例１と同様の方法でCO₂吸着量の測定を行った。
結果を表１１に示す。担体としてシリカを用いた比較例４の二酸化炭素吸着剤の場合には、担体として活性炭を用いた二酸化炭素吸着剤の試験例１及び試験例２における結果と比較して、CO₂吸着量が著しく小さく、二酸化炭素吸着能力が劣ることが分かる。

１,101…試料ガス（被処理ガス）、２,102…オフガス、３,103…回収ガス、11…二酸化炭素吸着脱離部、12,22…加熱装置、13,24…二酸化炭素ガスホルダー、14,26…ガス温度・圧力調整部、15,27…ブロアー、16,17,18,28,29,30…バルブ、21…二酸化炭素吸着部、23…二酸化炭素脱離部、25…吸着剤移動装置。

Claims (11)

1. 活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を備え、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着し、また、この吸着した二酸化炭素を脱離させる二酸化炭素吸着脱離部と、この二酸化炭素吸着脱離部の二酸化炭素吸着剤に吸着させた二酸化炭素を脱離させる際に前記二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段とを備えていることを特徴とする二酸化炭素回収装置。
2. 前記二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段が、マイクロ波加熱装置であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
3. 前記二酸化炭素吸着脱離部に流入する被処理ガスの温度及び／又は圧力を調整するためのガス温度・圧力調整部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の二酸化炭素回収装置。
4. 活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を備え、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着する二酸化炭素吸着部と、前記二酸化炭素吸着部で二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を加熱する吸着剤加熱手段を備え、この二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤から二酸化炭素を脱離させる二酸化炭素脱離部と、前記二酸化炭素吸着部で二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を前記二酸化炭素脱離部に移動させ、また、この二酸化炭素脱離部で二酸化炭素を脱離した後の二酸化炭素吸着剤を前記二酸化炭素吸着部に移動させる吸着剤交換手段とを有することを特徴とする二酸化炭素回収装置。
5. 前記二酸化炭素脱離部を加熱する吸着剤加熱手段が、マイクロ波加熱装置であることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素回収装置。
6. 前記二酸化炭素吸着部に流入する被処理ガスの温度及び／又は圧力を調整するためのガス温度・圧力調整部を備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の二酸化炭素回収装置。
7. 活性炭担体に、酸化亜鉛、及び酸化マンガンからなる群から選ばれた少なくとも１つの酸化物を含む酸化物粒子が担持されており、前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満である二酸化炭素吸着剤を用いた二酸化炭素の回収方法であって、前記二酸化炭素吸着剤に、水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスを接触させて二酸化炭素を吸着し、当該二酸化炭素を吸着した二酸化炭素吸着剤を加熱して、吸着した二酸化炭素を脱離して回収することを特徴とする二酸化炭素の回収方法。
8. 前記二酸化炭素吸着剤における活性炭担体に、酸化マンガンを含む酸化物粒子が担持されていることを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素の回収方法。
9. 水蒸気及び二酸化炭素を含有する被処理ガスから二酸化炭素を吸着させ、また、この吸着させた二酸化炭素を脱離させて回収するための二酸化炭素分離回収用の二酸化炭素吸着剤であって、
   活性炭担体に、酸化マンガンを含む酸化物粒子が担持されており、
   前記酸化物粒子の直径が、粒子の体積加重平均値で１nm以上１００nm未満であることを特徴とする二酸化炭素吸着剤。
10. 前記酸化物粒子が、活性炭担体に対する質量比で１mass%以上５０mass%以下であることを特とする請求項９に記載の二酸化炭素吸着剤。
11. 前記活性炭担体の比表面積が９００ｍ²/ｇ以上３０００ｍ²/ｇ以下で、且つ、前記酸化物粒子の担持量が５質量％超３０質量％以下、または、前記活性炭担体の比表面積が１５００ｍ²/ｇ以上３０００ｍ²/ｇ以下で、且つ、前記酸化物粒子の担持量が３０質量％超５０質量％以下、であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の二酸化炭素吸着剤。
    

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