JP6905694B1 - 二酸化炭素の処理方法、およびそれで使用する水分散体 - Google Patents
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Abstract
Description
二酸化炭素の処理方法であって、
水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、を含む水分散体を準備することと、
前記水分散体と二酸化炭素を含むガスとを接触させることと、
前記水酸化マグネシウムと前記二酸化炭素とを反応させることと、を備え、
前記水分散体は、ヘキサメチルリン酸トリアミドと、水酸化亜鉛、水酸化ナトリウム、および水酸化カルシウムの少なくとも1つの水酸化物と、を含み、
前記アセトニトリルは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体中に10重量%以上、40重量%以下含まれ、
前記ヘキサメチルリン酸トリアミドは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、2重量%以上、8重量%以下含まれ、
前記水酸化物は、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、30重量%以上、90重量%以下含まれる、ことを特徴とする二酸化炭素の処理方法。
本発明に係る二酸化炭素の処理方法は、水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、を含む水分散体を準備することと、水分散体に二酸化炭素を含むガスを接触させることと、水酸化マグネシウムと二酸化炭素とを反応させることと、を備える。さらに、水分散体はヘキサメチルリン酸トリアミドと、Zn含有化合物、Na含有化合物、およびCa含有化合物の少なくとも1つの金属含有化合物と、を含む。これにより、二酸化炭素の処理速度を細かく調節することができる。さらに、二酸化炭素の処理速度をアセトニトリルに加えて複数の因子(ヘキサメチルリン酸トリアミド、および金属含有化合物)で調節することができ、処理速度の調節の選択肢が増え、調節しやすくなる。
本発明に係る水分散体は、水と、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)と、アセトニトリル(CH3CN)と、ヘキサメチルリン酸トリアミド(C6H18N3OP)と、Zn含有化合物、Na含有化合物、およびCa含有化合物の少なくとも1つの金属含有化合物と、を含む。水分散体の調整において、構成成分の混合の順番は特に限定されない。例えば、水分散体は、水と水酸化マグネシウムとの分散体にアセトニトリル、ヘキサメチルリン酸トリアミド、および金属含有化合物を添加して形成されても、水とアセトニトリルとの混合液に水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウム前駆体、ヘキサメチルリン酸トリアミド、および金属含有化合物を添加して形成されても、水と金属含有化合物との分散体に水酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウム前駆体、アセトニトリル、およびヘキサメチルリン酸トリアミドを添加して形成されても、水酸化マグネシウム、アセトニトリル、ヘキサメチルリン酸トリアミド、および金属含有化合物の分散体に水を添加して形成されてもよい。
一実施形態において、水分散体は、予め水と水酸化マグネシウムとの分散体を作製し、その分散体にアセトニトリル、ヘキサメチルリン酸トリアミド、および金属含有化合物を投入して形成される。水と水酸化マグネシウムとの分散体は、水に酸化マグネシウムまたは水酸化マグネシウムを添加して形成され得る。または、水と水酸化マグネシウムとの分散体として、市販の水と水酸化マグネシウムとの分散体が使用され得る。
水分散体に含まれるアセトニトリルの純度は、特に限定されるものでない。アセトニトリルの純度は、一実施形態において90重量%以上、別の実施形態において95重量%以上、さらに別の実施形態において98重量%以上、さらに別の実施形態において99重量%以上とすることができる。これにより、水分散体における二酸化炭素の吸収速度の調節が向上する。
水分散体に含まれるヘキサメチルリン酸トリアミドの純度は、特に限定されるものでない。ヘキサメチルリン酸トリアミドの純度は、一実施形態において90重量%以上、別の実施形態において95重量%以上、さらに別の実施形態において98重量%以上、さらに別の実施形態において99重量%以上とすることができる。これにより、水分散体における二酸化炭素の吸収速度の調節が向上する。
水分散体に含まれる金属含有化合物の純度は、特に限定されるものでない。一実施形態において、金属含有化合物の純度は、いずれも、80wt%以上、別の実施形態において90wt%以上、さらに別の実施形態において95wt%以上とすることができる。これにより、水分散体における二酸化炭素の吸収効率が向上する。
一実施形態において、水と、水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、ヘキサメチルリン酸トリアミドと、金属含有化合物と、を含む水分散体は、さらに、種々の添加物、例えば分散剤を含むことができる。分散剤の材料は特に制限されるものでなく、例えば、無機化合物の分散剤、高分子界面活性剤等が例示される。これにより、水酸化マグネシウムの固形分濃度が高い場合でも、水酸化マグネシウムの分散性が向上し、水酸化マグネシウムと二酸化炭素との反応が均一となる。一実施形態において、分散剤は、水と水酸化マグネシウムとの分散体の作製において、水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムを投入する前に予め水に投入し、次いで水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムを投入することで、水酸化マグネシウムを均一に分散させることができる。
本発明に係る二酸化炭素の接触および反応では、二酸化炭素を含むガスが、上述の水分散体と接触させられ、水分散体中の水酸化マグネシウムと反応させられる。二酸化炭素を含むガスを水分散体と接触および反応させる方法は、特に限定されないが、二酸化炭素を水分散体中にバブリングにより導入する方法、二酸化炭素を含むガス中に水分散体を散布する方法、二酸化炭素を含むガスと水分散体とを向流接触させる方法等が例示される。
本発明に係る二酸化炭素の接触および反応では、炭酸マグネシウムが生成する。炭酸マグネシウムは、ろ過等の従来公知の方法によって回収することができる。炭酸マグネシウムは、床材、耐火、消火組成物、化粧品、粉塵、歯磨き粉、充填材、プラスチック中の煙抑制剤、ネオプレンゴム中の補強剤、乾燥剤、食品中の色保持、投影スクリーン用のマットホワイトコーティング等で利用され得る。
図1は、二酸化炭素の処理を実施する処理装置を示す。処理装置100は、水分散体を保持するフラスコ10と、ドライアイスを保持するフラスコ20と、フラスコ10とフラスコ20を連結するチューブ30と、水分散体を支持および撹拌する撹拌装置40と、ドライアイスを支持する支持装置50と、を備える。処理装置100は、密閉式の装置である。また、フラスコ10は、吸収された二酸化炭素を測定するために水分散体を採取する採取口60を備え、フラスコ20は、ドライアイスの気化を促進させる水を添加するための水導入口70を備える。
水と、水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、を含む第1水分散体におけるアセトニトリルの濃度が、参考例2(試料RS2)では20重量%、参考例3(試料RS3)では30重量%、参考例4(試料RS4)では40重量%となるように、参考例1で使用したものと同様の水と水酸化マグネシウムの分散体に、アセトニトリルを投入して、水分散体を調整した。この点を除き、参考例2から4では、参考例1と同様に二酸化炭素の処理を実施した。図2に時間に対する二酸化炭素の消失量を示す。
参考例5(試料RS5)では、参考例1で使用したものと同様の水と水酸化マグネシウムの分散体にアセトニトリルを投入しない水分散体、すなわち、上記の水と水酸化マグネシウムの分散体を、フラスコ10に投入する水分散体としたことを除き、参考例1と同様に二酸化炭素の処理を実施した。図2に時間に対する二酸化炭素の消失量を示す。
参考例4で使用したものと同様の、水と水酸化マグネシウムとアセトニトリルとの第1水分散体に対する、ヘキサメチルリン酸トリアミドの濃度が5重量%となるようにヘキサメチルリン酸トリアミドを第1水分散体に投入した。さらに、この水分散体に、実施例1(試料S1)では、水酸化亜鉛の濃度が30重量%、実施例2(試料S2)では、水酸化ナトリウムの濃度が30重量%、実施例3(試料S3)では、水酸化カルシウムの濃度が30重量%となるように、水酸化亜鉛、水酸化ナトリウム、または水酸化カルシウムを投入した。この点を除き、実施例1から3では、参考例4と同様に二酸化炭素の処理を実施した。図3に時間に対する二酸化炭素の消失量を示す。なお、参考として、図3に、参考例4および5も合わせて示す。
実施例4(試料S4)は、水酸化亜鉛の濃度が10重量%、水酸化ナトリウムの濃度が10重量%、水酸化カルシウムの濃度が10重量%となるようにした点を除き、実施例1と同様に二酸化炭素の処理を実施した。図4に時間に対する二酸化炭素の消失量を示す。なお、参考として、図4に、参考例4および5も合わせて示す。
実施例7(試料S7)では、水酸化亜鉛の濃度が30重量%、水酸化ナトリウムの濃度が10重量%、水酸化カルシウムの濃度が5重量%となるようにした点を除き、実施例1と同様に二酸化炭素の処理を実施した。図5に時間に対する二酸化炭素の消失量を示す。なお、参考として、図5に、参考例4および5も合わせて示す。
Claims (7)
- 二酸化炭素の処理方法であって、
水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、を含む水分散体を準備することと、
前記水分散体と二酸化炭素を含むガスとを接触させることと、
前記水酸化マグネシウムと前記二酸化炭素とを反応させることと、を備え、
前記水分散体はヘキサメチルリン酸トリアミドと、水酸化亜鉛、水酸化ナトリウム、および水酸化カルシウムの少なくとも1つの水酸化物と、を含み、
前記アセトニトリルは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体中に10重量%以上、40重量%以下含まれ、
前記ヘキサメチルリン酸トリアミドは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、2重量%以上、8重量%以下含まれ、
前記水酸化物は、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、30重量%以上、90重量%以下含まれる、ことを特徴とする二酸化炭素の処理方法。 - 前記水酸化マグネシウムと前記二酸化炭素との反応は、前記水分散体を攪拌しながら行われる、ことを特徴とする請求項1に記載の二酸化炭素の処理方法。
- 前記水分散体の準備は、
酸化マグネシウムを水に分散させて分散体を準備すること、
前記分散体に、前記アセトニトリルと、前記ヘキサメチルリン酸トリアミドと、前記水酸化物と、を投入すること、を備える、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の二酸化炭素の処理方法。 - 前記酸化マグネシウムは100nm以下の平均粒径(D50)を有する、ことを特徴とする請求項3に記載の二酸化炭素の処理方法。
- 前記二酸化炭素を含むガスは、天然ガス由来によるものである、ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の二酸化炭素の処理方法。
- 前記水酸化マグネシウムと前記二酸化炭素との反応生成物を金属マグネシウム中で加熱して、グラフェンを形成する、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の二酸化炭素の処理方法。
- 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の二酸化炭素の処理方法で使用する水分散体であって、
前記水分散体は、水と、水酸化マグネシウムと、アセトニトリルと、ヘキサメチルリン酸トリアミドと、水酸化亜鉛、水酸化ナトリウム、および水酸化カルシウムの少なくとも1つの水酸化物と、を含み、
前記アセトニトリルは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体中に10重量%以上、40重量%以下含まれ、
前記ヘキサメチルリン酸トリアミドは、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、2重量%以上、8重量%以下含まれ、
前記水酸化物は、前記水酸化マグネシウムと、前記アセトニトリルと、を含む水分散体に対して、30重量%以上、90重量%以下含まれる、ことを特徴とする水分散体。
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