JP7256767B2 - 極性転換材料の再生装置、ならびにそれを具備した正浸透膜装置および酸性ガス除去装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、極性転換材料の再生装置に関するものである。特に極性転換材料に酸性ガスを接触させて吸収させた後、再び酸性ガスおよび水を分離させて再生する装置に関するものである。また実施形態は、そのような再生装置を具備した正浸透膜装置および酸性ガス除去装置にも関するものである。

極性転換材料は、その化合物自体は水難溶性であるが、二酸化炭素などの酸と反応すると極性を有する塩を形成して水溶性になる化合物であり、スイッチャブルポーラリティソルベントといわれることもある材料である。極性転換材料と酸とから形成された塩を含む水溶液は正浸透膜（ＦＯ膜）システムのドロー液（吸引液）として使用することが可能であるほか、二酸化炭素の回収・貯蔵システム（Ｃａｒｂｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ Ｓｙｓｔｅｍ：ＣＣＳ）における酸性ガス吸収液に使用することもできる。極性転換材料としての典型的な例は脂肪族アミンであるが、同じような原理であれば、極性転換材料としてそれ以外の化合物を用いることができる。

極性転換材料をＦＯ膜システムに使用した場合には、浸透膜を解して処理水と接触させると水溶液の濃度が低下するので、循環使用するためには極性転換材料を再生する必要がある。このためには、一般的に水溶液を加熱して酸性ガスを追い出すことでスッチャブルソルベントを再生する。この再生時に必要とされる加熱温度が低いと、種々の排熱を利用することが出来るようになり、環境上の利点が生まれる。このため、再生時の温度を下げるために、触媒を使用することが検討されている。

酸性ガス吸収液の再生に関して、ＣＣＳの分野では、これまでに固体酸触媒が提案されている。この中で触媒として、一般的に酸触媒として知られている酸性ゼオライト、例えばＺＳＨ－５を用いることも開示されている。しかし、これらの固体酸触媒は一回使用すると劣化して能力が著しく低下する傾向にある。これは、酸性ガス吸収剤中のアミンなどの塩基性成分が固体酸と強く結合して、再生時の加熱だけでは離脱しなくなり、これが原因で触媒能が低下するものと考えられる。劣化した触媒を塩酸などの強酸で処理することで触媒活性が復活することからもこの推測は正しいと考えられる。

米国特許出願公開２０１３／０１０８５３２

Liu Jinxiang, Wang Qingxia, Yang Lixin Thermochimica Acta Vol135, 1988, 385-390. Study of the surface acidity before and after heat or steam treatment for P or Mg modified ZSM-5 zeolites

上記の通り、従来の正浸透膜システムや二酸化炭素の回収・貯蔵システムにおいて、極性転換材料の再生に用いる触媒は、使用に応じて劣化する傾向にあり、その結果、交換を頻繁に行わなければならなかった。実施形態は、このような課題に鑑みて、触媒の交換や再生処理の少ない、あるいは必要の無い、極性転換材料の再生装置を提供するものである。

本実施形態による極性転換材料の再生装置は、酸性ガスを吸収させた極性転換材料水溶液を加熱して、前記水溶液から酸性ガスと水とを分離させる再生装置であって、ケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれる非酸性固体触媒が、前記水溶液に接触する位置に配置されているものである。

また、実施啓太による正浸透膜装置は、
極性転換材料を含むドロー溶液と、
前記ドロー溶液に酸性ガスを接触させて水溶性塩を形成させる、酸性ガス導入槽と、
前記水溶性塩を含むドロー溶液と被処理液とを浸透膜を介して接触させ、前記被処理液中の水をドロー溶液中に吸収させる処理槽と、
前記水を吸収したドロー溶液から、極性転換材料を含むドロー溶液と、水と、酸性ガスとを分離して、ドロー溶液を再生する再生装置と
を有し、再生措置で再生したドロー溶液を前記酸性ガス導入槽にて再利用するものであって、
前記再生装置が、ケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれる非酸性固体触媒が、前記水溶性塩と水とを含むドロー溶液に接触する位置に配置されているものである。

また、実施形態による正浸透膜システムは、
極性転換材料を含むドロー溶液と酸性ガスとを接触させて、水溶性塩を形成させ、
前記水溶性塩を含む前記ドロー溶液を、浸透膜を介して被処理液と接触させて、前記ドロー溶液に被処理水から水を吸収させ、
前記被処理水を含むドロー溶液を非酸性固体触媒に接触させ、前記ドロー溶液から酸性ガスおよび水を分離させて、ドロー溶液を再生し、
前記再生したドロー溶液を再利用するシステムであって、
前記非酸性固体触媒が、イ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれるものである。

また、実施形態による酸性ガス除去装置は、
極性転換材料を含む酸性ガス吸収剤と、
酸性ガスを含有するガスと前記酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去する吸収器と、
前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、前記酸性ガス吸収剤を再生する再生器とを有し、
再生器で再生した酸性ガス吸収剤を前記吸収器にて再利用するものであって、
前記再生装置が、ケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれる非酸性固体触媒が、前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤に接触する位置に配置されているものである。

また実施形態による酸性ガス除去方法は、
酸性ガスを含有するガスと、極性転換材料を含む酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去し、
前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤を非酸性固体触媒に接触させて酸性ガスを脱離させ、前記酸性ガス吸収剤を再生し、
再生した酸性ガス吸収剤を前記吸収器にて再利用するものであって、
前記非酸性固体触媒が、ケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれるものである。

一実施形態による再生装置を具備する正浸透膜装置の概念図。 一実施形態による再生装置を具備する、酸性ガス除去装置の概念図。 シリカ／アルミナ重量比とＤＣＨＡ回収量の関係を示す図。

＜極性転換材料再生装置を具備する正浸透膜装置＞
実施形態による再生装置は、広範な用途に用いることができるものであるが、ひとつの用途として正浸透膜装置がある。そのような正浸透膜装置は、
極性転換材料を含むドロー溶液と、
前記ドロー溶液に酸性ガスを接触させて水溶性塩を形成させる、酸性ガス導入槽と、
前記水溶性塩を含むドロー溶液と被処理液とを浸透膜を介して接触させ、前記被処理液中の水をドロー溶液中に吸収させる処理槽と、
前記水を吸収したドロー溶液から、極性転換材料を含むドロー溶液と、水と、酸性ガスとを分離して、ドロー溶液を再生する再生装置と
を有し、再生措置で再生したドロー溶液を前記酸性ガス導入槽にて再利用するものである。そして、その再生装置の内部には、後述する特定の非酸性固体触媒（以下、単に固体触媒ということがある）が配置されている。

図１は、実施形態による再生装置を具備する正浸透膜装置１００の概念図である。この正浸透膜装置は、処理槽１０３を具備しており、この処理槽１０３は、浸透膜１０３ａによって隔離された被処理液槽１０３ｂとドロー溶液槽１０３ｃとを具備している。そして、被処理液槽１０３ｂに導入された被処理液Ｌ１は、浸透膜１０３ａを介して、極性転換材料を含むドロー溶液Ｄ２と接触し、被処理液Ｌ１からドロー溶液Ｄ２に水が吸い出される。水が吸い出された後の被処理液Ｌ２は被処理液槽１０３ｂから排出される。一方、水を吸い出したドロー溶液Ｄ３は、ポンプＰ２によって再生装置１０１に導入されて再生される。この再生装置１０１において、ドロー溶液は、極性転換材料Ｄ１と、水と、酸性ガスとに分離される。極性転換材料Ｄ１は、ポンプＰ１により酸性ガス導入槽１０２に送液され、そこで二酸化炭素などの酸性ガスと混合され、水溶性塩を形成し、ドロー溶液Ｄ２となる。ドロー溶液Ｄ２は必要に応じてドロー溶液貯蔵槽（図示せず）に貯蔵された後、処理槽１０３に導入され、被処理液Ｌ１から水を吸引する。

実施形態による再生装置は、このような正浸透膜装置に組み合わせることができる。再生装置１０１は、ドロー溶液Ｄ３と、後述する特定の固体触媒１０１ａとを接触させるように構成されている。固体触媒は、任意の形状とすることができるが、例えば、粒状、棒状、繊維状、板状などの形状とすることができる。一般的には、固体触媒の比重はドロー溶液（極性転換材料）より大きいため、再生装置の底部に堆積するが、固体触媒がドロー溶液流によって再生装置から流出しないように、網などによって固定することもできる。

ドロー溶液Ｄ３は、再生装置において固体触媒と接触した状態で加熱される。実施形態による再生装置においては、従来の再生装置よりも低い温度で、十分な分離反応を継続的に起こすことができる。具体的には、１００℃未満、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８５℃以下の温度で加熱される。下限は分離反応が起こればよいので特に限定されないが、一般的に３０℃以上、好ましくは４０℃以上の温度が採用される。

加熱に用いる熱源は特に限定されないが、地熱などの再生可能エネルギーや、工場等から発生する排熱を利用することが好ましい。例えば正浸透膜装置を海水から純水を得るために運転するためには、太陽光や地熱を熱源とすることで、環境への負荷を最低限に抑制した上で純水の製造ができる。したがって、実施形態による再生装置を用いた正浸透膜装置は環境適合性が極めて高い。

実施形態による再生装置においては、極性転換材料をドロー溶液に用いる。用いられる極性転換材料は、そのもの自体は水に不溶性であり、酸と反応したときに水溶性塩を形成するものである。このような特性を有する極性転換材料は、水と共存させた場合に、酸と反応した後には水に溶解して均一状態となり、酸を分離させると水に不溶性になるために相分離する。このような極性転換材料をドロー溶液として図１に例示された装置に用いると、酸と未反応の極性転換材料を高濃度で含む、高浸透圧のドロー溶液Ｄ２によって被処理水Ｌ１から水を吸引し、薄まったドロー溶液Ｄ３は再生装置に導入され、加熱されることで酸性ガスを排出して水と分離され、さらに酸性ガス導入槽１０２において酸性ガスを加えられて水溶性ドロー溶液にもどされることで装置内を循環する。ここで再生装置においてドロー溶液Ｄ３から、水と酸性ガスとが分離されるが、一般に極性転換材料は比重が水よりも軽いので、再生された極性転換材料は再生装置内の上部に相１０１ｃを形成し、水は下部に相１０１ｂを形成するので、容易に分離することができる。

このような極性転換材料は各種のものが知られており、実施形態による再生装置はこの極性転換材料に適したものである。

スイッチャブルソルベントとしては、脂肪族アミンがよく知られており、例えばジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルブチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルブチルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジブチルメチルアミン、１－エチルピペリジン、１－ブチルピロリジン、ジメチルベンジルアミン、ジメチルフェネチルアミン、ジメチル-2-エチルヘキシルアミン、ヂメチルノニルアミン、ジメチルデシルアミンなどが知られており、いずれも実施形態による再生装置と組み合わせて用いることができる。

実施形態による再生装置は、特定の非酸性固体触媒を具備している。この固体触媒は、ケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物との混合物、またはケイ素およびアルミニウム含有化合物から選ばれるものであり、水中で水素イオンを放出しないものである。この固体触媒は、ケイ素およびアルミニウム以外の金属含有する化合物または複合化合物を含んでいてもよい。このような金属としては、具体的には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが挙げられる。また、これらの化合物は、主として金属酸化物からなるものであるが、それ以外の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩などが少量混合していてもよい。実施形態に係る再生装置の備える固体触媒は、非酸性であるため、従来の固体酸のように極性転換材料のような塩基性化合物と反応して、触媒表面が生成物で被覆されることがない。

固体触媒に含まれる、ケイ素およびアルミニウムの総質量は、金属元素（ケイ素も含む）の総質量に対して、５０質量％以上であることが好ましく、６５質量％以上であることが好ましい。

また、固体触媒は、主として金属酸化物で構成されるものであり、それ以外の化合物の含有量が低いことが好ましい。具体的には、固体触媒に含まれる金属元素（ケイ素も含む）および酸素以外の元素の含有率が、固体触媒の総質量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることが好ましい。このような酸化物等は結晶水などを含むことがあるが、その場合も同様である。

また、固体触媒に含まれるケイ素（Ｓｉ）原子とアルミニウム（Ａｌ）原子とのモル比により、固体触媒の特性が変化する傾向にあることがわかった。具体的には、前記固体触媒に含まれるアルミニウム原子の総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素原子の総モル数の比（Ｓｉ／Ａｌ）が、０．４～３．５であることが好ましく、１～２．５であることがより好ましい。

この比率は、アルミニウム（Ａｌ）およびケイ素（Ｓｉ）が、それぞれアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）およびシリカ（ＳｉＯ_２）を形成するものであるとして換算したとき、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に対するシリカ（ＳｉＯ_２）の質量比が０．４７～４．１１または１．１８～２．９５である場合に相当する。

このようなケイ素原子とアルミニウム原子とのモル比が特定の範囲にあることで、固体触媒が塩基性の特性を持つことができる。そのため、塩基性の極性転換材料水溶液と反応させても、非酸性固体触媒の表面に極性転換材料水溶液との反応化合物が生成されず、高い性能を保ったまま繰り返し使用することができる。

このような固体触媒としては、アルミナとシリカを適切な比率で混合することで得ることができる。また、アルミニウム塩とケイ酸塩とを混合して焼成することでも得ることができる。さらにゼオライトとして市販されているものから、実施形態によるケイ素とアルミニウムとの比率が適切なものを選択して用いることもできる。例えば、以下に示す組成を有する４Ａ型、１３Ｘ型のモレキュラーシーブを用いることができる。
４Ａ型：Ｎａ_１２〔（ＡｌＯ_２）_１２（ＳｉＯ_２）_１２〕・２７Ｈ_２Ｏ （Ｓｉ／Ａｌ＝１．７）
１３Ｘ型：Ｎａ_８６〔（ＡｌＯ_２）_８６（ＳｉＯ_２）_１０６〕・２７６Ｈ_２Ｏ （Ｓｉ／Ａｌ＝０．４２５）
実施形態において、固体触媒は、表面の空孔径が３～１０Åであることが好ましい。表面の細孔径がこの範囲であることで、固体触媒と極性転換材料の接触面積を増やすことができるため好ましい。

＜極性転換材料再生装置を具備する酸性ガス除去装置＞
実施形態による再生装置は、酸性ガス除去装置に組み合わせることもできる。

このような酸性ガス除去装置は、
極性転換材料を含む酸性ガス吸収剤と、
酸性ガスを含有するガスと酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去する吸収器と、
前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、前記酸性ガス吸収剤を再生する再生装置とを有し、
再生装置で再生した酸性ガス吸収剤を前記吸収器にて再利用するものである。そして、その再生装置の内部には、前記した特定の非酸性固体触媒が配置されている。

以下の実施態形態は、主として、酸性ガスが二酸化炭素である場合を例に説明するが、実施形態に係る酸性ガス吸収剤は、硫化水素等、その他の酸性ガスに関しても同様の効果を得ることができる。実施態形態よる酸性ガス吸収剤は、二酸化炭素、硫化水素等の酸化性ガスの吸収に適している。このうち、特に二酸化炭素の吸収に適しており、工場排ガスなどからの二酸化炭素回収装置に適している。

実施形態による酸性ガス除去装置に用いられる酸性ガス吸収剤は、酸性ガスを吸収する主剤として、前記した極性転換材料を含む。
また、酸性ガス吸収剤に含まれる水溶性塩の含有量は、酸性ガス吸収剤の総質量を基準として０．１～５質量％であることが好ましく、１～２質量％であることがより好ましい。
実施形態による酸性ガス吸収剤は、極性転換材料とを含むが、必要に応じてその他の任意成分を含むことができる。

任意成分には、例えば、水、酸化防止剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、防食剤等が包含される。
図２は、実施形態による酸性ガス除去装置の概略図である。

この酸性ガス除去装置２００は、酸性ガスを含むガス（例えば、排気ガス）と、装置内を流通している酸性ガス吸収剤とを接触させ、この酸性ガスを含むガスから酸性ガスを吸収させて除去する吸収器２０１と、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを分離し、酸性ガス吸収剤を再生する再生装置２０２と、を備えている。以下、酸性ガスが二酸化炭素である場合を例に説明する。

図２に示すように、火力発電所等から排出される燃焼排ガス等の、二酸化炭素を含む排気ガスが、ガス供給口２０３ａを通って吸収器２０１下部へ導かれる。この排気ガスは、吸収器２０１に押し込められ、吸収器２０１上部の酸性ガス吸収剤供給口２０４から供給された酸性ガス吸収剤（極性転換材料）と接触する。このとき、別途水供給口２０３ｂから水が導入される。

このように、排気ガスがと接触することで、この排気ガス中の二酸化炭素が酸性ガス吸収剤に吸収され、理想的には完全に除去される。二酸化炭素が除去された後の排気ガスは、ガス排出口２０５から吸収器２０１外部に排出される。そして、極性転換材料と酸性ガスとの反応によって形成された水溶性塩が水に溶解し、リッチ液となる。

二酸化炭素を吸収した酸性ガス吸収剤（リッチ液）は、リッチ液ポンプ２０７により熱交換器２０６に送液され、さらに再生装置２０２に送液される。再生装置２０２内部に送液された酸性ガス吸収剤は、再生装置２０２の内部において固体触媒と接触する。そして、固体触媒と共存する状態で加熱され、酸性ガス吸収剤中の酸性ガスが脱離する。この結果、水溶性であったスイッチャソルベントの水溶性塩は、水に難溶性の極性転換材料となり、極性転換材料と水とは分離して酸性ガス吸収剤が再生される。この際、加熱には、火力発電所から放出される熱を利用することで加熱のためのエネルギーを消費する必要がなくなるので好ましい。

再生装置２０２で再生した酸性ガス吸収剤（極性転換材料）は、リーン液ポンプ２０８によって熱交換器２０６、吸収剤冷却器２０９に送液され、酸性ガス吸収剤供給口５から吸収器２０１に戻される。

本実施形態の酸性ガス除去装置によれば、酸性ガスの吸収特性及び脱離特性に優れた酸性ガス吸収剤を用いることで、効率の高い酸性ガスの吸収除去を行うことが可能となる。

［実施例１００］
ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＣＨＡ）４０ｇと水４０ｇとの混合物に、二酸化炭素をバブルして均一になるまで攪拌する。ＤＣＨＡは極性転換材料の一例であり、水と混合しただけでは均一にならないが、二酸化炭素導入によって水溶性塩を形成して溶解し、均一な液体となる。

バブル開始から約２時間で均一になった溶液を用いて極性転換材料再生の実験を行った。固体触媒としては、破粋シリカ（平均粒子径３００ミクロン、東ソー株式会社製）とアルミナとを混合して調製した。この時の混合比から、アルミニウムに対するケイ素のモル比を算出した。

一定量の触媒を３ｇのＤＣＨＡ溶液に投入したあと、７０℃に加熱し、１０分後に分離してきたＤＣＨＡをスポイトで採取し計量した。この分離されたＤＣＨＡ量から回収率を計算した。得られた結果は図３に示すとおりであった。
図３から明らかなように、アルミナだけの場合（Ｓｉ／Ａｌ＝０）よりもシリカを混合した場合の方が回収率が高くなり、Ｓｉ／Ａｌ比が２付近で最大となる。さらにシリカの量を増やすと５付近では単独のアルミナ並みに低下することが予想できる。
以上より、ＳｉとＡｌのモル比が０．４～３．５であることが好ましく、１～２．５であることがより好ましいことがわかる。

［実施例２００～２０２および比較例２００］
ＤＣＨＡ（ジメチルシクロヘキシルアミン）４０ｇと水４０ｇとの混合物に、二酸化炭素をバブルして均一になるまで攪拌する。

バブル開始から約２時間で均一になった溶液（ＤＣＨＡ濃度：５０質量％）を用いて極性転換材料再生の実験を行った。再生触媒としては、モレキュラーシーブ４Ａ型と３Ａ型とを用いた。これらのモレキュラーシーブ（ゼオライト）のＳｉ／Ａｌ比はいずれも１～２の間であることが知られている。

３ｇのＤＣＨＡ溶液に０．０６２ｇのモレキュラーシーブ４Ａ型を投入したあと、７０℃に加熱し、２５分後に分離してきたＤＣＨＡをスポイトで採取し計量した（実施例２００）。この分離されたＤＣＨＡ量から回収率を計算した。また、モレキュラーシーブの種類および量を変更して、同様の測定を行った（実施例２０１および２０２）。さらに、実施例２０１および２０２において、使用後の固体触媒に３ｇのＤＣＨＡ溶液を混合し、同様の測定をすることを２回行った。

また、比較として、ＤＣＨＡ２０ｇと水４０ｇとの混合物に、攪拌しながら二酸化炭素を約２時間バブルして均一にしたＤＣＨＡ溶液（ＤＣＨＡ濃度：３３質量％）を３ｇ分取し、８０℃に加熱し、２５分後に分離してきたＤＣＨＡをスポイトで採取し計量した（比較例２００）。

得られた結果は表１に示すとおりであった。

表１から明らかなように、Ｓｉ／Ａｌ比＝１（シリカ／アルミナ比＝１）であるモレキュラーシーブを用いれば、高い回収率で持続的に劣化なしで使用することが出来ることがわかる。これは用いられたモレキュラーシーブが、従来用いられていた、酸触媒であるゼオライトではなく、ゼオライトと極性転換材料とが不可逆的な反応をしないことが重要な点になっているからだと解釈できる。この例では４Ａ型と３Ａ型のモレキュラーシーブ（ゼオライト）のどちらも実施形態の再生装置には有効であり、少なくとも３回まで性能の劣化なく使用できることを示している。

［比較例２０１］
固体触媒に代えて、固体酸として知られているナフィオンを触媒として用いて評価を行った。比較例２００のＤＣＨＡ溶液３ｇに対して、加熱時に固体酸としてナフィオン０．３６ｇ（約１１％）を共存させて同様の測定を行った。このとき、触媒活性をさらに改良させるために、水溶性塩（ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏ、０．２７ｍｍｏｌ）を共存させた（比較例２０１）。

そして、固体酸を用いて極性転換材料の再生を行うと、固体酸の活性が劣化するため、最初の測定後、固体酸を水洗し、さらに水溶性塩を追加した上で、２回の再利用を行った。

図２に示すとおり、触媒として固体酸であるナフィオンを繰り返し用いた場合には、十分再生されず、使用回数に応じて劣化することが分かる。なお表には記載されていないが、劣化したナフィオンを硝酸で洗浄したあと、さらに再利用すると、ＤＣＨＡ回収量が回復傾向にあることから、固体酸に対してＤＣＨＡが吸着して触媒活性が劣化していくことが推察される。

［比較例２０２～２０４］
固体触媒として、アルミナ（Ｓｉ／Ａｌ比＝０）、酸化亜鉛、および酸性ゼオライトＺＳＨ－５を用いて、比較例２００と同様の評価を行った。また、これらの触媒について、再利用を行い、触媒が劣化するか否かを確認した。いずれの比較例でも、再利用１回目で著しく触媒性能が劣化することがわかる。

以上の通り、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…正浸透膜装置、１０１…再生装置、１０２…酸性ガス導入槽、１０３…１０３、１０３ａ…浸透膜、２００…酸性ガス除去装置、２０１…吸収器、２０２…再生装置、２０６…熱交換器、２０９…吸収剤冷却器

Claims (11)

1. 酸性ガスを吸収させた極性転換材料水溶液を加熱して、前記水溶液から酸性ガスと水とを分離させる、極性転換材料の再生装置であって、シリカとアルミナとの混合物、またはケイ素アルミニウム複合酸化物から選ばれる固体触媒が、前記水溶液に接触する位置に配置されており、
   前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、再生装置。
2. 前記固体触媒に含まれる、ケイ素およびアルミニウムの総質量が、金属元素（ケイ素も含む）の総質量に対して、５０質量％以上である、請求項１に記載の再生装置。
3. 前記固体触媒に含まれる金属元素（ケイ素も含む）および酸素以外の元素の含有率が、固体触媒の総質量に対して、１０質量％以下である、請求項１または２に記載の再生装置。
4. 前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、請求項１～３のいずれか１項に記載の再生装置。
5. 前記固体触媒の表面の空孔径が、３～１０Åである、請求項１～４のいずれか1項に記載の再生装置。
6. 極性転換材料を含むドロー溶液と、
   前記ドロー溶液に酸性ガスを接触させて水溶性塩を形成させる、酸性ガス導入槽と、
   前記水溶性塩を含むドロー溶液と被処理液とを浸透膜を介して接触させ、前記被処理液中の水をドロー溶液中に吸収させる処理槽と、
   前記水を吸収したドロー溶液から、極性転換材料を含むドロー溶液と、水と、酸性ガスとを分離して、ドロー溶液を再生する再生装置と
   を有し、再生措置で再生したドロー溶液を前記酸性ガス導入槽にて再利用する正浸透膜装置であって、
   前記再生装置が、シリカとアルミナとの混合物、またはケイ素アルミニウム複合酸化物から選ばれる固体触媒が、前記水溶性塩と水とを含むドロー溶液に接触する位置に配置されており、
   前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、正浸透膜装置。
7. 極性転換材料を含むドロー溶液と酸性ガスとを接触させて、水溶性塩を形成させ、
   前記水溶性塩を含む前記ドロー溶液を、浸透膜を介して被処理液と接触させて、前記ドロー溶液に被処理水から水を吸収させ、
   前記被処理水を含むドロー溶液を固体触媒に接触させ、前記ドロー溶液から酸性ガスおよび水を分離させて、ドロー溶液を再生し、
   前記再生したドロー溶液を再利用する正浸透膜システムであって、
   前記固体触媒が、シリカとアルミナとの混合物、またはケイ素アルミニウム複合酸化物から選ばれるものであり、
   前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、正浸透膜システム。
8. １００℃未満の温度条件下で、前記ドロー溶液を前記固体触媒に接触させる、請求項７に記載の正浸透膜システム。
9. 極性転換材料を含む酸性ガス吸収剤と、
   酸性ガスを含有するガスと前記酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去する吸収器と、
   前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤から酸性ガスを脱離させて、前記酸性ガス吸収剤を再生する再生器とを有し、
   再生器で再生した酸性ガス吸収剤を前記吸収器にて再利用する、酸性ガス除去装置であって、
   前記再生器が、シリカとアルミナとの混合物、またはケイ素アルミニウム複合酸化物から選ばれる固体触媒が、前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤に接触する位置に配置されており、
   前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、酸性ガス除去装置。
10. （ａ）酸性ガスを含有するガスと、極性転換材料を含む酸性ガス吸収剤とを接触させ、前記酸性ガス吸収剤に酸性ガスを吸収させることにより酸性ガスを含むガスから酸性ガスを除去する工程、
    （ｂ）前記酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収剤を固体触媒に接触させて酸性ガスを脱離させ、前記酸性ガス吸収剤を再生する工程、
    を含み、工程（ｂ）において再生した酸性ガス吸収剤を工程（ａ）において再利用する、酸性ガス除去方法であって、
    前記固体触媒が、シリカとアルミナとの混合物、またはケイ素アルミニウム複合酸化物から選ばれるものであり、
    前記固体触媒に含まれるアルミニウムの総モル数に対する、前記固体触媒に含まれるケイ素の総モル数の比が、０．４～３．５である、酸性ガス除去方法。
11. １００℃未満の温度条件下で、前記酸性ガス吸収剤を前記固体触媒に接触させる、請求項１０に記載の酸性ガス除去方法。

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