JPH08257338A - セラミックスを分離材とした窒素と二酸化炭素の分離方法 - Google Patents
セラミックスを分離材とした窒素と二酸化炭素の分離方法Info
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- JPH08257338A JPH08257338A JP7091695A JP9169595A JPH08257338A JP H08257338 A JPH08257338 A JP H08257338A JP 7091695 A JP7091695 A JP 7091695A JP 9169595 A JP9169595 A JP 9169595A JP H08257338 A JPH08257338 A JP H08257338A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 工場等の固定発生源から排出される高温状態
の窒素と二酸化炭素を分離するためには、熱的に安定な
セラミックス分離材の開発が必要かつ急務である。しか
るに本発明は、高温状態の窒素と二酸化炭素を分離する
ことのできるセラミックス分離材を提供することにあ
る。 【構成】 窒素/二酸化炭素分離能を硝酸処理−マグネ
シウムイオン交換セピオライトについて調べたところ、
両者は高温状態のままで十分に分離できることがわかっ
た。さらに、硝酸処理−マグネシウムイオン交換セピオ
ライトは原料又は未処理のセピオライトより分離能が向
上することが見出された。
の窒素と二酸化炭素を分離するためには、熱的に安定な
セラミックス分離材の開発が必要かつ急務である。しか
るに本発明は、高温状態の窒素と二酸化炭素を分離する
ことのできるセラミックス分離材を提供することにあ
る。 【構成】 窒素/二酸化炭素分離能を硝酸処理−マグネ
シウムイオン交換セピオライトについて調べたところ、
両者は高温状態のままで十分に分離できることがわかっ
た。さらに、硝酸処理−マグネシウムイオン交換セピオ
ライトは原料又は未処理のセピオライトより分離能が向
上することが見出された。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】今日、地球的規模の温暖化が大き
な社会問題となりつつあり、その主要原因物質のひとつ
は、生産活動の結果、工場等から排出される二酸化炭素
であると言われている。地球温暖化を解決するには、既
に排出された二酸化炭素を回収して固定したり、排ガス
発生源での高濃度かつ高温二酸化炭素の分離・回収等の
技術開発が必要かつ急務である。高温二酸化炭素の分離
・回収には有機系分離材料では耐熱性に問題があり、使
用することができない。したがって、熱的に安定なセラ
ミックスが分離材料の有力候補に挙がる。しかるに、本
発明は、粘土鉱物のセピオライトによる窒素と二酸化炭
素の分離方法を提供するものであり、地球的規模の環境
保全に大いに貢献するものと考えられる。
な社会問題となりつつあり、その主要原因物質のひとつ
は、生産活動の結果、工場等から排出される二酸化炭素
であると言われている。地球温暖化を解決するには、既
に排出された二酸化炭素を回収して固定したり、排ガス
発生源での高濃度かつ高温二酸化炭素の分離・回収等の
技術開発が必要かつ急務である。高温二酸化炭素の分離
・回収には有機系分離材料では耐熱性に問題があり、使
用することができない。したがって、熱的に安定なセラ
ミックスが分離材料の有力候補に挙がる。しかるに、本
発明は、粘土鉱物のセピオライトによる窒素と二酸化炭
素の分離方法を提供するものであり、地球的規模の環境
保全に大いに貢献するものと考えられる。
【0002】
【従来の技術】セラミック分離材を用いて、工場等の排
ガス中の高温二酸化炭素を分離・回収する方法として、
本発明者等によりセピオライトや亜鉛でイオン交換した
セピオライトを分離材として用いる方法が出願されてい
る。
ガス中の高温二酸化炭素を分離・回収する方法として、
本発明者等によりセピオライトや亜鉛でイオン交換した
セピオライトを分離材として用いる方法が出願されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】工場等の固定発生源か
ら排出される高温状態の窒素と二酸化炭素を分離するた
めには、熱的に安定なセラミックス分離材の開発が必要
かつ急務である。しかるに本発明は、高温状態の窒素と
二酸化炭素を分離することのできるセラミックスを提供
することにある。
ら排出される高温状態の窒素と二酸化炭素を分離するた
めには、熱的に安定なセラミックス分離材の開発が必要
かつ急務である。しかるに本発明は、高温状態の窒素と
二酸化炭素を分離することのできるセラミックスを提供
することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、排ガス中の高
温状態の窒素と二酸化炭素を分離することのできるセラ
ミックスを提供することにある。窒素と二酸化炭素の分
子径はほぼ同じ大きさであるので、分子ふるい効果で両
者を分けることは非常に困難である。したがって、分子
ふるい以外の方法で分離することが求められる。窒素と
二酸化炭素の化学的性質を比べてみると、窒素は酸点お
よび塩基点のいずれにも吸着しないが、二酸化炭素は酸
性ガスで塩基点に吸着することが知られている。これか
ら窒素と二酸化炭素を分離する方法は、それぞれのガス
のセラミックスへの吸着現象を利用して行うことが考え
られる。
温状態の窒素と二酸化炭素を分離することのできるセラ
ミックスを提供することにある。窒素と二酸化炭素の分
子径はほぼ同じ大きさであるので、分子ふるい効果で両
者を分けることは非常に困難である。したがって、分子
ふるい以外の方法で分離することが求められる。窒素と
二酸化炭素の化学的性質を比べてみると、窒素は酸点お
よび塩基点のいずれにも吸着しないが、二酸化炭素は酸
性ガスで塩基点に吸着することが知られている。これか
ら窒素と二酸化炭素を分離する方法は、それぞれのガス
のセラミックスへの吸着現象を利用して行うことが考え
られる。
【0005】本発明のセラミックス分離材は、粘土鉱物
の一種であるセピオライトを硝酸溶液で処理した後、マ
グネシウムイオンでイオン交換し、800℃以下の温度
で加熱したものである。ここでセピオライトについて説
明する。図1にセピオライトの結晶構造モデルのab面
投影図(Brauner,K.and Preisin
ger,A.,Miner.Petro.Mitt.,
Vol.6,pp.120−140(1956))を示
す。セピオライトは、図1に示したab面の垂直方向、
すなわちc軸方向に伸びる繊維状形態をとるので、図1
はセピオライト繊維の断面を示している。この構造は、
六配位八面体のMgの上下をSi−O四面体に挟まれた
2:1型層のリボンが反転して6.7×13.4オング
ストロームのトンネルを形成している。反転の結果でき
たトンネル壁のMgは酸素の代わりに2分子の水を配位
して六配位八面体を保っている。このトンネル壁のMg
は2価陽イオンと交換可能である。(大塚良平、下田
右、下坂康哉、永田洋、篠原也寸志、清水雅浩、坂本尚
史、粘土科学、第32巻、第3号、pp.154−17
2(1992))。
の一種であるセピオライトを硝酸溶液で処理した後、マ
グネシウムイオンでイオン交換し、800℃以下の温度
で加熱したものである。ここでセピオライトについて説
明する。図1にセピオライトの結晶構造モデルのab面
投影図(Brauner,K.and Preisin
ger,A.,Miner.Petro.Mitt.,
Vol.6,pp.120−140(1956))を示
す。セピオライトは、図1に示したab面の垂直方向、
すなわちc軸方向に伸びる繊維状形態をとるので、図1
はセピオライト繊維の断面を示している。この構造は、
六配位八面体のMgの上下をSi−O四面体に挟まれた
2:1型層のリボンが反転して6.7×13.4オング
ストロームのトンネルを形成している。反転の結果でき
たトンネル壁のMgは酸素の代わりに2分子の水を配位
して六配位八面体を保っている。このトンネル壁のMg
は2価陽イオンと交換可能である。(大塚良平、下田
右、下坂康哉、永田洋、篠原也寸志、清水雅浩、坂本尚
史、粘土科学、第32巻、第3号、pp.154−17
2(1992))。
【0006】セピオライトは、吸着水、沸石水、2:1
型層の八面体層のMgに配位する結合水および構造水の
4種類の水分子を含んでいる。これらの水分子は、加熱
により脱離挙動を示し、次いで脱水にともなう構造変化
が生じる。セピオライトの熱重量曲線を調べると、10
0℃以下(ステップ1)、200〜350℃(ステップ
2)、400〜600℃(ステップ3)、750〜82
0℃(ステップ4)の4段階の脱水による減量が認めら
れる。また、示差熱分析曲線にはこれらの減量に対応す
る吸熱ピ−クと、830℃付近の鋭い発熱ピ−クが認め
られる。ステップ1の減量は吸着水と沸石水の脱水に、
ステップ2および3の減量はそれぞれ結合水の1/2量
の脱水に、ステップ4の減量は構造水の脱水に対応する
ものである。なお、830℃付近の発熱ピ−クは頑火輝
石への転移によるものである。各ステップの脱水挙動を
再度組成式で示すと以下の通りである。
型層の八面体層のMgに配位する結合水および構造水の
4種類の水分子を含んでいる。これらの水分子は、加熱
により脱離挙動を示し、次いで脱水にともなう構造変化
が生じる。セピオライトの熱重量曲線を調べると、10
0℃以下(ステップ1)、200〜350℃(ステップ
2)、400〜600℃(ステップ3)、750〜82
0℃(ステップ4)の4段階の脱水による減量が認めら
れる。また、示差熱分析曲線にはこれらの減量に対応す
る吸熱ピ−クと、830℃付近の鋭い発熱ピ−クが認め
られる。ステップ1の減量は吸着水と沸石水の脱水に、
ステップ2および3の減量はそれぞれ結合水の1/2量
の脱水に、ステップ4の減量は構造水の脱水に対応する
ものである。なお、830℃付近の発熱ピ−クは頑火輝
石への転移によるものである。各ステップの脱水挙動を
再度組成式で示すと以下の通りである。
【化1】
【0007】セピオライトを乾燥状態の300℃程度以
上で加熱すると、フォ−ルディング現象が起き、2:1
型層が回転して折れ曲がった構造に変化する。なお、フ
ォ−ルディングが起きる温度は、セピオライトの産地等
により異なり、200℃でも起きる場合がある。
上で加熱すると、フォ−ルディング現象が起き、2:1
型層が回転して折れ曲がった構造に変化する。なお、フ
ォ−ルディングが起きる温度は、セピオライトの産地等
により異なり、200℃でも起きる場合がある。
【0008】セピオライトの表面は、図1に示したよう
に3種類の表面が存在する。一つは通常のフィロシリケ
−トの表面と同じシリカ四面体シ−トの酸素面である。
これはほとんど活性がなく、物理吸着表面としてのみ働
く。次は、結合が切れた外表面にのみある‐Si‐OH
であり、これはシリカゲルの表面に似ている。あと一つ
は、チャンネル面にあるMg、あるいはそれに結合した
水分子の存在する表面である。これは、フィロシリケ−
トの結晶端に存在するであろう表面と同じ状態の表面で
あるが、セピオライトではこれがチャンネルに沿って無
数にある。この活性点が無数にある点が、他の鉱物には
ないセピオライトの特徴である(福嶋喜章、北山淑江、
ト部和夫、粘土科学、第32巻、第3号、pp.177
−183(1992))。
に3種類の表面が存在する。一つは通常のフィロシリケ
−トの表面と同じシリカ四面体シ−トの酸素面である。
これはほとんど活性がなく、物理吸着表面としてのみ働
く。次は、結合が切れた外表面にのみある‐Si‐OH
であり、これはシリカゲルの表面に似ている。あと一つ
は、チャンネル面にあるMg、あるいはそれに結合した
水分子の存在する表面である。これは、フィロシリケ−
トの結晶端に存在するであろう表面と同じ状態の表面で
あるが、セピオライトではこれがチャンネルに沿って無
数にある。この活性点が無数にある点が、他の鉱物には
ないセピオライトの特徴である(福嶋喜章、北山淑江、
ト部和夫、粘土科学、第32巻、第3号、pp.177
−183(1992))。
【0009】次に、本発明の硝酸で処理した後、マグネ
シウムでイオン交換したセピオライトの調製法について
説明する。なお、以下に示す化学処理の条件は一例を示
すものであり、必要に応じて変えることもでき、本発明
を限定するものではない。0.5M硝酸溶液100mL
にセピオライト5.0gを添加し、よく撹拌して室温で
3時間静置する。遠心分離あるいはろ別等でセピオライ
トを回収する。次に、回収したセピオライトを1M硝酸
マグネシウム水溶液100mL中によく分散させイオン
交換処理を行う。なお、硝酸マグネシウム水溶液の濃度
および液量は、セピオライトのチャンネル壁の交換可能
なマグネシウムイオン量は1.57mmol/gである
ので、それ以上のマグネシウムイオン量が含まれる濃度
および液量を選ぶのが望ましい。イオン交換後、遠心分
離あるいはろ別等でセピオライトを回収し、水洗、乾燥
した後800℃以下の温度で2時間加熱する。水洗およ
び乾燥は省略しても差し支えない。また、加熱温度およ
び加熱時間で決められるセピオライトの加熱条件は、セ
ピオライトが頑火輝石に転移しない範囲で選べばよい。
シウムでイオン交換したセピオライトの調製法について
説明する。なお、以下に示す化学処理の条件は一例を示
すものであり、必要に応じて変えることもでき、本発明
を限定するものではない。0.5M硝酸溶液100mL
にセピオライト5.0gを添加し、よく撹拌して室温で
3時間静置する。遠心分離あるいはろ別等でセピオライ
トを回収する。次に、回収したセピオライトを1M硝酸
マグネシウム水溶液100mL中によく分散させイオン
交換処理を行う。なお、硝酸マグネシウム水溶液の濃度
および液量は、セピオライトのチャンネル壁の交換可能
なマグネシウムイオン量は1.57mmol/gである
ので、それ以上のマグネシウムイオン量が含まれる濃度
および液量を選ぶのが望ましい。イオン交換後、遠心分
離あるいはろ別等でセピオライトを回収し、水洗、乾燥
した後800℃以下の温度で2時間加熱する。水洗およ
び乾燥は省略しても差し支えない。また、加熱温度およ
び加熱時間で決められるセピオライトの加熱条件は、セ
ピオライトが頑火輝石に転移しない範囲で選べばよい。
【0010】セラミックスの窒素と二酸化炭素の分離能
評価方法について説明する。セラミックスに窒素あるい
は二酸化炭素を接触させるとそれらはセラミックスの表
面に吸着し、しばらくしてから脱離する。吸着はセラミ
ックスの温度が低いときは物理吸着と化学吸着の両方が
生じるが、温度が高くなると化学吸着のみが生じること
になる。これを換言すれば、物理吸着は弱い吸着であ
り、化学吸着は強い吸着である。ガスがセラミックスの
表面に吸着してから脱離するまでの時間をリテンション
タイムと定義すると、リテンションタイムはガスのセラ
ミックスに対する吸着能および脱離能が強く影響する。
すなわち、リテンションタイムが長い場合はガスがセラ
ミックス表面に強く吸着し、容易に脱離しない状態であ
ることを示唆している。一方、リテンションタイムが短
い場合はガスとセラミックス表面との相互作用は弱く、
ガスは容易にセラミックス表面から脱離することを示唆
している。したがって、セラミックスに対する窒素と二
酸化炭素のそれぞれのリテンションタイムを測定し、そ
れらの差を求め、その差が大きいほど窒素と二酸化炭素
の分離能は優れていることになる。リテンションタイム
の測定は、ガス注入後脱離するまでの時間が測定できる
方法であれば何れの方法でも構わないが、ヘリウムをキ
ャリア−ガスに用いたTCD付ガスクロマトグラフィで
行えば簡単である。
評価方法について説明する。セラミックスに窒素あるい
は二酸化炭素を接触させるとそれらはセラミックスの表
面に吸着し、しばらくしてから脱離する。吸着はセラミ
ックスの温度が低いときは物理吸着と化学吸着の両方が
生じるが、温度が高くなると化学吸着のみが生じること
になる。これを換言すれば、物理吸着は弱い吸着であ
り、化学吸着は強い吸着である。ガスがセラミックスの
表面に吸着してから脱離するまでの時間をリテンション
タイムと定義すると、リテンションタイムはガスのセラ
ミックスに対する吸着能および脱離能が強く影響する。
すなわち、リテンションタイムが長い場合はガスがセラ
ミックス表面に強く吸着し、容易に脱離しない状態であ
ることを示唆している。一方、リテンションタイムが短
い場合はガスとセラミックス表面との相互作用は弱く、
ガスは容易にセラミックス表面から脱離することを示唆
している。したがって、セラミックスに対する窒素と二
酸化炭素のそれぞれのリテンションタイムを測定し、そ
れらの差を求め、その差が大きいほど窒素と二酸化炭素
の分離能は優れていることになる。リテンションタイム
の測定は、ガス注入後脱離するまでの時間が測定できる
方法であれば何れの方法でも構わないが、ヘリウムをキ
ャリア−ガスに用いたTCD付ガスクロマトグラフィで
行えば簡単である。
【0011】本発明の硝酸処理■マグネシウムイオン交
換セピオライトの窒素/二酸化炭素分離能評価に用いた
測定装置の概略図を図2に示す。測定装置は試料充填カ
ラム(1)、加熱炉(2)、温度制御装置(3)、ガス
クロマトグラフィ(4)、ペンレコ−ダ(5)、窒素/
二酸化炭素注入口(6)から成る。測定法は、最初に内
径3mmφ、長さ50〜100cm程度のステンレス製
パイプから成る試料充填カラムに硝酸処理■マグネシウ
ムイオン交換セピオライト0.2〜5.0gを充填す
る。次にキャリアーガスとしてヘリウムを20mL/m
in流しながら、800℃以下の温度で1〜2時間加熱
処理する。その後、試料を測定温度にして、窒素と二酸
化炭素の混合ガス2mLをマイクロシリンジにて窒素/
二酸化炭素注入口から打ち込み、同時に記録を開始す
る。窒素と二酸化炭素のリテンションタイムを測定し、
その差が大きいほど窒素/二酸化炭素分離能が高いもの
と結論できる。
換セピオライトの窒素/二酸化炭素分離能評価に用いた
測定装置の概略図を図2に示す。測定装置は試料充填カ
ラム(1)、加熱炉(2)、温度制御装置(3)、ガス
クロマトグラフィ(4)、ペンレコ−ダ(5)、窒素/
二酸化炭素注入口(6)から成る。測定法は、最初に内
径3mmφ、長さ50〜100cm程度のステンレス製
パイプから成る試料充填カラムに硝酸処理■マグネシウ
ムイオン交換セピオライト0.2〜5.0gを充填す
る。次にキャリアーガスとしてヘリウムを20mL/m
in流しながら、800℃以下の温度で1〜2時間加熱
処理する。その後、試料を測定温度にして、窒素と二酸
化炭素の混合ガス2mLをマイクロシリンジにて窒素/
二酸化炭素注入口から打ち込み、同時に記録を開始す
る。窒素と二酸化炭素のリテンションタイムを測定し、
その差が大きいほど窒素/二酸化炭素分離能が高いもの
と結論できる。
【0012】窒素/二酸化炭素分離能を各種の加熱処理
を施した硝酸処理■マグネシウムイオン交換セピオライ
トについて調べたところ、窒素と二酸化炭素は高温状態
のままで硝酸処理■マグネシウムイオン交換セピオライ
トにより分離できることが判明し、しかも原料又は未処
理のセピオライトよりも分離能の向上することが見出さ
れた。以下、実施例および比較例にて詳しく説明する。
を施した硝酸処理■マグネシウムイオン交換セピオライ
トについて調べたところ、窒素と二酸化炭素は高温状態
のままで硝酸処理■マグネシウムイオン交換セピオライ
トにより分離できることが判明し、しかも原料又は未処
理のセピオライトよりも分離能の向上することが見出さ
れた。以下、実施例および比較例にて詳しく説明する。
【0013】
【0014】実施例1 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱した硝酸処
理■マグネシウムイオン交換セピオライト2.0gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら500℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を300℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が47秒、後者が164秒
であり、その差は117秒であった。
理■マグネシウムイオン交換セピオライト2.0gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら500℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を300℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が47秒、後者が164秒
であり、その差は117秒であった。
【0015】実施例2 分離温度のみ360℃として、その他の条件は実施例1
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
73秒であり、その差は27秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
73秒であり、その差は27秒であった。
【0016】実施例3 分離温度のみ400℃として、その他の条件は実施例1
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
60秒であり、その差は14秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
60秒であり、その差は14秒であった。
【0017】実施例4 分離温度のみ460℃として、その他の条件は実施例1
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
51秒であり、その差は5秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
51秒であり、その差は5秒であった。
【0018】実施例5 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱した硝酸処
理■マグネシウムイオン交換セピオライト2.0gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら600℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を300℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が46秒、後者が163秒
であり、その差は117秒であった。
理■マグネシウムイオン交換セピオライト2.0gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら600℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を300℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が46秒、後者が163秒
であり、その差は117秒であった。
【0019】実施例6 分離温度のみ340℃として、その他の条件は実施例5
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
94秒であり、その差は48秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は46秒、後者は
94秒であり、その差は48秒であった。
【0020】実施例7 分離温度のみ400℃として、その他の条件は実施例5
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は45秒、後者は
62秒であり、その差は17秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は45秒、後者は
62秒であり、その差は17秒であった。
【0021】実施例8 分離温度のみ460℃として、その他の条件は実施例5
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は45秒、後者は
52秒であり、その差は7秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は45秒、後者は
52秒であり、その差は7秒であった。
【0022】実施例9 空気雰囲気の電気炉で400℃、2時間加熱した硝酸処
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら500℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を200℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が139秒
であり、その差は112秒であった。
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら500℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を200℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が139秒
であり、その差は112秒であった。
【0023】実施例10 分離温度のみ260℃として、その他の条件は実施例9
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者は
47秒であり、その差は20秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者は
47秒であり、その差は20秒であった。
【0024】実施例11 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱した硝酸処
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら600℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を220℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が127秒
であり、その差は100秒であった。
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら600℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を220℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が127秒
であり、その差は100秒であった。
【0025】実施例12 分離温度のみ240℃として、その他の条件は実施例1
1と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者
は47秒であり、その差は20秒であった。
1と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者
は47秒であり、その差は20秒であった。
【0026】実施例13 分離温度のみ300℃として、その他の条件は実施例1
1と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者
は34秒であり、その差は7秒であった。
1と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は27秒、後者
は34秒であり、その差は7秒であった。
【0027】実施例14 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱した硝酸処
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら700℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を200℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が105秒
であり、その差は78秒であった。
理■マグネシウムイオン交換セピオライト0.2gを試
料充填カラムに詰め、ヘリウムを20mL/min流し
ながら700℃、2時間加熱処理した。加熱処理後、試
料温度(分離温度)を200℃として窒素/二酸化炭素
混合ガス0.2mLを打ち込んだ。窒素と二酸化炭素の
リテンションタイムは、前者が27秒、後者が105秒
であり、その差は78秒であった。
【0028】実施例15 分離温度のみ260℃として、その他の条件は実施例1
4と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者
は42秒であり、その差は16秒であった。
4と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者
は42秒であり、その差は16秒であった。
【0029】実施例16 分離温度のみ300℃として、その他の条件は実施例1
4と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者
は32秒であり、その差は6秒であった。
4と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテ
ンションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者
は32秒であり、その差は6秒であった。
【0030】比較例1 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱したセピオ
ライト5.0gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら500℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を240℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が21
秒、後者が76秒であり、その差は55秒であった。
ライト5.0gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら500℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を240℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が21
秒、後者が76秒であり、その差は55秒であった。
【0031】比較例2 分離温度のみ300℃として、その他の条件は比較例1
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は20秒、後者は
36秒であり、その差は16秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は20秒、後者は
36秒であり、その差は16秒であった。
【0032】比較例3 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱したセピオ
ライト5.0gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら600℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を220℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が21
秒、後者が109秒であり、その差は88秒であった。
ライト5.0gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら600℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を220℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が21
秒、後者が109秒であり、その差は88秒であった。
【0033】比較例4 分離温度のみ280℃として、その他の条件は比較例3
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は21秒、後者は
55秒であり、その差は34秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は21秒、後者は
55秒であり、その差は34秒であった。
【0034】比較例5 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱したセピオ
ライト0.4gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら500℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を200℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が27
秒、後者が60秒であり、その差は33秒であった。
ライト0.4gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら500℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を200℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が27
秒、後者が60秒であり、その差は33秒であった。
【0035】比較例6 分離温度のみ260℃として、その他の条件は比較例5
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者は
34秒であり、その差は8秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者は
34秒であり、その差は8秒であった。
【0036】比較例7 空気雰囲気の電気炉で500℃、2時間加熱したセピオ
ライト0.4gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら600℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を180℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が27
秒、後者が93秒であり、その差は66秒であった。
ライト0.4gを試料充填カラムに詰め、ヘリウムを2
0mL/min流しながら600℃、2時間加熱処理し
た。加熱処理後、試料温度(分離温度)を180℃とし
て窒素/二酸化炭素混合ガス0.2mLを打ち込んだ。
窒素と二酸化炭素のリテンションタイムは、前者が27
秒、後者が93秒であり、その差は66秒であった。
【0037】比較例8 分離温度のみ280℃として、その他の条件は比較例8
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者は
32秒であり、その差は6秒であった。
と同じ試料および測定条件で窒素と二酸化炭素のリテン
ションタイムを測定したところ、前者は26秒、後者は
32秒であり、その差は6秒であった。
【0038】
【発明の効果】本発明は、粘土鉱物の硝酸処理■マグネ
シウムイオン交換セピオライトによる窒素と二酸化炭素
の分離法を提供するものであり、地球的規模の環境保全
に大いに貢献するものと考えられる。
シウムイオン交換セピオライトによる窒素と二酸化炭素
の分離法を提供するものであり、地球的規模の環境保全
に大いに貢献するものと考えられる。
【図1】セピオライトの結晶構造。
【図2】窒素/二酸化炭素分離能評価測定装置の概略
図。
図。
1 試料充填カラム 2 加熱炉 3 温度制御装置 4 ガスクロマトグラフィ 5 ペンレコ−ダ 6 窒素/二酸化炭素注入口
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年7月21日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】 セピオライトは、吸着水、沸石
水、2:1型層の八面体層のMgに配位する結合水およ
び構造水の4種類の水分子を含んでいる。これらの水分
子は、加熱により脱離挙動を示し、次いで脱水にともな
う構造変化が生じる。セピオライトの熱重量曲線を調べ
ると、100℃以下(ステップ1)、200〜350℃
(ステップ2)、400〜600℃(ステップ3)、7
50〜820℃(ステップ4)の4段階の脱水による減
量が認められる。また、示差熱分折曲線にはこれらの減
量に対応する吸熱ピークと、830℃付近の鋭い発熱ピ
ークが認められる。ステップ1の減量は吸着水と沸石水
の脱水に、ステップ2および3の減量はそれぞれ結合水
の1/2量の脱水に、ステップ4の減量は構造水の脱水
に対応するものである。なお、830℃付近の発熱ピー
クは頑火輝石への転移によるものである。各ステップの
脱水挙動を再度組成式で示すと以下の通りである
水、2:1型層の八面体層のMgに配位する結合水およ
び構造水の4種類の水分子を含んでいる。これらの水分
子は、加熱により脱離挙動を示し、次いで脱水にともな
う構造変化が生じる。セピオライトの熱重量曲線を調べ
ると、100℃以下(ステップ1)、200〜350℃
(ステップ2)、400〜600℃(ステップ3)、7
50〜820℃(ステップ4)の4段階の脱水による減
量が認められる。また、示差熱分折曲線にはこれらの減
量に対応する吸熱ピークと、830℃付近の鋭い発熱ピ
ークが認められる。ステップ1の減量は吸着水と沸石水
の脱水に、ステップ2および3の減量はそれぞれ結合水
の1/2量の脱水に、ステップ4の減量は構造水の脱水
に対応するものである。なお、830℃付近の発熱ピー
クは頑火輝石への転移によるものである。各ステップの
脱水挙動を再度組成式で示すと以下の通りである
【化1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
フロントページの続き (72)発明者 犬飼 恵一 愛知県名古屋市緑区万場山1丁目1208 フ レグランス万場山A−202
Claims (2)
- 【請求項1】 セラミックスを分離材とした窒素と二酸
化炭素の分離方法。 - 【請求項2】 該セラミックスは硝酸で処理した後、マ
グネシウムでイオン交換した後、800℃以下の温度で
加熱処理したセピオライトである、請求項1に記載され
た窒素と二酸化炭素の分離方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7091695A JP2787196B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | セラミックスを分離材とした窒素と二酸化炭素の分離方法 |
EP96301433A EP0733398A3 (en) | 1995-03-24 | 1996-03-04 | Process for the separation of nitrogen oxide and carbon monoxide using sepiolite |
US08/610,875 US5662726A (en) | 1995-03-24 | 1996-03-05 | Method for separation of nitrogen and carbon dioxide by means of sepiolite as separation medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7091695A JP2787196B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | セラミックスを分離材とした窒素と二酸化炭素の分離方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08257338A true JPH08257338A (ja) | 1996-10-08 |
JP2787196B2 JP2787196B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=14033660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7091695A Expired - Lifetime JP2787196B2 (ja) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | セラミックスを分離材とした窒素と二酸化炭素の分離方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5662726A (ja) |
EP (1) | EP0733398A3 (ja) |
JP (1) | JP2787196B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20180340915A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Pulmostics Limited | Fast temperature ramp gas chromatography |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05138021A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-06-01 | Shimadzu Corp | 二酸化炭素吸着用エレメント |
JPH06327936A (ja) * | 1993-05-24 | 1994-11-29 | Chubu Electric Power Co Inc | 排ガス中の二酸化炭素の分離回収方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES8306679A1 (es) * | 1982-03-01 | 1983-02-01 | Perez Pariente Joaquin | "procedimiento para la obtencion de un silicato derivado de la sepiolita". |
ES2004436A6 (es) * | 1987-07-01 | 1989-01-01 | Tolsa Sa | Procedimiento para blanquear y aumentar la capacidad de intercambio ionico de la sepiolita |
US4933158A (en) * | 1988-10-25 | 1990-06-12 | Mitsui Toatsu Chemicals, Incorporated | Method for purifying nitrogen trifluoride gas |
FR2701220B1 (fr) * | 1993-02-08 | 1995-04-14 | Inst Francais Du Petrole | Procédé de désodorisation catalytique et de réduction de la teneur en azote des effluents de cuve à lisier. |
EP0652047B1 (en) * | 1993-11-10 | 1999-10-27 | Agency of Industrial Science and Technology of Ministry of International Trade and Industry | Method for separation of nitrogen and carbon dioxide by use of ceramic materials as separating agent |
US5531808A (en) * | 1994-12-23 | 1996-07-02 | The Boc Group, Inc. | Removal of carbon dioxide from gas streams |
-
1995
- 1995-03-24 JP JP7091695A patent/JP2787196B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-03-04 EP EP96301433A patent/EP0733398A3/en not_active Withdrawn
- 1996-03-05 US US08/610,875 patent/US5662726A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05138021A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-06-01 | Shimadzu Corp | 二酸化炭素吸着用エレメント |
JPH06327936A (ja) * | 1993-05-24 | 1994-11-29 | Chubu Electric Power Co Inc | 排ガス中の二酸化炭素の分離回収方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2787196B2 (ja) | 1998-08-13 |
EP0733398A2 (en) | 1996-09-25 |
EP0733398A3 (en) | 1997-01-08 |
US5662726A (en) | 1997-09-02 |
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