JPWO2017057756A1 - 二酸化炭素吸着材及びそれを含む成形体 - Google Patents
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Abstract
本発明の二酸化炭素吸着材は、CeO2等の第1の二酸化炭素吸着剤とゼオライト等の第2の二酸化炭素吸着剤とを含有する。第1の二酸化炭素吸着剤に対する第2の二酸化炭素吸着剤の重量比は0.04以上0.7以下である。2種類の二酸化炭素吸着剤を特定の重量比で使用することによって、この二酸化炭素吸着材は優れた成形性及び二酸化炭素吸着特性を示す。該二酸化炭素吸着材は焼結等の高温熱処理や従来のバインダーによる結合処理を行わずに簡易に成形体とすることが可能である。
Description
本発明は、2種類の二酸化炭素吸着剤を含有する二酸化炭素吸着材、及び該二酸化炭素吸着材を含む成形体に関するものである。
近年、地球温暖化が世界的な環境問題となっている。この地球温暖化の原因の一つとして考えられているのが温室効果ガスの排出である。温室効果ガスには二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)、フロン(CFCs)等があり、これらの排出量の削減が大きな課題となっている。中でも特に排出量が多いのは二酸化炭素であり、近年、二酸化炭素の排出量削減方法が盛んに研究されている。
二酸化炭素排出量削減方法としては、化学吸着法、物理吸着法、膜分離法、二酸化炭素吸着材による分離法等が研究されている。その中で二酸化炭素吸着材による分離法が注目されており、二酸化炭素吸着材の検討が進められている。
二酸化炭素吸着材を回収装置等で使用する場合には、二酸化炭素吸着材を回収装置に適用可能な形状の成形体に加工する必要がある。従来、成形体は焼結法やバインダーを用いた成形法等で製造されている。
特許文献1には、2〜7μmの平均粒径を持つ多数のリチウム複合酸化物の一次粒子が集合、焼結された多孔質体からなる炭酸ガス吸収材が開示されている。
特許文献2には、リチウム化ジルコニア吸収剤と無機バインダーとを含有する炭酸ガス吸収材、及び該吸収材からなる成型体が開示されている。
しかしながら、特許文献1のように複合酸化物粒子を焼結する場合、少なくとも600℃以上の温度での熱処理が必要である。そのため、吸収材への負荷が大きく、焼結段階で吸収材の比表面積が低下する等の現象が起こり、最終的に吸収量が少なくなる等、吸収特性が低下する問題がある。
特許文献2では、良好な結着性を得るために400℃以上の温度での熱処理が必要であり、上記特許文献1と同様の問題がある。また、吸収特性に寄与しない一定量のバインダーが必要であるため、吸収剤の量を多くすることができず、炭酸ガス吸収量を多くすることができないという問題がある。更に、バインダーを使用する場合、バインダーを焼失させるための熱処理を施すが、少量のバインダーが吸収材内部に残留するおそれがある。それが原因で吸収特性が低下する場合がある。
本発明の目的は、焼結等の高温熱処理や従来のバインダーによる結合処理を行わずに簡易に成形体とすることが可能な二酸化炭素吸着材を提供することである。
本発明の他の目的は、上記二酸化炭素吸着材を成形して得られ、そのため良好な二酸化炭素吸着特性を示す成形体を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結果、2種類の特定の二酸化炭素吸着剤を特定の重量比で含有する二酸化炭素吸着材は、高温熱処理や従来のバインダーによる結合処理を行わずに簡易に成形可能であり、得られた成形体は良好な二酸化炭素吸着特性を示すことを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の二酸化炭素吸着材は第1の二酸化炭素吸着剤と第2の二酸化炭素吸着剤とを含有する。第1の二酸化炭素吸着剤に対する第2の二酸化炭素吸着剤の重量比は0.04以上0.7以下であり、第1の二酸化炭素吸着剤はCe含有酸化物である。また、本発明の成形体は当該二酸化炭素吸着材を含む。
本発明の二酸化炭素吸着材は成形性に優れており、焼結等の高温熱処理や従来のバインダーによる結合処理を必要とせずに、簡易に成形体とすることが可能である。従来のバインダーを使用しないため、成形体中の吸着剤の量を多くすることができ、バインダーによる吸着量の低減を抑制することが可能である。また、本発明の成形体は当該二酸化炭素吸着材を成形して得られるため、良好な二酸化炭素吸着特性を示す。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の二酸化炭素吸着材は、第1の二酸化炭素吸着剤と第2の二酸化炭素吸着剤とを含有する。
本発明において、「二酸化炭素吸着剤」は、温度25℃において平衡圧力100kPaで40cm3/ml以上の二酸化炭素吸着量を示す物質を意味する。また、二酸化炭素吸着材を用いた分離法では、化学的方法及び物理的方法があり、二酸化炭素を吸着材内に取り込む表現として「吸収」と「吸着」という語句が用いられている。これらは方法や材料によっては異なる場合があるが、本発明では「吸着」という語句が「吸収」及び「吸着」の両方を包含するものとする。以下、第1の二酸化炭素吸着剤及び第2の二酸化炭素吸着剤を、それぞれ第1の吸着剤及び第2の吸着剤と称する。
本発明の二酸化炭素吸着材において、第1の吸着剤は、二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着特性に大きく寄与する。第2の吸着剤は、二酸化炭素を吸着する作用に加え、第1の吸着剤の粒子の間に入り該粒子同士を繋ぐ結着剤としての作用も示し、且つ第1の吸着剤の二酸化炭素吸着特性を大きく低下させない物質である。従って、第1の吸着剤と第2の吸着剤の組み合わせを用いた二酸化炭素吸着材は、焼結等の高温熱処理や従来のバインダーによる結合処理を必要とせずに、簡易に成形体とすることが可能である。また、従来のバインダーは吸着特性に寄与しないため二酸化炭素吸着量の低下を招くが、第2の吸着剤を用いた二酸化炭素吸着材ではこの低下は抑制される。第2の吸着剤の二酸化炭素吸着特性が第1の吸着剤のそれよりも劣っていてもよい。この場合も、本発明の二酸化炭素吸着材は十分な二酸化炭素吸着特性を示し、且つ優れた成形性を示す。
上述の通り、第2の吸着剤は結着剤としての作用を示す。この作用を最大限に利用するためには、二酸化炭素吸着材において、第1の吸着剤と第2の吸着剤とが均一な混合状態にあることが好ましい。このような均一な混合状態を得るためには、第1及び第2の吸着剤は共に粉末状であることが好ましい。以下、第1及び第2の吸着剤が共に粉末状である実施形態について説明する。
第1の吸着剤はCe含有酸化物からなる。Ce含有酸化物はCeO2、Ce2O3、CeO、又はこれらの混合物であってよく、好ましくはCeO2である。Ce含有酸化物は、Ceに加え、K、Mg、Al、及びCeを除く希土類元素からなる群から選ばれる1種以上の元素を含んでいてもよい。即ち、Ce含有酸化物はCe以外の金属を含む複合酸化物であってもよい。このような複合酸化物を用いることによって、二酸化炭素吸着材の二酸化炭素吸着量が増加する場合がある。Ce含有酸化物において、Ceに対するCe以外の金属のモル比は0.01〜1.00であることが好ましい。Ce含有酸化物は、上記元素以外に、原料等に由来する不可避不純物を含んでもよい。不可避不純物の含有量は微量であれば許容されるが、より少ない方が好ましい。
Ce含有酸化物は、例えば、セリウム溶液に沈殿剤を加え、得られた沈殿物を焼成することによって調製できる。セリウム溶液としては硝酸第二セリウム溶液等が使用できる。Ce以外の金属を含むCe含有酸化物を調製する場合は、セリウム溶液にCe以外の金属を加えればよい。また、本発明では市販されているCe含有酸化物を使用してもよい。
Ce含有酸化物の平均粒径D50は0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。D50をこの範囲とすることで、第2の吸着剤との混合性が良くなり、より均一に混合することができる。均一に混合すると、Ce含有酸化物と結着剤としての作用を有する第2の吸着剤との接点が増え、結着性が高くなり、成形体の強度が向上する。D50が0.1μm未満であっても特に大きな問題が生じるおそれはないと考えられる。しかしながら、D50が0.1μm未満のCe含有酸化物は、製造時のコストや時間が増加するため実用的ではない。一方、D50が20μmを超える場合、成形性が悪くなるおそれがある。Ce含有酸化物のD50は、例えばレーザー回折散乱式粒度分布測定装置MICROTRAC3000(日機装株式会社)を用いて測定することができる。
Ce含有酸化物の比表面積は130m2/g以上180m2/g以下であることが好ましい。比表面積をこの範囲とすることで、Ce含有酸化物の二酸化炭素との接触面積を多くすることができ、効率よく二酸化炭素を吸着することができる。比表面積が130m2/g未満の場合、二酸化炭素との接触面積が少なくなり、効率よく二酸化炭素を吸着することができないおそれがある。比表面積が180m2/gを超えても特に大きな問題が生じるおそれはないと考えられる。しかしながら、比表面積は粒子径との相関もあり、比表面積が180m2/gを超えるCe含有酸化物は、製造時のコストや時間が増加するため実用的ではない。Ce含有酸化物の比表面積は140m2/g以上であるのがより好ましく、150m2/g以上であるのが特に好ましい。Ce含有酸化物の比表面積は、例えば比表面積測定装置Macsorb1210(株式会社マウンテック製)を用いて測定できる。
第2の吸着剤はゼオライトであることが好ましい。ゼオライトは結晶性の多孔体であり、例えば、SiO4及びAlO4の四面体を基本単位として有し、この基本単位が網目構造等を形成するものであってよい。この網目構造の中央部に存在する空洞や該空洞を連絡する孔路の形状及びサイズは、結晶の種類により異なる。本発明で使用するゼオライトは公知の天然ゼオライトや人工ゼオライトから選択でき、Si/Alモル比が0.7〜1.2の立方晶系のA型ゼオライト、Si/Alモル比が1.0〜1.5の立方晶系のX型ゼオライト、X型ゼオライトに類似の特性を有するY型ゼオライト、二酸化炭素吸着特性に優れたLSX型ゼオライト、モルデナイト型ゼオライト等であってよく、特に限定されない。
本発明では市販のゼオライトを使用してもよい。市販品の例としては、東ソー株式会社製のHSZ 320NAA、ゼオラムF9等が挙げられる。
ゼオライトの平均粒径D50は0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。D50をこの範囲とすることで、第1の吸着剤との混合性が良くなり、より均一に混合することができる。均一に混合すると、第1の吸着剤とゼオライトとの接点が増え、結着性が高くなり、成形体の強度が向上する。D50が0.1μm未満であっても特に大きな問題が生じるおそれはないと考えられる。しかしながら、D50が0.1μm未満のゼオライトは、製造時のコストや時間が増加するため実用的ではない。一方、D50が20μmを超える場合、成形性が悪くなるおそれがある。ゼオライトのD50はCe含有酸化物のD50と同様に測定できる。
ゼオライトの比表面積は100m2/g以上800m2/g以下であることが好ましい。比表面積をこの範囲とすることで、ゼオライトの二酸化炭素との接触面積を多くすることができ、効率よく二酸化炭素を吸着することができる。比表面積が100m2/g未満の場合、二酸化炭素との接触面積が少なくなり、効率よく二酸化炭素を吸着することができないおそれがある。比表面積が800m2/gを超えても特に大きな問題が生じるおそれはないと考えられる。しかしながら、比表面積は粒子径との相関もあり、比表面積が800m2/gを超えるゼオライトは、製造時のコストや時間が増加するため実用的ではない。通常は、吸着剤の比表面積が大きいほうが、より優れた二酸化炭素吸着特性を示す成形体が得られると予想される。しかしながら、本発明ではこの比表面積と二酸化炭素吸着特性とは単純な比例関係にはない。例えば、本発明のある実施形態においては、二酸化炭素吸着特性改善の観点から、450m2/g以上650m2/g以下の比表面積よりも250m2/g以上450m2/g未満の比表面積のほうが好ましい場合があり、350m2/g以上440m2/g以下の比表面積のほうが更に好ましい場合もある。ゼオライトの比表面積はCe含有酸化物の比表面積と同様に測定できる。
ゼオライトの細孔径は1Å以上20Å以下の範囲が好ましい。
本発明の二酸化炭素吸着材において、第1の二酸化炭素吸着剤に対する第2の二酸化炭素吸着剤の重量比、即ち、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比は、0.04以上0.7以下である。当該重量比が0.04未満であると、第1の吸着剤の粒子同士を繋ぐ結着剤としての第2の吸着剤の作用が得られにくくなり、成形体を形成できない場合がある。一方、重量比が0.7を超えると、二酸化炭素吸着材が高い二酸化炭素吸着特性を示さない場合がある。この重量比は、成形性の観点からは0.05以上が好ましく、0.1以上が更に好ましい。二酸化炭素吸着特性の観点からは0.5以下が好ましく、0.4以下が更に好ましく、0.25以下が特に好ましい。
本発明の二酸化炭素吸着材は温度600℃以下での使用に適している。使用環境温度が600℃より高い場合、シンタリング等により表面積が低下し、二酸化炭素吸着特性が低下するおそれがある。
本発明の成形体は上記本発明の二酸化炭素吸着材を含む。当該成形体は二酸化炭素吸着材を成形することで製造できる。例えば、以下の工程:
(1)本発明の二酸化炭素吸着材を調製する工程;
(2)二酸化炭素吸着材に水を加え混合して混合物を得る工程;
(3)混合物を成形して成形体前駆体を得る工程;及び
(4)成形体前駆体を乾燥して成形体を得る工程
を含む方法によって製造してよい。
(1)本発明の二酸化炭素吸着材を調製する工程;
(2)二酸化炭素吸着材に水を加え混合して混合物を得る工程;
(3)混合物を成形して成形体前駆体を得る工程;及び
(4)成形体前駆体を乾燥して成形体を得る工程
を含む方法によって製造してよい。
例えば、工程(1)において第1の吸着剤の粉末と第2の吸着剤の粉末とを混合して二酸化炭素吸着材を調製し、工程(2)においてこの二酸化炭素吸着材に水を加えて、混合物を調製してよい。工程(2)の前に第1及び第2の吸着剤を混合することで、より均一な混合状態が得られ、第2の吸着剤の結着剤としての作用を改善することができる。また、工程(1)では、第1の吸着剤と溶媒とからなるスラリー及び第2の吸着剤と溶媒とからなるスラリーをそれぞれ調製し、これらのスラリーを混合してもよい。この場合、混合したスラリーから溶媒を除去した後に工程(2)を行ってもよい。或いは、混合したスラリーをそのまま工程(2)の上記混合物として使用してもよい。即ち、工程(1)及び(2)を同時に行ってもよい。混合物中の水の量は、工程(3)で成形可能であれば特に限定されず、用いる第1及び第2の吸着剤の種類や量に応じて適宜調節できる。混合時に用いる方法及び装置は、各吸着剤と水を十分に混合できれば特に限定されず、公知のものから選択してよい。
工程(3)で用いる方法及び装置は、成形体前駆体を得ることができれば特に限定されず、公知のものから選択してよい。装置の例としては、圧縮成形機、射出成形機等が挙げられる。成形温度は、0℃以上50℃以下の範囲であれば十分な二酸化炭素吸着特性を有する成形体が得られるが、通常は常温である。また、成形圧力は10kgf/cm2以上100kgf/cm2以下が好ましい。成形体前駆体の形状は特に制限されず、用途に応じてペレット状や板状等の形状から適宜選択できる。
工程(4)において、乾燥時の温度及び時間は水を蒸発させることができれば特に限定されず、適宜調節できる。通常は、成形体前駆体を60℃〜120℃の温度で1〜48時間程度乾燥してよい。このような乾燥によって得られる成形体は、成形体前駆体と実質的に同じ形状を有する。本発明では、例えば、10mm以上100mm以下の直径及び1mm以上20mm以下の厚みを有するペレット状の成形体を製造することが可能である。
上記製造方法では、第1及び第2の吸着剤それぞれの比表面積に大きな変化は見られない。即ち、本発明の二酸化炭素吸着材は、各成分の比表面積が低下しないような穏やかな条件下で本発明の成形体へと加工できる。そのため、本発明の成形体は、温度25℃において平衡圧力100kPaで40cm3/ml以上の二酸化炭素吸着量を示す。本発明では、第1及び第2の吸着剤の組み合わせを適宜選択することによって、ある実施形態においては80cm3/ml以上の二酸化炭素吸着量を得ることが可能であり、より好ましい実施形態においては120cm3/ml以上の二酸化炭素吸着量を得ることが可能である。
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
実施例1
9.82μmの平均粒径D50及び156.9m2/gの比表面積を有するCeO2粉末を第1の吸着剤として使用し、3.0μmの平均粒径D50及び400m2/gの比表面積を有するゼオライト粉末SP2300(日東粉化工業株式会社製)を第2の吸着剤として使用した。このゼオライト粉末はモルデナイト型ゼオライトの粉末であり、68.9重量%のSiO2、12.4重量%のAl2O3、1.4重量%のFe2O3、0.2重量%のMgO、2.6重量%のCaO、0.1重量%のP2O5、1.6重量%のNa2O、及び2.2重量%のK2Oを含み、残部が水分や不純物等からなる組成を有していた。第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比が0.05となるようにこれらを秤量してビーカー内で混合し、ガラス棒を用いてかき混ぜて、実施例1の二酸化炭素吸着材を調製した。
9.82μmの平均粒径D50及び156.9m2/gの比表面積を有するCeO2粉末を第1の吸着剤として使用し、3.0μmの平均粒径D50及び400m2/gの比表面積を有するゼオライト粉末SP2300(日東粉化工業株式会社製)を第2の吸着剤として使用した。このゼオライト粉末はモルデナイト型ゼオライトの粉末であり、68.9重量%のSiO2、12.4重量%のAl2O3、1.4重量%のFe2O3、0.2重量%のMgO、2.6重量%のCaO、0.1重量%のP2O5、1.6重量%のNa2O、及び2.2重量%のK2Oを含み、残部が水分や不純物等からなる組成を有していた。第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比が0.05となるようにこれらを秤量してビーカー内で混合し、ガラス棒を用いてかき混ぜて、実施例1の二酸化炭素吸着材を調製した。
実施例1の二酸化炭素吸着材を純水と混合し、得られた混合物を粉末成形用ダイスに詰め、圧縮成形機を用いて20kgf/cm2の圧力をかけて、直径20mm・厚み3mmのペレットを得た。純水の量は、第1の吸着剤1gあたり0.4mlとした。このペレットを大気雰囲気中100℃で24時間乾燥して、実施例1の成形体を製造した。
吸着評価装置ASAP2020(株式会社島津製作所製)を用いて、実施例1の成形体の二酸化炭素吸着特性を評価した。温度25℃において、平衡圧力0〜100kPaでの二酸化炭素吸着量を測定してCO2吸着等温線を得た。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
実施例2〜4
第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例2〜4の成形体をそれぞれ製造した。実施例2〜4の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。また、実施例2で得られたCO2吸着等温線を図1に示す。
第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例2〜4の成形体をそれぞれ製造した。実施例2〜4の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。また、実施例2で得られたCO2吸着等温線を図1に示す。
比較例1
第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例1の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例1の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例1の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例1の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
実施例5〜7
6.14μmの平均粒径D50及び610m2/gの比表面積を有するFAU−Y型ゼオライト粉末「HSZ 320NAA」(東ソー株式会社製)を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例5〜7の成形体をそれぞれ製造した。実施例5〜7の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
6.14μmの平均粒径D50及び610m2/gの比表面積を有するFAU−Y型ゼオライト粉末「HSZ 320NAA」(東ソー株式会社製)を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例5〜7の成形体をそれぞれ製造した。実施例5〜7の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
実施例8
実施例5の成形体を100℃で24時間加熱し、500℃で2時間熱処理(焼成)して、実施例8の成形体を製造した。実施例8の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
実施例5の成形体を100℃で24時間加熱し、500℃で2時間熱処理(焼成)して、実施例8の成形体を製造した。実施例8の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
比較例2
上記FAU−Y型ゼオライト粉末「HSZ 320NAA」を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例2の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例2の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
上記FAU−Y型ゼオライト粉末「HSZ 320NAA」を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例2の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例2の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
実施例9〜11
5.1μmの平均粒径D50及び485m2/gの比表面積を有するFAU−X型ゼオライト粉末「ゼオラムF9」(東ソー株式会社製)を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例9〜11の成形体をそれぞれ製造した。実施例9〜11の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
5.1μmの平均粒径D50及び485m2/gの比表面積を有するFAU−X型ゼオライト粉末「ゼオラムF9」(東ソー株式会社製)を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様に、実施例9〜11の成形体をそれぞれ製造した。実施例9〜11の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
比較例3
上記FAU−X型ゼオライト粉末「ゼオラムF9」を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例3の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例3の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
上記FAU−X型ゼオライト粉末「ゼオラムF9」を第2の吸着剤として使用し、第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を0.03としたこと以外は実施例1と同様に、比較例3の二酸化炭素吸着材を調製した。比較例3の二酸化炭素吸着材を用いて実施例1と同様に成形工程を行った。しかしながら、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。
比較例4及び5
第1の吸着剤を使用せず表1に示す第2の吸着剤のみを用いたこと以外は実施例1と同様に、比較例4及び5の成形体を製造した。比較例4及び5の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
第1の吸着剤を使用せず表1に示す第2の吸着剤のみを用いたこと以外は実施例1と同様に、比較例4及び5の成形体を製造した。比較例4及び5の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
比較例6及び7
表1に示すCeO2粉末のみを400℃で熱処理(焼結)したが、CeO2粉末のみでは熱処理を行っても成形体へと加工することはできなかった。熱処理前のCeO2粉末の、温度25℃・平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
表1に示すCeO2粉末のみを400℃で熱処理(焼結)したが、CeO2粉末のみでは熱処理を行っても成形体へと加工することはできなかった。熱処理前のCeO2粉末の、温度25℃・平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。
比較例8
実施例1で用いたCeO2粉末をセピオライトと混合し、実施例1と同様の手順でペレットを形成した。このペレットを100℃で24時間乾燥し、500℃で2時間熱処理(焼成)して、実施例1と同じ形状を有する比較例8の成形体を得た。セピオライト/第1の吸着剤の重量比は0.1とした。比較例8の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。比較例8で用いたセピオライトは特許文献2に記載の無機バインダーであり、乾燥及び熱処理の条件は特許文献2に記載の条件である。なお、セピオライトのみでの二酸化炭素吸着量を実施例1と同様に測定したところ、平衡圧力100kPaで30.5cm3/mlであった。
実施例1で用いたCeO2粉末をセピオライトと混合し、実施例1と同様の手順でペレットを形成した。このペレットを100℃で24時間乾燥し、500℃で2時間熱処理(焼成)して、実施例1と同じ形状を有する比較例8の成形体を得た。セピオライト/第1の吸着剤の重量比は0.1とした。比較例8の成形体の二酸化炭素吸着特性を実施例1と同様に評価した。平衡圧力100kPaでの二酸化炭素吸着量を表1に示す。比較例8で用いたセピオライトは特許文献2に記載の無機バインダーであり、乾燥及び熱処理の条件は特許文献2に記載の条件である。なお、セピオライトのみでの二酸化炭素吸着量を実施例1と同様に測定したところ、平衡圧力100kPaで30.5cm3/mlであった。
表1に示すように、第2の吸着剤のみからなる比較例4及び5の成形体と比較して、第1の吸着剤及び第2の吸着剤の組み合わせを用いた実施例の成形体は、大幅に大きな二酸化炭素吸着量を示した。
比較例6で用いた第1の吸着剤は、熱処理等を施していない粉末状態では優れた二酸化炭素吸着量を示した。しかしながら、比較例6及び7のように第1の吸着剤のみを用いると、熱処理を施しても成形体を得ることはできなかった。これに対し、実施例の二酸化炭素吸着材は優れた成形性を示し、熱処理を行わずに簡易に成形体を製造することができた。
また、比較例1〜3の二酸化炭素吸着材は、結着剤としての作用を示す第2の吸着剤の量が少ないため、成形体へと加工することはできなかった。これに対し、実施例では第2の吸着剤/第1の吸着剤の重量比を特定範囲に調整したため、優れた成形性を有する二酸化炭素吸着材が得られた。
本発明の二酸化炭素吸着材は優れた成形性を有するため、熱処理を行わずに成形体へと加工できる。本発明の成形体は熱処理を行わずに製造できるため、優れた二酸化炭素吸着特性を示す。この効果は実施例5、実施例8、及び比較例8の結果からも明らかである。比較例8では、特許文献2と同様の結着剤と熱処理を用いて成形体を製造したが、該成形体の二酸化炭素吸着量は非常に少なかった。結着剤が成形体の二酸化炭素吸着特性に寄与せず、更に熱処理によって第1の吸着剤の特性が変化したため、二酸化炭素吸着量が低下したものと考えられる。実施例8では、実施例5と同じ組成を用いたが、比較例8と同じ条件下で熱処理を行ったため、二酸化炭素吸着量は実施例5と比較して顕著に少なくなった。
Claims (7)
- 第1の二酸化炭素吸着剤と第2の二酸化炭素吸着剤とを含有し、
前記第1の二酸化炭素吸着剤に対する前記第2の二酸化炭素吸着剤の重量比が0.04以上0.7以下であり、
前記第1の二酸化炭素吸着剤がCe含有酸化物である、
二酸化炭素吸着材。 - 前記第1の二酸化炭素吸着剤がCeO2である、請求項1に記載の二酸化炭素吸着材。
- 前記第2の二酸化炭素吸着剤がゼオライトである、請求項1又は2に記載の二酸化炭素吸着材。
- 前記第1の二酸化炭素吸着剤に対する前記第2の二酸化炭素吸着剤の重量比が0.05以上0.5以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着材。
- 前記第1の二酸化炭素吸着剤が130m2/g以上180m2/g以下の比表面積を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着材。
- 前記第2の二酸化炭素吸着剤が100m2/g以上800m2/g以下の比表面積を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着材。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の二酸化炭素吸着材を含む成形体。
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