JPWO2021117116A1 - 二酸化炭素の固定装置 - Google Patents

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Abstract

新たな、二酸化炭素の固定装置を提供する。本発明の二酸化炭素の固定装置（１）は、第１反応容器（１０）、二酸化炭素固定剤投入手段（１１０）、および気液混合手段を含み、第１反応容器（１０）は、二酸化炭素固定剤を収容可能であり、二酸化炭素固定剤投入手段（１１０）は、第１反応容器（１０）に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能であり、前記気液混合手段は、前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。

Description

本発明は、二酸化炭素の固定装置に関する。
二酸化炭素の固定装置として、例えば、特許文献１には、水酸化ナトリウム水溶液に二酸化炭素を含む燃焼排ガスを反応させることにより、炭酸ナトリウムを生成させる装置が記載されている。しかし、新たな、二酸化炭素の固定装置が求められている。
特開平６−２６３４３３号公報
そこで、本発明は、新たな、二酸化炭素の固定装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の二酸化炭素の固定装置は、
第１反応容器、二酸化炭素固定剤投入手段、および気液混合手段を含み、
前記第１反応容器は、二酸化炭素固定剤を収容可能であり、
前記二酸化炭素固定剤投入手段は、前記第１反応容器に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能であり、
前記気液混合手段は、前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。
本発明によれば、新たな、二酸化炭素の固定装置を提供することができる。
図１は、実施形態１の二酸化炭素の固定装置の一例を示す図である。 図２は、変形例１の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式図である。 図３は、変形例２の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式図である。 図４は、実施形態２の二酸化炭素の固定装置の一例を示す図である。 図５は、実施形態３の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式図である。 図６は、実施形態３の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式図である。 図７は、実施例の二酸化炭素の固定装置を示す模式図である。 図８は、参考例１における、二酸化炭素との接触前および接触後における、水酸化ナトリウムと塩化カルシウムとを含む混合液の写真である。 図９は、参考例１における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１０は、参考例１における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１１は、参考例２における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１２は、参考例２における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１３は、参考例３における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１４は、参考例４における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１５は、参考例５における、バブリングによる接触を行っている様子を示す図である。 図１６は、参考例５における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図１７は、参考例５における、パイプの形態を説明する概略図である。 図１８は、参考例５における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図１９は、参考例５における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図２０は、参考例５における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図２１は、参考例５における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図２２は、参考例６における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。 図２３は、参考例６における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図２４は、参考例７における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
本発明の二酸化炭素の固定装置において、例えば、前記気液混合手段は、前記第１反応容器内に挿入され、挿入端部において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、前記第１反応容器内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記気体を放出可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置において、例えば、前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、前記液体吸込端部および前記液体放出端部は、それぞれ、前記第１反応容器内に挿入されており、前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、前記液体放出端部から放出可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記液体循環流路が、さらに、気液混合部材を含み、前記気液混合部材は、前記液体循環流路を流れる液体に前記気体を混合可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記液体吸込端部が、濾過手段を含み、前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、第２反応容器、および容器連通流路を含み、前記第１反応容器および前記第２反応容器は、前記容器連通流路により連通しており、前記第１反応容器から前記第２反応容器に送液可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記第１反応容器が、前記第２反応容器の上方に配置されている。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記容器連通流路が、流量調整手段を含む。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記容器連通流路が、前記第２反応容器内に挿入され、挿入端部において、固化生成物分離手段を含み、前記固化生成物分離手段は、前記第１反応容器から送液された液体に含まれる固体生成物を分離し、前記容器連通流路から、前記第２反応容器内に、前記分離後の前記液体を投入可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置において、例えば、前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、前記液体吸込端部は、前記第１反応容器内および前記第２反応容器内に挿入されており、前記液体放出端部は、前記第１反応容器内に挿入されており、前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記第１反応容器内および前記第２反応容器内の前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を前記第１反応容器内の前記液体放出端部から放出可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、冷却手段を含み、前記冷却手段は、反応後の前記二酸化炭素固定剤を冷却可能である。
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、温度保持手段を含み、前記温度保持手段は、前記二酸化炭素固定剤の温度を７０℃以上に保持可能である。
本発明において、「二酸化炭素の固定（固定化ともいう。）」は、例えば、二酸化炭素を含む気体から、二酸化炭素を除去することにより、前記気体中の二酸化炭素濃度を低減させることをいう。
本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態には限定されない。なお、以下の各図において、同一部分には、同一符号を付している。また、各実施形態の説明は、特に言及がない限り、互いの説明を援用できる。さらに、各実施形態の構成は、特に言及がない限り、組合せ可能である。本明細書で使用する用語は、特に言及しない限り、当該技術分野で通常用いられる意味で用いることができる。
［実施形態１］
図１は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１を横方向から見た場合の一例を示す図である。なお、図１において、二酸化炭素の固定装置１の内部を透視的に図示している。図１に示すように、二酸化炭素の固定装置１は、第１反応容器１０、二酸化炭素固定剤投入手段１１０、液体循環流路３０、およびポンプ４０を含む。
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１において、第１反応容器１０は、二酸化炭素固定剤を収容可能である。二酸化炭素固定剤投入手段１１０は、第１反応容器１０に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。また、気液混合手段として、液体循環流路３０、およびポンプ４０を含む。前記気液混合手段は、前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体を混合可能である。
第１反応容器１０は、二酸化炭素固定剤を収容可能であればよく、特に制限されない。前記二酸化炭素固定剤は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および水酸化カリウム（ＫＯＨ）の少なくとも一方を含む液体である。第１反応容器１０の材質、容量、大きさ、高さ、および形状等は、適宜設定できる。第１反応容器１０の材質は、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックス、金属等があげられる。
前記二酸化炭素固定剤は、第１固定剤として、水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムの少なくとも一方を含み、さらに、第２固定剤として、第２族元素（アルカリ土類金属）の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を含んでもよい。前記水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムの少なくとも一方は、例えば、水酸化ナトリウムである。前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方は、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）である。
二酸化炭素固定剤投入手段１１０は、第１反応容器１０に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。本実施形態において、二酸化炭素固定剤投入手段１１０は、第１反応容器１０の開口である。前記開口の位置は、例えば、第１反応容器１０内の液面よりも上である。前記開口の位置は、図１に示すように、第１反応容器１０の上面でもよいし、側面等でもよい。そして、前記開口から、例えば、作業者等により、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。前記投入される二酸化炭素固定剤は、例えば、液体でもよいし、固体の試薬と水等の溶媒とを、それぞれ投入してもよい。ただし、二酸化炭素固定剤投入手段１１０は、これには制限されず、後述する実施形態において記載するように、前記二酸化炭素固定剤を投入するためのパイプ、ホース等でもよい。
液体循環流路３０は、特に制限されず、例えば、パイプ、ホース等があげられる。
液体循環流路３０は、液体吸込端部３１０および液体放出端部３２０を含み、液体吸込端部３１０および液体放出端部３２０は、それぞれ、第１反応容器１０内に挿入されており、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部３２０から放出可能である。
本実施形態において、液体循環流路３０は、さらに、気液混合部材として、アスピレーター３３０を含み、アスピレーター３３０により、液体循環流路３０を流れる液体に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。アスピレーター３３０は、液体の噴流を利用して、前記液体に、前記気体を巻き込むことができる。前記アスピレーターは、例えば、前記気体を取込むためのホースを取付けたものでもよい。前記アスピレーターは、具体的には、例えば、アスピレーター（水流ポンプ）金属製（品番1-689-02、アズワン社製）、およびアスピレーター（水流ポンプ）金属製（品番1-689-04、アズワン社製）等があげられる。前記気液混合部材は、特に制限されず、例えば、ミキサー等でもよい。
本実施形態において、液体放出端部３２０は、第１反応容器１０の底部に達するように設けられている。このように、液体放出端部３２０は、第１反応容器１０の下部に設けられていてもよい。前記「下部」は、前記液面よりも下であればよく、例えば、第１反応容器１０内の空間の下半分の位置等があげられる。ただし、本発明は、これには制限されず、例えば、後述するように、前記吸込んだ液体を、液体放出端部３２０から、第１反応容器１０内に収容された前記二酸化炭素固定剤の液面に放出可能でもよい。
本実施形態において、液体吸込端部３１０は、濾過手段を含み、前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能である。前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能であればよく、特に制限されない。前記濾過手段は、例えば、液体循環流路３０のパイプの径等に合わせて、市販のストレーナー等を適宜使用することができる。これにより、例えば、比較的大きな浮遊物や固化した沈殿物等の液体循環流路３０への流入を防止し、ポンプ４０の故障（インペラーの破損等）を防止することができる。
液体放出端部３２０は、例えば、プラスチック、セラミックス、金属、および多孔質材料により形成できる。液体放出端部３２０は、例えば、液体循環流路３０、および前記気液混合部材（例えば、アスピレーター３３０）等の部材でもよい。
本実施形態において、液体放出端部３２０は、複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、第１反応容器１０内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記二酸化炭素固定剤を放出可能である。前記複数の孔の個数、大きさ、および形状は、特に制限されず、所望の反応速度、および前記放出される液体の圧力等に応じて、適宜設定できる。
液体放出端部３２０は、前記気体を水平方向に噴射可能でもよい。これにより、例えば、前記噴射された二酸化炭素固定剤と第１反応容器１０内の前記二酸化炭素固定剤との接触時間をより長くすることができる。
本実施形態において、液体循環流路３０は、流量調整手段３４０Ａ〜Ｃを含む。流量調整手段３４０Ａ〜Ｃは、特に制限されず、例えば、コック、バルブ等があげられる。
ポンプ４０は、例えば、液体循環流路３０を流れる液体に圧力を加えることができる。ポンプ４０は、特に制限されず、一般的なものを使用することができる。
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１は、さらに、収容部５０を含む。収容部５０は、液体循環流路３０の一部（アスピレーター３３０を含む部分）、およびポンプ４０を収容することができる。収容部５０は、通気部５１０において開口しており、これにより、大気を取込むことができる。収容部５０の材質等は、例えば、第１反応容器１０と同様である。
二酸化炭素の固定装置１は、例えば、さらに、温度保持手段を含んでもよい。前記温度保持手段は、第１反応容器１０、液体循環流路３０、および、後述する第２反応容器２０、容器連通流路６０等における、前記二酸化炭素固定剤の温度を高温となるように保持可能である。前記高温は、例えば、７０〜１００℃、７０℃〜８０℃、７０℃以上、７０℃である。
二酸化炭素の固定装置１は、例えば、さらに、冷却手段を含んでもよい。前記冷却手段は、第１反応容器１０、液体循環流路３０、および、後述する第２反応容器２０、容器連通流路６０等における、反応後の前記二酸化炭素固定剤を冷却可能である。前記冷却手段は、例えば、高温の前記液体を、５℃〜常温に冷却することができる。前記高温は、例えば、前述の通りである。
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１によれば、例えば、前記二酸化炭素固定剤を用いた反応（例えば、前記第１固定剤を用いた反応、および前記第２固定剤を用いた反応）を、第１反応容器１０内で行うことができる。これにより、二酸化炭素を固定することができる。
（変形例１）
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部３２０から、第１反応容器１０内に収容された前記二酸化炭素固定剤の液面に放出可能である。この点以外は、前記実施形態１と同様である。
図２は、本変形例の二酸化炭素の固定装置１の一例を示す模式図である。図２において、図１と同様の部分については、記載を省略している場合がある。図２に示すように、本変形例の二酸化炭素の固定装置１において、液体循環流路３０の液体放出端部３２０が、第１反応容器１０の上部に液面に向けて設けられている。そして、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部３２０から、第１反応容器１０内に収容された前記二酸化炭素固定剤の液面に噴出している。
図２に示すように、液体循環流路３０の液体放出端部３２０が、第１反応容器１０の上部に液面に向けて（図２の場合、下向きに）設けられていることにより、前記二酸化炭素固定剤が、液体放出端部３２０から、第１反応容器１０内に収容された前記二酸化炭素固定剤の液面に勢いよく噴出される。これにより、前記噴出された前記二酸化炭素固定剤に、第１反応容器１０内に存在する前記気体が巻き込まれるため、前記二酸化炭素固定剤と前記気体とを混合することができる。前記「上部」は、前記液面よりも上であればよく、例えば、第１反応容器１０の天井部、第１反応容器１０内の空間の上半分の位置等があげられる。
本変形例において、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を勢いよく噴出するための構成は、上記液体放出端部３２０の構成に代えて、または加えて、例えば、ポンプ４０により加える圧力を高くする、液体放出端部３２０の噴出口の大きさを小さくする等により、適宜設定することができる。
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、第１反応容器１０内に前記気体を取入れるための気体取入手段を含んでもよい。前記気体取入手段は、二酸化炭素固定剤投入手段１１０でもよいし、別途設けてもよい。前記気体取入手段は、第１反応容器１０に設けられた開口でもよいし、パイプ、ホース等でもよい。
（変形例２）
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、前記気液混合手段として、液体循環流路３０、およびポンプ４０に代えて、気体送入手段７０を含む。この点以外は、前記実施形態１と同様である。
図３は、本変形例の二酸化炭素の固定装置１の一例を示す模式図である。図３において、図１と同様の部分については、記載を省略している場合がある。図３に示すように、本変形例の二酸化炭素の固定装置１において、気体送入手段７０は、第１反応容器１０内に挿入され、挿入端部７１０において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、第１反応容器１０内の前記二酸化炭素固定剤中に、二酸化炭素を含む気体を送入可能である。これにより、前記二酸化炭素固定剤に、前記気体を混合することができる。
気体送入手段７０の材質、長さ、太さ、および形状等は、適宜設定できる。気体送入手段７０は、例えば、パイプ、ホース等の管状構造があげられる。
挿入端部７１０は、例えば、プラスチック、セラミックス、金属、および多孔質材料により形成できる。前記複数の孔の個数、大きさ、および形状は、特に制限されず、所望の反応速度、および前記気体のガス圧等に応じて、適宜設定できる。
［実施形態２］
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１は、さらに、第２反応容器２０、および容器連通流路６０を含み、第１反応容器１０および第２反応容器２０は、容器連通流路６０により連通しており、第１反応容器１０から第２反応容器２０に送液可能である。これらの点以外は、前記実施形態１と同様である。
図４は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１を横方向から見た場合の一例を示す図である。なお、図４において、二酸化炭素の固定装置１の内部を透視的に図示している。図４に示すように、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１は、第１反応容器１０、二酸化炭素固定剤投入手段１１０、第２反応容器２０、容器連通流路６０、液体循環流路３０、およびポンプ４０を含む。
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１において、第１反応容器１０は、二酸化炭素固定剤を収容可能である。二酸化炭素固定剤投入手段１１０は、第１反応容器１０に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。第１反応容器１０および第２反応容器２０は、容器連通流路６０により連通しており、第１反応容器１０から第２反応容器２０に送液可能である。また、気液混合手段として、液体循環流路３０、およびポンプ４０を含む。前記気液混合手段は、前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。
液体循環流路３０は、液体吸込端部３１０Ａ、液体吸込端部３１０Ｂおよび液体放出端部３２０を含み、液体吸込端部３１０Ａおよび液体放出端部３２０は、それぞれ、第１反応容器１０内に挿入されており、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０Ａから吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を液体放出端部３２０から放出可能である。また、液体吸込端部３１０Ｂは、第２反応容器２０内に挿入されており、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０Ｂから吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を液体放出端部３２０から放出可能である。なお、二酸化炭素の固定装置１において、液体吸込端部３１０Ｂは、任意の構成であり、含まれなくてもよい。
本実施形態において、液体吸込端部３１０Ａおよび３１０Ｂは、それぞれ、濾過手段を含む。前記濾過手段は、前述の通りである。
本実施形態において、液体循環流路３０は、流量調整手段３４０Ａ〜Ｃ、およびＤを含む。流量調整手段３４０Ｄは、前述の３４０Ａ〜Ｃと同様である。
本実施形態において、液体循環流路３０は、給水手段３５０を含む。給水手段３５０により、蒸留水等の水を、第１反応容器１０内に取入れることができる。本実施形態において、液体循環流路３０は、さらに、給水手段３５０からの流路において、流量調整手段３４０Ｅを含む。流量調整手段３４０Ｅは、前述の流量調整手段３４０Ａ〜Ｄと同様である。これにより、給水手段３５０からの給水の有無、および給水量等を調整することができる。
第２反応容器２０は、前記二酸化炭素固定剤を収容可能である。第２反応容器２０の材質、容量、大きさ、高さ、および形状等は、特に制限されず、例えば、第１反応容器１０と同様である。
本実施形態において、第２反応容器２０は、二酸化炭素固定剤投入手段２１０を含む。二酸化炭素固定剤投入手段２１０は、例えば、二酸化炭素固定剤投入手段１１０と同様である。なお、二酸化炭素の固定装置１において、二酸化炭素固定剤投入手段２１０は、任意の構成であり、含まれなくてもよい。
本実施形態において、第１反応容器１０は、第２反応容器２０の上方に配置されている。これにより、例えば、第１反応容器１０から第２反応容器２０への送液を、重力を利用して行うことができる。ただし、これには制限されず、例えば、第１反応容器１０および第２反応容器２０は、横方向に並べて配置されてもよい。
容器連通流路６０は、第１反応容器１０および第２反応容器２０を連通することができればよく、特に制限されず、例えば、パイプ、ホース等があげられる。
本実施形態において、容器連通流路６０は、さらに、流量調整手段６２０を含む。流量調整手段６２０は、例えば、コック、バルブ、およびポンプ等があげられる。これにより、例えば、第１反応容器１０における反応が終了した後、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を、第２反応容器２０に送液することができる。流量調整手段６２０による流量の調整は、例えば、作業者等により、手作業で行われてもよいし、コンピュータ等を用いて制御されてもよい。
本実施形態において、容器連通流路６０は、第２反応容器２０内に挿入されている。そして、容器連通流路６０は、挿入端部において、固化生成物分離手段６１０を含む。固化生成物分離手段６１０は、第１反応容器１０から送液された液体に含まれる固体生成物を分離し、容器連通流路６０から、第２反応容器２０内に、前記分離後の前記液体を投入可能である。固化生成物分離手段６１０は、例えば、フィルターである。前記フィルターは、例えば、フィルタープレス方式と呼ばれる、濾布を積層させて圧力を掛けて濾す装置、および、濾過器の中に濾布またはカートリッジを入れて濾す装置等でもよい。前記フィルターは、例えば、１μｍ以上、および１μｍの濾過度のものを用いることができる。
前記固体生成物は、例えば、後述するように、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）および水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、ならびに、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）があげられる。
二酸化炭素の固定装置１において、第２反応容器２０は、例えば、さらに、水投入手段を含んでもよい。前記水投入手段は、第２反応容器２０内に、蒸留水を投入可能である。この点以外は、前記水投入手段は、例えば、二酸化炭素固定剤投入手段１１０と同様である。これにより、例えば、第１反応容器１０での反応後の前記二酸化炭素固定剤に、前記水投入手段により蒸留水を投入し、その後、第２反応容器２０での反応を行うことができる。
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１によれば、例えば、実施形態１の二酸化炭素の固定装置１による前記反応を行うことができることに代えて、または加えて、前記二酸化炭素固定剤を用いた反応のうち、前記第１固定剤を用いた反応を第１反応容器１０内で行い、前記反応後、反応液を容器連通流路６０により送液し、前記第２固定剤を用いた反応を第２反応容器２０内で行うことができる。これにより、二酸化炭素を固定することができる。
［実施形態３］
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１において、二酸化炭素固定剤投入手段１１０および二酸化炭素固定剤投入手段２１０は、それぞれ、前記開口に代えて、前記二酸化炭素固定剤を投入するためのパイプを含む。この点以外は、前記実施形態１および２の二酸化炭素の固定装置１と同様である。
図５は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１の一例を示す模式図である。図５において、図１および図４と同様の部分については、記載を省略している場合がある。図５（Ａ）に示すように、パイプである二酸化炭素固定剤投入手段１１０（以下、パイプ１１０ともいう。）は、第１反応容器１０内に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。また、図５（Ｂ）に示すように、さらに、パイプである二酸化炭素固定剤投入手段２１０（以下、パイプ２１０ともいう。）は、第２反応容器２０内に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。
パイプ１１０および２１０の材質、大きさ、および形状等は、特に制限されない。パイプ１１０および２１０の位置は、例えば、第１反応容器１０および第２反応容器２０内の液面よりも上から前記二酸化炭素固定剤を投入できる位置であり、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１反応容器１０および第２反応容器２０の上面に、下向きに設けてもよいし、図５（Ｃ）に示すように、第１反応容器１０および第２反応容器２０の側面等に、横向きに設けてもよい。図５（Ｃ）の場合、Ｌ字型のパイプ１１０の一端が、第１反応容器１０の側面に横向きに設けられ、パイプ１１０の他端が、第１反応容器１０の外側に上向きに設けられることで、例えば、作業者等が、図中の矢印で示すように、前記二酸化炭素固定剤の投入を行う場合に、投入しやすくなる。
図５（Ａ）の場合、パイプ１１０は、例えば、前記二酸化炭素固定剤として、前記第１固定剤および前記第２固定剤の混合剤を投入可能でもよいし、前記第１固定剤および前記第２固定剤を、それぞれ投入可能でもよいし、前記第１固定剤または前記第２固定剤のいずれかを投入可能でもよい。
また、図５（Ｂ）の場合、図５（Ａ）の場合に加えて、例えば、パイプ１１０が、前記二酸化炭素固定剤として、前記第１固定剤を投入可能であり、パイプ２１０が、前記第２固定剤を投入可能である。
つぎに、図６は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１の別の一例を示す模式図である。図６において、図４と同様の部分については、記載を省略している場合がある。図６に示すように、パイプ２１０は、さらに、第１反応容器１０内に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。
図６の場合、例えば、パイプ１１０が、前記二酸化炭素固定剤として、前記第１固定剤を投入可能であり、パイプ２１０が、第１反応容器１０および第２反応容器２０のうち、任意の容器に、前記第２固定剤を投入可能でもよい。
パイプ１１０および２１０は、例えば、流量調整手段を含んでもよい。前記流量調整手段は、特に制限されず、例えば、コック、バルブ等があげられる。これにより、例えば、まず、パイプ１１０を開放して、前記第１固定剤を投入することにより前記第１固定剤による反応を行い、その後、パイプ２１０を開放して、前記第２固定剤を投入することにより前記第２固定剤による反応を行うことができる。
以上のように、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１によっても、例えば、実施形態１および２と同様に、二酸化炭素を固定することができる。
［実施形態４］
つぎに、前記実施形態の二酸化炭素の固定装置１を用いて、二酸化炭素の固定方法を実施する場合の一例について説明する。
（第１の二酸化炭素の固定方法）
まず、第１の二酸化炭素の固定方法について、説明する。前記第１の二酸化炭素の固定方法は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含み、さらに、第２族元素（アルカリ土類金属）の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を含む混合液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させる接触工程を含み、前記接触工程において、前記気体を前記混合液中に送入することにより、前記混合液と前記気体とを接触させる。
前記第２族元素は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムがあげられ、中でも、例えば、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムがあげられる。前記第２族元素の塩化物は、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウムがあげられる。
前記２価の金属元素は、特に制限されず、例えば、亜鉛があげられる。前記２価の金属元素の塩化物は、例えば、塩化亜鉛があげられる。
以下の説明において、前記接触工程において、前記第２族元素の塩化物として、塩化カルシウムを添加する場合を例にあげて、説明を行う。ただし、本発明は、これには制限されない。
すなわち、前記第１の二酸化炭素の固定方法は、水酸化ナトリウムを含み、さらに、塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる接触工程を含み、前記接触工程において、前記気体を前記混合液中に送入することにより、前記混合液と前記気体とを接触させる。
前記第１の二酸化炭素の固定方法によれば、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムと、二酸化炭素とを反応させ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を生じさせることで、二酸化炭素を固定することができる。本発明によれば、例えば、固体の状態で、二酸化炭素を固定することができる。これにより、例えば、より安定性の高い状態で、二酸化炭素を固定することができる。また、例えば、取扱いが容易になる。
前記二酸化炭素を含む気体は、特に制限されず、例えば、燃焼排ガス、室内空気、および大気等があげられる。
前記二酸化炭素を含む気体における二酸化炭素の濃度は、特に制限されず、例えば、0〜100％である。なお、後述するように、本発明によれば、低濃度の二酸化炭素であっても、固定することができる。また、100％の二酸化炭素のバブリングにより、前記混合液において、白色沈殿が形成されることから、本発明は、高濃度の二酸化炭素固定においても、効果を得ることができる。
前記二酸化炭素を含む気体の温度は、特に制限されず、例えば、０℃以下の低温、大気中の気温や室温の一般的な温度、１００℃未満、および１２０〜２００℃の高温でもよい。なお、前記気体の温度は、水の蒸発を防ぐ観点から、低温であってもよい。ただし、本発明は、例えば、前記二酸化炭素を含む気体が高熱であっても、適用することができる。
前記二酸化炭素を含む気体は、例えば、二酸化炭素以外の物質を含んでいてもよい。前記二酸化炭素以外の物質は、特に制限されず、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｏ２、ダスト等があげられる。なお、本発明において、前記混合液は、例えば、基本的に、アルカリ性であることから、前記混合液と酸性の前記物質等とにおいて、中和反応が起こると考えられる。ただし、本発明はこれには制限されない。
前記混合液は、前述のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む。前記混合液の作製方法は、特に制限されず、例えば、低濃度混合があげられる。前記低濃度は、例えば、前記混合前の水酸化ナトリウムの濃度として、5Ｎ未満があげられる。前記低濃度混合によれば、例えば、水酸化カルシウムの沈殿の形成を防ぐことができる。前記混合液の作製方法は、具体的には、例えば、0.1Ｎの水酸化ナトリウム溶液、および0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を、容器内にそれぞれ入れた後、混合することにより作製することができる。
前記混合液において、前記水酸化ナトリウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.01Ｎ以上、および0.05Ｎ以上、ならびに、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下である。なお、前記濃度の単位「Ｎ」は、規定度を示し、水酸化ナトリウムの場合、0.01Ｎは、0.01ｍｏｌ／Ｌである。前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.01Ｎ以上、および0.05Ｎ以上であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。また、前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
なお、後述する参考例において示すように、前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.2Ｎ以上では、前記接触において、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）の沈殿が生じることで、前記接触による炭酸カルシウムの合成量が減少すると考えられる。
一方、このことは、言い換えると、本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、前記混合液において、高濃度の水酸化ナトリウムが含まれる場合でも、塩化カルシウムと前記高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により、水酸化カルシウムの沈殿が生じることで、前記混合液における水酸化ナトリウムの濃度を低下させることが可能であることを意味する。したがって、本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、例えば、高熱による、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムが発生した場合でも、その濃度を低下させることができ、有害な気体の発生を抑制することができる。
前記混合液において、前記塩化カルシウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.005ｍｏｌ／Ｌ以上、および0.05ｍｏｌ／Ｌ以上、ならびに、0.5ｍｏｌ／Ｌ以下、0.5ｍｏｌ／Ｌ未満、および0.1ｍｏｌ／Ｌ以下である。前記塩化カルシウムの濃度が、前記範囲内であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
前記混合液の温度は、特に制限されず、例えば、３０〜１００℃、７０℃以上、７０℃〜８０℃、７０℃である。なお、本発明によれば、前述のように、例えば、高熱による、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムが発生した場合でも、その濃度を低下させることができる。このため、本発明は、例えば、前記混合液が高熱であっても、適用することができる。
前記混合液のｐＨは、特に制限されず、例えば、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む前記混合液のｐＨは、約１２である。
前記接触工程において、前記混合液中に前記気体を送入することにより、前記混合液と前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる。前記気体を「送入」するとは、例えば、「バブリング」するということもできる。前記バブリングは、例えば、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させることができる。また、例えば、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク、コトブキ工芸株式会社製）を用いることができる。また、例えば、バブリング装置（製品名：Micro bubbler（F-1056-002）、フロント工業株式会社製）を用いることができる。前記バブリングを行う時間は、例えば、形成された沈殿が、さらなる反応により消失しない範囲で、適宜設定することができ、例えば、５秒〜６０秒間、５秒〜４０秒間、５秒〜３０秒間、および１〜２分間、ならびに、１．５時間、９時間、および１２時間等とすることができる。
前記接触工程において、前記混合液中に前記気体を送入することにより、前記気体を、バブルにして前記混合液中に送入することができる。前記バブルのサイズ（直径）は、例えば、前記気体を送入する送入口の大きさに応じて決まる。例えば、前記気体を、多孔質構造体から送入する場合、前記バブルのサイズは、前記多孔質構造体の細孔の大きさに応じて決まる。
前記バブル（泡、気泡）のサイズ、および個数濃度等は、適宜設定でき、特に制限されない。前記バブルのサイズは、例えば、センチメートル、ミリメートル、マイクロメートル、ナノメートルのオーダーにすることができる。前記バブルは、例えば、ファインバブルを含む。前記ファインバブルは、球相当直径が１００μｍ以下のバブルである。前記ファインバブルは、その内訳として、直径が１〜１００μｍのバブルであるマイクロバブル、および、直径が１μｍ以下のバブルであるウルトラファインバブル（ナノバブルともいう。）を含む。前記バブルを、ファインバブル等の小さいサイズに設定することにより、例えば、バブルの表面積をより大きくすることができ、前記接触工程における反応を促進することができる。前記バブルを、ファインバブルより大きいサイズに設定することにより、例えば、前記気体の送入に必要なガス圧を低減することができる。
前記バブルのサイズは、例えば、一般的な方法により測定できる。具体的には、例えば、前記バブルおよび所定のスケールを含む写真を撮影し、前記写真における前記バブルのサイズと前記スケールとを比較することにより、前記バブルのサイズを測定することができる。また、レーザ回折・散乱法、動的光散乱法、粒子軌跡解析法、共振式質量測定法、電気的検知帯法、動的画像解析法、および遮光法等の、粒子径分布測定手法を利用することができる。
つぎに、実施形態２の二酸化炭素の固定装置１を用いて、前記第１の二酸化炭素の固定方法を実施する場合について、説明する。なお、前記第１の二酸化炭素の固定方法において、前述のように、前記二酸化炭素固定剤中に前記気体を送入することにより、前記二酸化炭素固定剤と前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる。すなわち、前記気液混合手段として、実施形態１の変形例２に記載の気体送入手段７０を用いる場合について、記載している。一方、下記の説明では、前記気液混合手段として、液体循環流路３０、およびポンプ４０を用いる場合を一例として、説明する。
まず、第１反応容器１０の二酸化炭素固定剤投入手段１１０から、前記二酸化炭素固定剤として、水酸化ナトリウムを含み、さらに、塩化カルシウムを含む混合液を投入する（Ｓ１０１）。前記工程（Ｓ１０１）は、例えば、第１反応容器１０に、前記第１固定剤を投入する工程（Ｓ１０１Ａ）、および第１反応容器１０に、前記第２固定剤を投入する工程（Ｓ１０１Ｂ）を含んでもよい。
つぎに、ポンプ４０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部３１０Ａから吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を液体放出端部３２０から放出する（Ｓ１０２）。前記工程（Ｓ１０２）において、前述のように、アスピレーター３３０により、液体循環流路３０を流れる前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体が混合される。
前記工程（Ｓ１０２）を行う時間は、例えば、前記バブリングを行う時間と同様とすることができる。前記工程（Ｓ１０２）を行う時間は、例えば、１分〜１０分間、２分〜４分間である。
以上により、前記二酸化炭素固定剤（水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムを含む混合液）と、二酸化炭素とを反応させ、炭酸カルシウムを生じさせることで、二酸化炭素を固定することができる。
また、前記工程（Ｓ１０２）後、さらに、例えば、第１反応容器１０から、容器連通流路６０を介して、第２反応容器２０に、前記反応後の前記混合液を送液してもよい（Ｓ１０３）。前記工程（Ｓ１０３）を行うことで、例えば、固化生成物分離手段６１０により、前記混合液に含まれる前記固体生成物を分離することができる。
（第２の二酸化炭素の固定方法）
つぎに、第２の二酸化炭素の固定方法について、説明する。前記第２の二酸化炭素の固定方法は、第１の接触工程および第２の接触工程を含み、前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む溶液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させ、前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を添加する。前記第２の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記第１の二酸化炭素の固定方法の記載を参照できる。
前述のように、前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方は、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）である。
すなわち、前記第２の二酸化炭素の固定方法は、第１の接触工程および第２の接触工程を含み、前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加する。
前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる。前記第１の接触工程により、水酸化ナトリウムと二酸化炭素との反応により、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）や炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が生じ、二酸化炭素を固定（吸収）することができる。
前記第１の接触工程において、塩化カルシウムは未添加である。このため、本発明によれば、前記第１の接触工程において、例えば、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムを用いた場合でも、塩化カルシウムとの反応により水酸化カルシウムが生じない。このため、続く前記第２の接触工程において、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じることを防ぐことができ、より多くの二酸化炭素を固定できる。
前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加する。前記第２の接触工程により、前記第１の接触工程により生成した炭酸水素ナトリウムや炭酸ナトリウムと塩化カルシウムとを反応させることにより、炭酸カルシウムを生じさせ、二酸化炭素を固定することができる。
前記第２の接触工程において、前記二酸化炭素を含む気体との接触を終了させてもよい。また、前記二酸化炭素を含む気体と接触させながら、前記第２の接触工程を行ってもよい。
前記第２の接触工程において、前記添加後の混合液における、前記塩化カルシウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.005ｍｏｌ／Ｌ以上、および0.05ｍｏｌ／Ｌ以上、ならびに、0.5ｍｏｌ／Ｌ以下、0.5ｍｏｌ／Ｌ未満、および0.1ｍｏｌ／Ｌ以下である。前記塩化カルシウムの濃度が、前記範囲内であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
前記第２の接触工程において、前記添加後の混合液のｐＨは、特に制限されず、例えば、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む前記混合液のｐＨは、約１２である。
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、希釈工程を含み、前記希釈工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液を希釈してもよい。前記希釈する方法は、特に制限されず、例えば、蒸留水を添加することができる。前記希釈の割合は、適宜設定でき、例えば、１／１０に希釈することができる。前記希釈工程により、例えば、水酸化ナトリウムの濃度を、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下にすることができる。
つぎに、実施形態２の二酸化炭素の固定装置１を用いて、前記第２の二酸化炭素の固定方法を実施する場合について、説明する。
まず、第１反応容器１０の二酸化炭素固定剤投入手段１１０から、前記二酸化炭素固定剤における前記第１固定剤として、水酸化ナトリウムを含む溶液を投入する（Ｓ２０１）。
つぎに、ポンプ４０により、前記第１固定剤を液体吸込端部３１０Ａから吸込み、前記吸込んだ第１固定剤を液体放出端部３２０から放出する（Ｓ２０２；前記第１の接触工程）。前記工程（Ｓ２０２）において、前述のように、アスピレーター３３０により、液体循環流路３０を流れる前記第１固定剤に、二酸化炭素を含む気体が混合される。
前記工程（Ｓ２０２）を行う時間は、例えば、前記工程（Ｓ１０２）を行う時間と同様とすることができる。
つぎに、第１反応容器１０から、容器連通流路６０を介して、第２反応容器２０に、前記反応後の前記第１固定剤を送液する（Ｓ２０３）。
つぎに、第２反応容器２０の二酸化炭素固定剤投入手段２１０から、前記二酸化炭素固定剤における前記第２固定剤として、塩化カルシウムを添加する（Ｓ２０４；前記第２の接触工程）。
以上により、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムと、二酸化炭素とを反応させ、炭酸カルシウムを生じさせることで、二酸化炭素を固定することができる。
つぎに、本発明の実施例および参考例について説明する。ただし、本発明は、下記実施例および参考例により制限されない。市販の試薬は、特に示さない限り、それらのプロトコルに基づいて使用した。
本発明の二酸化炭素の固定装置を用いて、二酸化炭素を固定できることを確認した。
図７に示す二酸化炭素の固定装置を、以下のようにして作製した。第１反応容器１０として、大きさ（高さ７３ｃｍ、奥行き４１ｃｍ、幅５１ｃｍ）、容量約７６Ｌのプラスチック製の容器を用いた。第１反応容器１０を、金属製のラック（市販のもの）に設置した。液体循環流路３０として、ホース（市販のもの）、およびパイプ（市販のもの）を用い、前記ホースおよび前記パイプを、それぞれ、ポンプ４０（Iwaki Magnet Pump MD-100R-5M）に接続した。ポンプ４０は、前記ラックの上部の空間（収容部５０）に設置した。前記パイプの液体吸込端部３１０には、ストレーナー（市販のもの）を接続し、前記ホースの液体放出端部３２０には、アスピレーター（品番1-689-04、アズワン社製）を接続し、それぞれ、第１反応容器１０内に設置した。また、前記アスピレーターには、気体取込み用のホースＸを接続し、ホースＸの他端を、前記ラックの天井に設けた穴から外部に通した。これにより、前記外部から取込んだ大気が、前記アスピレーターにより液体循環流路３０内の液体に取込まれ、液体放出端部３２０から噴出されるようにした。
また、第１反応容器１０の上部空間の側面部に、液面から７ｃｍの位置となるように穴（直径６ｃｍ）（図示せず）を設け、前記穴に塩化ビニル製のパイプを通し、前記上部空間の気体を第１反応容器１０外に放出させた。そして、前記放出させた気体中の二酸化炭素濃度を、二酸化炭素モニター（GX-6000、RIKEN KEIKI製）により測定した。
第１反応容器１０に、４０Ｌの水を入れた後、２Ｌの１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を、作業者により投入した。前記投入後すぐに、ポンプ４０を作動させ、ポンプ４０により、前記溶液を液体吸込端部３１０から吸込み、前記吸込んだ前記溶液を液体放出端部３２０から放出させた。その後すぐに、２Ｌの１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムを含む溶液を、作業者により投入した。前記投入後、気体の出入りを防ぐため、第１反応容器１０の蓋を閉じた。前記塩化カルシウムを含む溶液の投入時点を０分とし、経過時間を測定した。
この結果、前記投入時点（０分）において、前記二酸化炭素濃度は４００ＰＰＭであった。そして、前記投入直後から、前記二酸化炭素濃度は急激に低下し、前記投入から２０秒後における前記二酸化炭素濃度は２８０ＰＰＭ、３０秒後における前記二酸化炭素濃度は２６０ＰＰＭ、４０秒後における前記二酸化炭素濃度は２２０ＰＰＭ、５０秒後における前記二酸化炭素濃度は２００ＰＰＭ、６０秒後における前記二酸化炭素濃度は１８０ＰＰＭ、１分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は１６０ＰＰＭ、１分４０秒後における前記二酸化炭素濃度は１４０ＰＰＭ、２分後における前記二酸化炭素濃度は１００ＰＰＭ、２分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は８０ＰＰＭ、２分４０秒後における前記二酸化炭素濃度は６０ＰＰＭ、３分後における前記二酸化炭素濃度は４０ＰＰＭ、３分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は２０ＰＰＭであった。そして、前記投入から３分４５秒後に、前記二酸化炭素濃度は０ＰＰＭになった。その後、前記投入から１０分後まで測定を行ったところ、いずれの経過時間においても、前記二酸化炭素濃度は０ＰＰＭであった。
以上のように、本発明の二酸化炭素の固定装置を用いて、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
［参考例１］
容器内において、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を含む混合液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を、それぞれ、0.01、0.02、0.1、0.2、および0.4Ｎとなるように蒸留水で希釈し、前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液を作製した。また、１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液（和光純薬工業社製）を、それぞれ、0.01、0.02、0.1、0.2、および1（無希釈）ｍｏｌ／Ｌとなるように蒸留水で希釈し、前記各濃度の塩化カルシウム溶液を作製した。
１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、二酸化炭素（ＣＯ２100％、小池工業社製）をバブリングすることにより、接触させた。前記バブリングは、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させた。前記バブリングの条件は、１０秒間（約２０ｃｍ３）とした。前記接触後、前記混合液を３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、ミリメートル〜センチメートルのオーダーであった。そして、前記接触前および後に、前記試験管の重量を測定し、前記接触前および後における前記重量の差を、沈殿量として算出した。なお、後述するように、前記二酸化炭素との接触を行うよりも前に沈殿が生じた場合は、前記沈殿を除去した後、前記接触を行った。
この結果を、図８および図９に示す。図８は、前記二酸化炭素との接触前および接触後における、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む混合液の写真であり、図中、左が、前記接触前、右が、前記接触後の試験管の様子を示す。図８に示すように、二酸化炭素を接触させることにより、前記混合液において、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の白色沈殿が生じた。なお、前記混合液において、１０秒間の前記バブリングが終了するよりも前に、白濁が生じていた。
図９は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図９において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液における水酸化ナトリウム濃度（Ｎ）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図９に示すように、水酸化ナトリウム濃度が0.01Ｎ以上において、二酸化炭素を接触させた結果、前記沈殿が生じた。そして、前記濃度が0.05Ｎにおいて、前記沈殿の量が大きく増加し、0.1Ｎにおいて、前記沈殿の量が最大であった。一方、前記濃度が0.2Ｎにおいて、前記0.1Ｎにおける値と比較して、前記沈殿の量が減少した。前記濃度が0.05〜0.2Ｎ、および0.05〜0.1Ｎにおいて、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
なお、水酸化ナトリウム濃度が0.2Ｎの場合、二酸化炭素との前記接触前において、前記混合液中に白色沈殿の形成がみられた。この白色沈殿は、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により生じた、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）であると考えられる。このため、前記濃度が0.2Ｎにおいて、前記沈殿の量が減少した理由としては、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じたことで、前記接触による炭酸カルシウムの合成量が減少したためと考えられる。
つぎに、３ｍＬの0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの前記各濃度の前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液を作製した以外は同様にして、前記接触を行った。
この結果を、図１０に示す。図１０は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１０において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液における塩化カルシウム濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図１０に示すように、全ての塩化カルシウム濃度において、二酸化炭素を接触させた結果、前記沈殿が生じた。そして、前記濃度が0.05ｍｏｌ／Ｌにおいて、前記沈殿の量が大きく増加し、0.1ｍｏｌ／Ｌにおいて、前記沈殿の量が最大であった。前記塩化カルシウム濃度が0.05〜0.5ｍｏｌ／Ｌにおいて、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
なお、前記塩化カルシウム濃度が0.2〜0.5ｍｏｌ／Ｌの場合、二酸化炭素との前記接触前において、前記混合液中に白色沈殿の形成がみられた。そして、この白色沈殿は、前記接触において、二酸化炭素を添加することにより、消失した。一方、前記塩化カルシウム濃度が、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.05ｍｏｌ／Ｌの場合、前記混合液中に沈殿の形成がみられ、且つ、前記接触を行っても、前記沈殿は消失しなかった。
以上のように、容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
［参考例２］
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む溶液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させる第１の接触工程、および前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を添加する第２の接触工程により、二酸化炭素を固定できることを確認した。
水酸化ナトリウムを含む溶液として、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を用いた。また、１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液（和光純薬工業社製）を、蒸留水で希釈し、0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。
１０ｍＬの試験管に、５ｍｌの１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を入れ、前記溶液に、二酸化炭素（ＣＯ２100％、小池工業社製）をバブリングすることにより、接触させた（第１の接触工程）。前記バブリングは、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させた。前記バブリングの条件は、２ｃｍ３／秒、４０秒間とした。
つぎに、前記第１の接触後の前記溶液を、所定の濃度（0.1Nおよび0.05N）となるように蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記希釈後の前記溶液を入れ、前記溶液に、３ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記接触後、前記混合液を３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した。そして、前記接触前および後に、前記試験管の重量を測定し、前記接触前および後における前記重量の差を、沈殿量として算出した。
また、二酸化炭素の吸収に対する水酸化ナトリウムの濃度効果をみるため、以下の実験を行った。１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を、前記所定の濃度（0.1Nおよび0.05N）となるように、蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍｌの前記所定の濃度の水酸化ナトリウム溶液を入れ、前記溶液に、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた（第１の接触工程）。前記バブリングの条件は、２ｃｍ３／秒、２０秒間とした。そして、前記溶液に、３ｍｌの0.1mol/Lの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記添加後、同様にして、沈殿量を算出した。
これらの結果を、図１１に示す。図１１は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１１において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示し、左のグラフは、前記第１工程を１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果（「High Concentration」）を示し、右のグラフは、前記第１工程を前記希釈後の前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果（「Low Concentration」）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、４サンプルの測定値の平均値とした。図１１に示すように、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果、前記第１の接触工程をいずれの濃度で行った場合も、前記沈殿が生じた。また、前記第１の接触工程を高濃度で行った場合、前記沈殿の量がより多かった。
さらに、前記第１工程で生成した炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）および炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が、前記第２工程において塩化カルシウムと反応し、沈殿を生じることを確認した。
前述と同様にして、0.5ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。１０ｍＬの試験管に、１ｍｌの１Ｎの炭酸水素ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）、１ｍｌの蒸留水、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を入れ、ボルテックスミキサーを用いて混合した。その後、生成した沈殿について、前述と同様にして、沈殿量を算出した。
また、同様にして、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの炭酸ナトリウム溶液（和光純薬工業製）、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を混合し、生成した沈殿について、沈殿量を算出した。
この結果を、図１２に示す。図１２は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１２において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各サンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図１２に示すように、前記炭酸水素ナトリウム溶液および前記炭酸ナトリウム溶液は、それぞれ、前記塩化カルシウム溶液との反応により、沈殿を生じた。
以上から、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる第１の接触工程、および前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加し、さらに、前記添加後の混合液と、前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる第２の接触工程により、二酸化炭素を固定できることが確認できた。また、前記第１工程で生成した炭酸水素ナトリウムおよび炭酸ナトリウムが、前記第２工程において塩化カルシウムと反応し、沈殿を生じることが確認できた。
［参考例３］
前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液の濃度を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認した。
参考例２と同様にして、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を用いた。さらに、前記水酸化ナトリウムを含む溶液として、５Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を用いた。また、参考例２と同様にして、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。
１Ｎおよび５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液、ならびに、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いて、参考例２と同様にして、前記第１の接触工程、および前記第２の接触工程を行った。ただし、５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いた場合のみ、前記第１の接触工程における前記バブリング時間を、２０秒間に代えて、５０秒間とした。そして、参考例２と同様にして、沈殿量を算出した。
この結果を、図１３に示す。図１３は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１３において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示し、左のグラフは、前記第１工程を１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果を示し、右のグラフは、前記第１工程を５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果を示し、それぞれにおいて、左は、0.1ｍｏｌ／Ｌ前記塩化カルシウム溶液を用いて行った結果、右は、0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いて行った結果を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各サンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図１３に示すように、前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液をいずれの濃度にした場合も、前記沈殿が生じた。前記水酸化ナトリウム溶液の濃度を、１Ｎおよび５Ｎにした結果、両者間でほぼ同じ値が得られた。前記塩化カルシウム溶液の濃度を、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌにした結果、0.5ｍｏｌ／Ｌでは、0.1ｍｏｌ／Ｌにした場合と比較して、いずれの前記水酸化ナトリウム溶液の濃度においても、前記沈殿量が約半分の値であった。0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いることにより、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
以上から、前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液の濃度を変えても、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
［参考例４］
前記第１の接触工程における二酸化炭素を含む気体との接触時間を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認した。また、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行わずに、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、結果を比較した。
参考例２と同様にして、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を用いた。また、0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。
前記バブリングの条件を、５、１０、２０、３０、６０秒間とした以外は参考例２と同様にして、前記第１の接触工程を行った。
つぎに、前記第１の接触後の前記溶液に、濃度が約0.1N（初濃度を基準にした概算値）となるように、９ｍＬの蒸留水を加えて希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記希釈後の前記溶液を入れ、前記溶液に、３ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記接触後、参考例２と同様にして、前記混合液を遠心した。そして、参考例２と同様にして、沈殿量を算出した。
また、比較例として、以下の実験を行った。１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を、0.1Nとなるように、蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍｌの0.1Nの前記水酸化ナトリウム溶液と、３ｍｌの0.1Nの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、前述と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた。前記添加後、同様にして、沈殿量を算出した。
これらの結果を、図１４に示す。図１４は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１４において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、バブリング時間を示し、それぞれ、左のグラフは、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果を示し、右のグラフは、比較例の結果を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、合計３回の測定値の平均値とした。図１４に示すように、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果、いずれのバブリング時間においても、前記沈殿が生じた。５秒〜３０秒間のバブリングにおいて、ほぼ同程度の沈殿量が得られた。６０秒間のバブリングを行っても、やや減少したものの、十分な量の沈殿量が得られた。前記比較例の場合、５秒〜１０秒間のバブリングにおいて、前記沈殿が生じたが、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果と比較して、沈殿量は半分以下であった。さらに、２０秒以上のバブリングを行うと、沈殿量は大きく減少した。
以上から、前記第１の接触工程における二酸化炭素を含む気体との接触時間を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認できた。また、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った場合、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行わずに、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させた場合と比較して、より効率よく二酸化炭素を固定できることが分かった。
［参考例５］
水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
等量の0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを混合し、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。５００ｍｌの前記混合液を、プラスチックボトル（市販のもの、幅7.5ｃｍ、奥行7.5ｃｍ、高さ12ｃｍ）に入れ、図１５に示すように、前記混合液に、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク（セットに含まれるエアポンプ、ホース、およびエアストーンを組立てたもの）、コトブキ工芸株式会社製）を用いて、空気をバブリングすることにより接触させた。なお、図１５において、前記プラスチックボトルの内部を透視的に図示している。前記バブリングは、２０ｃｍ３／秒の条件で、９時間、および１２時間行った。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、マイクロメートル〜ミリメートルのオーダーであった。前記接触後、５ｍＬの前記混合液を取得し、３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した後、沈殿物を秤量した。また、前記空気に代えて、前記空気に前記二酸化炭素を混合することにより二酸化炭素濃度を15％にした混合空気を用い、前記バブリングを1.5時間行った以外は同様にして、実験を行った。
この結果を、図１６に示す。図１６は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１６において、縦軸は、前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図１６に示すように、前記空気、および前記混合空気のバブリングにより、沈殿が生じた。前記空気のバブリングにおいて、時間経過に応じて、沈殿量が増加していた。
つぎに、容器の形態を変えて、実験を行った。前記容器として、前記プラスチックボトルに代えて、直径40ｍｍ、高さ50ｃｍの塩化ビニル製のパイプ（市販のもの）を用いた。前記パイプは、底部となる一端にパイプキャップ（市販のもの）を取付けた。図１７は、前記パイプの形態を説明する概略図である。なお、図１７において、前記パイプの内部を透視的に図示している。また、参考例１と同様にして、0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液および0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。２５０ｍｌの前記水酸化ナトリウム溶液および２５０ｍｌの前記塩化カルシウム溶液を、前記パイプに入れ、前記混合液に、前述と同様にして、約１分間、空気をバブリングすることにより接触させた。前記接触後、前記パイプの上部空間（高さ約14ｃｍ）における気体について、二酸化炭素モニター（RI-85、RIKEN KEIKI製）を用いて、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
この結果を、図１８に示す。図１８は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図１８において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Air）、および前記パイプの上部空間における気体（Inner Pipe）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計９サンプルの測定値の平均値とした。図１８に示すように、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した。
つぎに、前記空気に代えて、前記空気に前記二酸化炭素を混合することにより二酸化炭素濃度を10％にした混合空気を用いた以外は同様にして、実験を行った。
この結果を、図１９に示す。図１９は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図１９において、縦軸は、二酸化炭素濃度（％）を示し、横軸は、左から、各実験条件を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図１９に示すように、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が減少した。
つぎに、前記混合液の量を変えて、実験を行った。前述と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。前記パイプに、１００、２００、３００、４００、および５００ｍｌの前記混合液を入れ、前記混合液に、前述と同様にして、１〜２分間、空気をバブリングすることにより接触させた。なお、前記各条件において、前記パイプの底面からの前記混合液の液面の高さは、それぞれ、７、１４、２２、２９、３６ｃｍであった。前記接触後、前記パイプの上部空間（前記パイプの上端から約10ｃｍの位置）における気体について、前述と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
この結果を、図２０に示す。図２０は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２０において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Control）、および前記液面の高さを示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図２０に示すように、前記接触により、前記液面の高さが、７ｃｍであっても、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した。また、前記液面の高さ（前記混合液の量）が大きくなるに従って、二酸化炭素濃度はより減少した。
つぎに、前記接触の形態を変えて、実験を行った。前述と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。前記パイプに、５００ｍｌの前記混合液を入れ、前述と同様にして、１〜２分間、空気をバブリングすることにより接触させた。一方、前記接触において、前記バブリング装置の前記ホースの先端に接続した前記エアストーンを取り外して、前記ホース（直径約５ｍｍ、シリコン製）から直接空気をバブリングすることにより接触させた以外は同様にして、実験を行った。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、ミリメートル〜センチメートルのオーダーであった。前記接触後、前述と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
この結果を、図２１に示す。図２１は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２１において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Control）、前記エアストーンからバブリングした場合（Ball）、および前記ホースからバブリングした場合（Tube）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図２１に示すように、前記エアストーンからバブリングすることにより、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した（４．２７％まで減少）。一方、前記ホースからバブリングした場合、二酸化炭素濃度は減少した（６９．４９％まで減少）が、前記エアストーンからバブリングした場合と比較して、減少量は少なかった。このことから、前記バブリングにおけるバブルのサイズが小さいことが、二酸化炭素の吸収において重要であることがわかった。
以上のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
［参考例６］
水酸化ナトリウムを含み、さらに、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物を含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物として、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２、和光純薬工業社製）を用いた。前記塩化物を、それぞれ、蒸留水で希釈し、0.1ｍｏｌ／Ｌの各金属塩化物溶液を作製した。また、参考例１と同様にして、0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を作製した。
２ｍＬの前記各金属塩化物溶液と、１ｍＬの前記水酸化ナトリウム溶液を混合した。前記混合液に、参考例１と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた。前記混合後、および前記二酸化炭素との接触後、参考例１と同様にして、沈殿量を算出した。
この結果を、図２２に示す。図２２は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図２２において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液に含まれる各金属塩化物を示し、それぞれ、左のグラフが前記混合後、右のグラフが前記二酸化炭素との接触後を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図２２に示すように、前記塩化マグネシウム溶液および前記塩化亜鉛溶液を用いた場合、前記混合後、沈殿量が大きく増加し、前記二酸化炭素との接触後、沈殿量が減少した。また、前記塩化ストロンチウム溶液および前記塩化バリウム溶液を用いた場合、前記混合後、沈殿量が増加し、前記二酸化炭素との接触後、沈殿量がさらに増加した。
つぎに、前記第２族元素の塩化物、および前記２価の金属元素の塩化物を用いて、前記接触後の二酸化炭素濃度を測定した。
前記容器として、参考例５に記載の前記パイプを使用した。５０ｍｌの０．１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液および５０ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの各金属塩化物溶液を、前記パイプに入れ、前記混合液に、前記参考例５と同様にして、空気をバブリングすることにより接触させた。前記接触後、前記パイプの上部空間（高さ約14ｃｍ）における気体について、参考例５と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。前記測定において、前記接触から２〜３分後に、二酸化炭素濃度の値がほぼ一定になったことを確認し、この値を測定値とした。また、コントロールとして、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
この結果を、図２３に示す。図２３は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２３において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、各金属塩化物を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図２３に示すように、前記接触により、いずれの金属塩化物を用いた場合においても、コントロールの値と比較して、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が減少した。特に、前記塩化ストロンチウム溶液および前記塩化バリウム溶液を用いた場合、前記二酸化炭素濃度が大きく減少した。
以上のように、水酸化ナトリウムを含み、さらに、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物を含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
［参考例７］
水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、所定の温度条件下で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
参考例５と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、参考例１と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより接触させた。前記バブリングは、２ｃｍ３／秒の条件で、１０秒間行った。前記接触において、前記混合液の温度を、Unithermo Shaker NTS-120, EYLEA, (Tokyo Rikakikai Co., Ltd.)を用いて、それぞれ、５℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃に保持した。前記接触後、参考例１と同様にして、沈殿量を算出した。
この結果を、図２４に示す。図２４は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図２４において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、温度を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記温度ごとに、実験を３〜５回行い、各実験において４〜８サンプルの測定値を取得し、これらの測定値の平均値とした。図２４に示すように、いずれの温度条件下においても、前記二酸化炭素との接触後、沈殿が生成した。前記沈殿量は、前記混合液の温度が５℃から６０℃の間では、ほぼ一定の値であり、７０℃において大きく増加した。前記混合液の温度が８０℃においても、５℃から６０℃の間における前記一定の値よりも大きい値が得られた。
以上のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、所定の温度条件下で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。特に、前記二酸化炭素の固定が、高温での処理に適していることを確認できた。
以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上のように、本発明によれば、新たな、二酸化炭素の固定装置を提供することができる。このため、本発明は、二酸化炭素を含む燃焼排ガスの処理等において、極めて有用といえる。本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、火力発電所に適用することができる。
１０ 第１反応容器
１１０ 二酸化炭素固定剤投入手段
２０ 第２反応容器
２１０ 二酸化炭素固定剤投入手段
３０ 液体循環流路
３１０、３１０Ａ、Ｂ 液体吸込端部
３２０ 液体放出端部
３３０ アスピレーター
３４０Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ 流量調整手段
３５０ 給水手段
４０ ポンプ
５０ 収容部
５１０ 通気部
６０ 容器連通流路
６１０ 固化生成物分離手段
６２０ 流量調整手段
７０ 気体送入手段
７１０ 挿入端部

Claims (12)

  1. 第１反応容器、二酸化炭素固定剤投入手段、および気液混合手段を含み、
    前記第１反応容器は、二酸化炭素固定剤を収容可能であり、
    前記二酸化炭素固定剤投入手段は、前記第１反応容器に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能であり、
    前記気液混合手段は、前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である、
    二酸化炭素の固定装置。
  2. 前記気液混合手段は、前記第１反応容器内に挿入され、挿入端部において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、前記第１反応容器内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記気体を放出可能である、請求項１記載の二酸化炭素の固定装置。
  3. 前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、
    前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、
    前記液体吸込端部および前記液体放出端部は、それぞれ、前記第１反応容器内に挿入されており、
    前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、前記液体放出端部から放出可能である、
    請求項１記載の二酸化炭素の固定装置。
  4. 前記液体循環流路が、さらに、気液混合部材を含み、
    前記気液混合部材は、前記液体循環流路を流れる液体に前記気体を混合可能である、
    請求項３記載の二酸化炭素の固定装置。
  5. 前記液体吸込端部が、濾過手段を含み、
    前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能である、請求項３または４記載の二酸化炭素の固定装置。
  6. さらに、第２反応容器、および容器連通流路を含み、
    前記第１反応容器および前記第２反応容器は、前記容器連通流路により連通しており、前記第１反応容器から前記第２反応容器に送液可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
  7. 前記第１反応容器が、前記第２反応容器の上方に配置されている、請求項６記載の二酸化炭素の固定装置。
  8. 前記容器連通流路が、流量調整手段を含む、請求項６または７記載の二酸化炭素の固定装置。
  9. 前記容器連通流路が、前記第２反応容器内に挿入され、挿入端部において、固化生成物分離手段を含み、
    前記固化生成物分離手段は、前記第１反応容器から送液された液体に含まれる固体生成物を分離し、前記容器連通流路から、前記第２反応容器内に、前記分離後の前記液体を投入可能である、請求項６から８のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
  10. 前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、
    前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、
    前記液体吸込端部は、前記第１反応容器内および前記第２反応容器内に挿入されており、
    前記液体放出端部は、前記第１反応容器内に挿入されており、
    前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記第１反応容器内および前記第２反応容器内の前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を前記第１反応容器内の前記液体放出端部から放出可能である、
    請求項６から９のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
  11. さらに、冷却手段を含み、
    前記冷却手段は、反応後の前記二酸化炭素固定剤を冷却可能である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
  12. さらに、温度保持手段を含み、
    前記温度保持手段は、前記二酸化炭素固定剤の温度を７０℃以上に保持可能である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
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