KR101706482B1 - Ｃｏ２의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질 - Google Patents

Ｃｏ２의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법 뿐 아니라, 이산화탄소 함유 공급원으로부터 CO2의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질의 용도에 관한 것이다.

Description

ＣＯ２의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질{REGENERATABLE ION EXCHANGE MATERIAL FOR REDUCING THE AMOUNT OF CO2}
본 발명은 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법 뿐 아니라, 이산화탄소 함유 공급원으로부터 CO2의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질의 용도에 관한 것이다.
기후 시스템의 변화 증거는 지구 평균 공기 및 대양 온도의 증가 관찰로부터 나온다. 또한, 기후 모델은, 21세기 동안 지구 표면 온도가 약 6℃ 더 상승할 수 있다고 시사한다. 이 추정에서, 온실 가스 농도의 증가는 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다. 그러나, 큰 정도로 방출된 온실 가스는 이산화탄소가 주요 방출 가스인 화석 연료(예컨대 석탄, 가솔린, 오일 등)의 연소 및 살림 벌채와 같은 인간 활동으로부터 유래한다.
따라서, 이러한 관점에서 주요 이슈 중 하나는 현재의 온실 가스, 특히 이산화탄소 농도의 감소, 및 또한 이러한 가스의 대기로의 방출의 감소 또는 회피이다.
당업계에서, 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키고 이러한 가스의 대기로의 방출을 감소 또는 회피하는 몇 가지 접근법이 제안되어 왔다. 예컨대, WO 2011/049759는 이온 교환 물질의 사용을 통한 산업 가스 방출 공급원으로부터의 이산화탄소의 감소를 비롯한, 이산화탄소를 함유하는 다양한 유형의 가스 방출 공급원으로부터 이산화탄소를 감소시키는 공정을 기재한다. US 2011/0091955A1은 (i) CO2를 포함하는 기체 스트림을 촉매와 반응시켜 수화된 CO2를 포함하는 용액을 형성시키는 단계; 및 (ii) 용액을 처리하여 준안정성 탄산염을 포함하는 조성물을 생성시키는 단계를 포함하는 방법을 기재한다. 준안정성 탄산염은 담수보다는 염수에 더욱 안정한 것으로 기재되어 있다. 준안정성 탄산염은 바테라이트, 아라고나이트, 비정질 탄산칼슘 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
또한, US 2011/041688A1은 흡수제 구조를 이산화탄소 로딩 공기 스트림 중에서 이산화탄소를 결합하기 위한 추가의 구조 및 기술에 사용하고, 공정열을 흡수 구조로부터 이산화탄소를 분리하고 흡수체 구조를 재생시키는 데에 사용하는 것을 기재한다. US 2010/258506A1은 미량의 CO2를 포함하거나 CO2를 포함하지 않는 제1 기체; 공기-물 평형에서 발견되는 것보다 적어도 더 높은 농도로 CO2를 포함하는 제2 기체; 염; 및 액체의 흐름을 적용하는 것을 포함하는, 유체의 CO2 농도를 감소시키는 방법으로서, 이에 의해 고체 탄산염이 상기 유체에 형성되고 상기 유체 중 상기 CO2의 농도가 감소하는 방법을 기재한다. US 2008/289495A1은 매질을 통해 대기로부터 이산화탄소를 수집하고 매질로부터 이산화탄소를 제거하는 공기 추출 시스템; 1 이상의 보관 장소로 제거된 이산화탄소를 단리하고 비료 및 건축 재료와 같은 비연료 제품 또는 갱신 가능한 에너지의 이용 가능성을 증가시킬 수 있는 격리 시스템; 및 공기 추출 시스템에 공정열을 공급하여 매질로부터 이산화탄소를 제거하여 이를 계속 사용을 위해 재생시킬 수 있는 1 이상의 에너지 공급원을 포함하는, 대기로부터 이산화탄소를 제거하여 지구 온난화를 감소시키는 시스템을 기재한다.
US 2004/219090A1은 이산화탄소를 고상의 안정한 형태로 전환시켜 기체 스트림으로부터 이산화탄소를 선택적으로 제거하는 공정을 기재한다. 격리 공정에서, 이산화탄소 풍부 공기를 기체 확산 막에 통과시켜 유체 매질에 이산화탄소를 운반한다. 이산화탄소 풍부 유체를 그 다음 이산화탄소에 특이적인 촉매를 함유하는 매트릭스에 통과시켜 이산화탄소의 탄산으로의 전환을 촉진한다. 최종 단계에서, 광물 이온을 반응에 첨가하여 카르보네이트 염의 침전을 형성시킨다. US 7,314,847은 대기 또는 전력 플랜트와 같은 다른 공급원으로부터의 이산화탄소(CO2)의 제거를 돕기 위한 흡수제의 제조 방법을 기재한다.
그러나, 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키고 이러한 가스의 대기로의 방출을 감소 또는 회피하기 위한 기재된 방법은, 이산화탄소가 보통 화학적으로 결합되어 있지 않고, 또한 사용된 흡수제 재료가 기재된 방법 동안 소비된다는 단점이 있다.
이에 따라, 기재된 상기 기술적 문제를 해결하고 특히 사용된 흡수제 재료를 재생하는 동안 이산화탄소 농도를 감소시키는 것을 가능하게 하는, 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키기 위한 개선 방법에 대한 요구가 계속 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 재생성 흡수제 재료를 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 다른 목적은, 포획된 이산화탄소가 시간 경과에 따라 안정한 형태로 전환되도록 하는, 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 포획된 이산화탄소의 안정한 형태가 용이하게 단리될 수 있도록 하는, 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 또 다른 목적은, 비용 효율적인 조건 하에서, 즉, 인공 자원을 기초로 하는 비용 집약적 원료의 사용을 회피하거나 이의 함량을 감소시키는 것에 의해 실시할 수 있는 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법을 제공하는 것이다. 다른 목적은 본 발명의 하기 설명으로부터 알 수 있다.
상기 및 다른 목적은 본 발명에서 여기에 정의된 바의 주제에 의해 해결된다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법이 제공되며, 여기서 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
a) 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 1 이상의 이온 교환 물질을 제공하는 단계,
b) 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원을 제공하는 단계,
c) 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계,
d) 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계,
e) 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시켜
i) 1 이상의 이온 교환 물질, 및
ii) 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 방출된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온
을 포함하는 혼합물을 얻는 단계,
f) 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하는 단계,
g) 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원과 접촉시켜 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염을 얻는 단계, 및
h) 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시켜 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 재생시키는 단계.
본 발명에 따른 상기 방법이 안정한 알칼리 토금속 탄산염 생성물을 생성시킴을, 즉 재생성 흡수제 재료를 사용하여 인공 자원에 기초한 비용 집약적인 원료의 사용을 회피하고 용이하게 단리될 수 있는 알칼리 토금속 탄산염 생성물을 생성시킴을, 본 발명자들은 놀랍게도 발견하였다. 더욱 정확하게는, 정의된 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소를 정의된 카르보네이트 염으로 전환시켜 이산화탄소 함유 공급원 중 이산화탄소의 농도를 감소시킬 수 있음을 본 발명자들은 발견하였다.
본 발명의 목적을 위해 하기 용어는 하기 의미를 가짐을 이해해야 한다:
본 발명의 목적을 위해, 용어 "재생성" 이온 교환 물질은 방법 주기 동안 재생성(recreation)되는 물질을 지칭한다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "이온 교환 물질"은 알칼리 토금속 양이온을 교환할 수 있는 물질을 지칭하며, 양이온은 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있고, 그 역도 가능하다.
하기에서 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 본 발명 방법의 바람직한 구체예 또는 기술적 상세를 지칭시, 이들 바람직한 구체예 또는 기술적 상세는 또한 본 명세서에 정의된 바의 본 발명의 용도를 지칭하고 (적용 가능한 한) 그 역도 성립함을 이해해야 한다. 예컨대 본 발명 방법의 1 이상의 이온 교환 물질을 천연 및/또는 합성 이온 교환 물질이라고 설정한 경우에는, 본 발명 용도의 1 이상의 이온 교환 물질은 천연 및/또는 합성 이온 교환 물질이다.
본 발명을 특정 구체예에 관하여 그리고 특정 도면을 참고하여 설명할 것이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 청구범위에 의해서만 한정된다. 이하에 기재된 바의 용어는 달리 지시되지 않는 한, 일반적으로 통상적인 의미로 이해되어야 한다.
용어 "포함한다"가 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 경우, 이는 주요한 또는 마이너한 기능적 중요성을 갖는 다른 비특정된 요소를 배제하지 않는다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "~로 이루어지다"는 용어 "~로 구성된다"의 바람직한 구체예로 고려되어야 한다. 하기에서 적어도 특정 수의 구체예를 포함시키기 위해 군을 정의하는 경우, 이는 또한 바람직하게는 이들 구체예로만 이루어진 군을 개시하는 것으로 이해되어야 한다.
용어 "포함하다" 또는 "갖는다"를 사용시마다, 이들 용어는 상기 정의된 바의 "포함한다"와 등가인 것으로 의미된다.
단수 명사로 지칭시의 무한의 또는 한정된 물품을 사용하는 경우, 이는 달리 구체적으로 기재되지 않는 한 복수의 그 명사를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이산화탄소 함유 공급원으로부터 CO2의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질의 용도가 제공된다. 재생성 이온 교환 물질은 벤토나이트를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 유리한 구체예는 상응하는 하위 청구항에서 정의되어 있다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 천연 이온 교환 물질, 개질 이온 교환 물질, 합성 이온 교환 물질, 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 필로실리케이트, 제올라이트, 운모, 몬모릴로나이트, 모리차이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 천연 이온 교환 물질 및/또는 EDTA, 이온 교환 수지 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 합성 이온 교환 물질, 바람직하게는 필로실리케이트를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온, 바람직하게는 칼슘 및/또는 마그네슘을 포함한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 고체 또는 수성 현탁액 또는 에멀젼 또는 필터 재료 또는 유동상의 형태로 제공된다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 2~50 중량%, 바람직하게는 5~40 중량%, 더욱 바람직하게는 7.5~30 중량%, 가장 바람직하게는 10~20 중량%의 이온 교환 물질 함량을 갖는 수성 현탁액의 형태로 제공된다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 몬모릴로나이트 및 부수 광물, 예를 들면 석영, 운모, 카올리나이트, 펠드스파, 파이라이트, 칼사이트, 크리스토발라이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 다양한 클레이 광물을 포함하는 벤토나이트로 이루어진다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 벤토나이트의 총 중량을 기준으로 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 예컨대 85~95 중량%의 몬모릴로나이트 함량을 갖는 벤토나이트로 이루어진다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 이온 교환 물질은 층간 공간을 주로 칼슘 및/또는 마그네슘 이온이 차지한 벤토나이트로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 중량 중앙 입자 크기 d50이 0.02~100 ㎛, 0.075~50 ㎛, 또는 0.1~5 ㎛, 바람직하게는 0.2~3 ㎛인 벤토나이트로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 기체, 액체, 고체, 착체, 이온 교환 물질 및 이들의 혼합물에서 선택되고, 바람직하게는 기체이다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 공기, 산업 배기 가스 스트림, 폐가스 스트림, 화산 방출 가스 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 적어도 0.02 Pa, 바람직하게는 적어도 0.05 Pa, 더욱 바람직하게는 적어도 0.1 Pa, 더더욱 바람직하게는 적어도 0.15 Pa, 가장 바람직하게는 적어도 0.2 Pa의 부분압을 제공하는 이산화탄소를 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및/또는 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 수용액, 바람직하게는 수용액의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 75 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 90 중량%의 물을 포함하는 수용액이다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 및/또는 2가 양이온의 천연 생성 공급원, 바람직하게는 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 양이온의 천연 생성 공급원이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 해수이다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원 및/또는 단계 c)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및/또는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 수용액, 바람직하게는 pH가 5~12, 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5인 수용액의 형태로 제공된다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고, 바람직하게는 나트륨이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 0.1~150 g/l, 바람직하게는 1~100 g/l, 더욱 바람직하게는 5~75 g/l, 가장 바람직하게는 10~50 g/l의 양으로 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 천연 생성 공급원, 예컨대 담경수이다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 경도가 5~130 °dH, 바람직하게는 10~60 °dH, 가장 바람직하게는 14~50 °dH인 담경수이다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물에서 선택되고, 바람직하게는 칼슘이다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 0.1~200 mg/l, 바람직하게는 0.5~150 mg/l, 더욱 바람직하게는 1~100 mg/l, 더더욱 바람직하게는 5~75 mg/l, 가장 바람직하게는 10~50 mg/l의 양으로 포함한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 접촉 단계 g)는, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원을 단계 f)에서 얻어진 수용액에 도입하여 실시한다. 단계 f)에서 얻어진 수용액은 이산화탄소의 하이드라티제이션을 강화하기 위한 1 이상의 촉매와 더 접촉시키는 것이 바람직하다. 이산화탄소의 하이드라티제이션을 강화하기 위한 1 이상의 촉매는 1 이상의 효소, 바람직하게는 탄산 탈수 효소인 것이 더 바람직하다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 접촉 단계 e) 및/또는 분리 단계 f) 및/또는 접촉 단계 g) 및/또는 접촉 단계 h)는 2℃~80℃, 바람직하게는 4℃~60℃, 가장 바람직하게는 5℃~40℃의 온도에서 실시한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 접촉 단계 e) 및/또는 분리 단계 f) 및/또는 접촉 단계 g) 및/또는 접촉 단계 h)는 4~12, 바람직하게는 5~11, 가장 바람직하게는 7~10.5의 pH에서 실시한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 접촉 단계 g)는 적어도 100 Pa, 더욱 바람직하게는 적어도 200 Pa, 가장 바람직하게는 적어도 300 Pa의 압력 하에서 실시한다.
본 발명의 다른 구체예에 따르면, 접촉 단계 h)는 접촉 단계 g) 전 및/또는 접촉 단계 g) 동안 및/또는 접촉 단계 g) 후 실시한다.
본 발명의 또 다른 구체예에 따르면, 분리 단계 f)는 여과, 원심 분리, 사이클로닝, 침강 또는 이들의 혼합에 의해 실시한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 상기 방법은 단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염을 분리하는 단계 k)를 더 포함한다. 분리 단계 k)는 여과, 원심 분리, 사이클로닝, 농축, 증발, 침강 또는 이들의 혼합에 의해 실시하는 것이 바람직하다.
하기에서, 본 발명의 추가의 상세, 특히 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법의 상기 단계에 대해 언급한다.
단계 a): 1 이상의 이온 교환 물질을 제공하는 단계
본 발명의 단계 a)에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 1 이상의 이온 교환 물질이 제공된다.
표현 "1 이상의" 이온 교환 물질은, 1종 이상의 이온 교환 물질이 본 발명 방법에서 사용될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단 1종의 이온 교환 물질을 본 발명 방법에서 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 적어도 2종의 이온 교환 물질의 혼합물을 본 발명 방법에서 사용한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 이온 교환 물질은 천연 이온 교환 물질, 개질 이온 교환 물질, 합성 이온 교환 물질, 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 의미에서 용어 "천연" 이온 교환 물질은 천연 유래의 이온 교환 물질을 지칭한다.
본 발명의 의미에서 용어 "개질" 이온 교환 물질은 화학적으로 처리된 천연 이온 교환 물질을 지칭한다.
본 발명의 의미에서 용어 "합성" 이온 교환 물질은 천연 유래는 아니지만 화학 반응에 의해 인공적으로 제조된 이온 교환 물질을 지칭한다.
예컨대, 1 이상의 이온 교환 물질이 천연 이온 교환 물질을 포함하는 경우, 1 이상의 이온 교환 물질은 바람직하게는 필로실리케이트, 제올라이트, 운모, 몬모릴로나이트, 모리차이트 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
1 이상의 이온 교환 물질이 합성 이온 교환 물질을 포함하는 경우, 1 이상의 이온 교환 물질은 바람직하게는 EDTA, 이온 교환 수지 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
본 발명 방법에서 사용할 수 있는 합성 이온 교환 물질의 예는 미국 소재 Dow Chemical Company에 의한 COWEXTM MAC, AmberliteTM, AmbersepTM 또는 IMAC® 시리즈의 이온 교환 물질이다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이온 교환 물질은 1 이상의 천연 이온 교환 물질이다. 예컨대, 1 이상의 이온 교환 물질은 1종의 천연 이온 교환 물질이다. 1 이상의 이온 교환 물질이 1 이상의 천연 이온 교환 물질일 경우, 1 이상의 이온 교환 물질은 바람직하게는 필로실리케이트를 포함한다. 대안적으로, 1 이상의 이온 교환 물질은 필로실리케이트로 이루어진다.
1 이상의 이온 교환 물질이 필로실리케이트를 포함하는 경우, 바람직하게는 필로실리케이트로 이루어지는 경우, 필로실리케이트는 바람직하게는 벤토나이트에서 선택된다. 따라서, 1 이상의 이온 교환 물질 바람직하게는 벤토나이트를 포함하고, 더욱 바람직하게는 벤토나이트로 이루어진다.
1 이상의 이온 교환 물질이 벤토나이트를 포함하거나 또는 이로 이루어지는 경우, 벤토나이트는 일반적으로 특히 주성분으로서의 몬모릴로나이트와 또한 석영, 카올리나이트, 운모, 펠드스파, 파이라이트, 칼사이트 및/또는 크리스토발라이트와 같은 다양한 클레이 광물을 포함하고, 바람직하게는 이로 이루어진다. 이들 광물 뿐 아니라 유래 부위에 따라 다른 성분도 가변적인 양으로 존재할 수 있다.
벤토나이트의 총 중량을 기준으로 몬모릴로나이트 함량이 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 예컨대 85~95 중량%인 벤토나이트가 특히 본 발명에 따른 방법에 적절하다.
본 발명의 하나의 특정 요건은, 1 이상의 이온 교환 물질이 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함한다는 것이다.
표현 "1 이상의" 알칼리 토금속 양이온은, 1종 이상의 알칼리 토금속 양이온이 1 이상의 이온 교환 물질에 존재할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단 1종의 알칼리 토금속 양이온이 1 이상의 이온 교환 물질에 존재한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 적어도 2종의 알칼리 토금속 양이온의 혼합물이 1 이상의 이온 교환 물질에 존재한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 적어도 2종의 알칼리 토금속 양이온의 혼합물이 1 이상의 이온 교환 물질에 존재한다. 바람직하게는, 2종의 알칼리 토금속 양이온의 혼합물이 1 이상의 이온 교환 물질에 존재한다.
표현 "알칼리 토금속 양이온"은 알칼리 토금속의 2가 양이온, 즉, 2의 원자가를 갖는 알칼리 토금속 양이온을 지칭한다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다. 예컨대, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘 및/또는 마그네슘을 포함한다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘을 포함한다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘 및/또는 마그네슘을 포함하는 경우, 추가의 알칼리 토금속 양이온의 존재는 배제되지 않는다. 예컨대, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘을 포함하는 경우, 1 이상의 이온 교환 물질은 마그네슘 및/또는 스트론튬을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘 및 마그네슘을 포함한다.
이러한 측면에서, 1 이상의 이온 교환 물질 중 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 존재는 1 이상의 이온 교환 물질 중 추가의 1가 및/또는 2가 및/또는 3가 양이온, 예컨대 알칼리 금속, 예를 들면 나트륨, 칼륨, 리튬 및 이들의 혼합물 및/또는 2가 양이온, 예를 들면 아연, 망간, 철 및 이들의 혼합물 및/또는 3가 양이온, 예를 들면 철, 알루미늄 및 이들의 혼합물의 존재를 배제하지 않음을 주지해야 한다.
1 이상의 이온 교환 물질이 벤토나이트를 포함하거나 또는 이로 이루어질 경우, 벤토나이트는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함한다. 예컨대, 벤토나이트의 층간 공간을 1 이상의 알칼리 토금속 양이온으로서의 칼슘 및/또는 마그네슘이 거의 배제적으로 차지하도록, 벤토나이트가 선택된다. 본 발명의 일구체예에서, 이온 교환 물질은, 층간 공간을 1 이상의 알칼리 토금속 양이온으로서의 칼슘 이온이 주로 차지한 벤토나이트로 이루어진다.
그러나, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 존재는, 알칼리 금속 양이온 또는 3가 양이온, 예를 들면 알루미늄이 벤토나이트의 층간 공간을 추가로 차지할 수 있는 것을 배제하지 않는다.
본 발명의 의미에서 용어 "층간 공간(들)"은 층간 양이온, 예컨대 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 존재하는 경우 추가의 1가 및/또는 2가 및/또는 3가 양이온이 차지할 수 있는 1 이상의 이온 교환 물질의 결정 격자 내의 2개의 음하전된 층 사이의 공간을 지칭한다.
본 발명의 1 이상의 이온 교환 물질은 양이온 교환 용량이 pH 7에서 적어도 60 cmol+/kg, 바람직하게는 pH 7에서 적어도 70 cmol+/kg, 가장 바람직하게는 pH 7에서 적어도 80 cmol+/kg임을 의미한다. 예컨대, 본 발명의 1 이상의 이온 교환 물질은 양이온 교환 용량이 pH 7에서 60~130 cmol+/kg 또는 pH 7에서 70~120 cmol+/kg이다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이온 교환 물질은 양이온 교환 용량이 pH 7에서 적어도 60 cmol+/kg, 바람직하게는 pH 7에서 적어도 70 cmol+/kg, 가장 바람직하게는 pH 7에서 적어도 80 cmol+/kg인 벤토나이트를 포함하거나 또는 이로 이루어진다. 예컨대, 본 발명의 1 이상의 이온 교환 물질은 양이온 교환 용량이 pH 7에서 60~130 cmol+/kg 또는 pH 7에서 70~120 cmol+/kg인 벤토나이트를 포함하거나 또는 이로 이루어진다.
용어 "양이온 교환 용량"은 1 이상의 이온 교환 물질이 특정 pH 값에서 유지할 수 있고 이온 교환에 이용 가능한 임의의 부류의 총 양이온의 최대량을 지칭한다.
1 이상의 이온 교환 물질이 벤토나이트를 포함하거나 또는 이로 이루어지는 경우, 벤토나이트는 Sedigraph 5120로 측정시 바람직하게는 중량 중앙 입자 크기 d50이 0.02~100 ㎛, 0.075~50 ㎛, 또는 0.1~5 ㎛, 바람직하게는 0.2~3 ㎛이다.
본 출원 전체에서, 입상 재료의 "입자 크기"는 입자 크기의 분포로 기재된다. 값 dx는 입자의 x 중량%가 dx 미만의 직경을 갖는 것에 대한 직경을 나타낸다. 이는, d20 값은, 모든 입자의 20 중량%가 더 작은 입자 크기이고, d75 값은 모든 입자의 75 중량%가 더 작은 입자 크기이다. 따라서, d50 값은 중량 중앙 입자 크기이다. 즉, 모든 입자의 50 중량%가 이 입자 크기보다 크거나 또는 작다. 본 발명의 목적을 위해, 달리 지시하지 않는 한, 입자 크기는 중량 중앙 입자 크기 d50으로서 특정된다. d50 값이 0.4~2 ㎛인 입자에 대한 중량 중앙 입자 크기 d50 값을 결정하기 위해, 미국 소재 Micromeritics사 제조의 Sedigraph 5120 장치를 이용할 수 있다. d50 값이 0.4 ㎛ 이하인 입자에 대한 중량 중앙 입자 크기 d50 값을 결정하기 위해, 독일 소재 Malvern Instruments GmbH 제조의 Matersizer 장치를 이용할 수 있다.
단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 고체 또는 수성 현탁액 또는 에멀젼 또는 필터 재료 또는 유동상의 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 예컨대, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 형태로 제공된다.
본 발명의 의미에서 "수성 현탁액" 또는 "수성 슬러리"는 고체 및 물, 및 임의로 추가의 첨가제를 포함하며, 보통 대량의 고체를 함유하므로, 이것으로 형성되는 액체보다 더욱 점성이 있고 더 높은 밀도를 가질 수 있다. 그러나, 용어 "수성 현탁액" 또는 "수성 슬러리"는 물이 소량의 1 이상의 수혼화성 용매를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
예컨대, 1 이상의 수혼화성 용매는 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 수성 현탁액은 수성 현탁액의 수상의 총 중량을 기준으로 물을 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더더욱 바람직하게는 적어도 90 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 92 중량%의 양으로 포함한다. 예컨대, 수성 현탁액은 수성 현탁액의 수상의 총 중량을 기준으로 90~100 중량%, 바람직하게는 92~100 중량%, 더욱 바람직하게는 94~100 중량%, 가장 바람직하게는 96~100 중량%의 양으로 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이온 교환 물질을 포함하는 수성 현탁액은 수혼화성 용매를 포함하지 않는다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 이온 교환 물질 함량이 2~50 중량%인 수성 현탁액의 형태로 제공된다. 예컨대, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 이온 교환 물질 함량이 5~40 중량%, 더욱 바람직하게는 7.5~30 중량%, 가장 바람직하게는 10~20 중량%인 수성 현탁액의 형태로 제공된다.
브룩필드 점도계(실시예에 기재됨)로 측정된 수성 현탁액의 점도가 10~5,000 mPas, 바람직하게는 100~2,500 mPas, 특히 150~1,000 mPas가 되도록, 1 이상의 이온 교환 물질의 함량을 선택한다. 최적 함량은 경우에 따라, 즉 점도에 영향을 미치는 1 이상의 이온 교환 물질의 화학적 및 광물학적 조성 및 이의 팽윤성에 따라 달라진다.
단계 b): 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원을 제공하는 단계
본 발명의 단계 b)에 따르면, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원이 제공된다.
표현 "1 이상의" 이산화탄소 함유 공급원은, 이산화탄소를 함유하는 1 이상의 공급원을 본 발명 방법에서 사용할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단 1종의 이산화탄소 함유 공급원이 본 발명 방법에서 사용된다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 적어도 2종의 이산화탄소 함유 공급원의 혼합물이 본 발명 방법에서 사용된다.
본 발명의 일구체예에서, 단 1종의 이산화탄소 함유 공급원이 본 발명 방법에서 사용된다.
표현 "이산화탄소 함유 공급원"은 이산화탄소를 방출할 수 있는 임의의 공급원을 지칭한다.
1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 임의의 편리한 이산화탄소 함유 공급원을 포함한다. 특히, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 기체, 액체, 고체, 착체, 이온 교환 물질 및 이들의 혼합물에서 선택될 수 있다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 기체 형태로 제공된다.
기체 이산화탄소는 실질적으로 순수한 이산화탄소일 수 있으며, 기체 이산화탄소는 이산화탄소 및 1 이상의 추가의 기체 및/또는 재와 같은 입상 재료와 같은 다른 물질을 포함하는 다성분을 포함한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 공기, 산업 배기 가스 스트림, 폐가스 스트림, 화산 방출 가스 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
예컨대, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 산업 플랜트에 의해 생성되는 배기 가스 스트림이다. 산업 플랜트는 매우 다양한 것에서 선택될 수 있다. 예컨대, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 전력 플랜트, 화학적 및 기계적 처리 플랜트, 정련소, 및 예컨대 연료 연소 또는 다른 처리 단계의 부산물과 같은 이산화탄소를 생성시키는 다른 산업 플랜트에서 선택되는 산업 플랜트에 의해 생성되는 배기 가스 스트림에 의해 생성된다.
적절한 폐가스 스트림은 석탄, 오일, 천연 가스와 같은 화석 연료, 및 역청 사암, 중유, 유혈암 등과 같은 연료 생성물를 연소시키는 산업 플랜트에 의해 생성되는 폐가스 스트림에서 선택된다.
1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 주성분으로서 이산화탄소를 함유할 수 있거나, 또는 질소 산화물(NOx), 황 산화물(SOx)과 같은 추가의 성분 및 1 이상의 추가의 기체 및/또는 입상 성분을 함유할 수 있다. 추가의 기체 및/또는 입상 성분은 산화탄소, 할라이드, 예를 들면 염화수소 및 불화수소, 금속, 예를 들면 수은, 비소, 베릴륨, 붕소, 카드뮴, 크롬, 코발트, 납, 망간, 몰리브덴, 셀레늄, 스트론튬, 탄탈, 바나듐 등, 유기 물질, 예를 들면 탄화수소, 디옥신 및 PAH 화합물(다환식 방향족 탄화수소) 및/또는 연소 공정에서 통상 얻어지는 분진 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 적어도 0.02 Pa, 바람직하게는 적어도 0.05 Pa, 더욱 바람직하게는 적어도 0.1 Pa, 더더욱 바람직하게는 적어도 0.15 Pa, 가장 바람직하게는 적어도 0.2 Pa의 부분압을 제공하는 이산화탄소를 포함한다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원의 총 부피를 기준으로 이산화탄소를 적어도 2 부피%, 바람직하게는 적어도 5 부피%, 더욱 바람직하게는 적어도 10 부피%, 더더욱 바람직하게는 적어도 15 부피%, 가장 바람직하게는 적어도 20 부피%의 양으로 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 물에 도입되어 수용액을 형성한다. 본 발명의 의미에서 "수용액"은 수성 용매 중에 용해된 입자 및 임의로 소량의 불연속(discrete) 고체 입자를 단지 포함하고, 바람직하게는 함유하는 계를 지칭한다. 수용액이 수성 용매 중에 용해된 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 의미에서 용어 "용해된"은 불연속 고체 입자가 용매 중에 관찰되지 않는 계를 지칭한다. 본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 수성 용매 중에 불연속 고체 입자를 ≤ 10 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 7.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 ≤ 5 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 2 중량%의 양으로 함유한다.
1 이상의 이산화탄소 함유 공급원이 수용액의 형태로 제공되는 경우, 수용액은 바람직하게는 pH가 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5이다.
단계 c): 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계
본 발명의 단계 c)에 따르면, 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원이 제공된다.
표현 1 이상의 양이온의 "1 이상의" 공급원은, 양이온의 1종 이상의 공급원을 본 발명 방법에서 사용할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 양이온의 단 1종의 공급원을 본 발명 방법에서 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 1 이상의 양이온의 적어도 2종의 공급원의 혼합물을 본 발명 방법에서 사용한다.
표현 "1 이상의" 양이온의 1 이상의 공급원은, 1종 이상의 양이온을 본 발명 방법에 제공할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단 1종의 양이온을 본 발명 방법에서 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 적어도 2종의 양이온의 혼합물을 본 발명 방법에서 사용한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 적어도 2종의 양이온의 혼합물의 1종의 공급원이다. 대안적으로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1종의 양이온의 1종의 공급원이다.
1 이상의 양이온과 관련하여, 1 이상의 양이온이 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 한, 양이온의 종류에 관한 특정한 제한은 없음을 주지해야 한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 1가 양이온을 포함한다. 추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 2가 양이온을 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 바람직하게는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
따라서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온이 1 이상의 1가 양이온일 경우, 1 이상의 1가 양이온은 바람직하게는 1 이상의 알칼리 금속 양이온이다. 1 이상의 양이온이 1 이상의 알칼리 금속 양이온일 경우, 1 이상의 양이온은 바람직하게는 리튬, 나트륨, 칼륨 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
대안적으로 또는 추가로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온이 1 이상의 2가 양이온일 경우, 1 이상의 2가 양이온은 바람직하게는 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온과는 상이한 알칼리 토금속 양이온이다.
예컨대, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온이 1 이상의 알칼리 토금속 양이온일 경우, 1 이상의 양이온은 바람직하게는 마그네슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 나트륨이다.
1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 포함하는 수용액인 것이 바람직하다. 본 발명의 의미에서 "수용액"은 수성 용매 중에 용해된 입자 및 임의로 소량의 불연속 고체 입자를 단지 포함하고, 바람직하게는 함유하는 계를 지칭한다. 수용액이 수성 용매 중에 용해된 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 의미에서 용어 "용해된"은 불연속 고체 입자가 용매 중에 관찰되지 않는 계를 지칭한다. 본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 수성 용매 중에 불연속 고체 입자를 ≤ 10 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 7.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 ≤ 5 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 2 중량%의 양으로 함유한다.
용어 "수"용액은 수성 용매가 소량의 1 이상의 수혼화성 용매를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
예컨대, 1 이상의 수혼화성 용매는 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 용매상을 총 중량을 기준으로 1 이상의 수혼화성 용매를 ≤ 40 중량%, 바람직하게는 ≤ 30 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 20 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 10 중량%의 양으로 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온을 포함하는 수용액은 수혼화성 용매를 포함하지 않는다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원이 수용액의 형태로 제공되는 경우, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 75 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 90 중량%의 물을 포함한다.
예컨대, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 90~99 중량%, 더욱 바람직하게는 91~99 중량%, 가장 바람직하게는 92~98 중량%의 물을 포함한다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 0.1~150 g/l, 바람직하게는 1~100 g/l 또는 5~75 g/l의 양으로 포함한다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 10~50 g/l의 양으로 포함한다.
1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원이 수용액의 형태로 제공되는 경우, 수용액은 바람직하게는 pH가 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5이다.
1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있든 1 이상의 양이온의 천연 생성 공급원인 것이 바람직하다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 및/또는 2가 양이온의 천연 생성 공급원이다.
예컨대, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 양이온의 천연 생성 공급원이다.
예컨대, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 1가 양이온의 천연 생성 공급원, 예를 들면 2가 양이온, 1가 양이온 또는 이들의 혼합물에 대한 편리한 공급원일 수 있는 지하 염수이다.
지하 염수는 농축된 수성 염수 조성물을 포함한다. 지하 염수는 바람직하게는 지구의 대양 또는 호수와 같은 지표면 바로 밑과 같은 지하 위치로부터 얻어진다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 해수이다. 해수는 종종 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1가 및/또는 2가 양이온의 편리한 공급원이다. 충분량의 1 이상의 양이온이 제공되는 한, 임의의 종류의 해수를 사용할 수 있다. 특히, 해수 중 1 이상의 양이온의 양은 ≤ 0.1 g/l, 바람직하게는 ≤ 1 g/l, 더욱 바람직하게는 ≤ 5 g/l, 가장 바람직하게는 ≤ 10 g/l가 아니어야 한다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 수중 용해된 염의 총량을 기준으로 3~35 중량%, 바람직하게는 3~20 중량%, 더욱 바람직하게는 3~10 중량%, 가장 바람직하게는 3~5 중량%의 염도를 갖는 물이다. 예컨대, 상기 물은 수중 용해된 염의 총량을 기준으로 3~4.5 중량% 또는 3.1~4 중량%의 염도를 갖는다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 밀도가 23℃에서 적어도 1.010 kg/l, 바람직하게는 23℃에서 적어도 1.020 kg/l, 가장 바람직하게는 23℃에서 1.020~1.030 kg/l인 해수이다. 예컨대, 해수는 밀도가 23℃에서 1.020~1.025 kg/l이다.
단계 d): 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계
본 발명의 단계 d)에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 제공된다.
표현 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 "1 이상의" 공급원은, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1종 이상의 공급원을 본 발명 방법에서 사용할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 단 1종의 공급원을 본 발명 방법에서 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 적어도 2종의 공급원의 혼합물을 본 발명 방법에서 사용한다.
표현 "1 이상의" 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은, 1종 이상의 알칼리 토금속 양이온이 본 발명 방법에 제공될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단 1종의 알칼리 토금속 양이온을 본 발명 방법에서 사용한다. 본 발명의 다른 구체예에 따르면, 적어도 2종의 알칼리 토금속 양이온의 혼합물을 본 발명 방법에서 사용한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 적어도 2종의 알칼리 토금속 양이온의 혼합물의 1종의 공급원이다. 대안적으로, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1종의 알칼리 토금속 양이온의 1종의 공급원이다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온에 관하여, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 단계 c)에 제공되는 1 이상의 양이온을 치환할 수 있는 한, 알칼리 토금속 양이온의 종류에 관한 특정한 제한은 없음을 주지해야 한다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 d)에 제공되는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 a)의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 동종이다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘 및/또는 마그네슘을 포함한다. 예컨대, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘을 포함한다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘 및/또는 마그네슘을 포함하는 경우, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원 중 추가의 알칼리 토금속 양이온의 존재는 배제되지 않는다. 예컨대, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 칼슘을 포함하는 경우, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 마그네슘 및/또는 스트론튬을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 칼슘 및 마그네슘을 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 d)에 제공되는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 c)에 제공되는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 상이하다. 예컨대, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함한다. 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 마그네슘을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함한다. 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 스트론튬을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 이들의 혼합물을 포함한다.
대안적으로, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함한다. 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘 및 스트론튬을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 및 이들의 혼합물을 포함한다. 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 마그네슘 및 스트론튬을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘 및 이들의 혼합물을 포함한다.
단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온이 칼슘, 마그네슘 및 스트론튬을 포함하는 경우, 단계 c)의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 이들의 혼합물을 포함함을 더 이해해야 한다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액인 것이 바람직하다.
본 발명의 의미에서 "수용액"은 수성 용매 중에 용해된 입자 및 임의로 소량의 불연속 고체 입자를 단지 포함하고, 바람직하게는 함유하는 계를 지칭한다. 수용액이 수성 용매 중에 용해된 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 의미에서 용어 "용해된"은 불연속 고체 입자가 용매 중에 관찰되지 않는 계를 지칭한다. 본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 수성 용매 중에 불연속 고체 입자를 ≤ 10 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 7.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 ≤ 5 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 2 중량%의 양으로 함유한다. 용어 "수"용액은 수성 용매가 소량의 1 이상의 수혼화성 용매를 포함하는 것을 배제하지 않는다.
예컨대, 1 이상의 수혼화성 용매는 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라히드로푸란 및 이들의 혼합물에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 용매상의 총 중량을 기준으로 1 이상의 수혼화성 용매를 ≤ 40 중량%, 바람직하게는 ≤ 30 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 20 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 10 중량%의 양으로 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 수혼화성 용매를 포함하지 않는다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 수용액의 형태로 제공되는 경우, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 75 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 90 중량%의 물을 포함한다.
예컨대, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로 90~99 중량%, 더욱 바람직하게는 91~99 중량%, 가장 바람직하게는 92~98 중량%의 물을 포함한다.
추가로 또는 대안적으로, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 0.1~200 mg/l, 바람직하게는 0.5~150 mg/l, 더욱 바람직하게는 1~100 mg/l, 더더욱 바람직하게는 5~75 mg/l, 가장 바람직하게는 10~50 mg/l의 양으로 포함한다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 수용액의 형태로 제공될 경우, 수용액은 바람직하게는 pH가 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5이다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 천연 생성 공급원인 것이 바람직하다. 본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 단계 c)에서 제공되는 1 이상의 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 천연 생성 공급원이다.
예컨대, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 칼슘의 천연 생성 공급원이다.
본 발명의 일구체예에서, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 담경수와 같은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 천연 생성 공급원이다.
충분량의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온, 바람직하게는 칼슘이 제공되는 한, 임의의 종류의 담경수를 사용할 수 있다. 특히, 담경수 중 1 이상의 알칼리 토금속 양이온, 바람직하게는 칼슘의 양은 ≤ 0.1 g/l, 바람직하게는 ≤ 0.5 g/l, 더욱 바람직하게는 ≤ 1 g/l, 더더욱 바람직하게는 ≤ 5 g/l, 가장 바람직하게는 ≤ 10 g/l이 아니어야 한다.
추가로 또는 대안적으로, 경도가 5~130 °dH, 바람직하게는 10~60 °dH, 가장 바람직하게는 14~50 °dH이도록, 담경수를 선택한다.
본 발명의 목적을 위해, 경도는 독일 경도를 지칭하며, "° 독일 경도, °dH"로 표시된다. 이러한 관계에서, 경도는 알칼리토 탄산수소를 포함하는 수용액 중 알칼리 토금속 양이온의 총량을 지칭하며, 에틸렌-디아민-사아세트산(EDTA) 및 등가점 인디케이터로서의 Eriochrome T를 사용하는 pH 10에서의 착화법 적정(complexometric titration)에 의해 측정된다.
담경수는 호수 및/또는 강 또는/또는 내해(inland sea)와 같은 임의의 천연 생성 공급원에서 선택될 수 있다.
추가로 또는 대안적으로, 경담수는 인위개변성(anthropogenic)일 수 있다. 예컨대, 본 발명 방법에 적절한 담경수를 제조하기 위해, 담연수(fresh soft water)를 1 이상의 알칼리 토금속 양이온과 접촉시킬 수 있다. 본 발명의 일구체예에서, 칼슘 및/또는 마그네슘과 같은 2가 양이온을 담연수에 첨가할 수 있다. 담경수는 물 재무기화(remineralization) 공정으로부터 얻어질 수 있음을 더 이해해야 한다. 물 재무기화 공정은 예컨대 US 7,374,694, EP 0 520826, WO 2010/12691, 유럽 특허 출원 11 175 012.1, 유럽 특허 출원 10 172 771.7 및 유럽 특허 출원 11 179 541.5에 기재되어 있다.
단계 e): 1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉
본 발명의 단계 e)에 따르면, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시킨다.
접촉으로, i) 1 이상의 이온 교환 물질, 및 ii) 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 방출된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 혼합물이 제공된다.
단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉은 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 수단에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 접촉은 혼합 조건 하에서 실시할 수 있다. 당업자는 공정 장비에 따라 혼합 속도 및 온도와 같은 혼합 조건을 채택할 것이다.
특히, 방법 단계 e)의 접촉은 이온 교환 물질과 같은 입상 재료를 포함하는 현탁액의 조합 및/또는 혼합 및/또는 교반을 위해 당업자에게 잘 알려진 임의의 유형의 탱크 및/또는 용기에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 접촉 단계 e)는 수직형 및/또는 수평형 혼합 유닛, 바람직하게는 수직형 혼합 유닛에서 실시할 수 있다.
바람직하게는, 접촉 단계 e)에 사용되는 혼합 유닛은 교반 수단을 포함한다. 예컨대, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 교반 블레이드와 같은 기계적 교반 수단에서 선택된다. 대안적으로, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 더 농축된 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 분말-액체 혼합 수단에서 선택된다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉은 1 이상의 이온 교환 물질을 포함하는 수성 현탁액 또는 에멀젼에 수용액의 형태의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원을 투입하여 달성될 수 있다. 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질이 고체 또는 필터 재료 또는 유동상의 형태로 제공되는 경우, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉은 수용액의 형태의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원을 첨가하여 달성될 수 있다. 이러한 관계에서, 혼합 조건은 1 이상의 이온 교환 물질에 도입된 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 흐름에 의해 달성될 수 있음도 주지해야 한다.
본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 e)는 2℃~80℃, 바람직하게는 4℃~60℃, 가장 바람직하게는 5℃~40℃의 온도에서 실시한다.
예컨대, 접촉 단계 e)는 실온, 즉 20℃에서 또는 다른 온도에서 실시할 수 있다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 방법 단계 e)는 적어도 1 초, 바람직하게는 적어도 1 분, 예컨대 적어도 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 4 시간, 6 시간, 8 시간 또는 10 시간 동안 실시한다.
본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 e)에서 얻어진 혼합물은 수성 현탁액의 형태로 존재한다. 수성 현탁액이 얻어지는 경우, 접촉 단계 e)는 바람직하게는 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5의 pH에서 실시한다.
접촉 단계 e)에서 얻어진 혼합물은 i) 1 이상의 이온 교환 물질, 및 ii) 1 이상의 교환 물질로부터 방출된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함한다. 특히, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질에 결합된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 적어도 일부가 접촉 단계 e) 동안 단계 c)의 1 이상의 양이온으로 교환된다.
단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질은 분리 단계 f)에서 분리된다.
단계 f): 1 이상의 이온 교환 물질로부터의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 분리
본 발명의 단계 f)에 따르면, 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 분리한다.
본 발명의 일구체예에서, 분리 단계 f)는 2℃~80℃, 바람직하게는 4℃~60℃, 가장 바람직하게는 5℃~40℃의 온도에서 실시한다. 예컨대, 분리 단계 f)는 실온, 즉 20℃에서 또는 다른 온도에서 실시한다.
본 발명의 일구체예에서, 분리 단계 f)는 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5의 pH에서 실시한다.
단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터의 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 분리는 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 분리 수단에 의해 달성할 수 있다. 예컨대, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터의 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 분리는 여과, 원심 분리, 사이클로닝, 침강 또는 이들의 혼합에 의해 달성할 수 있다.
접촉 단계 e)에서 얻어진 혼합물이 수성 현탁액의 형태로 존재할 경우, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하기 위해, 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은, 바람직하게는 예컨대 막 여과 유닛에 의한 여과에 의해 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 분리한다.
단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하는 데에 사용되는 1 이상의 막 여과 유닛은 당업자에게 공지되어 있고 통상적으로 입상 재료를 포함하는 수성 현탁액/용액의 여과에 사용되는 임의의 유형의 막 필터일 수 있다. 예컨대, 크로스 플로우 막 정밀 여과 장치 및/또는 크로스 플로우 막 한외 여과 장치를 이용할 수 있다.
현탁된 입상 이온 교환 물질이 현탁액/용액으로부터 분리되고 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 투명한 수용액이 얻어지도록, 막 여과 유닛의 내부와 주변 환경 사이에 압력 차이가 존재함을 이해해야 한다. 바람직하게는, 막 여과 유닛 내부의 압력은 주변 환경의 압력보다 높다.
본 발명의 의미에서 "수용액"은 수성 용매 중에 용해된 입자 및 임의로 소량의 불연속 고체 입자를 수성 용매에 단지 포함하는, 바람직하게는 함유하는 계를 지칭한다. 수용액이 수성 용매에 용해된 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 의미에서 용어 "용해된"은 불연속 고체 입자가 용매 중에 관찰되지 않는 계를 지칭한다. 본 발명의 일구체예에서, 수용액은 수용액의 총 중량을 기준으로, 수성 용매 중에 불연속 고체 입자를 ≤ 10 중량%, 더욱 바람직하게는 ≤ 7.5 중량%, 더더욱 바람직하게는 ≤ 5 중량%, 가장 바람직하게는 ≤ 2 중량%의 양으로 함유한다.
예컨대, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하는 데에 사용되는 1 이상의 막 여과 유닛은 크로스 플로우 막 여과 장치이다. 추가로 또는 대안적으로, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하는 데에 사용되는 1 이상의 막 여과 유닛은 크로스 플로우 막 한외 여과 장치이다.
크로스 플로우 막 여과 장치는 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명 방법에 적절할 수 있는 하나의 크로스 플로우 막 여과 장치는 독일 소재 Microdyn-Nadir GMBH로부터 Mycrodyn Modul CMB 150으로서 입수 가능한 크로스 플로우 막 여과 장치를 포함한다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 경도가 5~130 °dH, 바람직하게는 10~60 °dH, 가장 바람직하게는 14~50 °dH이다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 pH가 4~12, 바람직하게는 5~11, 가장 바람직하게는 7~10.5이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 농도가 적어도 1 mg/l, 바람직하게는 적어도 100 mg/l, 더욱 바람직하게는 적어도 1,000 mg/l, 더더욱 바람직하게는 적어도 2,500 mg/l, 가장 바람직하게는 적어도 5,000 mg/l이다. 예컨대, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 농도가 적어도 7,500 mg/l 또는 적어도 10,000 mg/l이다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 농도가 1~30,000 mg/l, 바람직하게는 100~25,000 mg/l, 더욱 바람직하게는 1,000~20,000 mg/l, 더더욱 바람직하게는 2,500~15,000 mg/l, 가장 바람직하게는 5,000~12,500 mg/l이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액은 탁도 값이 1.0 NTU 미만, 바람직하게는 0.5 NTU 미만, 가장 바람직하게는 0.3 NTU 미만이다.
단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 방법 단계 g)에서 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원과 더 접촉시킨다. 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리한 후에 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질을 방법 단계 h)에서 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원과 더 접촉시킨다.
단계 g): 1 이상의 알칼리 토금속 양이온과 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원의 접촉
본 발명의 단계 g)에 따르면, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원과 접촉시킨다. 접촉으로 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염이 제공된다.
1 이상의 알칼리 토금속 양이온과 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원의 접촉은 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 수단에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 접촉은 혼합 조건 하에서 실시할 수 있다. 당업자는 공정 장비에 따른 혼합 속도 및 온도와 같은 혼합 조건을 채택할 것이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 수용액의 형태로 존재한다.
수용액이 제공되는 경우, 방법 단계 g)의 접촉은 수용액의 조합 및/또는 혼합 및/또는 교반을 위해 당업자에게 잘 알려진 임의의 유형의 탱크 및/또는 용기에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 접촉 단계 g)는 수직형 및/또는 수평형 혼합 유닛, 바람직하게는 수직형 혼합 유닛에서 실시할 수 있다.
바람직하게는, 접촉 단계 g)에 사용되는 혼합 유닛은 교반 수단을 포함한다. 예컨대, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 교반 블레이드와 같은 기계적 교반 수단에서 선택된다. 대안적으로, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 더 농축된 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 분말-액체 혼합 수단에서 선택된다.
본 발명의 일구체예에서, 이산화탄소 함유 공급원, 바람직하게는 기체 이산화탄소를 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액에 도입, 바람직하게는 투입하여, 용액에 이산화탄소 기포의 분산액을 형성시키고 기포가 그 안에 용해되게 한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 접촉 단계 g)는 적어도 100 Pa, 더욱 바람직하게는 적어도 200 Pa, 가장 바람직하게는 적어도 300 Pa의 압력 하에서 실시한다.
예컨대, 이산화탄소를 가압 하에서 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 수용액에 도입한다.
본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 g)는 2℃~80℃, 바람직하게는 4℃~60℃, 가장 바람직하게는 5℃~40℃의 온도에서 실시한다. 예컨대, 접촉 단계 g)는 실온, 즉 20℃에서 또는 다른 온도에서 실시할 수 있다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 방법 단계 g)는 적어도 1 초, 바람직하게는 적어도 1 분, 예컨대 적어도 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 4 시간, 6 시간, 8 시간 또는 10 시간 동안 실시한다.
추가로 또는 대안적으로, 접촉 단계 g)는 바람직하게는 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5의 pH에서 실시한다. 본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 g)는 8~10.5 또는 8.2~10.5의 pH에서 실시한다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 단계 f)에서 얻어진 수용액을 이산화탄소의 하이드라티제이션을 강화하기 위한 1 이상의 촉매와 더 접촉시킨다. 예컨대, 이산화탄소의 하이드라티제이션을 강화하기 위한 1 이상의 촉매는 1 이상의 효소이다. 본 발명의 일구체예에서, 이산화탄소의 하이드라티제이션을 강화하기 위한 1 이상의 촉매는 탄산 탈수 효소이다.
방법 단계 g)에 따르면, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온과 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원의 접촉에 의해 얻어진다.
본 발명의 일구체예에서, 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 수불용성 카르보네이트 염이다. 예컨대, 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 25℃에서의 수용해도가 ≤ 1,000 mg/l, 바람직하게는 ≤ 500 mg/l, 더욱 바람직하게는 ≤ 200 mg/l, 가장 바람직하게는 ≤ 150 mg/l이다. 예컨대, 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 25℃에서의 수용해도가 ≤ 100 mg/l 또는 ≤ 50 mg/l이다. 본 발명의 일구체예에서, 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 25℃에서의 수용해도가 ≤ 30 mg/l 또는 ≤ 20 mg/l이다.
본 발명의 일구체예에서, 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 탄산칼슘이다.
본 발명의 일구체예에서, 상기 방법은 단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염을 분리하는 단계 k)를 더 포함한다.
단계 k)에 따른 단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염의 분리는 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 분리 수단에 의해 달성할 수 있다. 예컨대, 단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염의 분리는 여과, 원심 분리, 사이클로닝, 농축, 증발, 침강 또는 이들의 혼합에 의해 달성한다.
단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염이 수성 현탁액의 형태로 존재하는 경우, 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 바람직하게는 예컨대 막 여과 유닛에 의한 여과에 의해 수상으로부터 분리한다.
단계 k)에 따른 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리에 사용되는 1 이상의 막 여과 유닛은 당업자에게 공지되어 있고 입상 재료를 포함하는 수성 현탁액/용액의 여과에 통상적으로 사용되는 임의의 유형의 막 필터일 수 있다. 예컨대, 크로스 플로우 막 정밀 여과 장치 및/또는 크로스 플로우 막 한외 여과 장치를 이용할 수 있다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리에 사용되는 1 이상의 막 여과 유닛은 상기에 추가로 정의된 바의 크로스 플로우 막 여과 장치 및/또는 크로스 플로우 막 한외 여과 장치이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리 후 얻어진 수용액은 경도가 1~100 °dH, 바람직하게는 2~50 °dH, 가장 바람직하게는 3~25 °dH이다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리 후 얻어진 수용액은 pH가 4~12, 바람직하게는 5~11, 가장 바람직하게는 7~10.5이다. 본 발명의 일구체예에서, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리 후 얻어진 수용액은 pH가 8~10.5 또는 8.2~10.5이다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리 후 얻어진 수용액은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 농도가 ≤ 10 mg/l, 바람직하게는 ≤ 5 mg/l, 더욱 바람직하게는 ≤ 1 mg/l, 가장 바람직하게는 ≤ 0.5 mg/l이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 g)에서 얻어진 카르보네이트 염의 분리 후 얻어진 수용액은 탁도 값이 1.0 NTU 미만, 바람직하게는 0.5 NTU 미만, 가장 바람직하게는 0.3 NTU 미만이다.
단계 k)에서 분리된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 바람직하게는 필터에서 침전으로서 얻어진다. 얻어진 카르보네이트 염은 당업계에 공지된 임의의 적절한 방법으로 건조시킬 수 있다. 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염은 예컨대 스프레이 드라이어 또는 마이크로파에 의해 또는 오븐에서 열로, 또는 예컨대 함수량을 저하시켜 기계적으로, 건조시킬 수 있다.
단계 h): 1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉
본 발명의 단계 h)에 따르면, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시킨다. 접촉으로 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질이 재생된다.
1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉은 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 수단에 의해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 접촉은 혼합 조건 하에서 실시할 수 있다. 당업자는 공정 장비에 따른 혼합 속도 및 온도와 같은 혼합 조건을 채택할 것이다.
본 발명의 일구체예에서, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 형태로 존재한다.
수성 현탁액이 제공되는 경우, 방법 단계 h)의 접촉은 수성 현탁액의 조합 및/또는 혼합 및/또는 교반을 위해 당업자에게 잘 알려진 임의의 유형의 탱크 및/또는 용기에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 접촉 단계 h)는 수직형 및/또는 수평형 혼합 유닛, 바람직하게는 수직형 혼합 유닛에서 실시할 수 있다.
바람직하게는, 접촉 단계 h)에 사용되는 혼합 유닛은 교반 수단을 포함한다. 예컨대, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 교반 블레이드와 같은 기계적 교반 수단에서 선택된다. 대안적으로, 교반 수단은 통상적으로 탱크 및/또는 용기에서 입상 재료를 포함하는 더 농축된 현탁액을 교반 및 혼합하는 데에 사용되는 분말-액체 혼합 수단에서 선택된다.
추가로 또는 대안적으로, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질이 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 재생시키기 위해 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 첨가되는 필터 재료 또는 유동상의 형태로 제공되도록, 접촉 단계 h)를 실시할 수 있다.
접촉 단계 g) 및 접촉 단계 h)는 서로 독립적으로 이루어짐을 이해해야 한다. 따라서, 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질과 방법 단계 h)에 따른 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉은 접촉 단계 g) 전 및/또는 접촉 단계 g) 동안 및/또는 접촉 단계 g) 후 실시한다.
단계 f)에서 얻어진 이온 교환 물질 및/또는 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원이 수용액 또는 수성 현탁액의 형태로 존재할 경우, 접촉 단계 h)는 수용액 또는 수성 현탁액이 액체 상태로 남는 임의의 온도(임의로 압력을 가함)에서 실시할 수 있다.
따라서, 접촉 단계 h)는 -10℃~+80℃, 바람직하게는 -2℃~70℃, 더욱 바람직하게는 4℃~60℃, 가장 바람직하게는 5℃~40℃의 온도에서 실시한다. 예컨대, 접촉 단계 h)는 실온, 즉 20℃에서 또는 다른 온도에서 실시할 수 있다.
본 발명의 일구체예에 따르면, 접촉 단계 h)는 적어도 1 초, 바람직하게는 적어도 1 분, 예컨대 적어도 15 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 4 시간, 6 시간, 8 시간 또는 10 시간 동안 실시한다.
추가로 또는 대안적으로, 접촉 단계 h)는 바람직하게는 5~12, 더욱 바람직하게는 6~11, 가장 바람직하게는 7~10.5의 pH에서 실시한다. 본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 h)는 바람직하게는 8~10.5 또는 8.2~10.5의 pH에서 실시한다.
방법 단계 h)에 따르면, 1 이상의 이온 교환 물질은 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질과 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉에 의해 재생된다.
따라서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 d)의 1 이상의 공급원의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 동일함을 이해해야 한다. 본 발명의 일구체예에서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온 및 단계 d)의 1 이상의 공급원의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘이다.
본 발명의 일구체예에서, 접촉 단계 h)에서 재생되는 1 이상의 이온 교환 물질은 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질로서 재사용된다.
1 이상의 이온 교환 물질과 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 접촉 후에 수성 현탁액이 얻어지는 경우, 재생된 1 이상의 이온 교환 물질을 수상으로부터 분리할 수 있다. 이러한 분리는 상기 단계 f)에 정의된 바의 당업자에게 공지된 임의의 통상적인 분리 수단에 의해 달성할 수 있다.
상기 기재된 바와 같은 방법 단계 h)에 따라 얻어진 재생된 1 이상의 이온 교환 물질을 당업계에 공지된 임의의 적절한 방법으로 농축 및/또는 건조시킬 수 있다. 재생된 1 이상의 이온 교환 물질은 예컨대 스프레이 드라이어 또는 마이크로파에 의해 또는 오븐에서 열로, 또는 예컨대 함수량을 저하시켜 기계적으로, 농축 및/또는 건조시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 상기 방법으로 안정한, 즉 용이하게 단리될 수 있으며 인공 자원을 기초로 하는 비용 집약적인 원료의 이용을 회피하는 알칼리 토금속 카르보네이트 생성물이 생성된다. 즉, 흡수제 재료를 소비하지 않도록, 상기 방법은 재생성 이온 교환 물질을 사용한다.
얻어진 매우 양호한 결과를 고려시, 본 발명은 다른 측면에서 이산화탄소 함유 공급원으로부터 CO2의 양을 감소시키기 위한 재생성 이온 교환 물질의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 일구체예에서, 재생성 이온 교환 물질은 벤토나이트를 포함한다.
본 발명의 범위 및 이익은 본 발명의 특정 구체예를 예시하려고 하며 비제한적인 하기 실시예를 기초로 하여 더 잘 이해될 것이다.
도면
도 1은 탈이온수 및 3.5 중량% NaCl 용액 중 벤토나이트 함량에 따른 유리 칼슘 이온의 농도에 관한 것이다. 제3의 곡선은 탈이온수와 3.5 중량% NaCl 용액 사이의 소정 벤토나이트 농도에서 방출된 유리 칼슘 이온의 농도 차이에 관한 것이다.
도 2는 각각의 시도에 대해 용액의 NaCl 농도는 동일하게 하면서, 상이한 공급 속도의 NaCl 용액으로 이온 교환기를 플러슁하여 실시한 7 회의 시도(D, E, F, G, H)의 처리 시간의 함수에서의 방출된 칼슘의 양에 관한 것이다.
도 3은 각각의 시도에 대해 공급 속도(4 ml/분)는 동일하면서, 상이한 농도의 NaCl 용액으로 이온 교환기를 플러슁하여 실시한 7 회의 시도(F, I, J)의 처리 시간의 함수에서의 방출된 칼슘의 양에 관한 것이다.
실시예
1. 측정 방법
pH 측정
Mettler Toledo Seven Easy pH 미터 및 Mettler Toledo InLab® Expert Pro pH 전극을 사용하여 25℃에서 pH를 측정하였다. 20℃에서의 pH 값이 4, 7 및 10인, 상업적으로 입수 가능한 완충액(Aldrich 제조)을 사용하여 기구의 3점 보정(침강법에 따름)을 우선 실시하였다. 보고된 pH 값은 기구에 의해 검출된 종말점 값이다(측정된 신호가 최종 6 초 동안에 걸쳐 평균으로부터 0.1 mV 미만으로 상이할 때의 종말점 값임).
브룩필드 점도
25℃의 온도 및 100 rpm(분당 회전수)의 회전 속도에서 N° 1~5의 적절한 디스크 스핀들을 구비하는 RVT 모델 BrookfieldTM 점도계를 사용하여, 교반 1 분 후에 브룩필드 점도를 측정하였다.
입상 재료의 입자 크기 분포(직경이 < X인 질량% 입자) 및 중량 중앙 입자 직경(d 50 )
입상 재료의 중량 중앙 입자 직경 및 입자 직경 질량 분포를 침강법, 즉 중력장(gravimetric field)에서의 침강 거동의 분석을 통해 측정하였다. 독일 소재의 Malvern Instruments GmbH 제조의 Mastersizer 2000으로 측정을 실시하였다. 대안적으로, 미국 소재 Micromeritics 제조의 Sedigraph 5120 장치로 측정을 실시하였다.
방법 및 기구는 당업자에게 공지되어 있고, 충전제 및 안료의 입자 크기의 측정에 통상적으로 사용되는 것이다. 고속 교반기 및 초음파를 이용하여 샘플을 분산시켰다.
d98 값은 입자의 98 중량%가 이 값 미만의 직경을 갖는 직경 값을 지칭한다.
X선 형광 분광법
당업자에게 공지되어 있고 샘플의 조성의 결정에 통상적으로 사용되는 방법 및 기구를 이용하여 XRF 데이터를 얻었다.
현탁액 중 재료의 중량 고형분(중량%)
고체 재료의 중량을 수성 현탁액의 총 중량으로 나누어 중량 고형분을 결정하였다. 중량 고형분 함량은 Mettler Toledo 제조의 Moisture Analyser MJ 33을 이용하여 160℃에서 측정하였다.
탁도
탁도는 Hach Lange 2100AN IS Laboratory Turbidimeter로 측정하였고, < 0.1, 20, 200, 1,000, 4,000 및 7,500 NTU의 StabCal 탁도 기준(포르마진 기준)을 이용하여 보정을 수행하였다.
경도(독일 경도; "°dH"로 표시)의 측정
경도는 알칼리토 탄산수소를 포함하는 수용액 중 알칼리토 이온의 총량을 지칭하며, 이는 에틸렌-디아민-사아세트산(EDTA; 상표명 Titriplex III) 및 등가점 인디케이터로서의 Eriochrome T를 사용하는 착화법 적정에 의해 측정된다.
EDTA(킬레이트화제)는 이온 Ca2+ 및 Mg2+와 가용성의 안정한 킬레이트 착체를 형성한다. 2 ml의 25% 암모니아 용액, 암모니아/아세트산암모늄 완충제(pH 10) 및 Eriochrome black T 인디케이터를 시험하고자 하는 100 ml의 물 샘플에 첨가하였다. 인디케이터 및 완충제는 소위 "인디케이터-완충제 정제"로서 입수 가능하다. 옐로우 염료로 마스킹시 인디케이터는 Ca2+ 및 Mg2+ 이온과 적색 착체를 형성하였다. 모든 이온이 킬레이트화제와 결합되는 적정 종료시에, 나머지 Eriochrome black T 인디케이터는 녹색을 나타내는 유리 형태로 존재하였다. 인디케이터를 마스킹하지 않을 경우, 색이 마젠타에서 블루로 변하였다. 사용된 EDTA의 양으로부터 총 경도를 계산할 수 있다.
하기 표 1은 물 경도의 상이한 단위에 대한 전환을 나타낸다.
Figure 112015009806979-pct00001
이온 농도의 결정
수지 막 상의 칼슘 이온의 선택적 흡착에 의한 전기장 강도의 축적을 측정하여 이온 농도를 결정하였다.
이온 농도의 측정은 자기 교반기 및 상응하는 교반 플레이트를 사용하여 현탁액/용액의 교반 동안 상응하는 Mettler Toledo perfectION 전극이 구비된 Mettler Toledo Seven 멀티 기구를 이용하여 25℃에서 실시하였다.
Pendraulik 치형(tooth) 디스크 교반기를 이용하여 1,500 rpm에서 벤토나이트 함유 현탁액/용액을 교반한 직후에 이온 농도 측정을 시작하였다.
스위스 소재의 Fluka 제조의, 각각 농도가 1 mmol/l, 10 mmol/l 및 100 mmol/l인 상업적으로 입수 가능한 보정액을 사용하여 관련 이온 농도 범위에서 우선 기구를 보정하였다.
보고된 이온 농도 값은 측정하고자 하는 현탁액/용액에 전극 침지하고 1 분 후 기구에 의해 검출된 값이다.
상업적으로 입수 가능한 이온 교환기, 이온 강도 조정기(스위스 소재의 Mettler Toldeo로부터 입수 가능, ISA-Loesung, 51344761)를 수반하는 이온 교환 공정으로부터 유래된 샘플 또는 수도물의 샘플에 1 ml~50 ml의 양의 샘플을 첨가하였다.
XRD
Ca 벤토나이트의 X선 회절(XRD) 패턴을 하기 방법에 따라 수행하였다:
회절 분말법에 따라 Bruker D8 Advance 회절계를 이용하여 X선 회절(XRD)에 의해 Ca 벤토나이트에 존재하는 광물학적 상을 측정하였다. 이 회절계는 2.2 kW X선 관, 9 위치 샘플 홀더, 쎄타-쎄타(θ-θ) 고니오미터 및 VANTEC-1 검출기로 이루어져 있었다. Ni-여과된 Cu Kα 방사선을 모든 실험에서 채용하였다. 프로필은 20~50° 2θ로부터 0.01° 2θ 증가 및 1 s/스텝 주사 속도를 이용하여 자동 기록된 차트였다. 회절 데이터 국제 센터(ICDD) 분말 회절 파일(PDF) 데이터베이스 2를 사용하여 광물 함량에 의해 결과로 나온 분말 회절 패턴을 분류하고, 하기 표 2에 정리하였다.
Figure 112015009806979-pct00002
2. 실시예
사용된 벤토나이트는 그리스 소재 Milos 제조의 Ca 벤토나이트였고, 하기 특성을 가졌다.
중량 중앙 입자 직경 d50이 12.86 ㎛, 및 d98이 86 ㎛.
실시예 1
이 실시예는 이온 교환 물질로서 벤토나이트를 사용하여 안정한 카르보네이트 염을 제조하는 것에 관한 것이다.
3.5 중량% NaCl을 0.1 M NaOH 용액에 첨가하였다. 이 용액에, 얻어진 슬러리가 현탁액의 총 중량을 기준으로 약 5 중량%의 벤토나이트의 양을 갖도록, 벤토나이트를 첨가하였다. 이 현탁액을 프로펠러가 탑재된 소형 교반기를 이용하여 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 현탁액을 진공 여과한 후, CO2(스위스 소재 Pangas로부터 Kohlendioxid UN 1013으로서 상업적으로 입수 가능함)를 여액에 버블링시켰다. 백색 침전을 원심 분리하고, 건조 전에 탈이온수로 2 회 세정하였다.
침전의 총 중량을 기준으로 98 중량% CaCO3이 되도록 XRF에 의해 침전을 특성화하였다.
실시예 2
이 실시예는 활성화한 후 1 주기 재생하고자 하는 벤토나이트의 능력에 관한 것이다.
3.5 중량% NaCl을 0.1 M NaOH 용액에 첨가하였다. 이 용액에, 얻어진 슬러리가 현탁액의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 벤토나이트의 양을 갖도록, 벤토나이트를 첨가하였다. 이 현탁액을 프로펠러가 탑재된 소형 교반기를 이용하여 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 현탁액을 진공 여과한 후, CO2(스위스 소재 Pangas로부터 Kohlendioxid UN 1013으로서 상업적으로 입수 가능함)를 여액에 버블링시켰다. 백색 침전을 원심 분리하고, 건조 전에 탈이온수로 2 회 세정하였다. 이 제1 격리의 침전은 분석하지 않았다.
이어서, 얻어진 현탁액이 현탁액의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 벤토나이트의 양을 갖도록, 필터 케이크(활성화된 벤토나이트)를 용액의 총 중량을 기준으로 1 중량%의 CaCl2(독일 소재 Merck로부터 염화칼슘 무수물로서 상업적으로 입수 가능) 용액에 첨가하였다. 얻어진 현탁액을 10 분 동안 교반한 후, 진공 여과하였다. 필터 케이크를 탈이온수로 세정하고, NaHCO3 첨가시 여액에 침전이 생기지 않을 때까지 진공 여과하였다.
이 필터 케이크를 실시예 1에 기재된 실험에 재차 사용하였다. 침전은 XRF에 의해 침전의 총 중량을 기준으로 96 중량% CaCO3으로서 특성화되었다.
실시예 3
이 실시예는 약 8의 pH에서 이온 교환 물질로서 벤토나이트를 사용하여 안정한 카르보네이트 염을 제조하는 것에 관한 것이다.
용액의 pH가 약 8이 되도록, 0.1 M NaOH 용액을 용액의 총 중량을 기준으로 3.5 중량% NaCl 용액에 첨가하였다. 이 용액에, 얻어진 슬러리가 현탁액의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 벤토나이트의 양을 갖도록, 벤토나이트를 첨가하였다. 이 현탁액을 프로펠러가 탑재된 소형 교반기를 이용하여 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 현탁액을 진공 여과한 후, CO2(스위스 소재 Pangas로부터 Kohlendioxid UN 1013으로서 상업적으로 입수 가능함)를 여액에 버블링시켰다. 또한, pH를 8.2 이상으로 유지도록 0.1 M NaOH 용액을 첨가하였다. 백색 침전을 원심 분리하고, 건조 전에 탈이온수로 2 회 세정하였다.
침전의 총 중량을 기준으로 96 중량% CaCO3이 되도록 XRF에 의해 침전을 특성화하였다.
실시예 4
이 실시예는 나트륨 양이온의 존재 하에서 칼슘 양이온을 방출하는 벤토나이트의 능력에 관한 것이다.
벤토나이트를 탈이온수에 부분씩 첨가하고 벤토나이트 첨가하고 소정 시간(약 3 분) 후 칼슘 이온 농도를 측정하는 기준 실험을 실시하였다.
동일한 실험을 용액의 총 중량을 기준으로 3.5 중량% NaCl 용액을 사용하여 실시하였는데, 탈이온수 대신에 pH 10(1M NaOH로 조정)으로 시작하였다.
탈이온수에 벤토나이트를 첨가하면 이미 특정 칼슘 이온이 방출됨(탈이온수로 명명된 곡선)을 도 1로부터 알 수 있다. 이는 "삼투" 동력으로 인한 것으로 예상된다. 또한, 나트륨 양이온의 존재가 칼슘 이온의 방출을 명백히 강화함(3.5 중량% NaCl 용액으로 명명된 곡선)을 알 수 있다.
칼슘 이온 민감성 전극을 사용하였고, 벤토나이트 첨가 약 3 분 후 칼슘 이온 농도 측정을 시작하였다.
실시예 5
이 실시예는 나트륨 양이온의 존재 하에서 칼슘 양이온을 방출하는 상업적인 이온 교환 수지의 능력에 관한 것이다.
7개의 동일한 이온 교환기의 샘플을 하기와 같이 제조하였다:
각각의 샘플에 대해, 10 g의 상업적으로 입수 가능한 이온 교환 물질(Dow® Chemical Company 제조의 DOWEXTM MARATHONTM C)을 플라스틱 호스(내경 = 8 mm, 길이 = 250 mm)에 넣었다. 플라스틱 호스에 이온 교환 물질을 유지시키기 위해, 이온 교환 물질을 2개의 메쉬 사이에 가두도록, 2개의 금속 메쉬를 플라스틱 호스에 넣었다.
그 다음, 이온 교환기가 이의 칼슘 이온 로딩된 상태(유출수 °dH ~20)에 있는 것을 보장하기 위해, 각각의 시도를 시작하기 전에, 각각의 이온 교환기의 샘플을 5,000 ml의 경질 수도물(°dH ~20)로 플러슁하였다.
그 다음, 각각의 칼슘 이온 로딩된 이온 교환기의 샘플을 하기 표 3에 개략 설명한 상이한 농도의 상이한 NaCl 용액 및 상이한 유속으로 플러슁하였다.
Figure 112015009806979-pct00003
샘플 30 ml를 각각의 이온 교환기 샘플에서 나오는 용액으로 연속 취하고, 칼슘 이온 특이적 전극을 사용하여 칼슘 이온 농도를 측정하였다.
도 2는 상이한 NaCl 용액 공급 속도에서 3.5 중량%의 NaCl 농도에 대한 처리 시간의 함수에서의 방출된 칼슘 이온의 양을 도시한다. 이온 교환기로의 NaCl 용액의 공급으로 인해 이온 교환기로부터의 칼슘 이온의 실질적인 방출이 있었음을 알 수 있다. 또한, 증가된 NaCl 용액 공급 속도로 이온 교환기로부터의 칼슘 이온의 방출이 더 빨라졌음을 알 수 있다.
도 3은 용액의 상이한 NaCl 농도를 사용하는, 동일한 공급 속도(4 ml/분)에 대한 처리 시간의 함수에서의 방출된 칼슘 이온의 양을 도시한다. 이로부터, 공급액의 증가된 NaCl 농도가 이온 교환기로부터의 칼슘 이온의 방출을 강화함을 도출할 수 있다. 그러나, 3.5 중량%의 NaCl 농도(대략 해수의 NaCl 농도에 상당함)는 리즈너블하게 높은 칼슘 이온 농도를 제공하기에는 이미 충분히 높음도 알 수 있다. 예컨대 6,600 ppm*의 칼슘 이온이 제1 샘플의 시도 F에서 방출되었다(도 3).
마지막으로, 본 발명 방법을 이용하면, a) 나중의 침전 공정을 강화하는, 경수에 존재하는 칼슘 농도에 비해 훨씬 높은 칼슘 농도(약 160 ppm 칼슘의 스위스 소재 아르가우(Aargau)의 오프트린젠(Oftringen) 지역의 통상적인 경수에 비한 시도 F의 6,600 ppm*의 칼슘)를 얻을 수 있음, 및 b) 모든 실험을 동일한 이온 교환기 재료를 이용하여 실시하므로 이온 교환기 재료를 재사용할 수 있음을, 이 실시예로부터 알 수 있다.
* 칼슘 농도(ppm)는 하기와 같이 도 2 및 도 3의 데이터로부터 계산할 수 있다:
Ca2+ 농도(ppm) = (방출된 Ca2+ x 1,000) / V샘플
여기서,
Ca2+ 농도(ppm): 샘플의 칼슘 이온 농도(ppm)
방출된 Ca2+: 샘플 내 방출된 칼슘 이온의 질량(mg)
V샘플: 샘플의 부피(ml)(이 실험에서 샘플은 항상 30 ml임)

Claims (51)

  1. 재생성 이온 교환 물질을 사용하여 이산화탄소 함유 공급원 중 CO2의 양을 감소시키는 방법으로서,
    a) 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 1 이상의 이온 교환 물질을 제공하는 단계,
    b) 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원을 제공하는 단계,
    c) 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계,
    d) 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원을 제공하는 단계,
    e) 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시켜
    i) 1 이상의 이온 교환 물질, 및
    ii) 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 방출된 1 이상의 알칼리 토금속 양이온
    을 포함하는 혼합물을 얻는 단계,
    f) 단계 i)의 1 이상의 이온 교환 물질로부터 단계 ii)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 분리하는 단계,
    g) 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원과 접촉시켜 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염을 얻는 단계, 및
    h) 단계 f)에서 얻어진 1 이상의 이온 교환 물질을 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원과 접촉시켜 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질을 재생시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 천연 이온 교환 물질, 개질 이온 교환 물질, 합성 이온 교환 물질, 및 이들의 혼합물에서 선택되고, 상기 천연 이온 교환 물질은 필로실리케이트(phyllosilicate), 제올라이트, 운모, 몬모릴로나이트, 모리차이트(mauritzite) 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되고, 상기 합성 이온 교환 물질은 EDTA, 이온 교환 수지 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 것이고,
    상기 단계 a)의 알칼리 토금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 것인 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 필로실리케이트를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘, 마그네슘 또는 둘 다를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 고체 또는 수성 현탁액 또는 에멀젼 또는 필터 재료 또는 유동상의 형태로 제공되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 2~50 중량%의 이온 교환 물질 함량을 갖는 수성 현탁액의 형태로 제공되는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 몬모릴로나이트 및 부수(concomitant) 광물을 포함하는 군에서 선택되는 다양한 클레이 광물을 포함하는 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 벤토나이트의 총 중량을 기준으로 적어도 60 중량%의 몬모릴로나이트 함량을 갖는 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 단계 a)의 이온 교환 물질은 층간 공간이 칼슘 이온, 마그네슘 이온 또는 둘 다로 채워진 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 중량 중앙 입자 크기 d50이 0.02~100 ㎛, 0.075~50 ㎛, 또는 0.1~5 ㎛인 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 기체, 액체, 고체, 착체, 이온 교환 물질 및 이들의 혼합물에서 선택되는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 공기, 산업 배기 가스 스트림, 폐가스 스트림, 화산 방출 가스(volcanic outgassing) 및 이들의 혼합물에서 선택되는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 적어도 0.02 Pa의 부분압을 제공하는 이산화탄소를 포함하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 수용액인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 또는 2가 양이온의 천연 생성 공급원인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 해수인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원 및 단계 c)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 수용액의 형태로 제공되는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 방법.
  19. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 0.1~150 g/l의 양으로 포함하는 방법.
  20. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 천연 생성 공급원인 방법.
  21. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 경도가 5~130 °dH인 담경수(fresh hard water)인 방법.
  22. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 이들의 혼합물에서 선택되는 방법.
  23. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 0.1~200 mg/l의 양으로 포함하는 방법.
  24. 제6항에 있어서, 접촉 단계 g)는, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원을 단계 f)에서 얻어진 수용액에 도입하여 실시하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 단계 f)에서 얻어진 수용액은 이산화탄소의 하이드라티제이션(hydratisation)을 강화하기 위한 1 이상의 탄산 탈수 효소와 더 접촉시키는 방법.
  26. 삭제
  27. 제1항에 있어서, 접촉 단계 e), 분리 단계 f), 접촉 단계 g) 및 접촉 단계 h) 중 하나 이상은 2℃~80℃의 온도에서 실시하는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 접촉 단계 e), 분리 단계 f), 접촉 단계 g) 및 접촉 단계 h) 중 하나 이상은 4~12의 pH에서 실시하는 방법.
  29. 제1항에 있어서, 접촉 단계 g)는 적어도 100 Pa의 압력 하에서 실시하는 방법.
  30. 제1항에 있어서, 접촉 단계 h)는 접촉 단계 g) 전, 또는 접촉 단계 g) 동안, 또는 접촉 단계 g) 후 실시하는 방법.
  31. 제1항에 있어서, 분리 단계 f)는 여과, 원심 분리, 사이클로닝(cycloning), 침강 또는 이들의 혼합에 의해 실시하는 방법.
  32. 제1항에 있어서, 상기 방법은 단계 g)에서 얻어진 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 카르보네이트 염을 분리하는 단계 k)를 더 포함하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 분리 단계 k)는 여과, 원심 분리, 사이클로닝, 농축, 증발, 침강 또는 이들의 혼합에 의해 실시하는 방법.
  34. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 수성 현탁액의 총 중량을 기준으로 5~40 중량%의 이온 교환 물질 함량을 갖는 수성 현탁액의 형태로 제공되는 방법.
  35. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 석영, 운모, 카올리나이트, 펠드스파(feldspar), 파이라이트(pyrite), 칼사이트, 크리스토발라이트(cristobalite) 및 이들의 혼합물을 포함하는 군에서 선택되는 다양한 클레이 광물을 포함하는 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  36. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 벤토나이트의 총 중량을 기준으로 적어도 80 중량%의 몬모릴로나이트 함량을 갖는 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  37. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 벤토나이트의 총 중량을 기준으로 85~95 중량%의 몬모릴로나이트 함량을 갖는 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  38. 제1항에 있어서, 단계 a)의 1 이상의 이온 교환 물질은 중량 중앙 입자 크기 d50이 0.2~3 ㎛인 벤토나이트로 이루어지는 방법.
  39. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 기체인 방법.
  40. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원은 적어도 0.05 Pa 의 부분압을 제공하는 이산화탄소를 포함하는 방법.
  41. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 수용액의 총 중량을 기준으로 적어도 50 중량%의 물을 포함하는 수용액인 방법.
  42. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 1가 양이온의 천연 생성 공급원인 방법.
  43. 제1항에 있어서, 단계 b)의 1 이상의 이산화탄소 함유 공급원 및 단계 c)의 1 이상의 이온 교환 물질의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 치환할 수 있는 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원 및 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 pH가 5~12인 수용액의 형태로 제공되는 방법.
  44. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 양이온은 나트륨인 방법.
  45. 제1항에 있어서, 단계 c)의 1 이상의 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 양이온을 1~100 g/l의 양으로 포함하는 방법.
  46. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 담경수인 방법.
  47. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 경도가 10~60 °dH인 담경수인 방법.
  48. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온은 칼슘인 방법.
  49. 제1항에 있어서, 단계 d)의 1 이상의 알칼리 토금속 양이온의 1 이상의 공급원은 1 이상의 알칼리 토금속 양이온을 0.5~150 mg/l의 양으로 포함하는 방법.
  50. 제1항에 있어서, 접촉 단계 e), 분리 단계 f), 접촉 단계 g) 및 접촉 단계 h) 중 하나 이상은 4℃~60℃의 온도에서 실시하는 방법.
  51. 제1항에 있어서, 접촉 단계 e), 분리 단계 f), 접촉 단계 g) 및 접촉 단계 h) 중 하나 이상은 5~11의 pH에서 실시하는 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX351388B (es) * 2011-12-22 2017-10-12 Re N Tech Aps Método para potenciar un gas.
TWI646050B (zh) * 2016-12-02 2019-01-01 國立成功大學 二氧化碳收集方法
CN108014622A (zh) * 2017-12-19 2018-05-11 净典环保科技（上海）有限公司 一种苯醛清除剂的配方及其制造工艺
KR102313653B1 (ko) 2020-08-10 2021-10-19 한국에너지기술연구원 이산화탄소 포집용 산활성화 몬모릴로나이트 촉매
JP7345791B2 (ja) * 2020-12-25 2023-09-19 国立大学法人東北大学 二酸化炭素固定方法、二酸化炭素の回収方法、二酸化炭素固定装置、および環境配慮型産業設備
CN114100591B (zh) * 2021-11-12 2023-08-22 中触媒新材料股份有限公司 一种用于分子筛吸附剂连续脱水活化装置及方法
CN114471125B (zh) * 2022-03-17 2023-03-10 龙游县金怡热电有限公司 一种固废物焚烧锅炉烟气净化装置
JP2024030997A (ja) 2022-08-25 2024-03-07 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 定着部材用管状体、定着装置、及び画像形成装置
EP4421059A1 (en) * 2023-02-27 2024-08-28 Sabic Agri-Nutrients Company Production of metal carbonate soil amendment from metal slag

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040213705A1 (en) 2003-04-23 2004-10-28 Blencoe James G. Carbonation of metal silicates for long-term CO2 sequestration
US20090214408A1 (en) 2005-07-05 2009-08-27 Greensols Australia Pty Ltd Preparation and use of cationic halides, sequestration of carbon dioxide
WO2011077117A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 The University Of Nottingham Improvements in or relating to the capture of carbon dioxide

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3466138A (en) * 1966-06-07 1969-09-09 United Aircraft Corp Process and system for removal of acidic gases from influent gas to fuel cell
JPS5840153B2 (ja) 1974-07-24 1983-09-03 セイコーエプソン株式会社 温度検出機能付電子時計
JPS5340686A (en) * 1976-09-27 1978-04-13 Nippon Rensui Kk Method of regenerating ion exchange resins
JPS5932186B2 (ja) * 1981-09-04 1984-08-07 日本甜菜製糖株式会社 軟化用イオン交換樹脂の再生方法
GB9113971D0 (en) 1991-06-28 1991-08-14 Boc Group Plc Treatment of water
DE4217779A1 (de) * 1992-05-29 1993-12-02 Sued Chemie Ag Streichpigment
JP3045378B2 (ja) 1996-08-28 2000-05-29 インスティテュト ゲオヒミイ イ アナリティチェスコイ ヒミイ イエム．フ．イ．ベルナドスコゴ ラン（ゲオヒ ラン） 海水の複合処理用の方法
SE509580C2 (sv) * 1996-11-18 1999-02-08 Gibeck Ab Louis Regenererbar absorbatoranordningsapparat, jämte ett förfarande för avlägsnande av koldioxid från utandningsgaser under anestesi samt ett recirkulerande recirkulerande system för anestesi.
DE19741910A1 (de) 1997-09-25 1999-04-29 Henkel Ecolab Gmbh & Co Ohg Verfahren zur Reinigung und Desinfektion von medizinischen Instrumenten
JPH11216332A (ja) 1998-01-30 1999-08-10 Nakadoi Riken Kk 二酸化炭素の中和方法およびその素材の製造方法
US5910052A (en) 1998-04-14 1999-06-08 Southco, Inc. Process for manufacturing a captive screw
DE19844440A1 (de) 1998-09-28 2000-06-08 Zf Batavia Llc Motordrehzahlführung über die Wandlerüberbrückungskupplung bei einem stufenlosen Getriebe (CVT)
US6063942A (en) * 1999-09-27 2000-05-16 Arco Chemical Technology, L.P. Catalyst preparation and epoxidation process
FR2823499B1 (fr) 2001-04-12 2004-02-27 Vivendi Water Systems Procede de remineralisation d'une eau brute
RU2221627C1 (ru) * 2002-09-17 2004-01-20 Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН Поглотитель диоксида углерода, способ его получения (варианты), способ его регенерации, способ удаления диоксида углерода из газовых смесей, способ паровой или парокислородной конверсии углеводородов, способ паровой конверсии оксида углерода, способ запасания или выделения тепловой энергии с использованием поглотителя
US7132090B2 (en) 2003-05-02 2006-11-07 General Motors Corporation Sequestration of carbon dioxide
JP3954009B2 (ja) * 2003-08-18 2007-08-08 財団法人地球環境産業技術研究機構 炭酸ガスの固定化方法
JP2005074310A (ja) 2003-08-29 2005-03-24 Research Institute Of Innovative Technology For The Earth アルカリ土類金属の回収方法および炭酸ガスの固定化方法
FR2863909B1 (fr) * 2003-12-22 2006-05-26 Ceca Sa Methode de purification de flux gazeux pollue par co2 et hydrocarbure(s) et/ou oxyde(s) d'azote par adsorbant zeolitique agglomere
FR2863911B1 (fr) 2003-12-23 2006-04-07 Inst Francais Du Petrole Procede de sequestration de carbone sous la forme d'un mineral dans lequel le carbone est au degre d'oxydation +3
US7314847B1 (en) 2004-10-21 2008-01-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Regenerable sorbents for CO2 capture from moderate and high temperature gas streams
EP2074063A4 (en) 2006-08-29 2012-03-28 Yeda Res & Dev METHODS AND DEVICES FOR DECREASING THE CO2 CONCENTRATION OF A FLUID
US8163066B2 (en) 2007-05-21 2012-04-24 Peter Eisenberger Carbon dioxide capture/regeneration structures and techniques
US20080289495A1 (en) 2007-05-21 2008-11-27 Peter Eisenberger System and Method for Removing Carbon Dioxide From an Atmosphere and Global Thermostat Using the Same
US20100205856A1 (en) * 2007-10-11 2010-08-19 Los Alamos National Security Llc Method of producing synthetic fuels and organic chemicals from atmospheric carbon dioxide
MX2010012947A (es) * 2008-05-29 2011-04-27 Calera Corp Rocas y agregados y metodos para obtener y usar los mismos.
FR2934584B1 (fr) 2008-07-31 2010-09-17 Otv Sa Procede de traitement d'eau par osmose inverse incluant une decarbonatation d'un concentrat et une remineralisation d'un filtrat.
EP2490789B1 (en) 2009-10-19 2014-08-06 Lanxess Sybron Chemicals Inc. Process for carbon dioxide capture via ion exchange resins
WO2011049996A1 (en) 2009-10-19 2011-04-28 Calera Corporation Methods and systems for treating industrial waste gases
KR101144820B1 (ko) * 2009-10-21 2012-05-11 한국에너지기술연구원 이산화탄소 분리 장치 및 방법
JP2011115709A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Toshiba Corp 二酸化炭素分離回収装置
CN101810985B (zh) * 2010-05-04 2012-10-24 中国矿业大学(北京) 一种悬浊液矿化法低成本捕获二氧化碳的方法
EP2648829A1 (en) * 2010-12-08 2013-10-16 Mohammed Olfi Using alkaline fly ash and similar byproducts in an ion-exchange/reverse osmosis process for the production of sodium carbonate
CN102120588B (zh) 2011-01-17 2013-08-14 内蒙古大学 一种矿物碳化吸收固定二氧化碳的方法
US8529758B2 (en) * 2011-03-22 2013-09-10 Dionex Corporation CO2-removal device and method
KR101126939B1 (ko) * 2011-09-14 2012-03-21 한국지질자원연구원 탄산염 광물의 형성 방법 및 탄산염 광물의 형성 장치
JP5840153B2 (ja) 2013-01-31 2016-01-06 リンナイ株式会社 給湯装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040213705A1 (en) 2003-04-23 2004-10-28 Blencoe James G. Carbonation of metal silicates for long-term CO2 sequestration
US20090214408A1 (en) 2005-07-05 2009-08-27 Greensols Australia Pty Ltd Preparation and use of cationic halides, sequestration of carbon dioxide
WO2011077117A1 (en) 2009-12-22 2011-06-30 The University Of Nottingham Improvements in or relating to the capture of carbon dioxide

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SG11201500817VA (en) 2015-03-30

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