KR20230128278A - 거주 공간의 이산화탄소의 저감 방법, 그리고, 이산화탄소 흡착재 및 그 제조 방법 - Google Patents

거주 공간의 이산화탄소의 저감 방법, 그리고, 이산화탄소 흡착재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

거주 공간 내의 이산화탄소를 효율적으로 저감시키는 방법을 제공한다. 이산화탄소 흡착재와, 거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과, 이산화탄소가 흡착된 이산화탄소 흡착재를 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정과, 분리시킨 이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 공정을 포함하고, 이산화탄소 흡착재가, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하는, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.

Description

거주 공간의 이산화탄소의 저감 방법, 그리고, 이산화탄소 흡착재 및 그 제조 방법
본 발명은, 거주 공간의 이산화탄소의 저감 방법, 그리고, 이산화탄소 흡착재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
지구 온난화의 원인 물질로 여겨지는 이산화탄소의 회수 방법에 대해서는, 최근, 여러 가지 연구가 이루어지고 있다.
구체적으로는, 예를 들어 화력 발전소 등의 시설로부터 방출되는 이산화탄소를 회수하는 것을 목적으로 한 이산화탄소 회수재로서, 세공을 갖는 다공질 재료의 당해 세공 내에, 탄산나트륨 또는 탄산칼륨을 갖는 이산화탄소 흡수재가 알려져 있다 (특허문헌 1 참조.).
일본 공개특허공보 2016-59917호
그러나, 상기 종래의 이산화탄소 흡수재 (이산화탄소 흡착재) 에 의하면, 이산화탄소 흡착재에 대한 이산화탄소의 흡착 속도 (이하, 이산화탄소 흡착 속도라고 한다.) 가 충분하지 않고, 나아가서는 이산화탄소 흡착재의 사용 및 재생을 복수회 반복했을 때의 이산화탄소 흡착재에 대한 이산화탄소의 흡착 속도의 유지율 (이하, 이산화탄소 흡착 속도 유지율이라고 한다.) 이 충분하다고는 할 수 없었다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 진행한 결과, 특히 소정의 원소를 포함하는 금속 화합물을 배합함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은, 하기 [1] ∼ [17] 을 제공한다.
[1] 이산화탄소 흡착재와, 거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체를 접촉시켜, 상기 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과,
이산화탄소가 흡착된 상기 이산화탄소 흡착재를 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 상기 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정과,
분리시킨 이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 공정을 포함하고,
상기 이산화탄소 흡착재가, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하는, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[2] 상기 금속 화합물이, 세륨, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, [1] 에 기재된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[3] 상기 금속 화합물이 지르코늄을 포함하는, [2] 에 기재된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[4] 상기 금속 화합물이 산화지르코늄인, [3] 에 기재된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[5] 상기 거주 공간이, 주택, 오피스 또는 학교인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[6] 상기 거주 공간이 차량인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
[7] 다공질 재료와,
알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과,
주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하는, 이산화탄소 흡착재.
[8] 상기 금속 화합물이, 세륨, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, [7] 에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[9] 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소의 함유량이, 0.1 mmol/g ∼ 25.0 mmol/g 인, [7] 또는 [8] 에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[10] 상기 알칼리 금속 탄산염이, 나트륨, 칼륨 및 세슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, [7] ∼ [9] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[11] 상기 알칼리 금속 탄산염을 2 종 이상 함유하는, [7] ∼ [10] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[12] 상기 알칼리 금속의 함유량이, 1.0 mmol/g ∼ 50.0 mmol/g 인, [7] ∼ [11] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[13] 상기 다공질 재료가, 산화규소, 산화알루미늄, 활성탄 및 규산칼슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, [7] ∼ [12] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[14] 평균 세공 직경이 0.3 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인, [7] ∼ [13] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[15] 상기 알칼리 금속 탄산염 및 상기 금속 화합물이 담지되어 있는 상기 다공질 재료를 포함하는, [7] ∼ [14] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재.
[16] 하기 공정 (1) 과 하기 공정 (2) 를 포함하는, [7] ∼ [15] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재의 제조 방법.
공정 (1) :
상기 다공질 재료에, 상기 금속 화합물을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재 전구체를 얻는 공정
공정 (2) :
상기 이산화탄소 흡착재 전구체에, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 상기 이산화탄소 흡착재를 얻는 공정
[17] [7] ∼ [15] 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 상기 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과,
이산화탄소가 흡착된 상기 이산화탄소 흡착재를, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 상기 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정을 포함하는, 이산화탄소의 흡착 및 분리 방법.
본 발명에 관련된 이산화탄소 흡착재에 의하면, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시킬 수 있고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법에 의하면, 거주 공간 내의 이산화탄소를 효율적으로 저감시킬 수 있다.
도 1 은, 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 의 이산화탄소 흡착재를 사용한 거주 공간 내의 이산화탄소 농도의 저감 방법에 관한 계산 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이하에 나타내는 구체적인 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 범위에 있어서 적절히 변경할 수 있다.
1. 이산화탄소 흡착재
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 다공질 재료와, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하고 있다.
본 실시형태의 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법에 사용하는 이산화탄소 흡착재 (이하, 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재라고도 한다) 는, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하고 있다. 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 다공질 재료를 추가로 함유하고 있어도 된다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 이산화탄소 흡착재의 평균 세공 직경이 0.3 ㎚ ∼ 500 ㎚ 이고, 1 ㎚ ∼ 100 ㎚ 인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 평균 세공 직경 (단위 : ㎚) 은, 종래 공지된 임의 바람직한 비표면적·세공 분포 측정 장치를 사용하여 질소 흡착법에 의해 분석하고, 측정할 수 있다.
구체적으로는, 이산화탄소 흡착재에 대한 질소의 흡탈착 등온선을 얻고, 얻어진 흡탈착 등온선으로부터, 전체 세공 용적 (V) (단위 : ㎤/g) 과 비표면적 (A) (단위 : ㎡/g) 을 추가로 얻고, 하기 식에 기초하여 평균 세공 직경 (D) 을 산출할 수 있다.
D ＝ 4V/A
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 알칼리 금속 탄산염 및 금속 화합물이 담지되어 있는 다공질 재료를 포함하고 있어도 된다. 환언하면, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재에 있어서는, 알칼리 금속 탄산염과 금속 화합물이 다공질 재료에 담지되어 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 그러나, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 양태는 이것에 한정되지 않고, 이산화탄소 흡착재 중, 특히 알칼리 금속 탄산염은 다공질 재료로부터 유리된 상태로 존재하고 있어도 된다.
여기서, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재에 포함될 수 있는 성분 (재료) 에 대해 구체적으로 설명한다.
(1) 다공질 재료
다공질 재료로는, 예를 들어, 산화알루미늄, 산화규소 등의 산화물, 규산칼슘, 실리카알루미나 등의 복합 산화물, 및 활성탄을 들 수 있다. 이들 중에서도, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 산화규소, 산화알루미늄, 활성탄 및 규산칼슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 활성탄은 가연성 물질이다. 따라서, 후술하는 이산화탄소 흡착재를 재생하기 위한 온도 (재생 온도) 가, 예를 들어 250 ℃ 이상인 경우에는, 다공질 재료로서 산화규소를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 예시의 다공질 재료는, 종래 공지된 임의 바람직한 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 또, 상기 예시의 다공질 재료로는 시판되는 다공질 재료를 사용할 수도 있다.
산화알루미늄의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, α 형, γ 형, θ 형 등, 어느 결정계의 종류도 채용할 수 있다. 또, 산화알루미늄의 제조 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 알루미늄을 포함하는 광물인 보크사이트를 수산화나트륨의 열용액으로 세정하고, 수산화나트륨 용액 중에 용해된 수산화알루미늄을 냉각시켜 침전시키고, 가열하여 탈수시킴으로써, 산화알루미늄을 제조할 수 있다.
다공질 재료가 산화규소인 경우에는, 산화규소는, 예를 들어, 실리카 겔, 메소포러스 실리카, 제올라이트 등을 들 수 있다. 산화규소는, 습식법, 건식법에 의해 제조할 수 있다. 습식법으로는, 예를 들어, 침전법, 겔법을 들 수 있다. 건식법으로는, 예를 들어, 연소법을 들 수 있다.
다공질 재료인 실리카 겔을 습식법에 의해 제조하는 경우에는, Na2O·nSiO2 의 일반식으로 나타내는 화합물을 사용하여, 이것을 황산 또는 염산으로 중화시킴으로써, 폴리규산의 조성을 갖는 실리카 졸을 거쳐 히드로겔이 얻어지고, 추가로 히드로겔 중의 수분을 제거함으로써 실리카 겔을 얻을 수 있다. 히드로겔 중의 수분을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 히드로겔 중의 수분은, 직접 증발시켜도 되고, 알코올, 케톤 등 비교적 저비점의 친수성 유기 용매로 수분을 치환한 후, 건조, 가열해도 된다. 히드로겔을 알코올, 케톤 등 저비점의 친수성 유기 용매로 수분을 치환한 후, 건조시키고, 가열함으로써, 세공 용적 및 세공경이 보다 큰 산화규소가 얻어진다.
메소포러스 실리카는, 구조 내에 메소공을 갖는 것이면, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 메소포러스 실리카의 공공 사이즈는, 통상적으로, 1.5 ㎚ ∼ 50 ㎚ 이다. 또, 메소포러스 실리카의 제조 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 자기 조직화 프로세스에 의해, 졸-겔 전구체와 구조 규정성 양친매성 물질의 혼합액으로부터 메소포러스 실리카를 제조할 수 있다. 구체적으로는, 먼저, 브롬화세틸트리메틸암모늄 등의 계면 활성제를 사용하여 수중에 액정 미셀을 형성하고, 테트라에틸오르토규산 등의 세라믹 졸-겔 전구체를 첨가함으로써 가수 분해 및 축합을 일으켜, 미셀 주변에 실리카의 네트워크를 형성한다. 다음으로, 이것을 열 처리 또는 용매 추출하여 유기 주형을 제거함으로써, 메소포러스 실리카가 얻어진다.
제올라이트의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 합성 제올라이트, 인공 제올라이트, 천연 제올라이트를 들 수 있다. 또, 제올라이트의 제조 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 알루미나원, 실리카원, 알칼리원, 유기 구조 규정제 및 물로 이루어지는 혼합물을 수열 반응시키고, 이어서, 건조시키고 소성하여, 제올라이트를 제조할 수 있다.
규산칼슘의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 월라스토나이트계, 토버모라이트계, 조노틀라이트계 등 중 어느 결정형도 채용할 수 있다. 또, 규산칼슘의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 규산질 원료, 석회질 원료 및 물로 이루어지는 혼합물을 교반하면서 수열 반응시킴으로써, 규산칼슘 (2 차 입자) 을 제조할 수 있다.
다공질 재료가 활성탄인 경우의 활성탄은, 원료인 탄소질 물질을 가열함으로써 탄화시켜 탄화물로 하고, 이어서, 이것을 부활시킴으로써 제조할 수 있다.
활성탄의 원료인 탄소질 물질은 특별히 한정되지 않는다. 탄소질 물질로는, 예를 들어, 목재, 톱밥, 야자 껍질, 펄프 폐액, 석탄, 석유질, 합성 수지를 들 수 있다.
탄소질 물질을 탄화시킨 후의 탄화물의 부활 (활성화) 방법은 특별히 한정되지 않는다. 부활 방법으로는, 예를 들어, 가스 부활과 약품 부활을 들 수 있다.
가스 부활의 방법으로는, 예를 들어, 수증기, 이산화탄소, 공기로 고온 처리하는 방법을 들 수 있다. 가스 부활은 2 단계의 과정에 의해 진행되는 것으로 생각되고 있으며, 제 1 단계인 가열 과정에서는 탄화물의 미조직화 부분이 선택적으로 분해 소비되고, 탄소 구조 내의 미세한 공극이 해방되어, 내부의 표면적이 급속히 증가한다. 제 2 단계인 가스화 반응 과정에서는, 탄화물을 구성하는 탄소 결정체, 또는 미세한 공극 부분을 구성하는 탄소가 반응 소모되어, 세공경이 큰 공극이 복잡하게 조직적으로 형성된다. 이 공극의 형성 과정은, 탄소의 반응 소모율이 50 ％ 이하인 경우에는 마이크로공이 주체인 활성탄이 되고, 탄소의 반응 소모율이 75 ％ 를 초과하면 매크로공이 증가한 활성탄이 된다. 그 중간의 탄소의 반응 소모율에서는, 마이크로공 및 매크로공 모두를 갖는 활성탄을 얻을 수 있다.
약품 부활의 방법으로는, 예를 들어, 염화아연, 인산, 염화칼슘, 황화칼륨을 사용하는 방법을 들 수 있다. 일반적으로 약품에 의한 부활에서는, 활성탄의 세공 용적 및 평균 세공 직경이 커지는 것이 알려져 있다. 또, 활성탄은, 원료나 제법에 의해 분말상, 입상, 파쇄상, 섬유상, 허니콤상 등, 다채로운 형상을 갖지만, 본 발명의 이산화탄소 흡착재에 적용될 수 있는 활성탄의 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
(2) 알칼리 금속 탄산염
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 알칼리 금속을 포함하는, 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염을 함유한다. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 알칼리 금속 탄산염을 2 종 이상 함유하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서, 알칼리 금속 탄산염은, 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 및 세슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 알칼리 금속 탄산염은, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 것이 바람직하고, 칼륨을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
알칼리 금속 탄산염의 구체예로는, 탄산리튬, 탄산수소리튬, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 탄산루비듐, 탄산수소루비듐, 탄산세슘, 탄산수소세슘을 들 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 중의 알칼리 금속의 함유량 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재 중의 알칼리 금속의 함유량은, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 1.0 mmol/g ∼ 50.0 mmol/g 인 것이 바람직하고, 1.0 mmol/g ∼ 20.0 mmol/g 인 것이 보다 바람직하다.
(3) 금속 화합물
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재가 함유하는 금속 화합물은, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물이다.
금속 화합물에 포함되는 상기 원소는, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점, 나아가서는 입수성의 관점에서, 세륨, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소인 것이 바람직하다.
이산화탄소 흡착재가 함유하는 금속 화합물의 구체예로는, 산화세륨, 탄산세륨, 질산세륨, 수산화세륨 (III), 수산화세륨 (IV), 염화세륨, 아세트산세륨, 세륨 (III) 아세틸아세토네이트 등의 세륨 화합물, 산화티탄, 수산화티탄, 티탄산테트라메틸, 티탄산테트라에틸, 티탄산테트라프로필, 티탄산테트라이소프로필, 티탄산테트라부틸, 티탄산테트라이소부틸, 티탄산테트라-2-에틸헥실, 티탄산테트라옥타데실이나 티타늄 (IV) 옥시아세틸아세토네이트, 티타늄 (IV) 디이시프로폭시비스아세틸아세토네이트 등의 티탄 화합물, 산화지르코늄, 탄산지르코늄 (IV), 옥시질산지르코늄, 수산화지르코늄 (IV), 염화지르코늄 (IV) 등의 지르코늄 화합물을 들 수 있다.
상기 예시의 금속 화합물은, 이산화탄소 흡착재 중에 있어서, 금속 화합물 자체로서 포함되어 있어도 되고, 다공질 재료, 알칼리 금속 탄산염, 다른 금속 화합물, 및/또는 후술하는 그 밖의 성분과의 복합체 등의 양태로 포함되어 있어도 된다.
금속 화합물에 포함되는 상기 원소의 함유량은, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시키고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시키는 관점에서, 0.1 mmol/g ∼ 25.0 mmol/g 인 것이 바람직하고, 0.1 mmol/g ∼ 10.0 mmol/g 인 것이 보다 바람직하다.
(4) 그 밖의 성분
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 상기의 성분 (1) ∼ (3) 에 더하여, 그 밖의 성분을 추가로 포함하고 있어도 된다. 또, 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 상기의 성분 (2) 및 (3) 에 더하여, 그 밖의 성분을 추가로 포함하고 있어도 된다. 그 밖의 성분으로는, 예를 들어, 질산세슘, 산화세슘, 수산화세슘, 아세트산세슘 등의 알칼리 금속 화합물, 탄산마그네슘, 산화마그네슘, 탄산칼슘, 산화칼슘 등의 알칼리 토금속 화합물을 들 수 있다.
상기 예시의 그 밖의 성분은, 이산화탄소 흡착재 중에 있어서, 이들 자체로서 포함되어 있어도 되고, 다공질 재료, 알칼리 금속 탄산염, 금속 화합물과의 복합체, 이들에서 유래하는 산화물 등의 양태로 포함되어 있어도 된다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 통상적으로, 분말상 또는 성형체이다. 성형체는, 입상 (구상), 펠릿상 (기둥상), 링상, 허니콤상 등으로 성형된 다공질 재료를 사용하거나, 또는 분말상의 이산화탄소 흡착재를, 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 소정의 형상으로 성형하여 임의 바람직한 양태로 할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재 및 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재는, 예를 들어, 입상 (구상), 펠릿상 (기둥상), 압출 형상, 링상, 허니콤상으로 성형할 수 있고, 나아가서는 일단 소정의 형상으로 성형한 후에 이것을 분쇄하여 분급한 임의 바람직한 크기의 과립상으로 할 수도 있다.
예를 들어, 입상 (구상) 인 이산화탄소 흡착재의 직경은, 취급성을 향상시키고, 이산화탄소의 흡착능을 최대화하는 관점에서, 통상적으로 10 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재의 직경의 하한은 특별히 한정되지 않는다. 여기서, 이산화탄소 흡착재의 직경이란, 구상인 경우에는 구의 직경을 말하고, 펠릿상 (기둥상) 으로서 연장 방향으로 직교하는 방향에서 절단한 단면이 원형인 경우에는 직경을 말하고, 그 밖의 형상인 경우에는 단면의 최대폭 (최대 직경) 을 말한다.
2. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재의 제조 방법
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재의 제조 방법은, 하기 공정 (1) 과 하기 공정 (2) 를 포함한다.
공정 (1) :
다공질 재료에, 금속 화합물을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재 전구체를 얻는 공정
공정 (2) :
이산화탄소 흡착재 전구체에, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재를 얻는 공정
이하, 구체적으로 설명한다.
(1) 공정 (1)
공정 (1) 은, 이미 설명한 다공질 재료에, 이미 설명한 금속 화합물을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재 전구체를 얻는 공정이다. 여기서「가열」에는, 건조 공정 및/또는 소성 공정이 포함된다.
여기서,「이산화탄소 흡착재 전구체」란, 추가로 가공됨으로써 이산화탄소 흡착재가 되는 이산화탄소 흡착재의 재료를 의미하고 있다.
공정 (1) 에 있어서 사용되는「금속 화합물을 포함하는 용액」에 사용될 수 있는 용매로는, 예를 들어, 물 (이온 교환수), 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란 등의 극성을 갖는 유기 용매, 그리고, 이들 용매의 2 종 이상을 포함하는 혼합 용매를 들 수 있다. 여기서,「용액」에는, 분산액, 현탁액 등도 포함될 수 있다.
용액 중에 있어서의 금속 화합물의 농도는, 0.01 질량％ ∼ 100 질량％ 인 것이 바람직하고, 이산화탄소 흡착재 전구체의 제조 효율의 관점에서, 0.1 질량％ ∼ 100 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 1 질량％ ∼ 100 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이미 설명한「그 밖의 재료」가 사용되는 경우에는,「용액」을「금속 화합물」에 더하여「그 밖의 재료」를 이미 설명한 용매에 첨가한 혼합 용액 (예, 혼합 수용액) 으로서 사용할 수 있다.
「그 밖의 재료」가 사용되는 경우에 있어서, 혼합 용액 중의「그 밖의 재료」의 함유량은, 0.01 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 바람직하고, 이산화탄소 흡착재 전구체의 제조 효율의 관점에서, 0.1 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 1 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
다공질 재료에 대한 금속 화합물을 포함하는 용액의 접촉의 방법은, 금속 화합물을 포함하는 용액을 다공질 재료에 골고루 접촉시켜, 다공질 재료의 세공 내에도 용액이 골고루 퍼져 균일하게 흡수되도록 할 수 있는 것을 조건으로 하여 특별히 한정되지 않는다. 접촉 방법의 예로는, 액적의 적하, 분무, 침지 등의 종래 공지된 임의 바람직한 방법을 적용할 수 있다.
건조 공정은, 용액 (혼합 용액) 과 접촉시킨 다공질 재료의 중량 변화가 없어질 때까지 건조시킴으로써 실시된다. 구체적으로는, 예를 들어 상온에서 1 시간 정도 건조시킨 후, 추가로 종래 공지된 임의 바람직한 건조 장치 (예, 오븐) 를 사용하여, 바람직하게는 30 ℃ ∼ 120 ℃ 의 온도에서 중량 변화가 없어질 때까지 가열함으로써 실시할 수 있다.
상기 건조 공정에 이어서, 소성 공정이 실시된다. 소성 공정은, 구체적으로는 종래 공지된 임의 바람직한 가열 처리 장치 (예, 머플로) 를 사용하여, 200 ℃ ∼ 800 ℃ 에서, 1 시간 ∼ 12 시간 소성함으로써 실시할 수 있다. 이상의 공정에 의해, 표면, 및/또는 세공 내에 금속 화합물 또는 금속 화합물에서 유래하는 금속 원소 혹은 화합물 중 적어도 일부가 부착 또는 고용된 이산화탄소 흡착재 전구체를 얻을 수 있다.
(2) 공정 (2)
공정 (2) 는, 이산화탄소 흡착재 전구체에, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재를 얻는 공정이다. 여기서「가열」에는 건조 공정 및/또는 소성 공정이 포함된다.
공정 (2) 에 있어서는, 먼저, 공정 (1) 에 의해 얻어진 이산화탄소 흡착재 전구체에 대해, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액 (예, 탄산칼륨의 수용액) 에 접촉시킨다.
이산화탄소 흡착재 전구체에 대한 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액의 접촉의 방법은, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 이산화탄소 흡착재 전구체에 골고루 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재 전구체의 세공 내에도 용액이 골고루 퍼져 균일하게 흡수되도록 할 수 있는 것을 조건으로 하여 특별히 한정되지 않는다. 접촉 방법의 예로는, 액적의 적하, 분무, 침지 등의 종래 공지된 임의 바람직한 방법을 적용할 수 있다.
건조 공정은, 알칼리 금속 탄산염과 접촉시킨 이산화탄소 흡착재 전구체의 중량 변화가 없어질 때까지 건조시킴으로써 실시된다. 구체적으로는, 예를 들어 상온에서 1 시간 정도 건조시킨 후, 추가로 종래 공지된 임의 바람직한 건조 장치 (예, 오븐) 를 사용하여, 바람직하게는 30 ℃ ∼ 120 ℃ 의 온도에서 중량 변화가 없어질 때까지 가열함으로써 실시할 수 있다.
상기 건조 공정에 이어서, 소성 공정을 실시해도 된다. 소성 공정은, 구체적으로는 종래 공지된 임의 바람직한 가열 처리 장치 (예, 오븐, 머플로) 를 사용하여, 30 ℃ ∼ 500 ℃ 에서, 보다 바람직하게는 30 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도에서 중량 변화가 없어질 때까지 가열함으로써 실시할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 표면, 및/또는 세공 내에 알칼리 금속 탄산염 중 적어도 일부가 부착된 이산화탄소 흡착재를 얻을 수 있다.
3. 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 제조 방법
본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 제조 방법은, 금속 화합물에, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재를 얻는 공정을 포함한다. 여기서「가열」에는 건조 공정 및/또는 소성 공정이 포함된다.
이하, 구체적으로 설명한다.
「알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액」에 사용될 수 있는 용매로는, 예를 들어, 물 (이온 교환수), 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올, 아세톤, 아세토니트릴, 테트라하이드로푸란 등의 극성을 갖는 유기 용매, 그리고, 이들 용매의 2 종 이상을 포함하는 혼합 용매를 들 수 있다. 여기서,「용액」에는, 분산액, 현탁액 등도 포함될 수 있다.
용액 중에 있어서의 알칼리 금속 탄산염의 농도는, 1 질량％ ∼ 53 질량％ 인 것이 바람직하고, 이산화탄소 흡착재 전구체의 제조 효율의 관점에서, 5 질량％ ∼ 50 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 10 질량％ ∼ 50 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이미 설명한「그 밖의 재료」가 사용되는 경우에는,「용액」을「알칼리 금속 탄산염」에 더하여「그 밖의 재료」를 이미 설명한 용매에 첨가한 혼합 용액 (예, 혼합 수용액) 으로서 사용할 수 있다.
「그 밖의 재료」가 사용되는 경우에 있어서, 혼합 용액 중의「그 밖의 재료」의 함유량은, 0.01 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 바람직하고, 본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재의 제조 효율의 관점에서, 0.1 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 보다 바람직하고, 1 질량％ ∼ 90 질량％ 인 것이 더욱 바람직하다.
금속 화합물에 대한 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액의 접촉의 방법은, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 금속 화합물에 골고루 접촉시켜, 금속 화합물의 세공 내에도 용액이 골고루 퍼져 균일하게 흡수되도록 할 수 있는 것을 조건으로 하여 특별히 한정되지 않는다. 접촉 방법의 예로는, 액적의 적하, 분무, 침지 등의 종래 공지된 임의 바람직한 방법을 적용할 수 있다.
건조 공정은, 알칼리 금속 탄산염과 접촉시킨 금속 화합물의 중량 변화가 없어질 때까지 건조시킴으로써 실시된다. 구체적으로는, 예를 들어 상온에서 1 시간 정도 건조시킨 후, 추가로 종래 공지된 임의 바람직한 건조 장치 (예, 오븐) 를 사용하여, 바람직하게는 30 ℃ ∼ 120 ℃ 의 온도에서 중량 변화가 없어질 때까지 가열함으로써 실시할 수 있다.
상기 건조 공정에 이어서, 소성 공정을 실시해도 된다. 소성 공정은, 구체적으로는 종래 공지된 임의 바람직한 가열 처리 장치 (예, 오븐, 머플로) 를 사용하여, 30 ℃ ∼ 500 ℃ 에서, 보다 바람직하게는 30 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도에서 중량 변화가 없어질 때까지 가열함으로써 실시할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 금속 화합물의 표면, 및/또는 세공 내에, 알칼리 금속 탄산염 중 적어도 일부가 부착된 이산화탄소 흡착재를 얻을 수 있다.
4. 이산화탄소의 흡착 및 탈리 방법 (이산화탄소 흡착재의 사용 방법)
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 사용하는 이산화탄소의 흡착 및 탈리 방법은, 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과, 이산화탄소가 흡착된 이산화탄소 흡착재를, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정을 포함한다.
(1) 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정 (공정 (i) 이라고 한다)
공정 (i), 즉 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정에 있어서의 온도 (이산화탄소 흡착재의 사용 온도) 는, 0 ℃ ∼ 100 ℃ 가 바람직하고, 5 ℃ ∼ 80 ℃ 가 보다 바람직하다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 통상적으로, 100 ℃ 이하의 온도 (예, 상온) 에서 사용, 즉 이산화탄소를 포함하는 기체와 접촉시킨다. 그러나, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 100 ℃ 보다 높은 온도에서도 사용할 수 있다.
공정 (i), 즉 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정에 있어서의 습도 (이산화탄소 흡착재의 사용 습도) 는, 1 ％ ∼ 100 ％ 가 바람직하고, 5 ％ ∼ 90 ％ 가 보다 바람직하다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 예를 들어, 이산화탄소를 포함하는 기체로부터의 이산화탄소의 회수 또는 특히 이산화탄소의 농도 (분압) 가 높은 기체로부터 이산화탄소를 선택적으로 제거하여 회수하기 위한 이산화탄소 회수 장치에 바람직하게 적용할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재가 특히 100 ℃ 이하의 온도에서 사용되는 경우에는, 공기 청정기, 공조기, 특히 자동차의 차내의 분위기의 성분을 조정하기 위한 공기 청정기, 공조기, 농업용 온실 하우스용의 공조기, 나아가서는 건재, 용기에 바람직하게 탑재할 수 있다. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재가 100 ℃ 보다 높은 온도에서 사용되는 경우에는, 예를 들어, 화학 공장이나 발전소로부터의 배기 가스 중의 이산화탄소의 회수에 바람직하게 적용할 수 있다.
공정 (i) 에 있어서, 이산화탄소 흡착재에 접촉시키는 이산화탄소를 포함하는 기체 중의 이산화탄소의 농도 (분압) 는 한정되지 않는다. 통상적으로, 대기 중의 이산화탄소 농도는 400 ppm 정도인 바, 예를 들어, 자동차의 운전 중에 있어서 외기 도입을 실시하지 않고, 내기 순환을 실시한 경우에는, 차내의 분위기의 이산화탄소의 농도는 7000 ppm 정도로도 될 수 있다. 일반적으로, 자동차 내에 있어서, 내기 순환을 선택한 경우에는, 이산화탄소의 농도가 2000 ppm 이상이 되면 호흡수가 증대되어 졸음이 유발되고, 3000 ppm 이상이 되면 현기증이나 두통 등이 유발된다고 일컬어지고 있다. 따라서, 특히 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 자동차용의 공기 청정기, 공조기에 적용하는 경우에 상정되는 이산화탄소의 농도는, 400 ppm ∼ 7000 ppm 이다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재에 적용되는「이산화탄소를 포함하는 기체」에 있어서의 이산화탄소 이외의 성분 및 그 농도 (분압) 에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 이산화탄소 이외의 성분의 예로는, 질소, 수소, 일산화탄소, 일산화질소 등의 질소 산화물 (NOx), 메탄 등의 탄화수소를 들 수 있다.
공정 (i) 에 있어서, 이산화탄소 흡착재와 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시키는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 이산화탄소 흡착재와 이산화탄소를 포함하는 기체의 접촉은, 예를 들어, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 수용한 용기에, 이산화탄소를 포함하는 기체를 유통 형식으로 유통시킴으로써 접촉시켜도 되고, 이산화탄소 흡착재를 이산화탄소를 포함하는 기체에 직접적으로 접촉하도록 정치 (靜置) 해도 된다.
상기와 같이 유통 형식으로 이산화탄소 흡착재와 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시키는 경우, 표준 상태 (0 ℃, 0.1 ㎫) 에 있어서의 이산화탄소를 포함하는 기체의 공급량 (공간 속도) 은, 바람직하게는 10 ∼ 10,000,000/h 이고, 보다 바람직하게는 100 ∼ 5,000,000/h 이고, 더욱 바람직하게는 1,000 ∼ 1,000,000/h 이다. 공간 속도를 10 이상으로 하고, 10,000,000/h 이하로 하면, 시간당 이산화탄소의 흡착의 효율을 보다 양호하게 할 수 있다. 이산화탄소 흡착재에 대한 처리 압력은, 바람직하게는 0.1 ∼ 5 ㎫ 이고, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 1 ㎫ 이다.
(2) 이산화탄소가 흡착된 이산화탄소 흡착재를, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정 (이하, 공정 (ii) 라고 한다.)
공정 (ii) 는, 이산화탄소 흡착재 자체 또는 이산화탄소 흡착재가 적용되어 있는 부품 (예, 필터, 카트리지) 을 포함하는 기기로부터 분리한 당해 부품에 대해 실시해도 되고, 이산화탄소 흡착재를 포함하는 이미 설명한 기기에 있어서 실시해도 된다.
예를 들어, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재가 자동차의 공조기 (공기 청정기) 에 있어서 특히 유통 형식으로 적용되는 경우에는, 공정 (ii) 는, 이산화탄소 흡착재에 유통시키는 기체를,「이산화탄소를 포함하는 기체」로부터 재생용의 상기 온도로 가열된 기체로 전환하여, 이산화탄소를 이산화탄소 흡착재로부터 분리하여 외부로 방출함으로써 실시할 수 있다.
공정 (ii) 에 있어서의 가열 온도는, 이산화탄소 흡착재, 이산화탄소 흡착재를 포함하는 기기 등의 기능을 저해하지 않는 것을 조건으로 하여 특별히 한정되지 않는다.
공정 (ii) 에 있어서의 이산화탄소 흡착재의 가열 온도 (이산화탄소 흡착재의 재생 온도) 는, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 할 수 있고, 50 ℃ ∼ 600 ℃ 로 하는 것이 바람직하고, 50 ℃ ∼ 300 ℃ 로 하는 것이 보다 바람직하다. 이산화탄소 흡착재에 대한 처리 압력은, 바람직하게는 0.001 ∼ 5 ㎫ 이고, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 ㎫ 이다.
특히 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 가정용의 기기에 적용하는 경우에는, 이산화탄소 흡착재의 재생 온도는 보다 저온으로 할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를, 예를 들어, 전기 자동차에 적용하는 경우에는, 모터 등이 발생시키는 열을 보다 유효하게 이용하는 관점에서, 50 ℃ ∼ 200 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.
공정 (ii) 에 있어서의 가열시에 사용되는 기체 (분위기) 의 성분은 특별히 한정되지 않는다. 가열시의 분위기로는, 예를 들어, 공기 (대기) 를 적용할 수 있다. 이산화탄소를 보다 효율적으로 분리시켜 제거하는 관점에서, 질소 가스 등의 불활성 가스를 사용해도 된다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡수재로부터 분리한 이산화탄소는, 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 회수할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어, 분리된 이산화탄소를 가압 압축하여 냉각시킴으로써 드라이아이스로서 회수하는 방법을 들 수 있다.
5. 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법 (이산화탄소 흡착재의 사용 방법)
본 실시형태의 방법의 이산화탄소 흡착재를 사용하는 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법은, 이산화탄소 흡착재와, 거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과, 이산화탄소가 흡착된 이산화탄소 흡착재를 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정과, 분리시킨 이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 공정을 포함한다.
(1') 이산화탄소 흡착재와, 거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체를 접촉시켜, 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정 (공정 (i') 라고 한다)
거주 공간은, 예를 들어, 주택, 오피스, 학교, 차량을 들 수 있다.
거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체 중의 이산화탄소 농도는, 통상적으로, 400 ppm ∼ 5000 ppm 이고, 수증기 농도는, 상대 습도로서 통상적으로, 10 ％ RH ∼ 90 ％ RH 이다. 그 밖의 성분으로서, 일산화탄소나 암모니아, 포름알데히드나 아세트알데히드, 톨루엔 등의 휘발성 유기 화합물 등을 들 수 있다.
상기 이외의 공정 (i') 의 예 및 바람직한 형태는, 상기 공정 (i) 의 예 및 바람직한 형태와 동일하다.
(2') 이산화탄소가 흡착된 이산화탄소 흡착재를 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정 (이하, 공정 (ii') 라고 한다.)
공정 (ii') 의 예 및 바람직한 형태는, 상기 공정 (ii) 의 예 및 바람직한 형태와 동일하다.
(3') 분리시킨 이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 공정 (이하, 공정 (iii') 라고 한다.)
공정 (iii') 는, 이산화탄소를 흡착시킨 이산화탄소 흡착재를 거주 공간 내로부터 반출하여, 공정 (ii') 를 거주 공간 외에서 실시함으로써 실시해도 되고, 이산화탄소 흡착재를 거주 공간 내와 거주 공간 외와 각각 별개의 유로로 접속된 용기 안에 설치하여, 이산화탄소 흡착재에 접촉시키는 기체를, 각각의 유로에 설치된 밸브 등으로 연속적으로 전환하여 공정 (i') 와 공정 (ii') 를 교대로 실시함으로써 실시해도 된다.
이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 양은, 바람직하게는 1 ∼ 10,000,000 L/h 이고, 보다 바람직하게는 10 ∼ 5,000,000 L/h 이고, 더욱 바람직하게는 1,00 ∼ 1,000,000 L/h 이다.
이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 압력은, 바람직하게는 0.001 ∼ 5 ㎫ 이고, 보다 바람직하게는 0.01 ∼ 1 ㎫ 이다.
이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 온도는, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 할 수 있고, 50 ℃ ∼ 600 ℃ 로 하는 것이 바람직하고, 50 ℃ ∼ 300 ℃ 로 하는 것이 보다 바람직하다.
6. 이산화탄소 흡착재의 용도
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 이미 설명한 바와 같이, 이산화탄소 회수 장치, 공기 청정기, 공조기, 건재 및 용기 등에 바람직하게 적용할 수 있고, 보다 구체적으로는 이들의 부품인 필터, 카트리지 등에 바람직하게 적용할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 필터에 적용할 수 있다.
필터의 재료는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 규조토, 활성탄, 제올라이트, 종이, 수지, 금속, 유리, 세라믹을 들 수 있다. 필터의 재료는, 이미 설명한 이산화탄소의 분리를 위한 가열 온도에 견딜 수 있는 재료로 하는 것이 바람직하다.
필터의 구조는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 허니콤, 여과지, 부직포, 천 등의 필터재에 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 임의 바람직한 양태로 함유시키면 된다.
필터는, 여과지, 부직포, 천 등의 통기성을 갖는 박막상의 필터재가 구획 형성하는 공간에 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재가 충전된 구조여도 된다. 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 필터재에 충전하는 경우의 이산화탄소 흡착재의 직경은 5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
필터재에 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 함유시키는 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 임의 바람직한 방법을 적용할 수 있다. 필터재에 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 함유시키는 방법으로는, 예를 들어, 필터재를 제조하기 위한 원료에, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 혼합하여 필터재를 제조해도 되고, 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 포함하는 슬러리를, 필터재에 딥 코팅, 도포, 스프레이 산포 등의 방법으로 담지시켜도 된다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 포함하는 슬러리의 조제는, 소정의 용매를 사용하는 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 실시할 수 있다. 슬러리의 조제에 사용되는 용매는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 물, 알코올을 사용할 수 있다.
상기 용매를 사용하여 조제된 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 포함하는 슬러리는, 딥 코팅법, 스프레이 코트법과 같은 도포법에 의해, 필터재에 도포 또는 산포할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 포함하는 슬러리가 도포 또는 산포된 필터재는, 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 건조시키면 된다. 건조시키기 위한 온도는, 바람직하게는 0 ℃ ∼ 200 ℃ 이고, 보다 바람직하게는 20 ℃ ∼ 150 ℃ 이다. 건조 후, 추가로 소성해도 된다. 소성 온도는, 바람직하게는 150 ℃ ∼ 400 ℃ 이고, 보다 바람직하게는 200 ℃ ∼ 300 ℃ 이다.
건조 및/또는 소성할 때의 분위기는 특별히 제한되지 않는다. 건조 및/또는 소성할 때의 분위기는, 공기 분위기, 나아가서는 질소 가스, 아르곤 가스 등의 불활성 가스 분위기로 할 수 있다.
본 실시형태의 이산화탄소 흡착재는, 특히 이미 설명한 바와 같이 펠릿상으로 할 수 있고, 예를 들어, 펠릿상으로 된 이산화탄소 흡착재를, 적어도 이산화탄소의 분리를 위한 가열의 온도에 견딜 수 있는 재료에 의해 형성되고, 또한 이산화탄소를 포함하는 기체를 유통시킬 수 있도록 구성한 부재 (예, 카트리지) 에, 종래 공지된 임의 바람직한 방법에 의해 충전함으로써 적용할 수도 있다.
본 실시형태에 관련된 이산화탄소 흡착재에 의하면, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시킬 수 있고, 나아가서는 이산화탄소 흡착재의 표면적의 사용에 의한 감소를 방지할 수 있는 것으로 생각되기 때문에 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시킬 수 있다.
특히 자동차의 공조기, 공기 청정기에 본 실시형태의 이산화탄소 흡착재를 적용한 경우에는,「내기 순환」을 선택했다고 해도 차내의 분위기의 이산화탄소 농도가 과잉이 되는 것을 방지하여, 졸음, 현기증, 두통과 같은 증상의 유발을 방지하면서, 난방, 냉방을 사용할 수 있으므로 공조의 효율이 향상되는 점에서, 차내 환경을 탑승자에게 있어서 양호하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은, 이하의 실시예에 의해 한정되지 않는다.
＜실시예 1 : 이산화탄소 흡착재 1 의 제조＞
질산세륨 (III) 육수화물 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 61.7 질량％) 을 조제하였다. 다공질인 입자상의 산화규소 (후지 실리시아 화학사 제조, Q-30, 입경 : 30 ㎚) 1.0 g 에 대해, 질산세륨 (III) 육수화물의 수용액 0.8 mL 를 골고루 적하하여 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여, 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켰다.
이어서, 머플로 (야마토 과학사 제조, FP100) 를 사용하여 600 ℃, 2 시간 소성하여, 이산화탄소 흡착재 전구체 1X 를 얻었다.
얻어진 이산화탄소 흡착재 전구체 1X 의 전체량에 대해, 탄산칼륨 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 46.3 질량％) 0.8 mL 를 골고루 적하하여 이산화탄소 흡착재 전구체 1X 에 접촉시킴으로써 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여, 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켜 용매를 제거함으로써, 이산화탄소 흡착재 1 을 얻었다.
＜실시예 2 : 이산화탄소 흡착재 2 의 제조＞
질산세륨 (III) 육수화물의 수용액 대신에, 질산지르코닐 이수화물 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 50.0 질량％) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이산화탄소 흡착재 2 를 제조하였다.
＜실시예 3 : 이산화탄소 흡착재 3 의 제조＞
질산세륨 (III) 육수화물의 수용액 대신에, 질산세륨 (III) 육수화물 (후지 필름 와코 순약사 제조) 과 질산세슘 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 혼합 수용액 (이온 교환수를 사용, 질산세륨 (III) 육수화물 농도 : 9.8 질량％, 질산세슘 농도 : 22.0 질량％) 을 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 이산화탄소 흡착재 3 을 제조하였다.
＜실시예 4 : 이산화탄소 흡착재 4 의 제조＞
오르토티탄산테트라이소프로필 (도쿄 화성사 제조) 의 이소프로필알코올 (칸토 화학사 제조) 의 용액 (이소프로필알코올 용액이라고 한다.) (농도 : 46.2 질량％) 을 조제하였다. 다공질인 입자상의 산화규소 (후지 실리시아사 제조, Q-30) 1.0 g 에 대해, 조제된 이소프로필알코올 용액 1.8 mL 를 골고루 적하하여 접촉시켜 흡수시킨 후, 상온에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켰다.
이어서, 머플로 (야마토 과학사 제조, FP100) 를 사용하여, 600 ℃ 에서 2 시간 소성하여, 이산화탄소 흡착재 전구체 4X 를 얻었다. 얻어진 이산화탄소 흡착재 전구체 4X 의 전체량에, 탄산칼륨 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (농도 : 46.3 질량％) 0.8 mL 를 골고루 적하하여 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켜 용매를 제거함으로써, 이산화탄소 흡착재 4 를 제조하였다.
＜실시예 5 : 이산화탄소 흡착재 5 의 제조＞
분상의 산화지르코늄 (다이이치 희원소 화학 공업사 제조, RC-100) 1.0 g 에, 탄산칼륨 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 46.3 질량％) 0.4 mL 를 골고루 적하하여 접촉시켜 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여, 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켜 용매를 제거함으로써, 이산화탄소 흡착재 5 를 제조하였다.
＜비교예 1 : 이산화탄소 흡착재 C1 의 제조＞
다공질인 입자상의 산화규소 (후지 실리시아사 제조, Q-30) 1.0 g 에, 탄산칼륨 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 46.3 질량％) 0.8 mL 를 골고루 적하하여 접촉시켜 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여, 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켜 용매를 제거함으로써, 이산화탄소 흡착재 C1 을 제조하였다.
＜비교예 2 : 이산화탄소 흡착재 C2 의 제조＞
먼저, 질산세슘 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 12.6 질량％) 을 조제하였다. 다공질인 입자상의 산화규소 (후지 실리시아사 제조, Q-30) 1.0 g 에, 조제된 질산세슘의 수용액 0.8 mL 를 골고루 적하하여 접촉시켜 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켰다.
이어서, 머플로 (야마토 과학사 제조, FP100) 를 사용하여, 600 ℃ 에서 2 시간 소성하여, 이산화탄소 흡착재 전구체 C2X 를 얻었다. 얻어진 이산화탄소 흡착재 전구체 C2X 의 전체량에, 탄산칼륨 (후지 필름 와코 순약사 제조) 의 수용액 (이온 교환수를 사용, 농도 : 46.3 질량％) 0.8 mL 를 골고루 적하하여 접촉시켜 흡수시킨 후, 상온에서 1 시간 건조시키고, 이어서, 멀티 오븐 (애즈원사 제조, MOV-300S) 을 사용하여 40 ℃ 에서 중량 변화가 없어질 때까지 건조시켜 용매를 제거함으로써, 이산화탄소 흡착재 C2 를 제조하였다.
＜금속 원소의 함유량의 측정＞
상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 에 관련된 이산화탄소 흡착재 1 ∼ 5 그리고 C1 및 C2 가 함유하는 금속 원소, 즉 알칼리 금속 탄산염에서 유래하는 금속 원소 (알칼리 금속) 및 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소의 함유량 (단위 : mmol/g) 을 측정하였다.
금속 원소의 함유량은, 유도 결합 플라즈마 발광 분석계 (ICP-AES, 애질런트 테크놀로지즈사 제조, Vista-PRO) 및 유도 결합 플라즈마 질량 분석계 (ICP-MS, 써모피셔 사이언티픽사 제조, iCAP Q) 를 사용한 분석에 의해 실시하였다.
구체적으로는, 상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각에 관련된 이산화탄소 흡착재 0.01 g 을, 불화수소산 (스텔라 케미파사 제조, 50 ％ 고순도품) 과 질산 (칸토 화학사 제조, EL 그레이드) 의 혼합 용매에 용해시킨 용액을 시료로 하여, ICP-AES 및 ICP-MS 에 의해 금속 원소의 농도를 측정하였다.
측정 결과를 하기 표 1 에 나타낸다.
상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각에 관련된 이산화탄소 흡착재의 평균 세공 직경 (단위 : ㎚) 을, 비표면적·세공 분포 측정 장치 (마이크로트랙·벨사 제조, BEL-SORP MINI) 를 사용하여 분석하였다.
구체적으로는, 상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각에 관련된 이산화탄소 흡착재에 대해, 120 ℃ 에서 진공 배기를 2 시간 실시한 후, 77 K (－196 ℃) 에서 질소 가스의 흡탈착 등온선을 얻었다.
얻어진 흡탈착 등온선으로부터, 전체 세공 용적 (V) 과 비표면적 (A) 을 얻고, 평균 세공 직경 (D) 을 하기 식에 기초하여 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
D ＝ 4V/A
Figure pct00001
표 1 중, 부호「-」은 측정 대상 외인 것을 나타내고 있다.
상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각에 관련된 이산화탄소 흡착재의 이산화탄소 흡착 속도 (단위 : mmol/g/hr) 를, 열 중량·질량 분석 장치 (TG-MS, 리가쿠사 제조, Thermo Mass Photo) 를 사용하여, 옥살산칼슘 수화물의 분해에 의해 발생한 이산화탄소 유래의 매스 스펙트럼의 m/z ＝ 44 의 이온 강도를 기준으로 하여 측정하였다.
상기 실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각에 관련된 이산화탄소 흡착재를, 머플로 (야마토 과학사 제조, FP100) 를 사용하여, 200 ℃ 에서 10 분간 열 처리하여, 이산화탄소 흡착재에 흡착된 이산화탄소를 탈리시켰다.
그 후, 이산화탄소 흡착재에, 항온 항습 건조기 (에스펙사 제조, SH-641) 를 사용하여 25 ℃, 습도 50 ％ 의 공기와 재를 20 분간 접촉시켜, 이산화탄소를 흡착시켰다. 이어서, 이산화탄소 흡착재에 흡착된 이산화탄소의 탈리량을, 상기 서술한 TG-MS 를 사용하여 측정하였다. 얻어진 측정값을 이산화탄소의 흡착 시간 (20 분간) 으로 제산함으로써, 1 회째의 이산화탄소 흡착 속도를 산출하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
하기의 조작 1 및 2 에 의해, 2 ∼ 5 회째의 이산화탄소 흡착 속도를 산출하고, 또한 이산화탄소 흡착 속도 유지율 (％) 을 산출하였다.
조작 1 : 이산화탄소 흡착재를, 머플로 (야마토 과학사 제조, FP100) 를 사용하여 200 ℃, 10 분간 열 처리하여, 이산화탄소 흡착재에 흡착된 이산화탄소를 탈리시켰다. 그 후, 이산화탄소 흡착재에, 항온 항습 건조기 (에스펙사 제조, SH-641) 를 사용하여 25 ℃, 습도 50 ％, 20 분간의 조건에서 이산화탄소를 흡착시켰다.
조작 2 : 상기 조작 1 을 추가로 4 회 반복한 후, 이산화탄소 흡착재에 흡착된 이산화탄소의 탈리량을, 상기 서술한 TG-MS 를 사용하여 측정하였다.
측정값을 이산화탄소의 흡착 시간 (20 분간) 으로 제산함으로써, 5 회째의 이산화탄소 흡착 속도를 산출하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
1 회째의 이산화탄소 흡착 속도와 5 회째의 이산화탄소 흡착 속도로부터, 이산화탄소 흡착재의 흡착 속도 유지율을 산출하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다. 흡착 속도 유지율은, 이산화탄소 흡착재의 내구성의 지표가 될 수 있다.
Figure pct00002
실시예 1 ∼ 5 에 관련된 이산화탄소 흡착재 1 ∼ 5 는, 비교예 1 및 2 에 관련된 이산화탄소 흡착재 C1 및 C2 보다, 이산화탄소 흡착 속도가 우수하고, 이산화탄소 흡착 속도의 유지율이 높은 것을 알 수 있다.
실시예 1 ∼ 5 그리고 비교예 1 및 2 각각의 5 회째의 이산화탄소 흡착 속도의 값을 사용하여, 거주 공간 내의 이산화탄소 농도를, 하기 식을 사용하여 계산하였다.
Figure pct00003
(식 중,
C(t) 는, 시각 t 에 있어서의 이산화탄소 농도 (％) 를 나타낸다.
V 는, 거주 공간의 용적 (L) 을 나타낸다.
CH-OUT 는, 사람의 호흡 중의 이산화탄소 농도 (％) 를 나타낸다.
VH-OUT 는, 사람 1 인당 호흡의 토출 유속 (L/hr·인) 을 나타낸다.
n 은, 거주 공간 내의 사람의 인원수 (인) 를 나타낸다.
VAir-IN 은, 거주 공간 내에 유입되는 공기의 유속 (L/hr) 을 나타낸다.
VAir-OUT 는, 거주 공간 외로 방출하는 공기의 유속 (L/hr) 을 나타낸다.
v(C(t)) 는, 시각 t 에 있어서의 이산화탄소 흡착재의 이산화탄소 흡착 속도 (mmol/g·hr) 를 나타낸다.
w 는, 이산화탄소 흡착재의 사용량 (g) 을 나타낸다.
Vmol 은, 거주 공간 내의 이산화탄소의 몰 체적 (L/mmol) 을 나타낸다.)
상기 계산에서는, 이하의 값을 사용하였다.
·C(0) : 0.04 ％
·V : 4000 L
·CH-OUT : 4.3 ％
·VH-OUT : 900 L/hr·인
·n : 2 인
·VAir-IN : 7800 L/hr
·VAir-OUT : 7800 L/hr
·v(C(t)) : 이산화탄소 흡착재의 이산화탄소 흡착 속도는 이산화탄소 농도에 비례하는 것으로 하여, 각 이산화탄소 흡착재의 5 회째의 이산화탄소 흡착 속도 (이산화탄소 농도는 400 ppm) 에 기초하여 계산된 값. 또한, 이산화탄소 흡착재의 이산화탄소 흡착 속도는 이산화탄소 농도에 비례하는 것은, 이산화탄소 흡착재 5 를 사용한 실험에서 확인하였다.
·w : 250 g
·Vmol : 0.0245 L/mmol (상압, 25 ℃ 에서의 값)
또한, VAir-IN 과 VAir-OUT 의 값은 동일한 것으로 가정하고, 그 값은, 이산화탄소 흡착재를 사용하지 않는 경우의 실내의 이산화탄소 농도의 시간 변화의 그래프 [Heejung Jung, SAE International (2013-01-1497), Figure 4] 를 재현할 수 있는 값으로 하였다.
계산 결과를 도 1 에 나타낸다. 이산화탄소 흡착재 C1 및 C2 를 사용한 경우, 거주 공간 내의 이산화탄소 농도는 90 분 후에 4000 ∼ 5000 ppm 으로 상승하였다. 한편, 이산화탄소 흡착재 1 ∼ 5 를 사용한 경우, 거주 공간 내의 이산화탄소 농도는 90 분 후에도 3500 ppm 이하로 유지되었다.
본 발명에 관련된 이산화탄소 흡착재에 의하면, 이산화탄소 흡착 속도를 보다 향상시킬 수 있고, 나아가서는 이산화탄소 흡착 속도 유지율을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법에 의하면, 거주 공간 내의 이산화탄소를 효율적으로 저감시킬 수 있다.

Claims (17)

  1. 이산화탄소 흡착재와, 거주 공간 내의 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 기체를 접촉시켜, 상기 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과,
    이산화탄소가 흡착된 상기 이산화탄소 흡착재를 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 상기 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정과,
    분리시킨 이산화탄소를 거주 공간 외로 방출하는 공정을 포함하고,
    상기 이산화탄소 흡착재가, 알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과, 주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하는, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 화합물이, 세륨, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 화합물이 지르코늄을 포함하는, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 화합물이 산화지르코늄인, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거주 공간이, 주택, 오피스 또는 학교인, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 거주 공간이 차량인, 거주 공간 내의 이산화탄소의 저감 방법.
  7. 다공질 재료와,
    알칼리 금속을 포함하는 적어도 1 종의 알칼리 금속 탄산염과,
    주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는 금속 화합물을 함유하는, 이산화탄소 흡착재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 화합물이, 세륨, 티탄 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, 이산화탄소 흡착재.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    주기표 제 3 족 원소 및 주기표 제 4 족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소의 함유량이, 0.1 mmol/g ∼ 25.0 mmol/g 인, 이산화탄소 흡착재.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 탄산염이, 나트륨, 칼륨 및 세슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 원소를 포함하는, 이산화탄소 흡착재.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 탄산염을 2 종 이상 함유하는, 이산화탄소 흡착재.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속의 함유량이, 1.0 mmol/g ∼ 50.0 mmol/g 인, 이산화탄소 흡착재.
  13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다공질 재료가, 산화규소, 산화알루미늄, 활성탄 및 규산칼슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, 이산화탄소 흡착재.
  14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    평균 세공 직경이 0.3 ㎚ ∼ 500 ㎚ 인, 이산화탄소 흡착재.
  15. 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 탄산염 및 상기 금속 화합물이 담지되어 있는 상기 다공질 재료를 포함하는, 이산화탄소 흡착재.
  16. 하기 공정 (1) 과 하기 공정 (2) 를 포함하는, 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 이산화탄소 흡착재의 제조 방법.
    공정 (1) :
    상기 다공질 재료에, 상기 금속 화합물을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 이산화탄소 흡착재 전구체를 얻는 공정
    공정 (2) :
    상기 이산화탄소 흡착재 전구체에, 알칼리 금속 탄산염을 포함하는 용액을 접촉시키고, 가열하여, 상기 이산화탄소 흡착재를 얻는 공정
  17. 제 7 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 이산화탄소 흡착재와, 이산화탄소를 포함하는 기체를 접촉시켜, 상기 이산화탄소 흡착재에 이산화탄소를 흡착시키는 공정과,
    이산화탄소가 흡착된 상기 이산화탄소 흡착재를, 50 ℃ ∼ 900 ℃ 로 가열함으로써, 상기 이산화탄소 흡착재로부터 이산화탄소를 분리시키는 공정을 포함하는, 이산화탄소의 흡착 및 분리 방법.
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