WO2025142015A1 - 酸性ガス吸着材、酸性ガス吸着材を備えた構造体、及び酸性ガス吸着装置 - Google Patents

酸性ガス吸着材、酸性ガス吸着材を備えた構造体、及び酸性ガス吸着装置 Download PDF

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WO2025142015A1
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gas adsorbent
adsorption
mmol
carbon dioxide
polymer
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瑞木 山本
知己 安井
璃奈 近藤
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
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    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide

Definitions

  • CCS carbon capture and storage
  • CCU carbon capture and utilization
  • an adsorption method As a method for separating acidic gases such as carbon dioxide from the atmosphere, an adsorption method has been developed in which the acidic gas is adsorbed onto an adsorbent.
  • the adsorbent used in the adsorption method can adsorb acidic gases, for example, by coming into contact with the atmosphere.
  • Adsorbent materials include amine compounds that have the function of adsorbing acidic gases.
  • Patent Document 1 discloses fibrillated cellulose with amino groups introduced as an adsorbent.
  • Patent Document 2 discloses an adsorbent with amino groups introduced inside the pores of a mesoporous material.
  • adsorbents containing amine compounds tend to have a decreased adsorption performance for acidic gases in low humidity environments (e.g., environments at 20°C and RH of 30% or less). This tendency is particularly noticeable when the amine compound is a solid.
  • the present invention aims to provide an acid gas adsorbent that is suitable for suppressing the deterioration of the adsorption performance for acid gases in a low humidity environment.
  • the present invention relates to A polymer having an amino group; A liquid having a boiling point of 130° C. or higher;
  • An acid gas adsorbent comprising: Provided is an acidic gas adsorbent that, when the following adsorption test A is carried out for 15 hours, has an adsorption amount a of carbon dioxide of 0.35 mmol/g or more.
  • Adsorption test A A mixed gas G1 composed of carbon dioxide, nitrogen and water vapor is continuously fed into a container containing the acidic gas adsorbent, where the concentration of carbon dioxide in the mixed gas G1 is 400 vol ppm, the temperature of the mixed gas G1 is 20° C., and the humidity of the mixed gas G1 is 50% RH.
  • the present invention relates to The above acid gas adsorbent, A ventilation path;
  • a structure comprising:
  • the present invention relates to An adsorption section having a gas inlet and a gas outlet,
  • the present invention provides an acidic gas adsorption apparatus, wherein the adsorption section contains the above-mentioned acidic gas adsorbent.
  • the present invention provides an acid gas adsorbent suitable for suppressing the decrease in adsorption performance for acid gases in a low humidity environment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a method for measuring the amount of carbon dioxide adsorbed by an acidic gas adsorbent.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic example of a structure provided with an acidic gas adsorbent.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a modified example of a structure provided with an acidic gas adsorbent. 1 is a graph showing the results of adsorption test B performed on the acid gas adsorbents of the examples and comparative examples.
  • the acid gas adsorbent according to the first aspect of the present invention comprises: A polymer having an amino group; A liquid having a boiling point of 130° C. or higher; An acid gas adsorbent comprising: When the following adsorption test A is carried out for 15 hours, the adsorption amount a of carbon dioxide is 0.35 mmol/g or more.
  • Adsorption test A A mixed gas G1 composed of carbon dioxide, nitrogen and water vapor is continuously fed into a container containing the acidic gas adsorbent, where the concentration of carbon dioxide in the mixed gas G1 is 400 vol ppm, the temperature of the mixed gas G1 is 20° C., and the humidity of the mixed gas G1 is 50% RH.
  • the polymer is a solid.
  • the liquid includes an ionic liquid.
  • the ionic liquid has temperature responsiveness.
  • the liquid content is 1 wt% to 15 wt%.
  • an acid gas adsorbent according to any one of the first to ninth aspects has a porous structure.
  • the acid gas adsorption apparatus comprises: An adsorption section having a gas inlet and a gas outlet, The adsorption section contains an acid gas adsorbent according to any one of the first to twelfth aspects.
  • the measuring device 20 further includes a first container 40 containing water 70, and a first path 60 for sending nitrogen from the first tank 30 to the first container 40.
  • the first path 60 has one end connected to the gas outlet of the first tank 30 and the other end disposed in the water 70 of the first container 40.
  • the nitrogen sent from the first tank 30 to the first container 40 is humidified by contact with the water 70.
  • a mass flow controller 35 is disposed in the first path 60 for adjusting the flow rate of nitrogen sent from the first tank 30 to the first container 40.
  • the molecular weight (weight average molecular weight in some cases) of the amine monomer is, for example, 50 or more, and may be 100 or more, 150 or more, 200 or more, 300 or more, 500 or more, 1000 or more, or even 1500 or more.
  • the larger the molecular weight of the amine monomer the easier it is to adjust the density of the nitrogen element in the reactant P1. Furthermore, amine monomers with larger molecular weights tend to be safer to handle.
  • the upper limit of the molecular weight of the amine monomer is, for example, 5000 or less, and may be 2000 or less.
  • the molecular weight of the amine monomer may be less than 1000, 500 or less, or even 300 or less in some cases.
  • the amine equivalent of the amine monomer is, for example, 10 g/eq. or more, preferably 20 g/eq. or more, and more preferably 30 g/eq. or more.
  • the upper limit of the amine equivalent of the amine monomer is not particularly limited, and may be, for example, 200 g/eq. It may be 150 g/eq. or less, 100 g/eq. or less, or even 50 g/eq. or less.
  • the amine equivalent means the mass of the amine monomer relative to 1 equivalent of active hydrogen of the primary amino group contained in the amine monomer.
  • the number of structural units contained in the amine monomer degree of polymerization
  • Amine monomers include, for example, ethylamine, ethylenediamine, 1,4-butylenediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, hexaethyleneheptamine, iminobispropylamine, bis(hexamethylene)triamine, 1,3,6-trisaminomethylhexane, tris(2-aminoethyl)amine, N,N'-bis(3-aminopropyl)ethylenediamine, polymethylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, polyethersulfones, Aliphatic amines such as tertiamine; alicyclic amines such as isophoronediamine, menthanediamine, piperazine, N-aminoethylpiperazine, 3,9
  • the amine monomer preferably contains an aliphatic amine (particularly triethylenetetramine (TETA)) or an aliphatic polyamine (particularly polyethyleneimine (PEI)), and particularly preferably contains PEI.
  • TETA triethylenetetramine
  • PEI polyethyleneimine
  • the amine monomers can be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic polyamines tend to be safer to handle.
  • amine monomers such as aliphatic polyamines are preferably not classified as hazardous materials under the Fire Service Act, and are preferably not subject to the Poisonous and Deleterious Substances Control Act. It is preferable that the result of a mutagenicity test (Ames test) for the amine monomer is negative. It is preferable that the result of a skin irritation test (primary skin irritation test using rabbits) for the amine monomer is a mild or moderate irritant.
  • the epoxy monomer is a monomer containing at least one epoxy group.
  • the number of epoxy groups contained in the epoxy monomer is preferably 2 or more, and may be 3 or more, or 4 or more.
  • the greater the number of epoxy groups the greater the number of crosslinking points in the epoxy monomer and the denser the crosslinking structure in the reactant P1, which tends to improve heat resistance and moist heat resistance.
  • the molecular weight of the epoxy monomer is not particularly limited, and is, for example, less than 1000, and preferably 500 or less.
  • the epoxy equivalent of the epoxy monomer is not particularly limited, and is, for example, 150 g/eq. or less, and preferably 100 g/eq. or less.
  • the lower limit of the epoxy equivalent of the epoxy monomer is not particularly limited, and is, for example, 50 g/eq. or more.
  • the epoxy equivalent means the mass of the epoxy monomer per equivalent of the epoxy group contained in the epoxy monomer.
  • Epoxy monomers include, for example, monofunctional epoxy compounds such as n-butyl glycidyl ether, higher alcohol glycidyl ether, allyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, cresyl glycidyl ether, p-sec-butylphenyl glycidyl ether, and t-butylphenyl glycidyl ether; diepoxy alkanes such as 1,5-hexadiene diepoxide, 1,7-octadiene diepoxide, and 1,9-decadiene diepoxide; (poly)ethylene glycol diglycidyl ether, (poly)propylene glycol diglycidyl ether, and (poly)propylene glycol diglycidyl ether.
  • monofunctional epoxy compounds such as n-butyl glycidyl
  • polyfunctional epoxy compounds include those having an ether group such as ethylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, and sorbitol polyglycidyl ether; and those having an amino group such as N,N,N',N'-tetraglycidyl metaxylenediamine and 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane.
  • an ether group such as ethylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol digly
  • the epoxy monomer may be an aromatic epoxy resin, a non-aromatic epoxy resin, etc., depending on the case.
  • aromatic epoxy resins include polyphenyl-based epoxy resins, epoxy resins containing a fluorene ring, epoxy resins containing triglycidyl isocyanurate, and epoxy resins containing a heteroaromatic ring (e.g., a triazine ring).
  • polyphenyl-based epoxy resins examples include bisphenol A-type epoxy resins, brominated bisphenol A-type epoxy resins, bisphenol F-type epoxy resins, bisphenol AD-type epoxy resins, stilbene-type epoxy resins, biphenyl-type epoxy resins, bisphenol A novolac-type epoxy resins, cresol novolac-type epoxy resins, diaminodiphenylmethane-type epoxy resins, and tetrakis(hydroxyphenyl)ethane-based epoxy resins.
  • the epoxy monomers can be used alone or in combination of two or more. When a monofunctional epoxy compound is used, it is preferable to use it in combination with another epoxy monomer containing two or more epoxy groups.
  • the monofunctional epoxy compound can also be used as a reactive diluent to adjust the viscosity of the compound group for forming the reactant P1.
  • the epoxy monomer preferably contains a multifunctional epoxy compound having an ether group, such as ethylene glycol diglycidyl ether (EDE) or pentaerythritol tetraglycidyl ether (PETG). EDE or PETG has a small epoxy equivalent and can easily lower the glass transition temperature Tg of the polymer P. These epoxy compounds also tend to be low in cost.
  • the epoxy monomer may contain a multifunctional epoxy compound having an amino group, such as N,N,N',N'-tetraglycidyl metaxylenediamine or 1,3-bis(N,N-diglycidylaminomethyl)cyclohexane, in addition to or instead of the multifunctional epoxy compound having an ether group.
  • the polymer P as an amine polymer may contain a structural unit U1 derived from an epoxy monomer.
  • the polymer P is a reactant P1
  • the polymer P further contains a structural unit U2 derived from an amine monomer.
  • the content of the structural unit U1 in the polymer P, particularly the reactant P1 is, for example, 20 wt % to 70 wt %.
  • the content of the structural unit U2 in the polymer P, particularly the reactant P1 is, for example, 30 wt % or more, preferably 50 wt % or more.
  • the upper limit of the content of the structural unit U2 is not particularly limited, and is, for example, 80 wt % or less.
  • the polymer P is preferably a solid.
  • solid means a substance that is in a solid state at atmospheric pressure and 20°C.
  • the polymer P is preferably in a solid state at atmospheric pressure in the range of 20°C to 80°C.
  • the glass transition temperature Tg of the polymer P is not particularly limited, and may be, for example, 40 ° C. or less, 30 ° C. or less, 20 ° C. or less, 15 ° C. or less, 10 ° C. or less, 5 ° C. or less, 0 ° C. or less, -1 ° C. or less, less than -1 ° C., -2 ° C. or less, -3 ° C. or less, -4 ° C. or less, -5 ° C. or less, -6 ° C. or less, -7 ° C. or less, -8 ° C. or less, -9 ° C. or less, -10 ° C. or less, -11 ° C.
  • the lower the glass transition temperature Tg of the polymer P the higher the rate at which the acidic gas is adsorbed in the acidic gas adsorbent.
  • the lower limit of the glass transition temperature Tg of the polymer P may be, for example, -100 ° C. or more, -50 ° C. or more, -30 ° C. or more, or even -20 ° C.
  • the glass transition temperature Tg means the midpoint glass transition temperature (T mg ) determined in accordance with the provisions of JIS K7121: 1987.
  • the polymer P generally corresponds to a thermosetting resin.
  • the weight average molecular weight of polymer P is not particularly limited, and is, for example, 500 or more, preferably 1000 or more, more preferably 10000 or more, and even more preferably 100000 or more.
  • the upper limit of the weight average molecular weight of polymer P is, for example, 10,000,000 or less.
  • the upper limit of the content of polymer P in the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 99.9 wt% or less, 99.5 wt% or less, 99 wt% or less, 97 wt% or less, 95 wt% or less, or even 93 wt% or less.
  • the acidic gas adsorbent contains the liquid L having a boiling point of 130° C. or higher.
  • the liquid L exists in the vicinity of the polymer P.
  • the molecules of the liquid L exist between the molecular chains of a plurality of polymers P.
  • the polymer P may be compatible with the liquid L or may be swollen by the liquid L.
  • the boiling point of liquid L is preferably 150°C or higher, and may be 180°C or higher, 200°C or higher, 230°C or higher, 250°C or higher, 280°C or higher, or even 300°C or higher.
  • the upper limit of the boiling point of liquid L is not particularly limited, and may be, for example, 1000°C or lower, or 500°C or lower.
  • the ionic liquid preferably contains at least one selected from the group consisting of imidazolium ions, pyridinium ions, pyrrolidinium ions, phosphonium ions, ammonium ions, and sulfonium ions, more preferably contains at least one selected from the group consisting of imidazolium ions and phosphonium ions, and particularly preferably contains a phosphonium ion.
  • These ions preferably contain a substituent having one or more carbon atoms.
  • Aryl groups having 6 to 20 carbon atoms include phenyl, toluyl, xylyl, mesityl, anisyl, naphthyl, and benzyl groups.
  • the above-mentioned ions may form salts with counter anions.
  • counter anions include alkylsulfonate, tosylate, dimethylbenzenesulfonate, trifluoromethanesulfonate, acetate, bis(fluorosulfonyl)imide, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, thiocyanate, dicyanamide, tricyanomethanide, tetracyanoborate, hexafluorophosphate, tetrafluoroborate, halide, and amino acid ions (e.g., valinate).
  • the ionic liquid preferably has temperature responsiveness.
  • temperature responsiveness means that the properties (particularly, solubility in water) change in response to a change in temperature.
  • the ionic liquid preferably exhibits a phase separation behavior of the lower critical solution temperature (LCST type) with respect to water.
  • LCST type phase separation behavior include [ P4,4,4 ][ 2,4MeSO3 ], [ P6,6,6,14 ][Val], and the like.
  • Whether or not an ionic liquid has LCST-type phase separation behavior with respect to water can be confirmed, for example, by the following tests 1 and 2.
  • Test 1 0.5 g of ionic liquid is added to a container such as a microtube, and 0.5 g of water (ion-exchanged water) at 20° C. is further added to the container. Next, the container is sealed and then shaken by hand about 10 times.
  • the content of liquid L in the acidic gas adsorbent is, for example, 0.1 wt% or more, and may be 0.5 wt% or more, 1 wt% or more, 3 wt% or more, 5 wt% or more, 7 wt% or more, or even 10 wt% or more.
  • the content of liquid L is preferably 70 wt% or less, and may be 60 wt% or less, 50 wt% or less, 40 wt% or less, 30 wt% or less, 20 wt% or less, or even 15 wt% or less.
  • the content of liquid L in the acidic gas adsorbent is preferably 1 wt% to 15 wt%.
  • the acidic gas adsorbent may be substantially composed of only the polymer P and the liquid L, but may further contain other components other than these.
  • the other components include reaction accelerators, plasticizers, pigments, dyes, antioxidants, conductive materials, antistatic agents, ultraviolet absorbers, flame retardants, and antioxidants.
  • the reaction accelerators can be used when synthesizing the polymer P.
  • the reaction accelerators include tertiary amines such as triethylamine and tributylamine; and imidazoles such as 2-phenol-4-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, and 2-phenol-4,5-dihydroxyimidazole. These reaction accelerators can accelerate the reaction for synthesizing the reactant P1.
  • the upper limit of the density of the nitrogen element in the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 30 mmol/g or less, or 20 mmol/g or less.
  • the density of the nitrogen element in the acidic gas adsorbent means the amount of nitrogen element contained in 1 g of the acidic gas adsorbent, and can be measured, for example, by the same method as the density of the nitrogen element in the above-mentioned polymer P.
  • the density of the nitrogen elements can be regarded as the density of the amino groups in the acidic gas adsorbent.
  • the shape of the acid gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, a block, sheet, or particle shape.
  • particle shape includes spherical, ellipsoidal, scaly, fibrous, etc.
  • the acidic gas adsorbent may have a porous structure.
  • the acidic gas adsorbent may include a porous body S containing a polymer P and a liquid L.
  • the shape of the porous body S may be, for example, a block shape, a sheet shape, or a particle shape.
  • the acidic gas adsorbent may or may not include a porous resin sheet as the porous body S.
  • the acidic gas adsorbent may or may not include a member other than the porous body S, such as a carrier for supporting the polymer P. When the acidic gas adsorbent does not include a carrier, the shape of the acidic gas adsorbent tends to be easily adjustable by cutting or machining.
  • the porous body S preferably has a three-dimensional mesh skeleton containing the polymer P and the liquid L.
  • the three-dimensional mesh skeleton may further contain other components in addition to the polymer P and the liquid L.
  • the above-mentioned three-dimensional mesh skeleton extends continuously.
  • the pores contained in the porous body S are preferably continuous pores formed continuously in a three-dimensional shape.
  • the porous body S may have independent pores, or may have through holes penetrating the porous body S.
  • the specific surface area of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 0.5 m 2 /g or more, 1.0 m 2 / g or more, 2.0 m 2 /g or more, 3.0 m 2 /g or more, 4.0 m 2 /g or more, 5.0 m 2 /g or more, 6.0 m 2 /g or more, 7.0 m 2 /g or more, 8.0 m 2 /g or more, or even 9.0 m 2 /g or more.
  • the larger the specific surface area of the acidic gas adsorbent the higher the rate at which the acidic gas adsorbent adsorbs the acidic gas.
  • the upper limit of the specific surface area of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 100 m 2 /g or less.
  • the specific surface area of the acidic gas adsorbent means the BET (Brunauer-Emmett-Teller) specific surface area by nitrogen gas adsorption.
  • the specific surface area of the acidic gas adsorbent can be measured by a method conforming to the provisions of JIS Z8830:2013.
  • the pore volume of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 cm 3 /g or more, 0.2 cm 3 /g or more, 0.3 cm 3 /g or more, 0.5 cm 3 /g or more, 1.0 cm 3 /g or more, or even 2.0 cm 3 /g or more.
  • the upper limit of the pore volume of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 5.0 cm 3 /g or less, 4.0 cm 3 /g or less, or 3.0 cm 3 /g or less.
  • the pore volume of the acidic gas adsorbent can be measured by mercury intrusion porosimetry. The mercury intrusion porosimetry is performed under the condition of an initial pressure of 21 kPa using a commercially available pore distribution analyzer (for example, Autopore V9620 manufactured by Micromeritics).
  • the average pore diameter of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 ⁇ m or more, 0.2 ⁇ m or more, 0.3 ⁇ m or more, or even 0.5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the average pore diameter of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and may be, for example, 50 ⁇ m or less.
  • the average pore diameter of the acidic gas adsorbent means the median diameter measured by mercury intrusion porosimetry.
  • the mercury intrusion porosimetry is performed using a commercially available pore distribution analyzer (for example, Autopore V9620 manufactured by Micromeritics) under conditions of an initial pressure of 21 kPa.
  • the average particle size of the acidic gas adsorbent is not particularly limited, and is, for example, 0.5 ⁇ m or more, preferably 1 ⁇ m or more, and may be 10 ⁇ m or more, 20 ⁇ m or more, or 30 ⁇ m or more.
  • the average particle size of the acidic gas adsorbent may be 200 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, or less than 75 ⁇ m.
  • the average particle size of the acidic gas adsorbent means the particle size (d50) corresponding to 50% cumulative volume in the particle size distribution measured by a laser diffraction particle sizer or the like.
  • the method for producing an acidic gas adsorbent of this embodiment includes, for example, contacting a polymer P with a liquid L.
  • the polymer P can be synthesized by reacting a group of compounds including an amine monomer (particularly an amine monomer including a primary amino group). It is preferable that the group of compounds further includes an epoxy monomer including an epoxy group.
  • the compound group may contain only epoxy monomer E1 containing two epoxy groups, or may contain epoxy monomer E2 containing three or more, for example, four, epoxy groups instead of or together with epoxy monomer E1.
  • the weight ratio E1/E2 of epoxy monomer E1 to epoxy monomer E2 is not particularly limited and may be, for example, 3/7 to 8/2, 3/7 to 5/5, or even 3/7 to 4/6.
  • the ratio E/A of the equivalent E of the epoxy group in the compound group to the equivalent A of the active hydrogen of the primary amino group in the compound group is preferably 1.00 or less.
  • the mixing ratio of the amine monomer and the epoxy monomer is preferably adjusted so that the ratio E/A is 1.00 or less.
  • the ratio E/A is preferably 0.90 or less, and may be 0.50 or less, less than 0.50, 0.45 or less, 0.40 or less, 0.35 or less, or even 0.30 or less.
  • the smaller the ratio E/A the higher the ratio of the primary amino group in the polymer P and the higher the density of the nitrogen element in the acidic gas adsorbent.
  • the lower limit of the ratio E/A is, for example, 0.10 or more, and may be 0.15 or more, or even 0.20 or more, from the viewpoint of ease of preparation of the acidic gas adsorbent.
  • the reaction of the compound group can be carried out by applying energy to the compound group.
  • the energy applied to the compound group is preferably thermal energy.
  • the reaction of the compound group can be promoted by heating the compound group at a temperature of 40°C to 100°C.
  • the energy applied to the compound group may be light energy.
  • a porous body containing polymer P may be produced.
  • This porous body can be produced, for example, by the following method. First, the above-mentioned compound group is mixed with a porogen to produce a mixed liquid.
  • the porogen is a solvent that can dissolve the monomers contained in the compound group and can cause reaction-induced phase separation after the compound group reacts.
  • porogens include cellosolves such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, esters such as ethylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, and polyoxyalkylene glycol, and ethers such as polyoxyethylene monomethyl ether and polyoxyethylene dimethyl ether.
  • polyoxyalkylene glycols include poly(1,2-butanediol)-6 propylene glycol and polyoxypropylene diglyceryl ether.
  • the porogen may be a polar solvent such as ethyl acetate, N,N-dimethylformamide (DMF), acetonitrile, ethanol, isopropanol, etc., a non-polar solvent such as toluene, etc., or a mixture of these.
  • the porogens may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the mixture may further contain components other than the compound group.
  • the other components include the reaction accelerators described above.
  • the compound group is reacted in the mixture.
  • the compound group is reacted by filling a mold with the mixture and then performing a heat treatment. This results in a cured body containing the polymer P and the porogen. In this cured body, the polymer P and the porogen undergo phase separation to form a co-continuous structure.
  • the porogen is extracted and removed from the cured body.
  • the porogen can be extracted by immersing the cured body in a solvent.
  • the solvent that can be used include water, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, aliphatic alcohol solvents, ester solvents, ether solvents, and halogen-containing organic solvents.
  • aliphatic hydrocarbon solvents include n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, n-octane, isooctane, petroleum ether, and benzine.
  • aromatic hydrocarbon solvents include toluene, xylene, mesitylene, and benzene.
  • aliphatic alcohol solvents include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, cyclohexanol, ethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol.
  • ester solvents include ethyl acetate.
  • ether solvents include diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, anisole, etc.
  • halogen-containing organic solvents include dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, dichloroethane, chlorobenzene, etc. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • a porous body with a large specific surface area can be prepared.
  • the reaction rate of the compound group varies depending on the type and blending ratio of the monomers contained in the compound group. As an example, the reaction rate of the compound group tends to be high when epoxy monomer E2 containing three or more, for example four, epoxy groups is used, or when polyethyleneimine with a large weight average molecular weight is used as the amine monomer.
  • the polymer P and the liquid L become compatible with each other, and an acidic gas adsorbent is obtained.
  • the method for contacting the polymer P with the liquid L is not particularly limited, and can be performed, for example, by the following method.
  • a mixed solution of the liquid L and an alcohol is prepared.
  • the alcohol a lower alcohol having 5 or less carbon atoms can be used.
  • the content of the liquid L in the mixed solution is not particularly limited, and is, for example, 0.1 wt % to 20 wt %.
  • the polymer P can be contacted with the liquid L by immersing the polymer P in the mixed solution.
  • the temperature of the mixed solution is, for example, room temperature (20°C).
  • the time for which the polymer P is immersed in the mixed solution is not particularly limited, and is, for example, 0.5 hours to 24 hours.
  • the acidic gas adsorbent may be further dried as necessary.
  • the drying process may remove, for example, alcohol resulting from the above-mentioned mixed liquid from the acidic gas adsorbent.
  • the temperature of the drying process is not particularly limited as long as it is lower than the boiling point of the liquid L, and may be, for example, 20°C to 60°C.
  • the time of the drying process is, for example, 0.5 hours to 24 hours.
  • the drying process may be performed under a reduced pressure or vacuum atmosphere.
  • the adsorbent containing an amine compound tends to have a decreased adsorption performance for acidic gases in a low-humidity environment (for example, an environment of 20° C. and 30% RH or less). This tendency is presumably due to the fact that in a low-humidity environment, there is almost no water present near the amine compound, which reduces the mobility of the molecular chains of the amine compound, making it difficult for the acidic gas to diffuse in the adsorbent.
  • the acidic gas adsorbent contains polymer P and liquid L.
  • the presence of liquid L makes it difficult for the mobility of the molecular chains of polymer P to decrease even in a low-humidity environment, and therefore difficult for the diffusibility of acidic gases in the acidic gas adsorbent to decrease.
  • the acidic gas adsorbent of this embodiment tends to suppress the decrease in its adsorption performance for acidic gases in a low-humidity environment.
  • the adsorption amount b1 of carbon dioxide is preferably 0.1 mmol/g or more.
  • a mixed gas G2 is used as the low-humidity gas.
  • Adsorption test B A mixed gas G2 composed of carbon dioxide, nitrogen and water vapor is continuously fed into a container containing an acidic gas adsorbent.
  • the concentration of carbon dioxide in the mixed gas G2 is 400 vol ppm
  • the temperature of the mixed gas G2 is 20° C.
  • the humidity of the mixed gas G2 is 20% RH.
  • Adsorption test B can be performed in the same manner as adsorption test A, except that mixed gas G2 is used instead of mixed gas G1.
  • Mixed gas G2 can be prepared by changing the flow rate of nitrogen passing through the first path 60 and bypass path 61 of the measurement device 20 from the conditions of adsorption test A.
  • the amount b2 of carbon dioxide adsorption when adsorption test B is performed for 1 hour is preferably 0.03 mmol/g or more, and may be 0.05 mmol/g or more, 0.08 mmol/g or more, 0.1 mmol/g or more, 0.2 mmol/g or more, 0.3 mmol/g or more, 0.4 mmol/g or more, or even 0.5 mmol/g or more.
  • the upper limit of the amount b2 of carbon dioxide adsorption is not particularly limited, and is, for example, 5 mmol/g or less.
  • the carbon dioxide adsorption amount b3 is preferably 0.05 mmol/g or more.
  • the adsorption amount b3 can also be used as an indicator of the speed at which acid gas is adsorbed in a low-humidity environment. In other words, the larger the adsorption amount b3, the faster the acid gas adsorbent adsorbs acid gas in a low-humidity environment.
  • the amount b3 of carbon dioxide adsorption when adsorption test B is performed for 4 hours is preferably 0.1 mmol/g or more, and may be 0.3 mmol/g or more, 0.4 mmol/g or more, 0.5 mmol/g or more, 0.6 mmol/g or more, 0.7 mmol/g or more, 0.8 mmol/g or more, 0.9 mmol/g or more, 1.0 mmol/g or more, or even 1.05 mmol/g or more.
  • the upper limit of the amount b3 of carbon dioxide adsorption is not particularly limited, and is, for example, 5 mmol/g or less.
  • the desorption amount c of carbon dioxide is 0.05 mmol/g or more.
  • Desorption test C While continuing to feed the mixed gas G2 into the above-mentioned container, the acidic gas adsorbent after the adsorption test B for 15 hours is heated at 65° C. for 1.5 hours.
  • the desorption test C can be performed by the following method. First, the above-mentioned adsorption test B is performed for 15 hours using the measuring device 20. In detail, while the mixed gas G2 is being supplied to the adsorption section 21, the adsorption section 21 is immersed in the water 71 in the third container 42, and the mixed gas G2 is continuously sent to the adsorption section 21 for 15 hours. Next, while the mixed gas G2 is still being sent to the adsorption section 21, the adsorption section 21 is removed from the third container 42 and immersed in a water bath (not shown) at 65°C. This starts a carbon dioxide desorption test (desorption test C) for the acid gas adsorbent in the adsorption section 21. The desorption test is performed until 1.5 hours have elapsed since it started.
  • desorption test C carbon dioxide desorption test
  • desorption test C the amount of carbon dioxide desorbed from the acid gas adsorbent within 1.5 hours from the start is measured, M2.
  • the amount of carbon dioxide desorbed from the acid gas adsorbent can be calculated from the difference between the carbon dioxide concentration measured by the first concentration meter 50 and the carbon dioxide concentration measured by the second concentration meter 51 over time.
  • the amount of carbon dioxide desorbed from 1 g of acid gas adsorbent in 1.5 hours is calculated based on the amount of substance M2, and the calculated value obtained is specified as the desorption amount c.
  • the amount c of carbon dioxide desorption when desorption test C is performed is preferably 0.1 mmol/g or more, and may be 0.3 mmol/g or more, 0.5 mmol/g or more, 0.6 mmol/g or more, 0.7 mmol/g or more, 0.8 mmol/g or more, 0.9 mmol/g or more, 1.0 mmol/g or more, 1.1 mmol/g or more, 1.2 mmol/g or more, 1.3 mmol/g or more, 1.4 mmol/g or more, or even 1.5 mmol/g or more.
  • the upper limit of the amount c of carbon dioxide desorption is not particularly limited, and may be, for example, 10 mmol/g or less.

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Abstract

本発明は、低湿環境下で、酸性ガスに対する吸着性能の低下を抑制することに適した酸性ガス吸着材を提供する。本発明の酸性ガス吸着材は、アミノ基を有するポリマーＰと、沸点が１３０℃以上である液体Ｌと、を含む。酸性ガス吸着材について吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である。　吸着試験Ａ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１を、酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、混合ガスＧ１における二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。

Description

酸性ガス吸着材、酸性ガス吸着材を備えた構造体、及び酸性ガス吸着装置
　本発明は、酸性ガス吸着材、酸性ガス吸着材を備えた構造体、及び酸性ガス吸着装置に関する。
　近年、大気中における二酸化炭素の量を低減するために、二酸化炭素回収・貯留（ＣＣＳ：Carbon capture and storage）や二酸化炭素回収・利用（ＣＣＵ：Carbon capture and utilization）が検討されている。ＣＣＳやＣＣＵでは、大気から二酸化炭素を分離することによって、二酸化炭素の回収が行われることがある。
　二酸化炭素などの酸性ガスを大気から分離する方法として、酸性ガスを吸着材に吸着させて分離する吸着法が開発されている。吸着法で利用される吸着材は、例えば、大気と接触することによって、酸性ガスを吸着できる。
　吸着材の材料としては、酸性ガスを吸着する機能を有するアミン化合物などが挙げられる。一例として、特許文献１には、吸着材として、アミノ基が導入されたフィブリル化セルロースが開示されている。特許文献２には、メソポーラス材料の孔の内部にアミノ基が導入された吸着材が開示されている。
国際公開第２０１７／００９２４１号 米国特許第７７６７００４号明細書
　本発明者らの検討によると、アミン化合物を含む吸着材は、低湿環境下（例えば、２０℃で３０％ＲＨ以下の環境下）で、酸性ガスに対する吸着性能が低下する傾向がある。この傾向は、アミン化合物が固体である場合に特に顕著である。
　そこで本発明は、低湿環境下で、酸性ガスに対する吸着性能の低下を抑制することに適した酸性ガス吸着材を提供することを目的とする。
　本発明は、
　アミノ基を有するポリマーと、
　沸点が１３０℃以上である液体と、
を含む、酸性ガス吸着材であって、
　下記の吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である、酸性ガス吸着材を提供する。
　吸着試験Ａ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１を、前記酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、前記混合ガスＧ１における前記二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、前記混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。
　さらに本発明は、
　上記の酸性ガス吸着材と、
　通気経路と、
を備えた、構造体を提供する。
　さらに本発明は、
　ガス入口と、ガス出口とを有する吸着部を備え、
　前記吸着部は、上記の酸性ガス吸着材を収容している、酸性ガス吸着装置を提供する。
　本発明によれば、低湿環境下で、酸性ガスに対する吸着性能の低下を抑制することに適した酸性ガス吸着材を提供できる。
酸性ガス吸着材による二酸化炭素の吸着量の測定方法を説明するための図である。 酸性ガス吸着材を備えた構造体の一例を模式的に示す斜視図である。 酸性ガス吸着材を備えた構造体の変形例を模式的に示す斜視図である。 実施例及び比較例の酸性ガス吸着材について、吸着試験Ｂを行った結果を示すグラフである。
　本発明の第１態様にかかる酸性ガス吸着材は、
　アミノ基を有するポリマーと、
　沸点が１３０℃以上である液体と、
を含む、酸性ガス吸着材であって、
　下記の吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である。
　吸着試験Ａ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１を、前記酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、前記混合ガスＧ１における前記二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、前記混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。
　本発明の第２態様において、例えば、第１態様にかかる酸性ガス吸着材では、前記ポリマーが固体である。
　本発明の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかる酸性ガス吸着材では、前記ポリマーは、エポキシモノマーに由来する構成単位を有するアミンポリマーを含む。
　本発明の第４態様において、例えば、第３態様にかかる酸性ガス吸着材では、前記アミンポリマーは、アミンモノマー及びエポキシモノマーを含む化合物群の反応物を含む。
　本発明の第５態様において、例えば、第４態様にかかる酸性ガス吸着材では、前記アミンモノマーがポリエチレンイミンを含む。
　本発明の第６態様において、例えば、第１～第５態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材では、前記ポリマーのガラス転移温度が４０℃以下である。
　本発明の第７態様において、例えば、第１～第６態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材では、前記液体は、イオン液体を含む。
　本発明の第８態様において、例えば、第７態様にかかる酸性ガス吸着材では、前記イオン液体は、温度応答性を有する。
　本発明の第９態様において、例えば、第１～第８態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材では、前記液体の含有率が１ｗｔ％～１５ｗｔ％である。
　本発明の第１０態様において、例えば、第１～第９態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材は、多孔質構造を有する。
　本発明の第１１態様において、例えば、第１～第１０態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材は、下記の吸着試験Ｂを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ｂ１が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上である。
　吸着試験Ｂ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ２を、前記酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、前記混合ガスＧ２における前記二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、前記混合ガスＧ２は、温度が２０℃であり、湿度が２０％ＲＨである。
　本発明の第１２態様において、例えば、第１１態様にかかる酸性ガス吸着材は、前記吸着試験Ｂを１時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ｂ２が０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上である。
　本発明の第１３態様にかかる構造体は、
　第１～第１２態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材と、
　通気経路と、
を備える。
　本発明の第１４態様にかかる酸性ガス吸着装置は、
　ガス入口と、ガス出口とを有する吸着部を備え、
　前記吸着部は、第１～第１２態様のいずれか１つにかかる酸性ガス吸着材を収容している。
　以下、本発明の詳細を説明するが、以下の説明は、本発明を特定の実施形態に制限する趣旨ではない。
＜酸性ガス吸着材の実施形態＞
　本実施形態の酸性ガス吸着材は、アミノ基を有するポリマーＰと、沸点が１３０℃以上である液体Ｌとを含む。ポリマーＰと液体Ｌの組み合わせによって、酸性ガス吸着材は、低湿環境下（例えば、２０℃で３０％ＲＨ以下の環境下）で、酸性ガスに対する吸着性能の低下が抑制される傾向がある。なお、本明細書において、「沸点」は、大気圧下（１０１．３２５ｋＰａ）での沸点を意味する。「液体」は、大気圧下、２０℃で液体状態の物質を意味する。
　本実施形態の酸性ガス吸着材は、高湿環境下（例えば、２０℃で３０％ＲＨを上回る環境下）で実用上十分な吸着性能を示すものであり、下記の吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である。なお、吸着試験Ａでは、高湿のガスとして、混合ガスＧ１を利用する。
　吸着試験Ａ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１を、酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、混合ガスＧ１における二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。
（吸着試験Ａ）
　以下では、吸着試験Ａの詳細について説明する。吸着試験Ａは、図１に示す測定装置２０を用いて測定することができる。測定装置２０は、第１タンク３０及び第２タンク３１を備えている。一例として、第１タンク３０が乾燥状態の窒素を貯蔵し、第２タンク３１が、乾燥状態の窒素と乾燥状態の二酸化炭素との混合ガスを貯蔵している。第２タンク３１の混合ガスにおける二酸化炭素の濃度は、例えば、５ｖｏｌ％である。
　測定装置２０は、水７０を収容した第１容器４０と、第１タンク３０からの窒素を第１容器４０に送るための第１経路６０とをさらに備えている。第１経路６０は、第１タンク３０のガス出口に接続された一端と、第１容器４０の水７０中に配置された他端とを有する。第１タンク３０から第１容器４０に送られた窒素は、水７０と接触することによって加湿される。第１経路６０には、第１タンク３０から第１容器４０に送られる窒素の流量を調節するためのマスフローコントローラ３５が配置されている。
　測定装置２０は、第２容器４１、第２経路６２及びバイパス経路６１をさらに備えている。第２経路６２は、第１容器４０と第２容器４１とを接続している。第１容器４０に送られ、加湿された窒素は、第２経路６２を通じて、第２容器４１に送られる。バイパス経路６１は、第１タンク３０とマスフローコントローラ３５との間の位置において、第１経路６０から分岐し、第２経路６２に接続している。第１タンク３０から送られた窒素の一部は、バイパス経路６１に流入し、第２経路６２を通じて第２容器４１に送られる。バイパス経路６１には、第１タンク３０からバイパス経路６１に送られる窒素の流量を調節するためのマスフローコントローラ３６が配置されている。
　測定装置２０は、第２タンク３１からの混合ガスを第２経路６２に送るための第３経路６３をさらに備えている。第３経路６３は、第２タンク３１のガス出口に接続された一端と、第２経路６２に接続された他端とを有する。第３経路６３には、第２タンク３１から第２経路６２に送られる混合ガスの流量を調節するためのマスフローコントローラ３７が配置されている。第２経路６２に送られた混合ガスは、第２経路６２を通じて第２容器４１に送られる。
　測定装置２０は、第３容器４２及び第４経路６４をさらに備えている。第３容器４２は、水７１と、水７１中に配置された吸着部２１とを収容する。第３容器４２において、水７１の温度は、２０℃に維持される。吸着部２１は、ガス入口２２と、ガス出口２３とを有する。吸着部２１は、その内部に酸性ガス吸着材を収容する容器として機能する。吸着部２１は、水７１が内部に浸み込まないように構成されている。吸着部２１は、典型的には、疎水性の樹脂、例えばテトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂、で構成されたチューブである。一例として、吸着部２１としてのチューブは、内径が４ｍｍであり、外径が６ｍｍである。吸着部２１は、測定装置２０に対して、着脱可能に構成されている。
　なお、測定装置２０は、吸着部２１を備えた酸性ガス吸着装置として用いることも可能である。本発明は、その別の側面から、ガス入口２２と、ガス出口２３とを有する吸着部２１を備え、吸着部２１は、酸性ガス吸着材を収容している、酸性ガス吸着装置２０を提供する。
　第４経路６４は、第２容器４１と第３容器４２とを接続している。詳細には、第４経路６４は、第３容器４２において、吸着部２１のガス入口２２に接続されている。第４経路６４には、吸着部２１に供給されるガスにおける二酸化炭素の濃度を測定するための第１濃度計５０が配置されている。第１濃度計５０としては、ＬＩ－ＣＯＲ社製のＣＯ2／Ｈ2Ｏガスアナライザー、ＬＩ－８５０－３を用いることができる。
　測定装置２０は、吸着部２１のガス出口２３に接続され、吸着部２１から測定装置２０の外部にガスを排出するための第５経路６５をさらに備えている。第５経路６５には、背圧弁５５及び第２濃度計５１が配置されている。背圧弁５５によって、吸着部２１内の圧力を一定の値に調整することができる。第２濃度計５１は、吸着部２１から排出されるガスにおける二酸化炭素の濃度を測定することができる。第２濃度計５１としては、ＬＩ－ＣＯＲ社製のＣＯ2／Ｈ2Ｏガスアナライザー、ＬＩ－８５０－３を用いることができる。
　測定装置２０の各経路は、金属製又は樹脂製の配管で構成されていることが好ましい。
［前処理］
　まず、酸性ガス吸着材を準備し、乾燥処理を行う。乾燥処理は、真空雰囲気下、６０℃の条件で酸性ガス吸着材を２時間以上処理することによって行われることが好ましい。次に、露点約－６０℃のドライルーム内で、乾燥処理後の酸性ガス吸着材を吸着部２１に充填する。吸着部２１に充填される酸性ガス吸着材の重量は、例えば５０ｍｇである。次に、吸着部２１の両端に第４経路６４及び第５経路６５を接続し、吸着部２１を第３容器４２の水７１に浸漬させる。
　次に、測定装置２０の第１経路６０、第２経路６２、バイパス経路６１及び第３経路６３を通じて、第１タンク３０からの窒素、及び、第２タンク３１からの混合ガスを第２容器４１に供給する。第２容器４１内で、これらのガスが混合され、二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１が得られる。第２容器４１内では、混合ガスＧ１における二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍに調整される。混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。混合ガスＧ１は、第４経路６４を通じて、酸性ガス吸着材の重量に対して十分な流量、例えば、５０ｍｇの酸性ガス吸着材に対して３００ｍＬ／ｍｉｎの流量、で吸着部２１に供給される。吸着部２１内において、混合ガスＧ１の圧力は、背圧弁５５によって、例えば１０７ｋＰａに調節される。
　次に、混合ガスＧ１が吸着部２１に供給されている状態で、吸着部２１を第３容器４２から取り出し、吸着部２１を８０℃の湯浴（図示せず）に２時間以上浸漬させる。吸着部２１の湯浴への浸漬は、第１濃度計５０で測定された二酸化炭素の濃度と、第２濃度計５１で測定された二酸化炭素の濃度とが実質的に同じ値になるまで行う。これにより、吸着部２１内の酸性ガス吸着材について、前処理が完了する。
［吸着試験］
　次に、混合ガスＧ１が吸着部２１に供給されている状態で、吸着部２１を湯浴から取り出し、第３容器４２の水７１に浸漬させる。これにより、吸着部２１内の酸性ガス吸着材について、二酸化炭素の吸着試験（吸着試験Ａ）を開始する。吸着試験は、開始してから１５時間経過するまで行う。詳細には、混合ガスＧ１を吸着部２１に１５時間送り続ける。吸着試験を１５時間行った場合、酸性ガス吸着材による二酸化炭素の吸着は、通常、平衡に達しているとみなすことができる。
　吸着試験Ａでは、開始から１５時間までに酸性ガス吸着材が吸着した二酸化炭素の物質量Ｍ１を測定する。酸性ガス吸着材が吸着した二酸化炭素の物質量は、第１濃度計５０で測定された二酸化炭素の濃度と、第２濃度計５１で測定された二酸化炭素の濃度との差を経時的に測定した結果から算出することができる。物質量Ｍ１に基づいて、１ｇの酸性ガス吸着材が１５時間で吸着する二酸化炭素の物質量を算出し、得られた算出値を吸着量ａとして特定する。
　本実施形態の酸性ガス吸着材において、吸着試験Ａを１５時間行った場合の二酸化炭素の吸着量ａは、好ましくは０．４ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．６ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．７ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．８ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．９ｍｍｏｌ／ｇ以上、２．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、２．１ｍｍｏｌ／ｇ以上、２．２ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには２．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。二酸化炭素の吸着量ａの上限は、特に限定されず、例えば１０ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
（ポリマー）
　酸性ガス吸着材において、ポリマーＰは、アミノ基に起因して、酸性ガスを吸着する機能を有する。ポリマーＰは、アミノ基として、１級アミノ基、２級アミノ基及び３級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。酸性ガスに対する吸着性能の観点から、ポリマーＰは、１級アミノ基及び２級アミノ基からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましく、１級アミノ基及び２級アミノ基の両方を含むことが好ましい。ポリマーＰにおいて、１級アミノ基及び２級アミノ基（特に１級アミノ基）の物質量が大きければ大きいほど、酸性ガス吸着材における窒素元素の密度が増加するとともに、酸性ガスの吸着量（例えば、上記の吸着量ａ）が増加する傾向がある。ポリマーＰにおいて、１級アミノ基及び２級アミノ基（特に２級アミノ基）の物質量が大きい場合、酸性ガス吸着材は、吸着した酸性ガスを容易に脱離できる傾向がある。１級アミノ基や２級アミノ基を有するポリマーＰによれば、比較的温和な条件で酸性ガス吸着材の再生処理を行うことができる。なお、ポリマーＰは、３級アミノ基を含んでいてもよいが、３級アミノ基を含まなくてもよい。
　本実施形態では、ポリマーＰについて近赤外分光分析（ＮＩＲ）を行うことにより得られる近赤外吸収スペクトル（スペクトルデータ）において、波数６５００ｃｍ-1付近に存在する吸収ピークのピーク強度ＩBに対する、波数４９３０ｃｍ-1付近に存在する吸収ピークのピーク強度ＩAの比ＩA／ＩBが０．８０以上であることが好ましい。通常、ポリマーＰが１級アミノ基及び２級アミノ基を含む場合、波数６５００ｃｍ-1付近には、１級アミノ基及び２級アミノ基に由来する吸収ピークが観察され、波数４９３０ｃｍ-1付近には、１級アミノ基に由来する吸収ピークが観察される。そのため、上記の比ＩA／ＩBは、ポリマーＰにおける２級アミノ基の物質量に対する１級アミノ基の物質量の比に関する指標として用いることができる。なお、ＮＩＲは、ポリマーＰをプレス成形することにより得られる透明な試験片を用いて行うことができる。この試験片では、ＮＩＲの結果に影響を与えうる光の散乱が生じにくい傾向がある。
　比ＩA／ＩBは、より好ましくは０．９０以上であり、０．９５以上、１．００以上、１．０５以上、１．１０以上、１．１５以上、さらには１．２０以上であってもよい。比ＩA／ＩBが高ければ高いほど、酸性ガスの吸着量（例えば、上記の吸着量ａ）が増加する傾向がある。比ＩA／ＩBの上限は、特に限定されず、例えば１．５０以下である。
　ポリマーＰにおける窒素元素の重量比率は、例えば５ｗｔ％以上であり、好ましくは１０ｗｔ％以上である。この重量比率が高ければ高いほど、酸性ガス吸着材における酸性ガスの吸着性能が向上する傾向がある。ポリマーＰにおける窒素元素の重量比率の上限は、特に限定されず、例えば３０ｗｔ％以下である。なお、ポリマーＰに含まれる全ての窒素元素がアミノ基に由来する場合、上記の窒素元素の重量比率は、ポリマーＰにおけるアミノ基の重量比率とみなすことができる。
　ポリマーＰにおける窒素元素の密度は、例えば１２．０ｍｍｏｌ／ｇよりも大きく、好ましくは１２．２ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、１２．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１３．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１３．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１４．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１４．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１５．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１５．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１６．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１６．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１７．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには１７．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。窒素元素の密度の上限は、特に限定されず、例えば３０ｍｍｏｌ／ｇ以下であり、２０ｍｍｏｌ／ｇ以下であってもよい。本明細書では、ポリマーＰにおける窒素元素の密度は、１ｇのポリマーＰに含まれる窒素元素の物質量を意味する。なお、ポリマーＰに含まれる全ての窒素元素がアミノ基に由来する場合、窒素元素の密度は、ポリマーＰにおけるアミノ基の密度とみなすことができる。
　ポリマーＰにおける窒素元素の密度は、次の方法によって測定できる。まず、市販のＣＨＮ元素分析装置を用いて、ポリマーＰに含まれる窒素元素の重量比率ｗ（ｗｔ％）を測定する。得られた結果に基づいて、下記式から窒素元素の密度ｄを算出することができる。
　密度ｄ(mmol/g)=(重量比率ｗ(wt%)×1000)/(窒素の原子量×100)
　ポリマーＰは、アミノ基以外の他の官能基を含んでいてもよい。他の官能基としては、例えば、ヒドロキシル基、エーテル基、エステル基、アミド基などが挙げられる。ポリマーＰは、他の官能基として、エーテル基を含むことが好ましい。
　ポリマーＰは、アミンポリマー、特にエポキシモノマーに由来する構成単位Ｕ１を含むアミンポリマーを含むことが好ましい。このアミンポリマーは、アミンモノマーを含む化合物群の反応物、特にアミンモノマー及びエポキシモノマーを含む化合物群の反応物Ｐ１を含んでいてもよい。
　反応物Ｐ１を形成するための化合物群は、上述のとおり、アミンモノマー及びエポキシモノマーを含む。反応物Ｐ１は、アミンモノマー及びエポキシモノマーを含むモノマー群の重合体（特にアミンモノマーとエポキシモノマーとの重合体）であってもよい。反応物Ｐ１は、エポキシモノマーによってアミンモノマーが架橋されたもの（架橋物）であってもよい。エポキシモノマーによるアミンモノマーの架橋物は、窒素元素の密度が高い傾向があるだけでなく、耐熱性や耐湿熱性が高い傾向もある。なお、架橋構造を有する反応物Ｐ１を作製する場合、アミンモノマー及びエポキシモノマーからなる群より選ばれる少なくとも１つは、２官能以上、特に３官能以上の多官能モノマーであることが好ましい。
　アミンモノマーは、アミノ基を少なくとも１つ含むモノマーであり、１級アミノ基を少なくとも１つ含むことが好ましい。アミンモノマーに含まれる１級アミノ基の数は、好ましくは２以上であり、３以上であってもよく、４以上であってもよい。１級アミノ基の数の上限は、特に限定されず、例えば１００以下であり、１０以下であってもよい。アミンモノマーは、１級アミノ基の他に、２級アミノ基や３級アミノ基を含んでいてもよいが、３級アミノ基を含まなくてもよい。アミンモノマーにおいて、全てのアミノ基の数に対する１級アミノ基の数の比率は、特に限定されず、例えば１０％以上であり、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、４０％以上であってもよい。この比率が高ければ高いほど、アミンモノマー中の架橋点が増加し、反応物Ｐ１中の架橋構造が密になるため、これにより、耐熱性や耐湿熱性が向上する傾向がある。この比率の上限は、特に限定されず、例えば８０％以下であり、６０％以下であってもよい。
　アミンモノマーの分子量（場合によっては重量平均分子量）は、例えば５０以上であり、１００以上、１５０以上、２００以上、３００以上、５００以上、１０００以上、さらには１５００以上であってもよい。アミンモノマーの分子量が大きければ大きいほど、反応物Ｐ１における窒素元素の密度を大きく調整しやすい。さらに、分子量が大きいアミンモノマーは、取り扱い上の安全性が高い傾向がある。アミンモノマーの分子量の上限は、例えば５０００以下であり、２０００以下であってもよい。アミンモノマーの分子量は、場合によっては、１０００未満であり、５００以下、さらには３００以下であってもよい。アミンモノマーのアミン当量は、例えば１０ｇ／ｅｑ．以上であり、好ましくは２０ｇ／ｅｑ．以上であり、より好ましくは３０ｇ／ｅｑ．以上である。アミンモノマーのアミン当量が大きければ大きいほど、反応物Ｐ１における窒素元素の密度を大きく調整しやすい。アミンモノマーのアミン当量の上限は、特に限定されず、例えば２００ｇ／ｅｑ．以下であり、１５０ｇ／ｅｑ．以下、１００ｇ／ｅｑ．以下、さらには５０ｇ／ｅｑ．以下であってもよい。なお、本明細書において、アミン当量とは、アミンモノマーに含まれる１級アミノ基の活性水素１当量に対するアミンモノマーの質量を意味する。アミンモノマーが、繰り返し単位（構成単位）を含む場合、アミンモノマーに含まれる構成単位の数（重合度）は、特に限定されず、例えば、５～１００である。
　アミンモノマーとしては、例えば、エチルアミン、エチレンジアミン、１，４－ブチレンジアミン、１，５－ペンタンジアミン、１，６－ヘキサンジアミン、１，７－ヘプタンジアミン、１，８－オクタンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサエチレンヘプタミン、イミノビスプロピルアミン、ビス（ヘキサメチレン）トリアミン、１，３，６－トリスアミノメチルヘキサン、トリス（２－アミノエチル）アミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（３－アミノプロピル）エチレンジアミン、ポリメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ポリエーテルジアミンなどの脂肪族アミン；イソホロンジアミン、メンタンジアミン、ピペラジン、Ｎ－アミノエチルピペラジン、３，９－ビス（３－アミノプロピル）２，４，８，１０－テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカンアダクト、ビス（４－アミノ－３－メチルシクロヘキシル）メタン、ビス（４－アミノシクロヘキシル）メタン、これらの変性品などの脂環族アミン；ポリエチレンイミン、ポリアルキレンポリアミンなどの脂肪族ポリアミン；アミノエチル化アクリルポリマーなどのアミノ基を有する（メタ）アクリル系ポリマー；ポリアミン類とダイマー酸との反応によって形成される脂肪族ポリアミドアミンなどが挙げられる。アミンモノマーは、脂肪族アミン（特にトリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ））や脂肪族ポリアミン（特にポリエチレンイミン（ＰＥＩ））を含むことが好ましく、ＰＥＩを含むことが特に好ましい。アミンモノマーは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　なお、脂肪族ポリアミン、特にＰＥＩ、は、取り扱い上の安全性が高い傾向がある。一例として、脂肪族ポリアミンなどのアミンモノマーは、消防法上の危険物に該当しないことが好ましく、毒物及び劇物取締法の対象物質に該当しないことが好ましい。アミンモノマーは、変異原性試験（Ａｍｅｓ試験）の結果が陰性のものであることが好ましい。アミンモノマーは、皮膚刺激性試験（ウサギを用いた皮膚一次刺激性試験）の結果が軽度刺激物又は中等度刺激物であることが好ましい。
　エポキシモノマーは、エポキシ基を少なくとも１つ含むモノマーである。エポキシモノマーに含まれるエポキシ基の数は、好ましくは２以上であり、３以上であってもよく、４以上であってもよい。エポキシ基の数が多ければ多いほど、エポキシモノマー中の架橋点が増加し、反応物Ｐ１中の架橋構造が密になるため、これにより、耐熱性や耐湿熱性が向上する傾向がある。エポキシモノマーに含まれるエポキシ基の数の上限は、特に限定されず、例えば１０以下である。
　エポキシモノマーの分子量は、特に限定されず、例えば１０００未満であり、好ましくは５００以下である。エポキシモノマーのエポキシ当量は、特に限定されず、例えば１５０ｇ／ｅｑ．以下であり、好ましくは１００ｇ／ｅｑ．以下である。エポキシモノマーのエポキシ当量が小さければ小さいほど、反応物Ｐ１における窒素元素の密度が増加する傾向がある。エポキシモノマーのエポキシ当量の下限は、特に限定されず、例えば５０ｇ／ｅｑ．以上である。なお、エポキシ当量とは、エポキシモノマーに含まれるエポキシ基１当量あたりのエポキシモノマーの質量を意味する。
　エポキシモノマーとしては、例えば、ｎ－ブチルグリシジルエーテル、高級アルコールグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２－エチルヘキシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、ｐ－ｓｅｃ－ブチルフェニルグリシジルエーテル、ｔ－ブチルフェニルグリシジルエーテルなどの単官能エポキシ化合物；１，５－ヘキサジエンジエポキシド、１，７－オクタジエンジエポキシド、１，９－デカジエンジエポキシドなどのジエポキシアルカン；（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテル、１，４－ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６－ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテルなどのエーテル基を有する多官能エポキシ化合物；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラグリシジルメタキシレンジアミン、１，３－ビス（Ｎ，Ｎ－ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサンなどのアミノ基を有する多官能エポキシ化合物が挙げられる。
　エポキシモノマーは、場合によっては、芳香族エポキシ樹脂、非芳香族エポキシ樹脂などであってもよい。芳香族エポキシ樹脂としては、ポリフェニルベースエポキシ樹脂、フルオレン環を含むエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレートを含むエポキシ樹脂、複素芳香環（例えば、トリアジン環）を含むエポキシ樹脂等が挙げられる。ポリフェニルベースエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラキス（ヒドロキシフェニル）エタンベースエポキシ樹脂等が挙げられる。非芳香族エポキシ樹脂としては、脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環族グリシジルエステル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
　エポキシモノマーは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。なお、単官能エポキシ化合物を用いる場合は、２つ以上のエポキシ基を含む他のエポキシモノマーと組み合わせて用いることが好ましい。単官能エポキシ化合物は、反応物Ｐ１を形成するための化合物群の粘度を調節するための反応性希釈剤として利用することもできる。
　エポキシモノマーは、エチレングリコールジグリシジルエーテル（ＥＤＥ）、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル（ＰＥＴＧ）などのエーテル基を有する多官能エポキシ化合物を含むことが好ましい。ＥＤＥやＰＥＴＧは、エポキシ当量が小さく、ポリマーＰのガラス転移温度Ｔｇを容易に低下させることができる。これらのエポキシ化合物は、コストが低い傾向もある。エポキシモノマーは、エーテル基を有する多官能エポキシ化合物とともに、又は、当該多官能エポキシ化合物に代えて、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラグリシジルメタキシレンジアミン、１，３－ビス（Ｎ，Ｎ－ジグリシジルアミノメチル）シクロヘキサンなどのアミノ基を有する多官能エポキシ化合物を含んでいてもよい。
　上述のとおり、アミンポリマーとしてのポリマーＰは、エポキシモノマーに由来する構成単位Ｕ１を含んでいてもよい。ポリマーＰが反応物Ｐ１である場合、ポリマーＰは、アミンモノマーに由来する構成単位Ｕ２をさらに含む。ポリマーＰ、特に反応物Ｐ１、における構成単位Ｕ１の含有率は、例えば２０ｗｔ％～７０ｗｔ％である。ポリマーＰ、特に反応物Ｐ１、における構成単位Ｕ２の含有率は、例えば３０ｗｔ％以上であり、好ましくは５０ｗｔ％以上である。構成単位Ｕ２の含有率の上限は、特に限定されず、例えば８０ｗｔ％以下である。
　ポリマーＰは、固体であることが好ましい。なお、本明細書において、「固体」は、大気圧下、２０℃で固体状態の物質を意味する。ポリマーＰは、大気圧下、２０℃～８０℃の範囲で固体状態であることが好ましい。
　ポリマーＰのガラス転移温度Ｔｇは、特に限定されず、例えば４０℃以下であり、３０℃以下、２０℃以下、１５℃以下、１０℃以下、５℃以下、０℃以下、－１℃以下、－１℃未満、－２℃以下、－３℃以下、－４℃以下、－５℃以下、－６℃以下、－７℃以下、－８℃以下、－９℃以下、－１０℃以下、－１１℃以下、－１２℃以下、－１３℃以下、－１４℃以下、さらには－１５℃以下であってもよい。ポリマーＰのガラス転移温度Ｔｇが低ければ低いほど、酸性ガス吸着材において、酸性ガスを吸着する速度が大きい傾向がある。ポリマーＰのガラス転移温度Ｔｇの下限は、酸性ガス吸着材における酸性ガスの吸着性能を十分に確保する観点、耐熱性の観点、酸性ガス吸着材の作製しやすさの観点などから、例えば－１００℃以上であり、－５０℃以上、－３０℃以上、さらには－２０℃以上であってもよい。本明細書において、ガラス転移温度Ｔｇは、ＪＩＳ　Ｋ７１２１：１９８７の規定に準拠して求められる中間点ガラス転移温度 (Ｔmg)を意味する。なお、ポリマーＰは、通常、熱硬化性樹脂に相当する。
　ポリマーＰの重量平均分子量は、特に限定されず、例えば５００以上であり、好ましくは１０００以上であり、より好ましくは１００００以上であり、さらに好ましくは１０００００以上である。ポリマーＰの重量平均分子量の上限は、例えば１０００００００以下である。
　酸性ガス吸着材におけるポリマーＰの含有率は、例えば３０ｗｔ％以上であり、４０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以上、６０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以上、８５ｗｔ％以上、さらには９０ｗｔ％以上であってもよい。ポリマーＰの含有率が高ければ高いほど、酸性ガス吸着材における酸性ガスの吸着性能が向上する傾向がある。酸性ガス吸着材におけるポリマーＰの含有率の上限は、特に限定されず、例えば９９．９ｗｔ％以下であり、９９．５ｗｔ％以下、９９ｗｔ％以下、９７ｗｔ％以下、９５ｗｔ％以下、さらには９３ｗｔ％以下であってもよい。
（液体）
　上述のとおり、酸性ガス吸着材は、沸点が１３０℃以上である液体Ｌを含む。酸性ガス吸着材において、液体Ｌは、ポリマーＰの近傍に存在することが好ましい。特に、液体Ｌの分子が、複数のポリマーＰの分子鎖の間に存在することが好ましい。一例として、酸性ガス吸着材において、ポリマーＰは、液体Ｌと相溶していてもよく、液体Ｌによって膨潤していてもよい。
　液体Ｌの沸点は、好ましくは１５０℃以上であり、１８０℃以上、２００℃以上、２３０℃以上、２５０℃以上、２８０℃以上、さらには３００℃以上であってもよい。液体Ｌの沸点の上限は、特に限定されず、例えば１０００℃以下であり、５００℃以下であってもよい。
　液体Ｌは、極性が高く、比誘電率が高いことが好ましい。極性が高い液体Ｌは、ポリマーＰに含まれるアミノ基が酸性ガス（例えば二酸化炭素）と反応することにより形成されたイオン（例えばカルバメートイオン）を安定化することに適している。このイオンが安定化されることにより、酸性ガス吸着材における酸性ガスの吸着性能が向上する傾向がある。
　液体Ｌは、イオン液体を含むことが好ましい。特に、酸性ガス吸着材は、液体Ｌとして、イオン液体のみを含んでいてもよい。本明細書において、「イオン液体」は、２０℃で液体の塩（イオン性化合物）を意味する。
　本発明は、その別の側面から、
　アミノ基を有するポリマーＰと、
　イオン液体と、
を含む、酸性ガス吸着材であって、
　上記の吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である、酸性ガス吸着材を提供する。
　イオン液体は、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン、ホスホニウムイオン、アンモニウムイオン及びスルホニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましく、イミダゾリウムイオン及びホスホニウムイオンからなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことがより好ましく、ホスホニウムイオンを含むことが特に好ましい。これらのイオンは、炭素数１以上の置換基を含むことが好ましい。
　炭素数１以上の置換基としては、炭素数１以上２０以下のアルキル基、炭素数３以上１４以下のシクロアルキル基、炭素数６以上２０以下のアリール基などが挙げられる。これらの置換基は、ヒドロキシル基、シアノ基、アミノ基、一価のエーテル基などでさらに置換されていてもよい。なお、エーテル基としては、例えば、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール基が挙げられる。
　炭素数１以上２０以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、ｎ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ノニル基、ｎ－デシル基、ｎ－ウンデシル基、ｎ－ドデシル基、ｎ－トリデシル基、ｎ－テトラデシル基、ｎ－ペンタデシル基、ｎ－ヘキサデシル基、ｎ－ヘプタデシル基、ｎ－オクタデシル基、ｎ－ノナデシル基、ｎ－エイコサデシル基、ｉ－プロピル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｉ－ブチル基、１－メチルブチル基、１－エチルプロピル基、２－メチルブチル基、ｉ－ペンチル基、ネオペンチル基、１，２－ジメチルプロピル基、１，１－ジメチルプロピル基、ｔ－ペンチル基、２－エチルヘキシル基、１，５－ジメチルヘキシル基などが挙げられる。
　上述のアルキル基は、シクロアルキル基によって置換されていてもよい。シクロアルキル基によって置換されたアルキル基の炭素数は、例えば、１以上２０以下である。シクロアルキル基によって置換されたアルキル基としては、シクロプロピルメチル基、シクロブチルメチル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルプロピル基などが挙げられる。
　炭素数３以上１４以下のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロドデシル基、ノルボルニル基、ボルニル基、アダマンチル基などが挙げられる。
　炭素数６以上２０以下のアリール基としては、フェニル基、トルイル基、キシリル基、メシチル基、アニシル基、ナフチル基、ベンジル基などが挙げられる。
　ホスホニウムイオンは、下記式（１）で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　式（１）において、Ｒ1～Ｒ4は、それぞれ独立して、上述した炭素数１以上の置換基であり、炭素数１以上２０以下のアルキル基であることが好ましい。Ｒ1～Ｒ4の好ましい例は、ｎ－ブチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－テトラデシル基などである。ホスホニウムイオンの具体例としては、テトラブチルホスホニウムイオン（Ｐ4,4,4,4）、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムイオン（Ｐ6,6,6,14）などが挙げられる。
　イミダゾリウムイオンは、下記式（２）で表されてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　式（２）において、Ｒ5～Ｒ9は、それぞれ独立して、水素原子、又は上述した炭素数１以上の置換基である。Ｒ5は、好ましくは炭素数１以上の置換基であり、より好ましくは炭素数１以上２０以下のアルキル基であり、特に好ましくはエチル基である。Ｒ7は、好ましくは炭素数１以上の置換基であり、より好ましくは炭素数１以上２０以下のアルキル基であり、特に好ましくはメチル基である。Ｒ6、Ｒ8及びＲ9のそれぞれは、水素原子であることが好ましい。イミダゾリウムイオンの具体例としては、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩｍ）などが挙げられる。
　イオン液体において、上述したイオンは、対アニオンと塩を形成してもよい。対アニオンとしては、アルキルスルホネート、トシレート、ジメチルベンゼンスルホネート、トリフルオロメタンスルホネート、アセテート、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、チオシアネート、ジシアンアミド、トリシアノメタニド、テトラシアノボレート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、ハライド、アミノ酸イオン（例えばバリネート）などが挙げられる。
　イオン液体の具体例としては、テトラブチルホスホニウム２，４－ジメチルベンゼンスルホネート（［Ｐ4,4,4,4］［２,４ＭｅＳＯ3］）、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムバリネート（［Ｐ6,6,6,14］［Ｖａｌ］）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（［ＥＭＩｍ］［ＢＦ4］）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（［ＥＭＩｍ］［ＴＦＳＩ］）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（［ＥＭＩｍ］［ＦＳＩ］）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムジシアンアミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムブロミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムクロライド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホネート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムテトラクロロフェレート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムヨーダイド、１－ブチル－２，３－ジメチルイミダゾリウムクロリド、１－ブチル－２，３－ジメチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１－ブチル－２，３－ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－ブチル－２，３－ジメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムトリフルオロ（トリフルオロメチル）ボレート、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムトリブロミド、１，３－ジメシチルイミダゾリウムクロライド、１，３－ビス（２，６－ジイソプロピルフェニル）イミダゾリウムクロライド、１，３－ジイソプロピルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１，３－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１，３－ジシクロヘキシルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１，３－ジシクロヘキシルイミダゾリウムクロライド、１，２－ジメチル－３－プロピルイミダゾリウムヨーダイド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムクロライド、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１－ヘキシル－３－メチルイミダゾリウムブロミド、１－メチル－３－プロピルイミダゾリウムヨーダイド、１－メチル－３－ｎ－オクチルイミダゾリウムブロミド、１－メチル－３－ｎ－オクチルイミダゾリウムクロライド、１－メチル－３－ｎ－オクチルイミダゾリウムヘキサフルオロホスフェート、１－メチル－３－[６－（メチルスルフィニル）ヘキシル]イミダゾリウムｐ－トルエンスルホネート、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムトリシアノメタニド、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラシアノボレート、１－（２－ヒドロキシエチル）－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどが挙げられる。
　イオン液体は、温度応答性を有することが好ましい。本明細書において、「温度応答性」は、温度変化に応じて、性質（特に、水に対する溶解性）が変化することを意味する。特に、イオン液体は、水に対して、下限臨界溶液温度型（Lower Critical Solution Temperature：ＬＣＳＴ型）の相分離挙動を示すことが好ましい。ＬＣＳＴ型の相分離挙動を有するイオン液体としては、［Ｐ4,4,4,4］［２,４ＭｅＳＯ3］、［Ｐ6,6,6,14］［Ｖａｌ］などが挙げられる。
　イオン液体が、水に対してＬＣＳＴ型の相分離挙動を有するかどうかは、例えば、下記試験１及び２によって確認することができる。詳細には、試験１において、イオン液体が水に溶解し、かつ、試験２において、イオン液体が水に溶解せず、相分離が確認される場合に、当該イオン液体が、水に対してＬＣＳＴ型の相分離挙動を有すると判断することができる。
　試験１：イオン液体０．５ｇをミクロチューブなどの容器に加え、さらに、当該容器に２０℃の水（イオン交換水）０．５ｇを加える。次に、容器を密閉してから、当該容器を１０回程度手で振る。容器を１分間静置し、容器内において、イオン液体が水に溶解しているかどうかを目視で確認する。
　試験２：水の温度を５０℃に変更することを除き、試験１と同じ操作を行う。容器内において、イオン液体が水に溶解しているかどうかを目視で確認する。
　なお、イオン液体は、温度応答性を有していなくてもよい。一例として、イオン液体は、上記の試験１及び２の両方において、水に溶解するものであってもよい。本明細書では、試験１及び２の両方において、水に溶解するイオン液体を「親水性のイオン液体」と表現することがある。親水性のイオン液体としては、［ＥＭＩｍ］［ＢＦ4］などが挙げられる。
　イオン液体は、上記の試験１及び２の両方において、水に溶解せず、相分離が確認されるものであってもよい。本明細書では、試験１及び２の両方において、水に溶解しないイオン液体を「疎水性のイオン液体」と表現することがある。疎水性のイオン液体としては、［ＥＭＩｍ］［ＴＦＳＩ］、［ＥＭＩｍ］［ＦＳＩ］などが挙げられる。
　液体Ｌは、イオン液体に代えて、又は、イオン液体とともに、非プロトン性極性溶媒を含んでいてもよい。非プロトン性極性溶媒の具体例としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ－メチルピロリドンなどが挙げられる。
　酸性ガス吸着材における液体Ｌの含有率は、例えば０．１ｗｔ％以上であり、０．５ｗｔ％以上、１ｗｔ％以上、３ｗｔ％以上、５ｗｔ％以上、７ｗｔ％以上、さらには１０ｗｔ％以上であってもよい。液体Ｌの含有率が高ければ高いほど、酸性ガス吸着材は、低湿環境下で、酸性ガスに対する吸着性能の低下が抑制される傾向がある。さらに、酸性ガスを吸着する機能を有するポリマーＰの含有率を高く調整する観点から、液体Ｌの含有率は、好ましくは７０ｗｔ％以下であり、６０ｗｔ％以下、５０ｗｔ％以下、４０ｗｔ％以下、３０ｗｔ％以下、２０ｗｔ％以下、さらには１５ｗｔ％以下であってもよい。酸性ガス吸着材における液体Ｌの含有率は、好ましくは１ｗｔ％～１５ｗｔ％である。
（他の成分）
　酸性ガス吸着材は、実質的にポリマーＰ及び液体Ｌのみから構成されていてもよいが、これら以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、反応促進剤、可塑剤、顔料、染料、老化防止剤、導電材、帯電防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、酸化防止剤等が挙げられる。反応促進剤は、ポリマーＰを合成するときに利用されうる。反応促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの３級アミン；２－フェノール－４－メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェノール－４，５－ジヒドロキシイミダゾールなどのイミダゾール類が挙げられる。これらの反応促進剤は、反応物Ｐ１を合成するための反応を促進することができる。
（酸性ガス吸着材）
　酸性ガス吸着材における窒素元素の重量比率は、例えば１ｗｔ％以上であり、５ｗｔ％以上、さらには１０ｗｔ％以上であってもよい。この重量比率が高ければ高いほど、酸性ガス吸着材における酸性ガスの吸着性が向上する傾向がある。酸性ガス吸着材における窒素元素の重量比率の上限は、特に限定されず、例えば３０ｗｔ％以下である。なお、酸性ガス吸着材に含まれる全ての窒素元素がアミノ基に由来する場合、上記の窒素元素の重量比率は、酸性ガス吸着材におけるアミノ基の重量比率とみなすことができる。
　酸性ガス吸着材における窒素元素の密度は、例えば１０．０ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、１１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１２．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１２．２ｍｍｏｌ／ｇ以上、１２．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１３．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１３．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１４．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１４．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１５．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１５．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１６．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１６．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、１７．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには１７．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。酸性ガス吸着材における窒素元素の密度の上限は、特に限定されず、例えば３０ｍｍｏｌ／ｇ以下であり、２０ｍｍｏｌ／ｇ以下であってもよい。本明細書では、酸性ガス吸着材における窒素元素の密度は、１ｇの酸性ガス吸着材に含まれる窒素元素の物質量を意味し、例えば、上述したポリマーＰにおける窒素元素の密度と同様の方法によって測定できる。なお、酸性ガス吸着材に含まれる全ての窒素元素がアミノ基に由来する場合、窒素元素の密度は、酸性ガス吸着材におけるアミノ基の密度とみなすことができる。
　酸性ガス吸着材の形状は、特に限定されず、例えばブロック状、シート状、粒子状などである。本明細書において、粒子状は、球状、楕円体状、鱗片状、繊維状などを含む。
　酸性ガス吸着材は、多孔質構造を有していてもよい。一例として、酸性ガス吸着材は、ポリマーＰ及び液体Ｌを含む多孔体Ｓを備えていてもよい。多孔体Ｓの形状は、例えば、ブロック状、シート状、粒子状などである。なお、酸性ガス吸着材は、多孔体Ｓとして、多孔質樹脂シートを備えていてもよく、多孔質樹脂シートを備えていなくてもよい。酸性ガス吸着材は、多孔体Ｓ以外の部材、例えばポリマーＰを担持するための担体などを備えていてもよく、備えていなくてもよい。酸性ガス吸着材が担体などを備えていない場合、裁断や切削によって酸性ガス吸着材の形状を容易に調整できる傾向がある。
　多孔体Ｓは、ポリマーＰ及び液体Ｌを含む三次元網目状骨格を有することが好ましい。三次元網目状骨格は、ポリマーＰ及び液体Ｌ以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。一例として、多孔体Ｓにおいて、上記の三次元網目状骨格が連続して延びている。多孔体Ｓに含まれる孔は、三次元状に連続して形成されている連続孔であることが好ましい。多孔体Ｓは、独立孔を有していてもよく、多孔体Ｓを貫通する貫通孔を有していてもよい。
　酸性ガス吸着材（多孔体Ｓ）の比表面積は、特に限定されず、例えば０．５ｍ2／ｇ以上であり、１．０ｍ2／ｇ以上、２．０ｍ2／ｇ以上、３．０ｍ2／ｇ以上、４．０ｍ2／ｇ以上、５．０ｍ2／ｇ以上、６．０ｍ2／ｇ以上、７．０ｍ2／ｇ以上、８．０ｍ2／ｇ以上、さらには９．０ｍ2／ｇ以上であってもよい。酸性ガス吸着材の比表面積が大きければ大きいほど、酸性ガス吸着材において、酸性ガスを吸着する速度が増加する傾向がある。酸性ガス吸着材の比表面積の上限は、特に限定されず、例えば１００ｍ2／ｇ以下である。酸性ガス吸着材の比表面積は、窒素ガス吸着によるＢＥＴ（Brunauer-Emmett-Teller）比表面積を意味する。酸性ガス吸着材の比表面積は、ＪＩＳ　Ｚ８８３０：２０１３の規定に準拠した方法によって測定できる。
　酸性ガス吸着材（多孔体Ｓ）の細孔容積は、特に限定されず、例えば０．１ｃｍ3／ｇ以上であり、０．２ｃｍ3／ｇ以上、０．３ｃｍ3／ｇ以上、０．５ｃｍ3／ｇ以上、１．０ｃｍ3／ｇ以上、さらには２．０ｃｍ3／ｇ以上であってもよい。酸性ガス吸着材の細孔容積の上限は、特に限定されず、例えば５．０ｃｍ3／ｇ以下であり、４．０ｃｍ3／ｇ以下であってもよく、３．０ｃｍ3／ｇ以下であってもよい。酸性ガス吸着材の細孔容積は、水銀圧入法によって測定することができる。水銀圧入法は、市販の細孔分布分析装置（例えば、マイクロメリティックス社製のオートポアＶ９６２０）を用いて、初期圧２１ｋＰａの条件で行う。
　酸性ガス吸着材（多孔体Ｓ）の平均細孔径は、特に限定されず、例えば０．１μｍ以上であり、０．２μｍ以上、０．３μｍ以上、さらには０．５μｍ以上であってもよい。酸性ガス吸着材の平均細孔径の上限は、特に限定されず、例えば５０μｍ以下である。本明細書において、酸性ガス吸着材の平均細孔径は、水銀圧入法によって測定されたメディアン径を意味する。水銀圧入法は、市販の細孔分布分析装置（例えば、マイクロメリティックス社製のオートポアＶ９６２０）を用いて、初期圧２１ｋＰａの条件で行う。
　酸性ガス吸着材が粒子状である場合、酸性ガス吸着材の平均粒径は、特に限定されず、例えば０．５μｍ以上であり、好ましくは１μｍ以上であり、１０μｍ以上であってもよく、２０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以上であってもよい。酸性ガス吸着材の平均粒径は、２００μｍ以下であってもよく、１００μｍ以下であってもよく、７５μｍ未満であってもよい。本明細書において、酸性ガス吸着材の平均粒径は、レーザー回折式粒度計などによって測定される粒度分布において、体積累積５０％に相当する粒径（ｄ５０）を意味する。
（酸性ガス吸着材の製造方法）
　本実施形態の酸性ガス吸着材の製造方法は、例えば、ポリマーＰと液体Ｌを接触させることを含む。
　一例として、ポリマーＰは、アミンモノマー（特に１級アミノ基を含むアミンモノマー）を含む化合物群を反応させることにより合成することができる。この化合物群は、エポキシ基を含むエポキシモノマーをさらに含むことが好ましい。
　化合物群は、２つのエポキシ基を含むエポキシモノマーＥ１のみを含んでいてもよく、エポキシモノマーＥ１に代えて、又は、エポキシモノマーＥ１とともに、３つ以上、例えば４つ、のエポキシ基を含むエポキシモノマーＥ２とを含んでいてもよい。化合物群がエポキシモノマーＥ１及びＥ２を含む場合、エポキシモノマーＥ２に対するエポキシモノマーＥ１の重量比Ｅ１／Ｅ２は、特に限定されず、例えば３／７～８／２であり、３／７～５／５、さらには３／７～４／６であってもよい。
　本実施形態では、化合物群中の１級アミノ基の活性水素の当量Ａに対する、化合物群中のエポキシ基の当量Ｅの比Ｅ／Ａが１．００以下であることが好ましい。詳細には、比Ｅ／Ａが１．００以下となるようにアミンモノマー及びエポキシモノマーの配合比率が調整されていることが好ましい。化合物群において、比Ｅ／Ａは、好ましくは０．９０以下であり、０．５０以下、０．５０未満、０．４５以下、０．４０以下、０．３５以下、さらには０．３０以下であってもよい。比Ｅ／Ａが小さければ小さいほど、ポリマーＰにおける１級アミノ基の比率が上昇するとともに、酸性ガス吸着材における窒素元素の密度が増加する傾向がある。比Ｅ／Ａの下限は、酸性ガス吸着材の作製しやすさの観点から、例えば０．１０以上であり、０．１５以上、さらには０．２０以上であってもよい。
　本実施形態では、化合物群において、アミンモノマーの１級アミノ基が、エポキシモノマーのエポキシ基と反応し、重合反応又は架橋反応が進行することが好ましい。化合物群の反応は、化合物群にエネルギーを加えることによって行うことができる。化合物群に加えるエネルギーは、熱エネルギーであることが好ましい。一例として、化合物群を４０℃～１００℃の温度で加熱することによって、化合物群の反応を進行させることができる。ただし、化合物群に加えるエネルギーは、光エネルギーであってもよい。
　本実施形態では、ポリマーＰを含む多孔体を作製してもよい。この多孔体は、例えば、次の方法によって作製することができる。まず、上記の化合物群をポロゲンと混合し、混合液を作製する。ポロゲンは、化合物群に含まれるモノマーを溶かすことができ、さらに、化合物群が反応した後に、反応誘起相分離を生じさせることができる溶剤である。ポロゲンの具体例としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリオキシアルキレングリコール等のグリコール類、ポリオキシエチレンモノメチルエーテル、ポリオキシエチレンジメチルエーテル等のエーテル類が挙げられる。ポリオキシアルキレングリコールの具体例は、ポリ（１，２－ブタンジオール）－６プロピレングリコール、ポリオキシプロピレンジグリセリルエーテルなどである。ポロゲンは、酢酸エチル、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アセトニトリル、エタノール、イソプロパノール等の極性溶媒、トルエン等の無極性溶媒、又はこれらの混合溶媒であってもよい。ポロゲンは、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　混合液には、化合物群以外の他の成分がさらに添加されてもよい。他の成分としては、例えば、上述した反応促進剤などが挙げられる。
　次に、混合液中で化合物群を反応させる。一例として、混合液を金型に充填してから加熱処理を行うことによって化合物群を反応させる。これにより、ポリマーＰ及びポロゲンを含む硬化体が得られる。この硬化体において、ポリマーＰとポロゲンとが相分離することにより、共連続構造が形成される。
　次に、硬化体からポロゲンを抽出し、除去する。これによって、ポリマーＰを含む多孔体を得ることができる。ポロゲンの抽出は、硬化体を溶剤に浸漬させることによって行うことができる。この溶剤としては、水、脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒、脂肪族アルコール溶媒、エステル溶媒、エーテル溶媒及びハロゲン含有有機溶媒などを使用することができる。脂肪族炭化水素溶媒としては、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｎ－ヘプタン、ｎ－オクタン、イソオクタン、石油エーテル、ベンジン等が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、トルエン、キシレン、メシチレン、ベンゼン等が挙げられる。脂肪族アルコール溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール等が挙げられる。エステル溶媒としては、酢酸エチル等が挙げられる。エーテル溶媒としては、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール等が挙げられる。ハロゲン含有有機溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン、クロロベンゼン等が挙げられる。これらの溶剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
　なお、硬化体を作製するときに、化合物群の反応速度が大きければ大きいほど、硬化体中において、ポロゲンが細かく分散する傾向がある。ポロゲンが細かく分散した硬化体からポロゲンを除去することによって、大きい比表面積を有する多孔体を作製することができる。化合物群の反応速度は、化合物群に含まれるモノマーの種類や配合比率などに応じて変化する。一例として、３つ以上、例えば４つ、のエポキシ基を含むエポキシモノマーＥ２を用いた場合や、アミンモノマーとして、重量平均分子量が大きいポリエチレンイミンを用いた場合などに、化合物群の反応速度が大きい傾向がある。
　本実施形態では、ポリマーＰ（特に、ポリマーＰを含む多孔体）と液体Ｌを接触させることにより、例えば、ポリマーＰと液体Ｌが相溶し、酸性ガス吸着材が得られる。ポリマーＰと液体Ｌを接触させる方法は、特に限定されず、例えば、次の方法によって行うことができる。まず、液体Ｌとアルコールの混合液を準備する。アルコールとしては、炭素数５以下の低級アルコールを用いることができる。混合液における液体Ｌの含有率は、特に限定されず、例えば０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％である。次に、ポリマーＰを混合液に浸漬させることによって、ポリマーＰと液体Ｌを接触させることができる。このとき、混合液の温度は、例えば室温（２０℃）である。ポリマーＰを混合液に浸漬させる時間は、特に限定されず、例えば０．５時間～２４時間である。
　ポリマーＰと液体Ｌを接触させた後には、必要に応じて、酸性ガス吸着材の乾燥処理をさらに行ってもよい。乾燥処理によれば、例えば、上記の混合液に起因するアルコールを酸性ガス吸着材から除去することができる。乾燥処理の温度は、液体Ｌの沸点より低い温度であれば特に限定されず、例えば、２０℃～６０℃である。乾燥処理の時間は、例えば０．５時間～２４時間である。乾燥処理は、減圧雰囲気下又は真空雰囲気下で行ってもよい。
（酸性ガス吸着材の特性）
　上述のとおり、アミン化合物を含む吸着材は、低湿環境下（例えば、２０℃で３０％ＲＨ以下の環境下）で、酸性ガスに対する吸着性能が低下する傾向がある。この傾向は、低湿環境下において、アミン化合物の近傍に水がほとんど存在せず、これにより、アミン化合物の分子鎖の運動性が低下し、吸着材中で酸性ガスが拡散しにくいことに起因していると推定される。
　これに対して、本実施形態では、酸性ガス吸着材がポリマーＰと液体Ｌを含んでいる。液体Ｌが存在することによって、低湿環境下でもポリマーＰの分子鎖の運動性が低下しにくく、酸性ガス吸着材中での酸性ガスの拡散性が低下しにくい。これにより、本実施形態の酸性ガス吸着材は、低湿環境下で、酸性ガスに対する吸着性能の低下が抑制される傾向がある。
　一例として、本実施形態の酸性ガス吸着材について、下記の吸着試験Ｂを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ｂ１が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。なお、吸着試験Ｂでは、低湿のガスとして、混合ガスＧ２を利用する。
　吸着試験Ｂ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ２を、酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、混合ガスＧ２における二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、混合ガスＧ２は、温度が２０℃であり、湿度が２０％ＲＨである。
　吸着試験Ｂは、混合ガスＧ１に代えて、混合ガスＧ２を用いることを除き、上記の吸着試験Ａと同じ方法によって行うことができる。なお、混合ガスＧ２は、測定装置２０の第１経路６０及びバイパス経路６１を通過する窒素の流量を吸着試験Ａの条件から変更することによって調製できる。
　吸着試験Ｂを１５時間行った場合の二酸化炭素の吸着量ｂ１は、好ましくは０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．６ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．７ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．９ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．１ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．２ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．４ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには１．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。二酸化炭素の吸着量ｂ１の上限は、特に限定されず、例えば１０ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
　本実施形態の酸性ガス吸着材について、上記の吸着試験Ｂを１時間行った場合、二酸化炭素の吸着量ｂ２は、０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。吸着量ｂ２は、低湿環境下で酸性ガスを吸着する速度の指標として用いることができる。すなわち、吸着量ｂ２が大きければ大きいほど、酸性ガス吸着材は、低湿環境下で酸性ガスを吸着する速度が大きいと言える。
　吸着試験Ｂを１時間行った場合の二酸化炭素の吸着量ｂ２は、好ましくは０．０３ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．０８ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．２ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．４ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。二酸化炭素の吸着量ｂ２の上限は、特に限定されず、例えば５ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
　本実施形態の酸性ガス吸着材について、上記の吸着試験Ｂを４時間行った場合、二酸化炭素の吸着量ｂ３は、０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。吸着量ｂ３についても、低湿環境下で酸性ガスを吸着する速度の指標として用いることができる。すなわち、吸着量ｂ３が大きければ大きいほど、酸性ガス吸着材は、低湿環境下で酸性ガスを吸着する速度が大きいと言える。
　吸着試験Ｂを４時間行った場合の二酸化炭素の吸着量ｂ３は、好ましくは０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．４ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．６ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．７ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．９ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには１．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。二酸化炭素の吸着量ｂ３の上限は、特に限定されず、例えば５ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
　さらに、本実施形態の酸性ガス吸着材について、下記の脱離試験Ｃを行った場合に、二酸化炭素の脱離量ｃが０．０５ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが好ましい。
　脱離試験Ｃ：混合ガスＧ２を上記の容器内に送り続けつつ、吸着試験Ｂを１５時間行った後の酸性ガス吸着材について、６５℃で１．５時間加熱する。
　脱離試験Ｃは、次の方法によって行うことができる。まず、測定装置２０を利用して、上述の吸着試験Ｂを１５時間行う。詳細には、混合ガスＧ２が吸着部２１に供給されている状態で、吸着部２１を第３容器４２の水７１に浸漬させ、混合ガスＧ２を吸着部２１に１５時間送り続ける。次に、混合ガスＧ２を吸着部２１に送り続けている状態で、吸着部２１を第３容器４２から取り出し、吸着部２１を６５℃の湯浴（図示せず）に浸漬させる。これにより、吸着部２１内の酸性ガス吸着材について、二酸化炭素の脱離試験（脱離試験Ｃ）を開始する。脱離試験は、開始してから１．５時間経過するまで行う。
　脱離試験Ｃでは、開始から１．５時間までに酸性ガス吸着材から脱離した二酸化炭素の物質量Ｍ２を測定する。酸性ガス吸着材から脱離した二酸化炭素の物質量は、第１濃度計５０で測定された二酸化炭素の濃度と、第２濃度計５１で測定された二酸化炭素の濃度との差を経時的に測定した結果から算出することができる。物質量Ｍ２に基づいて、１ｇの酸性ガス吸着材から１．５時間で脱離する二酸化炭素の物質量を算出し、得られた算出値を脱離量ｃとして特定する。
　本実施形態の酸性ガス吸着材において、脱離試験Ｃを行った場合の二酸化炭素の脱離量ｃは、好ましくは０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上であり、０．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．５ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．６ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．７ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．８ｍｍｏｌ／ｇ以上、０．９ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．０ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．１ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．２ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．３ｍｍｏｌ／ｇ以上、１．４ｍｍｏｌ／ｇ以上、さらには１．５ｍｍｏｌ／ｇ以上であってもよい。二酸化炭素の脱離量ｃの上限は、特に限定されず、例えば１０ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
　吸着量ｂ１（ｍｍｏｌ／ｇ）に対する脱離量ｃ（ｍｍｏｌ／ｇ）の比率（６５℃脱離率）は、例えば４０％以上であり、４５％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９６％以上、さらには９７％以上であってもよく、１００％であってもよい。
（酸性ガス吸着材の用途）
　本実施形態の酸性ガス吸着材は、酸性ガスを吸着することができる。酸性ガスとしては、二酸化炭素、硫化水素、硫化カルボニル、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、シアン化水素、窒素酸化物（ＮＯｘ）などが挙げられ、好ましくは二酸化炭素である。
　酸性ガス吸着材は、次の方法によって使用することができる。まず、酸性ガスを含む混合ガスを酸性ガス吸着材と接触させる。混合ガスは、酸性ガス以外の他のガスを含むことが好ましい。他のガスとしては、例えば、水素、窒素などの非極性ガス、及び、ヘリウムなどの不活性ガスが挙げられ、好ましくは窒素である。混合ガスは、典型的には大気である。混合ガスは、化学プラント又は火力発電のオフガスであってもよい。
　混合ガスの温度は、例えば室温（２０℃）である。混合ガスにおける酸性ガスの濃度は、特に限定されず、標準状態（０℃、１０１ｋＰａ）で、例えば０．０１ｖｏｌ％（１００ｖｏｌｐｐｍ）以上であり、好ましくは０．０４ｖｏｌ％（４００ｖｏｌｐｐｍ）以上であり、１．０ｖｏｌ％以上であってもよい。混合ガスにおける二酸化炭素の濃度の上限は、特に限定されず、標準状態で、例えば１０ｖｏｌ％以下である。混合ガスの圧力は、典型的には、酸性ガス吸着材の使用環境における大気圧に等しい。ただし、酸性ガス吸着材と接触させる混合ガスは、加圧されていてもよい。
　混合ガスと接触した酸性ガス吸着材は、混合ガスに含まれる酸性ガスを吸着する。混合ガスを酸性ガス吸着材に接触させる操作は、酸性ガス吸着材による酸性ガスの吸着が平衡に達するまで行うことが好ましい。
　次に、酸性ガスを吸着した酸性ガス吸着材について再生処理を行う。再生処理は、酸性ガス吸着材を加熱することによって実施できる。酸性ガス吸着材の加熱温度は、例えば５０～８０℃である。酸性ガス吸着材は、減圧雰囲気下又は真空雰囲気下で加熱されてもよい。酸性ガス吸着材を加熱することにより、酸性ガスが酸性ガス吸着材から脱離する。これにより、酸性ガス吸着材が再生され、酸性ガス吸着材を繰り返し使用することができる。酸性ガス吸着材から脱離した酸性ガス、特に二酸化炭素、は、化学品の合成原料やドライアイスとして利用することができる。なお、酸性ガス吸着材による酸性ガスの吸着操作、及び酸性ガス吸着材の再生処理は、上述した測定装置２０（酸性ガス吸着装置）を用いて実施することが可能である。
＜構造体の実施形態＞
　図２Ａに示すとおり、本実施形態の構造体１５は、上述の酸性ガス吸着材１０と、通気経路１４とを備える。構造体１５は、典型的には、同じ方向に延びている複数の通気経路１４を有するハニカム構造体である。
　構造体１５が備える酸性ガス吸着材１０は、典型的には、シートの形状を有する。構造体１５は、酸性ガス吸着材１０とともに、酸性ガス吸着材１０を支持する支持体を備えていてもよく、支持体を備えていなくてもよい。
　構造体１５は、コルゲート状の酸性ガス吸着材１０Ａと、平板状の酸性ガス吸着材１０Ｂとが積層された吸着材ユニットＵを備えることが好ましい。酸性ガス吸着材１０Ａにおいて、複数の山部１２と複数の谷部１３とが交互に並んでいる。酸性ガス吸着材１０Ａの山部１２又は谷部１３と、酸性ガス吸着材１０Ｂとの間に、通気経路１４が形成されている。本実施形態において、方向ｘは、酸性ガス吸着材１０Ａの複数の山部１２と複数の谷部１３とが交互に並んでいる方向（波方向）である。方向ｙは、吸着材ユニットＵにおける酸性ガス吸着材１０Ａ及び１０Ｂの積層方向である。方向ｚは、方向ｘ及びｙのそれぞれに直交する方向であり、通気経路１４が延びている方向である。
　構造体１５は、複数の吸着材ユニットＵを備えていることが好ましい。構造体１５における吸着材ユニットＵの数は、特に限定されず、例えば２～１００である。構造体１５において、複数の吸着材ユニットＵは、複数の酸性ガス吸着材１０Ａと複数の酸性ガス吸着材１０Ｂとが交互に並ぶように、方向ｙに積層されている。複数の吸着材ユニットＵが積層されていることによって、構造体１５は、ブロックの形状を有する。
　通気経路１４は、構造体１５を方向ｚに貫通する貫通孔である。通気経路１４は、酸性ガス吸着材１０Ａ及び１０Ｂによって囲まれている。構造体１５において、酸性ガスは、通気経路１４を通じて方向ｚに移動しつつ、酸性ガス吸着材１０Ａ及び１０Ｂによって効率的に吸着される。
　構造体１５では、酸性ガス吸着材１０Ａ及び１０Ｂの厚さが小さければ小さいほど、通気経路１４の断面積を大きく調整できる。通気経路１４の断面積が大きい構造体１５は、酸性ガスと接触したときなどに生じる圧力損失を低減することに適している。圧力損失が低減された構造体１５によれば、酸性ガスを移動させるために用いられるファンの動力を低減することができる。なお、酸性ガス吸着材１０の単位体積当たりのアミノ基の物質量が大きいと、酸性ガス吸着材１０の厚さが小さい場合であっても酸性ガスを十分に吸着できる傾向がある。
＜構造体の変形例＞
　酸性ガス吸着材１０を備える構造体１５の形状は、図２Ａに示したものに限定されない。図２Ｂに示す構造体１６は、１つの吸着材ユニットＵが中心管８０に巻き付けられた形状を有する。このことを除き、構造体１６の構成は、構造体１５の構成と同じである。
　構造体１６は、円柱形状を有している。構造体１６において、酸性ガス吸着材１０Ａの複数の山部１２と複数の谷部１３とは、構造体１６の周方向に交互に並んでいる。酸性ガス吸着材１０Ａの山部１２又は谷部１３と、酸性ガス吸着材１０Ｂとの間に形成された通気経路１４は、中心管８０が延びる方向に構造体１６を貫通している。構造体１６において、酸性ガスは、通気経路１４を通じて、中心管８０が延びる方向に移動しつつ、酸性ガス吸着材１０Ａ及び１０Ｂによって効率的に吸着される。
　以下に、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（比較例１）
　まず、６ｍＬのスクリュー管瓶（アズワン社製）に、ポリ（１，２－ブタンジオール）－６プロピレングリコール（日油社製、ユニオール（登録商標）ＰＢ－５００）１．５０ｇと、ブチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体（日油社製、ユニオール（登録商標）ＰＢ－７００）０．６４ｇとを加えた。得られた混合液に、エチレングリコールジグリシジルエーテル（ナガセケムテックス社製、ＥＸ－８１０）１．２８ｇを溶解させることによって、エポキシモノマー及びポロゲンの混合液を調製した。
　次に、この混合液に、ポリエチレンイミン（日本触媒社製、エポミンＳＰ－０１２）１．７０ｇを添加することによって、エポキシモノマー、アミンモノマー及びポロゲンの混合液を調製した。この混合液において、アミンモノマーに含まれる１級アミノ基の活性水素の当量Ａに対する、エポキシモノマーに含まれるエポキシ基の当量Ｅの比Ｅ／Ａは、０．５であった。
　次に、卓上振とう器（エンゼルバイブレーターデジタル６０Ｈｚ）を強度５に設定して、混合液を２分間振とうさせた。次に、この混合液を８０℃の恒温槽に２時間静置させることによって硬化させた。これにより、アミノ基を有するポリマーＰを含むブロック状の硬化体を得た。この硬化体をスクリュー管瓶から取り出し、約３ｍｍ角に裁断した。次に、硬化体を６０℃の酢酸エチル中に１時間浸漬させる操作を、液交換を行って２回繰り返した。これにより、硬化体からポロゲンが除去され、ポリマーＰを含む多孔体が形成された。この多孔体について、６０℃で１時間乾燥させ、さらに２時間真空乾燥させた。これにより、比較例１の酸性ガス吸着材を得た。
（実施例１）
　まず、比較例１と同じ方法によって、ポリマーＰを含む多孔体を作製した。次に、液体Ｌとしての１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（［ＥＭＩｍ］［ＴＦＳＩ］）をメタノールと混合して混合液を作製した。混合液における液体Ｌの含有率は１ｗｔ％であった。次に、室温（２０℃）下で、ポリマーＰを含む多孔体を混合液に１８時間浸漬させた。これにより、ポリマーＰと液体Ｌが接触し、ポリマーＰと液体Ｌが相溶した。次に、混合液をナスフラスコに移し、エバポレーターにより溶媒を留去した。ナスフラスコから多孔体を取り出し、６０℃で２時間の乾燥処理を行うことによって、ポリマーＰ及び液体Ｌを含む実施例１の酸性ガス吸着材を得た。
（実施例２～４）
　用いた液体Ｌの種類を表１に示すように変更したことを除き、実施例１と同じ方法によって、実施例２～４の酸性ガス吸着材を得た。
　なお、実施例１～４で用いた液体Ｌは、いずれも、沸点が１３０℃を大きく上回っていた。
［二酸化炭素の吸着量］
　実施例及び比較例で作製した酸性ガス吸着材について、上述の吸着試験Ａを行った。吸着試験Ａでは、酸性ガス吸着材による二酸化炭素の吸着量を経時的に測定した。吸着試験Ａを開始してから、３０分後、６０分後、９０分後、２４０分後、及び９００分（１５時間）後での二酸化炭素の吸着量を表１に示す。
　さらに、実施例及び比較例で作製した酸性ガス吸着材について、上述の吸着試験Ｂを行った。吸着試験Ｂでは、酸性ガス吸着材による二酸化炭素の吸着量を経時的に測定した。なお、吸着試験Ｂでは、開始から９００分（１５時間）が経過した後に、酸性ガス吸着材を５０～８０℃に加熱し、酸性ガス吸着材から二酸化炭素を脱離させた。吸着試験Ｂを開始してから、３０分後、６０分後、９０分後、２４０分後、及び９００分（１５時間）後での二酸化炭素の吸着量を表１に示す。さらに、吸着試験Ｂを開始してからの時間と、二酸化炭素の吸着量との関係を図３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１中の略称は以下のとおりである。
　［ＥＭＩｍ］［ＴＦＳＩ］：１－エチル－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド
　［ＥＭＩｍ］［ＢＦ4］：１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート
　［Ｐ4,4,4,4］［２,４ＭｅＳＯ3］：テトラブチルホスホニウム２，４－ジメチルベンゼンスルホネート
　［Ｐ6,6,6,14］［Ｖａｌ］：トリヘキシルテトラデシルホスホニウムバリネート
　表１及び図３からわかるとおり、液体Ｌを含む実施例の酸性ガス吸着材は、比較例に比べて、吸着試験Ｂを行った場合の二酸化炭素の吸着量（特に、吸着試験Ｂを１５時間行った場合の吸着量ｂ１）の値が大きく、低湿環境下での酸性ガスに対する吸着性能の低下が抑制される傾向があった。
　本実施形態の酸性ガス吸着材は、大気中の二酸化炭素を吸着することができる。

Claims (14)

  1. 　アミノ基を有するポリマーと、
    　沸点が１３０℃以上である液体と、
    を含む、酸性ガス吸着材であって、
    　下記の吸着試験Ａを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ａが０．３５ｍｍｏｌ／ｇ以上である、酸性ガス吸着材。
    　吸着試験Ａ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ１を、前記酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、前記混合ガスＧ１における前記二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、前記混合ガスＧ１は、温度が２０℃であり、湿度が５０％ＲＨである。
  2. 　前記ポリマーが固体である、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  3. 　前記ポリマーは、エポキシモノマーに由来する構成単位を有するアミンポリマーを含む、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  4. 　前記アミンポリマーは、アミンモノマー及びエポキシモノマーを含む化合物群の反応物を含む、請求項３に記載の酸性ガス吸着材。
  5. 　前記アミンモノマーがポリエチレンイミンを含む、請求項４に記載の酸性ガス吸着材。
  6. 　前記ポリマーのガラス転移温度が４０℃以下である、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  7. 　前記液体は、イオン液体を含む、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  8. 　前記イオン液体は、温度応答性を有する、請求項７に記載の酸性ガス吸着材。
  9. 　前記液体の含有率が１ｗｔ％～１５ｗｔ％である、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  10. 　多孔質構造を有する、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
  11. 　下記の吸着試験Ｂを１５時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ｂ１が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上である、請求項１に記載の酸性ガス吸着材。
    　吸着試験Ｂ：二酸化炭素、窒素及び水蒸気から構成された混合ガスＧ２を、前記酸性ガス吸着材が収容された容器内に送り続ける。ここで、前記混合ガスＧ２における前記二酸化炭素の濃度が４００ｖｏｌｐｐｍであり、前記混合ガスＧ２は、温度が２０℃であり、湿度が２０％ＲＨである。
  12. 　前記吸着試験Ｂを１時間行った場合に、二酸化炭素の吸着量ｂ２が０．０１ｍｍｏｌ／ｇ以上である、請求項１１に記載の酸性ガス吸着材。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の酸性ガス吸着材と、
    　通気経路と、
    を備えた、構造体。
  14. 　ガス入口と、ガス出口とを有する吸着部を備え、
    　前記吸着部は、請求項１～１２のいずれか１項に記載の酸性ガス吸着材を収容している、酸性ガス吸着装置。
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