專(zhuān)利名稱(chēng)：二氧化碳吸收材料和使用了該材料的二氧化碳吸收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳吸收材料以及使用了該材料的二氧化碳吸收方法，具 體涉及能在高溫條件下高效地吸收二氧化碳并在規(guī)定條件下放出已吸收的二 氧化碳、再生使重復(fù)使用成為可能的二氧化碳吸收材料以及使用了該材料的二 氧化碳吸收方法。
背景技術(shù)：
層疊陶瓷電容器等層疊陶瓷電子器件通常經(jīng)如下工序來(lái)制造將例如以鈦 酸鋇等電介質(zhì)原料粉末為主要成分的陶瓷漿料成形呈薄片狀，在得到的陶瓷生 片(電介質(zhì)薄片)上印刷電極，沖裁必要部分后層疊。
有時(shí)陶瓷生片沖裁后的無(wú)用部分被回收作為陶瓷原料再利用，但由于有時(shí) 因再分散后的粒度分布的不同而使燒結(jié)后得到的電介質(zhì)的介電特性出現(xiàn)偏差， 或有時(shí)陶瓷生片上印刷后殘留的電極成分成為雜質(zhì)而對(duì)一些性能造成不利影 響等原因，實(shí)際上再利用被限制的情況很多。
因此，開(kāi)始研究以鈦酸鋇為主要成分的鈦酸鹽類(lèi)陶瓷材料的廢棄物的有效 再利用方法。
另一方面，作為用于在高溫下分離從利用以烴為主要成分的燃料的能量工 廠或汽車(chē)排出的二氧化碳(C02)的二氧化碳吸收材料，提出了含有選自以通
式L4Siy0z表示的硅酸鋰中的至少1種以上的二氧化碳吸收材料(參照專(zhuān)利文 獻(xiàn)1)。
該二氧化碳吸收材料質(zhì)輕且在超過(guò)約50(TC的溫度范圍內(nèi)具有吸收二氧 化碳的作用。
即，如下述化學(xué)式(1)所示，硅酸鋰(Li4Si04)與二氧化碳反應(yīng)，在超 過(guò)500°C的高溫下發(fā)揮吸收二氧化碳的作用。Li4Si04 + C02—Li2Si03+Li2C03 (1)
但是，硅酸鋰在二氧化碳吸收和放出時(shí)體積變化大，存在反復(fù)使用產(chǎn)生的 壓力會(huì)使吸收材料的強(qiáng)度下降的問(wèn)題。即，硅酸鋰吸收二氧化碳時(shí)體積膨脹到 約1.4倍左右，因此若反復(fù)吸收和放出二氧化碳，則強(qiáng)度下降而崩解，因而存 在耐用性欠佳的問(wèn)題。
另外，雖然硅酸鋰用于吸收來(lái)自高溫燃燒氣體的二氧化碳，但還存在實(shí)際 上很難除去來(lái)自700°C以上的高溫排氣的二氧化碳的問(wèn)題。
此外，還考慮在燃料電池等所采用的氫制造工序中的燃燒前二氧化碳分離 中利用硅酸鋰，但在用水蒸氣改性法從實(shí)際的都市氣體中制造氫的工序中，通 常在70(TC以上的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，在這種反應(yīng)溫度范圍下用硅酸鋰很難除去 二氧化碳。
此外，由于鋰的碳酸鹽在高溫下為液相，因此長(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)引起組成不均 等不良現(xiàn)象。
與此相對(duì)，例如提出了如下方法將鈦酸鋇(BaTi03)在碳酸鋇(BaC03) 的存在下燒結(jié)，進(jìn)行下述化學(xué)式(2)所示的反應(yīng)，用得到的Ba2Ti04吸收二氧 化碳(在先申請(qǐng)l (日本專(zhuān)利特愿2004 — 348990))。
BaTi03+BaC03—Ba2Ti04 + C02 t (2)
該Ba2Ti04表示的物質(zhì)在特定的條件下利用下述化學(xué)式(3)的反應(yīng)，吸 收二氧化碳，生成BaTi03。
Ba2Ti04 + C02—BaTi03+BaC03 (3)
通過(guò)吸收二氧化碳而生成的BaTi03在規(guī)定的壓力條件下(1000Pa以下的 減壓下)通過(guò)加熱至規(guī)定的溫度以上(750。C以上)，利用下述化學(xué)式(2)的 反應(yīng)，放出二氧化碳，回復(fù)為Ba2Ti04。
BaTi03+BaC03—Ba2Ti04 + C02個(gè) (2)
艮卩，該二氧化碳吸收材料的特征在于，通過(guò)采用Ba2Ti04，利用化學(xué)式(3) 和(2)的反應(yīng)，能在高溫下進(jìn)行二氧化碳的吸收，并且，在規(guī)定條件下放出 己吸收的二氧化碳使其再生，籍此能反復(fù)高效地進(jìn)行二氧化碳的吸收。
但為了提高操作條件的自由度，為了能進(jìn)一步高效地吸收、放出二氧化碳，
人們渴求與以Ba2Ti04為主要成分的吸收材料相比能在更低溫度下吸收和放出 二氧化碳的的二氧化碳吸收材料以及與以Ba2Ti04為主要成分的吸收材料相比 能吸收更多二氧化碳的二氧化碳吸收材料。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)2000 — 262890號(hào)公報(bào)
發(fā)明的揭示
本發(fā)明用于解決上述問(wèn)題，其目的在于提供如下二氧化碳吸收材料以及使 用了該材料的二氧化碳吸收方法，所述二氧化碳吸收材料能吸收70(TC以上的 高溫下的二氧化碳，但與以Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn)有吸收材料相比能在更低 的溫度范圍內(nèi)吸收二氧化碳并能放出已吸收的二氧化碳，且吸收二氧化碳時(shí)膨 脹少，耐用性?xún)?yōu)異。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明(權(quán)項(xiàng)l)的二氧化碳吸收材料的特征在 于，以含有Ba、 Ca、 Ti且Ca與(Ba+Ca)的摩爾比為Ca: (Ba+Ca) =0.25: 1 0.65: 1、 (Ba+Ca)與Ti的摩爾比為(Ba+Ca) : Ti = 2.2: 1 4.0: 1 的氧化物為主要成分。
權(quán)項(xiàng)2的二氧化碳吸收材料基于權(quán)項(xiàng)1的發(fā)明的構(gòu)成，其特征在于，上述 二氧化碳吸收材料的主要的結(jié)晶相為Ba3Ca2Ti209。
權(quán)項(xiàng)3的二氧化碳吸收材料基于權(quán)項(xiàng)1或2的發(fā)明的構(gòu)成，其特征在于， 作為上述二氧化碳吸收材料的原料的至少一部分，采用電子器件的制造工序中 使用的生片、生片廢材、生片層疊體廢材以及生片前體中的至少l種。
權(quán)項(xiàng)4的二氧化碳吸收方法的特征在于，采用權(quán)項(xiàng)1 3中任一項(xiàng)所述的 二氧化碳吸收材料，在600 100(TC的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收。
權(quán)項(xiàng)5的二氧化碳吸收方法的特征在于，采用權(quán)項(xiàng)1 3中任一項(xiàng)所述的 二氧化碳吸收材料，在700 85(TC的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收。
本發(fā)明(權(quán)項(xiàng)1)的二氧化碳吸收材料由于以含有Ba、 Ca、 Ti且Ca與(Ba + Ca)的摩爾比為Ca: (Ba+Ca) =0.25: 1 0.65: 1、 (Ba+Ca)與Ti的 摩爾比為(Ba+Ca) : Ti=2.2: 1 4.0: 1的氧化物為主要成分，因而能提供 可在700°C以上的高溫下高效吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料。
另外，采用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能吸收以往很難吸收的70(TC以上
的溫度范圍的二氧化碳，能從高溫排氣中直接分離二氧化碳，還能用于氫制造 工序的燃燒前分離。
本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能通過(guò)在指定條件下放出已吸收的二氧化碳
而使其再生，能反復(fù)進(jìn)行二氧化碳的吸收和放出。
而且，二氧化碳吸收時(shí)的體積變化為10%左右，反復(fù)使用產(chǎn)生的壓力小，
耐久性?xún)?yōu)異。
本發(fā)明的二氧化碳吸收材料能在700'C以上的高溫下吸收二氧化碳，但與 上述以Ba2Ti04為主要成分的二氧化碳吸收材料相比能在更低的溫度范圍內(nèi)吸 收二氧化碳，且與上述以Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn)有二氧化碳吸收材料相比能 在更低的溫度范圍內(nèi)放出已吸收的二氧化碳。
此外，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料與上述以Ba2Ti04為主要成分的吸收材 料相比，單位二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收量多，用少量二氧化碳吸收材 料即能高效地處理二氧化碳。
因此，用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料進(jìn)行二氧化碳的吸收、再生，能高效 并穩(wěn)定地進(jìn)行二氧化碳的分離。
本發(fā)明的二氧化碳吸收材料可用鈦酸鋇、鈦酸鈣等來(lái)制造，作為鈦酸鋇和 鈦酸鈣，例如可使用電介質(zhì)用陶瓷材料的廢材。
如權(quán)項(xiàng)2的二氧化碳吸收材料所述，當(dāng)權(quán)項(xiàng)1的發(fā)明的構(gòu)成中二氧化碳吸 收材料的主要的結(jié)晶相為Ba3Ca2Tb09時(shí)，利用下述式(4)的反應(yīng)，吸收二氧 化碳。
Ba3Ca2Ti209+3C02—3BaC03+2CaTi03 (4)
通過(guò)對(duì)吸收二氧化碳后的二氧化碳吸收材料進(jìn)行加熱，利用下述式(5) 的反應(yīng)，放出C02氣體，形成Ba3Ca2Ti209，進(jìn)行二氧化碳吸收材料的再生。 3BaC03 + 2CaTi03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (5 )
如上所述，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行二氧化碳的吸收和再生，能在70(TC以上的溫度 條件下連續(xù)高效地進(jìn)行二氧化碳的吸收、分離。
本發(fā)明的二氧化碳吸收材料中，由于二氧化碳的吸收反應(yīng)是在固相下的反應(yīng)，因此即使長(zhǎng)期使用也能穩(wěn)定地進(jìn)行二氧化碳的吸收。
另外，利用上述式(4)的反應(yīng)Ba3Ca2Ti209+3C02—3BaC03 + 2CaTi03 吸收了二氧化碳的情況下，當(dāng)二氧化碳吸收材料均為Ba3Ca2Ti20^f，化學(xué)計(jì)
量上能吸收二氧化碳吸收材料的約18重量％的二氧化碳。
該相對(duì)于二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收量約18重量％的值，大大超 過(guò)使用現(xiàn)有二氧化碳吸收材料(Ba2Ti04)、利用上述式(3)的反應(yīng)Ba2Ti04 + C02 —BaTi03 + BaC03吸收二氧化碳的情況下當(dāng)二氧化碳吸收材料均為 Ba2Ti04時(shí)的單位二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收量約U重量％的值，通過(guò) 使用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，能增加單位二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸 收量，能高效吸收二氧化碳，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化，非常有利。
另外，本發(fā)明的以Ba3Ca2Ti209為主要成分的二氧化碳吸收材料可通過(guò)摻 入鈦酸鋇(BaTi03)、碳酸鋇(BaC03)和碳酸鈣(CaC03)并加熱，進(jìn)行下 述式(6)的反應(yīng)來(lái)合成。
2BaTi03+BaC03 + 2CaC03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (6 )
另外，也可以通過(guò)摻入鈦酸鈣(CaTi03)和碳酸鋇(BaC03)并加熱，進(jìn) 行下述式(5)的反應(yīng)來(lái)合成。
3BaC03+2CaTi03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (5)
如權(quán)項(xiàng)3的二氧化碳吸收材料所述，在權(quán)項(xiàng)1或2的發(fā)明的構(gòu)成中，作為 二氧化碳吸收材料的原料的至少一部分采用電子器件的制造工序中使用的生 片、生片廢材、生片層疊體廢材以及生片前體中的至少l種，能謀求資源的再 利用，并能高效地得到二氧化碳吸收性能優(yōu)異的二氧化碳吸收材料。
權(quán)項(xiàng)4的二氧化碳吸收方法采用權(quán)項(xiàng)1 3中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收 材料，在600 10(TC0的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收，因此能在用硅酸鋰 作為二氧化碳吸收材料時(shí)無(wú)法進(jìn)行二氧化碳吸收的高溫下，高效地吸收二氧化 碳，例如能用于燃料電池等中使用的氫制造工序中的燃燒前二氧化碳分離。
權(quán)項(xiàng)5的二氧化碳吸收方法采用權(quán)項(xiàng)1 3中任一項(xiàng)所述的二氧化碳吸收 材料，在700 85(TC的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收，因此能在二氧化碳分 壓低的溫度條件下更高效地吸收二氧化碳，使本發(fā)明更具實(shí)用性。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明


圖1是表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳吸收材料的結(jié)晶相進(jìn)行x射線(xiàn)衍
射分析而觀察得到的結(jié)果的圖。
圖2是表示對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳吸收材料進(jìn)行TG—DTA分析而得 到的結(jié)果的圖。
圖3是表示對(duì)以Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn)有二氧化碳吸收材料進(jìn)行TG— DTA分析而得到的結(jié)果的圖。
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳分離裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。 符號(hào)說(shuō)明
1 容器
2 加熱器
3 二氧化碳吸收材料 A， B機(jī)構(gòu)部
C 切換閥
實(shí)施發(fā)明的最佳方式
下面，列舉本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的特征部分進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1
在BaTi03粉末中以BaTi03、 BaC03和CaC03的摩爾比為2: 1: 2的比例 加入BaC03粉末、CaC03粉末，進(jìn)而加水，用球磨機(jī)混合2小時(shí)后，將得到的 漿料在12(TC下干燥IO小時(shí)。
然后，將干燥后得到的粉末在IOO(TC、 2小時(shí)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，得到本 發(fā)明的實(shí)施例之一的二氧化碳吸收材料(陶瓷粉末)。
對(duì)得到的陶瓷粉末進(jìn)行X射線(xiàn)衍射分析。其結(jié)果如圖l所示，證實(shí)該陶 瓷粉末以具有Ba3Ca2Ti209結(jié)構(gòu)的物質(zhì)為主要成分。
另外，在C02和N2的混合氣體氛圍氣中對(duì)得到的陶瓷粉末進(jìn)行TG—DTA
分析(熱重分析—差熱分析)。 <測(cè)定條件>
升溫速度10°C/min
測(cè)定氛圍氣N2/C02 = 80/20 (體積比)
由圖2可知，從超過(guò)50(TC的區(qū)域開(kāi)始重量隨二氧化碳的吸收而增加。而 且，證實(shí)二氧化碳的最大吸收量相對(duì)于陶瓷粉末(二氧化碳吸收材料)100重 量份為二氧化碳12.5重量份(二氧化碳吸收材料的重量增加比例為12.5%)。
還證實(shí)，若之后進(jìn)一步升溫，則二氧化碳吸收材料放出二氧化碳，回復(fù)為 Ba3Ca2Ti209。
另外，為了比較，在大致相同的條件下對(duì)上述以Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn) 有二氧化碳吸收材料進(jìn)行TG-DTA分析(熱重分析一差熱分析)，其結(jié)果如圖 3所示。
由圖2和圖3可知，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料與以Ba2Ti04為主要成分 的現(xiàn)有二氧化碳吸收材料相比，在更低的溫度下開(kāi)始二氧化碳的吸收，且與以 Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn)有二氧化碳吸收材料相比，在更低的溫度下結(jié)束二氧 化碳的放出。
如上所述，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料與以Ba2Ti04為主要成分的現(xiàn)有二 氧化碳吸收材料相比，能在更低的溫度范圍下進(jìn)行二氧化碳的吸收和放出，因 此，采用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料進(jìn)行二氧化碳的吸收、再生，能高效并穩(wěn) 定地進(jìn)行二氧化碳的吸收。
實(shí)施例2
除BaTi03、 BaC03和CaC03的摩爾比為1: 1: 1夕卜，在與上述實(shí)施例1 相同的條件下進(jìn)行陶瓷粉末的合成。
用X射線(xiàn)衍射對(duì)得到的陶瓷粉末進(jìn)行分析，結(jié)果可知所得陶瓷粉末以
雖有一部分異相但主要結(jié)晶相為Ba3Ca2Ti209結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為主要成分。
還證實(shí)二氧化碳的吸收、放出特性也遵循上述實(shí)施例1的二氧化碳吸收材
料的二氧化碳吸收、放出特性。 實(shí)施例3
除BaTi03和CaCOs的摩爾比為3: 4夕卜，在與上述實(shí)施例1相同的條件 下進(jìn)行陶瓷粉末的合成。
用X射線(xiàn)衍射對(duì)得到的陶瓷粉末進(jìn)行分析，結(jié)果可知所得陶瓷粉末以 雖有一部分異相但主要結(jié)晶相為Ba3Ca2Ti209結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為主要成分。
還證實(shí)二氧化碳的吸收、放出特性也遵循上述實(shí)施例1的二氧化碳吸收材 料的二氧化碳吸收、放出特性。
實(shí)施例4
將以BaTi03為主要成分的層壓陶瓷電容器的制造中制作的無(wú)用的陶瓷生 片在50(TC下脫脂，得到BaTi03含量為85重量％的陶瓷粉末。
然后，在該BaTi03含量為85重量％的陶瓷粉末中，以BaTi03、 BaC03 和CaC03的摩爾比為2: 1: 2的比例添加BaC03粉末和CaC03粉末，在1000 "C下燒結(jié)2小時(shí)。
用X射線(xiàn)衍射對(duì)得到的陶瓷粉末進(jìn)行分析，結(jié)果可知所得陶瓷粉末以 雖有一部分異相但主要結(jié)晶相為Ba3Ca2Ti209結(jié)構(gòu)的物質(zhì)作為主要成分。
進(jìn)而用TG-DTA，在與實(shí)施例1相同的條件下，分析該陶瓷粉末在二 氧化碳氛圍氣中的增重行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與實(shí)施例1同樣出現(xiàn)重量增加， 二氧化碳吸收引起的重量增加的最大程度為11.2%。 〔對(duì)實(shí)施例1 4的二氧化碳吸收材料的分析〕
本發(fā)明二氧化碳吸收材料的主要成分Ba3Ca2丁i209在80(TC以下的溫度 范圍內(nèi)若Ba或Ca的一部分形成碳酸鹽則更穩(wěn)定。用X射線(xiàn)衍射對(duì)吸收二氧 化碳后的樣品的結(jié)晶相進(jìn)行分析，證實(shí)有碳酸鋇的生成，因此若吸收二氧化碳， 則主要進(jìn)行Ba的碳酸鹽化。
采用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料時(shí)，雖然在常溫附近也會(huì)發(fā)生二氧化碳的 吸收反應(yīng)，但由圖2的TG—DTA分析的結(jié)果可知，提高反應(yīng)溫度能提高反應(yīng) 速度。
另外，在上述實(shí)施例1 4中，向BaTi03中加入BaC03和CaC03來(lái)進(jìn)行 Ba3Ca2Ti209的合成，但如下述式(5)所示，通過(guò)摻入BaC03和CaTi03也能 與上述實(shí)施例1 4同樣地合成Ba3Ca2Ti209。
3BaC03+2CaTi03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (5)
另外，如下述式(6)所示，通過(guò)摻入BaTi03、 BaCOs和CaC03，也能 與上述實(shí)施例1 4同樣地合成Ba3Ca2Ti209。
2BaTi03+BaC03 + 2CaC03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (6)
關(guān)于初始物質(zhì)的組成比例，即使組成比例與8&3(^211209的組成比例有些 偏差，但也能合成Ba3Ca2Ti209。另外，即使產(chǎn)生了 Ba3Ca2Ti209以外的異相， 由于伴隨著實(shí)際上用作二氧化碳吸收材料的Ba3Ca2Ti209的含有率的下降，二 氧化碳的吸收率下降，因此即使初始物質(zhì)的組成比例有些變動(dòng)，也可認(rèn)為對(duì)基 本的二氧化碳吸收特性沒(méi)有影響。
實(shí)施例5
圖4是表示采用本發(fā)明實(shí)施例之一的二氧化碳吸收方法的二氧化碳分離 裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。
該二氧化碳分離裝置利用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料將燃燒排氣(含 有二氧化碳的氣體)中的二氧化碳吸收、分離后，從吸收了二氧化碳的二 氧化碳吸收材料放出二氧化碳并回收，該二氧化碳分離裝置包括用作二氧 化碳吸收機(jī)構(gòu)部和二氧化碳放出機(jī)構(gòu)部的兩個(gè)機(jī)構(gòu)部A、 B和切換燃燒排 氣的流動(dòng)的切換閥C。
另外，如圖4所示，設(shè)置成利用切換閥C向左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A提供含有 二氧化碳的氣體(原料氣體)的狀態(tài)，左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A作為二氧化碳吸收 機(jī)構(gòu)部發(fā)揮作用，右側(cè)的機(jī)構(gòu)部B作為放出二氧化碳的二氧化碳放出機(jī)構(gòu) 部發(fā)揮作用。
各機(jī)構(gòu)部A和B均包括容器1、加熱器2和填充于容器1內(nèi)部的本發(fā) 明的二氧化碳吸收材料(實(shí)施例1的二氧化碳吸收材料)3。
如圖4所示，將切換閥C切換成向左側(cè)的機(jī)構(gòu)部A提供燃燒排氣的狀 態(tài)，通過(guò)提供燃燒排氣(在該實(shí)施例5中為壓力常壓、溫度約700'C、 二氧化碳(C02)含有率20vol^的燃燒排氣)，在機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸 收機(jī)構(gòu)部)A進(jìn)行二氧化碳的吸收。
另一方面，在機(jī)構(gòu)部(二氧化碳放出機(jī)構(gòu)部)B,從容器1的出口側(cè)真
空抽吸，使壓力處于10kPa以下的減壓狀態(tài)(例如lOOOPa)，用加熱器2 將容器i內(nèi)吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料3加熱到800°C，從二氧化 碳吸收材料3放出二氧化碳，放出的二氧化碳以高濃度被回收的同時(shí)，吸 收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料3再生，可供再利用。
另外，二氧化碳分離裝置中二氧化碳吸收材料的二氧化碳吸收反應(yīng)如 下述化學(xué)式(4)所示。
Ba3Ca2Ti209 + 3C02—3BaC03 + 2CaTi03 (4)
吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料的二氧化碳放出反應(yīng)如下述化學(xué) 式(5)所示。
3BaC03 + 2CaTi03—Ba3Ca2Ti209+3C02 (5)
若機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸收機(jī)構(gòu))A中填充的二氧化碳吸收材料3的二 氧化碳吸收性能下降，則切換轉(zhuǎn)換閥C使燃燒排氣提供給右側(cè)的機(jī)構(gòu)部B， 將燃燒排氣提供給機(jī)構(gòu)部B，利用機(jī)構(gòu)部(二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部)B中填 充的二氧化碳吸收材料3進(jìn)行二氧化碳的吸收。
另一方面，在機(jī)構(gòu)部A，從容器1的出口側(cè)真空抽吸，使壓力處于lOkPa 以下的減壓狀態(tài)(例如1000Pa)，利用加熱器2將容器1內(nèi)吸收了二氧化 碳的二氧化碳吸收材料3加熱到800°C ，從二氧化碳吸收材料3放出二氧化 碳，將放出的二氧化碳回收的同時(shí)，使吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材 料3再生。
通過(guò)反復(fù)進(jìn)行上述操作，能長(zhǎng)期穩(wěn)定地進(jìn)行二氧化碳的分離、回收。 另外，通過(guò)設(shè)置切換閥，在將機(jī)構(gòu)部A和機(jī)構(gòu)部B交替切換成二氧化
碳吸收機(jī)構(gòu)部和二氧化碳放出機(jī)構(gòu)部時(shí)，即可容易地切換從各機(jī)構(gòu)部A、 B
排出的氣體的流路。
如上所述，利用該實(shí)施例5的二氧化碳分離裝置，使實(shí)施例1的二氧
化碳吸收材料在壓力常壓、溫度約70(TC的條件下與二氧化碳20volX
的燃燒排氣接觸，使二氧化碳被二氧化碳吸收材料吸收的同時(shí)，在減壓下 (1000Pa)將吸收了二氧化碳的二氧化碳吸收材料加熱到規(guī)定溫度(800
°C)，放出二氧化碳，因而能在二氧化碳吸收機(jī)構(gòu)部可靠地進(jìn)行高溫下的
二氧化碳的吸收，在二氧化碳放出機(jī)構(gòu)部可靠地進(jìn)行己吸收的二氧化碳的 放出(二氧化碳吸收材料的再生)，籍此，能經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定并高效地在高溫 下分離、回收二氧化碳。
另外，在上述實(shí)施例中，以二氧化碳吸收材料是粉末狀時(shí)的情況為例 進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明的二氧化碳吸收材料不限于粉末的形態(tài)，也能采用 某種程度上更大的粒狀的形態(tài)，此外，也可以采用例如立方體、長(zhǎng)方體、 球狀等各種形狀的成形體，薄片狀成形體，以及它們組合而成的具有規(guī)定
結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體等形態(tài)。
另外，本發(fā)明不限于上述各實(shí)施例的構(gòu)成，關(guān)于二氧化碳吸收材料的 初始原料的種類(lèi)、具體的合成方法、合成條件、用本發(fā)明的二氧化碳吸收 材料進(jìn)行的二氧化碳的吸收條件等，可以在發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種應(yīng)用、 變形。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
如上所述，本發(fā)明的二氧化碳吸收材料以含有Ba、 Ca、 Ti且Ca與(Ba + Ca)的摩爾比Ca: (Ba+Ca) =0,25: 1 0.65: 1、 (Ba+Ca)與Ti的摩 爾比(Ba+Ca) : Ti二2.2: 1~4.0: 1的氧化物為主要成分，因而能提供可在 700。C以上的高溫下高效地吸收二氧化碳的二氧化碳吸收材料。
另外，通過(guò)采用本發(fā)明的二氧化碳吸收材料，能在70(TC以上的溫度范圍 下吸收二氧化碳，能從高溫排氣中直接分離二氧化碳，因而在氫制造工序中的 燃燒前分離中也能使用。
因此，本發(fā)明能廣泛用于從各種領(lǐng)域中產(chǎn)生的含有二氧化碳的氣體中分離 二氧化碳，代表性的如在氫制造工序中的燃燒前二氧化碳的分離、工廠中產(chǎn)生 的燃燒排氣中的二氧化碳的除去、汽車(chē)引擎的排氣中的二氧化碳的除去。
權(quán)利要求
1. 一種二氧化碳吸收材料，其特征在于，以含有Ba、Ca、Ti且Ca與(Ba+Ca)的摩爾比Ca(Ba+Ca)＝0.251～0.651、(Ba+Ca)與Ti的摩爾比(Ba+Ca)Ti＝2.21～4.01的氧化物為主要成分。
2. 如權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，所述二氧化碳 吸收材料的主要的結(jié)晶相為Ba3Ca2Ti209。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的二氧化碳吸收材料，其特征在于，作為所述 二氧化碳吸收材料的原料的至少一部分，采用電子器件的制造工序中使用的生 片、生片廢材、生片層疊體廢材以及生片前體中的至少l種。
4. 一種二氧化碳吸收方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所 述的二氧化碳吸收材料，在600 100(TC的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收。
5. —種二氧化碳吸收方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所 述的二氧化碳吸收材料，在700 850'C的溫度條件下進(jìn)行二氧化碳的吸收。
全文摘要
本發(fā)明提供能在700℃以上的高溫下吸收二氧化碳、與以Ba₂TiO₄為主要成分的現(xiàn)有吸收材料相比能在更低溫度范圍內(nèi)吸收二氧化碳并放出已吸收的二氧化碳、且吸收二氧化碳時(shí)膨脹少、耐用性?xún)?yōu)異的二氧化碳吸收材料，以及使用了該材料的二氧化碳吸收方法。該吸收材料以含有Ba、Ca、Ti且Ca與(Ba+Ca)的摩爾比Ca∶(Ba+Ca)＝0.25∶1～0.65∶1，(Ba+Ca)與Ti的摩爾比(Ba+Ca)∶Ti＝2.2∶1～4.0∶1的氧化物為主要成分。主要的結(jié)晶相的組成為Ba₃Ca₂Ti₂O₉。作為原料的至少一部分，采用電子器件的制造工序中使用的生片、生片廢材、生片層疊體廢材以及生片前體中的至少1種。
文檔編號(hào)B01J20/04GK101389400SQ20068005346
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者坂部行雄, 齊藤芳則 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所