專利名稱：抑制全球變暖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制全球變暖的系統(tǒng)和方法，尤其涉及減少大氣中的二氧化碳(CO2) 氣體。
背景技術(shù)：
全球變暖對環(huán)境和人類生活的影響是多樣的。有些已經(jīng)造成了近年來氣候的變化。海平面升高、冰川后退、北極圈縮小以及農(nóng)業(yè)模式的改變都是全球變暖直接引起的，而次生效應和地區(qū)影響預計包括極端的天氣現(xiàn)象、熱帶疾病的流行、生態(tài)系統(tǒng)中季節(jié)類型的時間變化以及對經(jīng)濟的巨大影響。這些問題已經(jīng)引起了政治行動，通過支持相關(guān)提議來減緩、消除或適應全球變暖。
由全球變暖而引起的預期的氣候變化可能會在未來陸地以及全球范圍內(nèi)產(chǎn)生大規(guī)模且可能是無法挽回的影響。這種可能性、程度以及具體時間都不確定并且還有爭議，但有一些預期的氣候變化的例子，包括給北大西洋輸送暖流的海洋環(huán)流明顯放緩、格陵蘭島和西南極洲冰床大面積減少、地球生物大氣層的碳循環(huán)回饋引起的全球變暖加速，以及凍土帶的陸地碳釋放和海岸沉積物的水化物中的甲烷的釋放。
許多自然和工業(yè)過程都產(chǎn)生溫室氣體。地球大氣中的溫室氣體有助于通過溫室效應調(diào)節(jié)全球溫度。溫室氣體對于維持地球的溫度是必不可少的，如果沒有這些氣體，地球?qū)⒆兊梅浅＠涠鵁o法居住。
但是，過多的溫室氣體使得地球的溫度升高到危險的程度，從而促成了全球變暖。從工業(yè)革命開始，很多溫室氣體的濃度已增加。CO2的濃度大約增加了百萬分之一百 (parts-per-mi 11 ion,ppm)(即，從 280ppm 到 380ppm)。前 50ppm 的增加用了大約 200 年的時間，從工業(yè)革命開始到1973年左右；而后50ppm的增加則只用了 33年的時間，從1973年到2006年。
因此，需要通過減少大氣中的(X)2含量來抑制全球變暖的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明提出了一種通過減少城市和工業(yè)過程中的二氧化碳排放物來抑制全球變暖的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有主體部分的容器，以容納堿性金屬氫氧化物或其他堿并收集沉淀物。該容器包括至少一個用于將流體，如含有(X)2的空氣，引入到堿性金屬氫氧化物的進口，這樣，空氣中的(X)2與堿性金屬氫氧化物反應以減少空氣中(X)2的量并在該容器的主體部分內(nèi)形成沉淀物。該容器還包括至少一個用于將(X)2含量減少的空氣釋放到大氣中的出口。在CO2濃度高的地方可使用多個系統(tǒng)。
所述系統(tǒng)還包括下面一個或多個特征。具有吸收材料的過濾器，用以在將含有(X)2 的空氣引入到堿性金屬氫氧化物之前對該含有(X)2的空氣進行過濾，從而去除雜質(zhì)顆粒；用于在壓力作用下將含有(X)2的空氣注入到堿性金屬氫氧化物的泵；將含有(X)2的空氣高效地分散到堿性金屬氫氧化物的各部分的分散裝置；至少一個用于維持堿性金屬氫氧化物的循環(huán)和均勻混合的循環(huán)器或攪拌器；用于監(jiān)測堿性金屬氫氧化物的PH值，并在pH值超出預定閾值時發(fā)出通知和警報的監(jiān)測器；用于從容器中抽出沉淀物的真空吸塵器。所述容器可包括用于從容器去除沉淀物的開口或閥門。堿性金屬氫氧化物可以是氫氧化鈣、氫氧化鈉或氫氧化鎂。所述含有CO2的空氣可從大氣中獲得，也可以從產(chǎn)生CO2的工業(yè)過程中獲得。所述沉淀物可以是碳酸鈣、碳酸鈉或碳酸鎂。
另一方面，本發(fā)明提出了一種抑制全球變暖的方法。該方法包括1)提供含有堿性金屬氫氧化物的容器，2)將含有CO2的空氣引入到堿性金屬氫氧化物，使空氣中的(X)2與堿性金屬氫氧化物反應從而減少空氣中的0)2并形成沉淀物，3)收集容器內(nèi)的沉淀物，以及 4)將CO2含量減少的空氣釋放到大氣中。
所述方法還包括下面一個或多個特征。在將含有(X)2的空氣引入到堿性金屬氫氧化物之前，利用具有吸收材料的過濾器對該含有(X)2的空氣進行過濾，從而去除雜質(zhì)顆粒。 監(jiān)測堿性金屬氫氧化物的PH值。通過調(diào)節(jié)堿性金屬氫氧化物的PH值來控制沉淀物的產(chǎn)生。 當堿性金屬氫氧化物的PH值低于預定值時補充堿性金屬氫氧化物。從所述容器中抽出沉淀物。用額外量的CO2處理沉淀物以對該沉淀物進行提純。在壓力作用下將空氣注入堿性金屬氫氧化物。在壓力作用下將空氣均勻分散到堿性金屬氫氧化物的各部分。


圖1為本發(fā)明一個實施例的流程圖； 圖2示出了用于本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)； 圖3示出了用于本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例配置的系統(tǒng)； 圖5示出了用于本發(fā)明一個實施例的子系統(tǒng)； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例配置的子系統(tǒng)； 圖7示出了用于本發(fā)明一個實施例的子系統(tǒng)。
具體實施例方式總體來說，本發(fā)明可減少大氣中的或來自產(chǎn)生CO2的工業(yè)過程的CO2的含量。大氣中(X)2含量的減少會導致溫度降低，并因此抑制全球變暖。參照圖1，流程圖100為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的減少(X)2的過程。大量流體，如來自大氣102的含有CO2IOS的空氣或者來自工業(yè)過程103的(X)2排放物，可被引入到一個或多個裝有金屬氫氧化物或其他堿的容器110。在一個實施例中，該金屬氫氧化物或其他堿可以是堿性金屬氫氧化物117 (例如，氫氧化鈣、氫氧化鈉、氫氧化鎂、氫氧化鋁)，也可以是其他類似的氫氧化物。
一經(jīng)接觸，便會發(fā)生化學反應，其中(X)2與堿性金屬氫氧化物117反應生成沉淀物 118，該沉淀物118作為反應產(chǎn)物，以碳酸鹽(例如，碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸鎂)的形式沉淀在容器110內(nèi)，同時C02119含量減少的空氣被釋放回大氣中。收集產(chǎn)生的沉淀物118，在離線設(shè)備104中進行進一步的處理和提純，并以工業(yè)標準的碳酸鹽106出售以抵消運營成本。
參照圖2，為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于減少(X)2的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括具有主體部分112的容器110以容納堿性金屬氫氧化物117并收集沉淀物118。在一個實施例中，該容器110被設(shè)計為用于處理大量CO2并容納大量堿性金屬氫氧化物117。例如，將氫氧化鈣(化學符號=Ca(OH)2)作為堿性金屬氫氧化物117，74克氫氧化鈣與44克(X)2反應， 生成大約100克碳酸鈣(化學符號CaCO3)作為沉淀物118(即，反應產(chǎn)物)。同樣，740噸 Ca(OH)2可與440噸CO2反應。因此，要處理75億噸CO2排放物，則需要125億噸Ca (OH) 2。 可根據(jù)特定批量生產(chǎn)或其他執(zhí)行參數(shù)的處理要求來選擇容器(或多個容器)110的尺寸。
在一個實施例中，容器110的內(nèi)表面(以及所有其它要與氫氧化物117接觸的元件)由耐堿材料(例如，陶瓷、氧化鋁、碳化硅)制成，以抵抗堿性金屬氫氧化物117的腐蝕作用。在多個實施例中，容器110包括一個或多個手動的，最好是自動的循環(huán)器212或攪拌器115，用以維持堿性金屬氫氧化物117的循環(huán)和均勻混合。
容器110還包括至少一個進口 114，含有C02108的空氣通過該進口 114被引入到容器110中的堿性金屬氫氧化物117。在一些實施例中，進口 114與管子連接，該管子直接延伸到CO2排放源103，例如，附近工廠的生產(chǎn)過程。進口 114還與泵111連接，泵111將含有CO2IOS的空氣注入到堿性金屬氫氧化物117，例如，在壓力作用下將(X)2分散到堿性金屬氫氧化物117的各部分。
在一個實施例中，過濾器211與進口 114和泵111連接。過濾器211包括吸收材料，以對含有(X)2的空氣118進行過濾，從而去除雜質(zhì)顆粒。過濾器211還包括交叉的彎曲通道，大量空氣通過該通道流通，以在被引入到容器110之前被進一步過濾并去除其中雜質(zhì)顆粒。過濾后，含有CO2IOS的空氣通過泵111注入到堿性金屬氫氧化物117以降低空氣中的CO2含量。
容器110還包括至少一個用于將(X)2含量減少的空氣119釋放到大氣中的出口 116。出口 116的形狀和尺寸可根據(jù)容器110的選定實施方式而改變。例如，如圖2所示， 容器110可以是與水池類似的具有大的頂部開口的箱。因此，出口 116可以是容器110的整個頂部開口面。作為另一個例子并結(jié)合圖3，出口 116可以是容器110上的窄開口。較小的出口 116可防止外來顆粒和碎屑對容器110內(nèi)的堿性金屬氫氧化物117造成污染。
容器110還包括閥門或防漏開口 113，通過該閥門或防漏開口 113可將沉淀物118 從容器110去除?；蛘?，通過采用手動或自動潛水式真空吸塵器216(圖2)在容器110的底部來回移動來去除沉淀物118的固體顆粒。真空吸塵器216包括撓性軟管218，沉淀物 118通過軟管218被傳輸?shù)饺萜?10外。真空吸塵器216和附帶的軟管218由耐堿材料制成，以減輕堿性金屬氫氧化物117的腐蝕作用。
容器110還包括自動監(jiān)測堿性金屬氫氧化物117的pH值的監(jiān)測系統(tǒng)214。該監(jiān)測系統(tǒng)214在pH值超出預定閾值時發(fā)出通知和警報。沉淀物118的產(chǎn)生可通過調(diào)節(jié)堿性金屬氫氧化物117的pH值來控制。例如，監(jiān)測系統(tǒng)214在堿性金屬氫氧化物117的pH值低于預定值時發(fā)出通知，這樣，就會有堿性金屬氫氧化物117被補充進來。或者，還可以人工對堿性金屬氫氧化物117的pH值進行取樣并測試。
參照圖3和圖4，在一個實施例中，容器110包括將CO2IOS高效地分散到堿性金屬氫氧化物117的各部分的分散裝置210。在一個實施例中，該分散裝置210與泵111和進口 114連接，并且延伸到容器110內(nèi)。在其他實施例中，該分散裝置210不延伸到容器110 內(nèi)，但可以內(nèi)置在容器110的內(nèi)表面(如圖2所示)。
參照圖5，在另一個實施例中，容器110配置有包含一根或多根管子510的分散裝置500。每根管子510包括堵塞端512，任何東西都不能通過該堵塞端512。管子510的另一端513與泵111連接。每根管子510具有分布在整個表面區(qū)域的多個孔514，管子510位于容器110內(nèi)，并且與堿性金屬氫氧化物117接觸。
孔514包括護罩(未示出)，該護罩電性或機械驅(qū)動至打開和關(guān)閉位置。在未驅(qū)動狀態(tài)下或關(guān)閉位置，任何東西都不能通過管子510進入到堿性金屬氫氧化物117。同樣，也避免了堿性金屬氫氧化物117通過孔514進入到管子510中。但是，當泵111將含有CO2IOS 的空氣注入到分散裝置500時，孔514被驅(qū)動到打開位置。這使得含有CO2IOS的空氣穿過所有的孔，并均勻分散在容器110內(nèi)的堿性金屬氫氧化物117的各部分。均勻分散含有CO2IOS 的空氣有利于后續(xù)的化學反應。應當注意的是，在驅(qū)動過程中，當空氣穿過孔514時，空氣的流出盡可能減少，或防止堿性金屬氫氧化物穿過孔514。
參照圖6，在另一個實施例中，容器110配置有類似于網(wǎng)格或支撐板的包含多個孔 610的分散裝置600。如上所述，孔610以電性或機械驅(qū)動，以防止或允許含有CO2IOS的空氣經(jīng)過所有的孔610，并均勻分散在容器110內(nèi)的堿性金屬氫氧化物117的各部分。
參照圖7，在另一個實施例中，容器110配置有作為容器110的內(nèi)表面組成部分的分散裝置700。分散裝置700的直徑比容器110的直徑小，這樣在分散裝置700和容器110 之間形成間隙712。容器110和分散裝置700沿著容器110的邊緣焊接或連接在一起，形成氣密720。如上所述，分散裝置700包含多個可以電性或機械驅(qū)動的孔，以防止或允許由泵111注入的含有CO2IOS的空氣經(jīng)過所有的孔710，并均勻分散在容器110內(nèi)的堿性金屬氫氧化物117的各部分。
操作中，容器110填充有一些堿性金屬氫氧化物117，例如，氫氧化鈣(化學符號 Ca(OH)2)。對于特殊應用，可使用循環(huán)器212或攪拌器115混合并維持氫氧化鈣混合物的均勻性。
含有CO2IOS的空氣首先通過過濾器211過濾以去除雜質(zhì)顆粒，然后，在壓力作用下，從泵111經(jīng)由分散裝置注入到氫氧化鈣。當含有CO2IOS的空氣與氫氧化鈣接觸時，發(fā)生下面的化學反應 Ca (OH) 2+C02 — CaC03+H20 氫氧化鈣與空氣中的CO2反應，產(chǎn)生沉淀物碳酸鈣(化學符號=CaCO3)和水(化學符號H2O)。碳酸鈣和水收集在容器110內(nèi)。該反應有效地減少了空氣中的CO2，并且0)2含量減少的空氣通過出口 116從容器110釋放到大氣中。
由于在所述反應中產(chǎn)生了水和CaCO3,因此隨著時間的推移，容器110內(nèi)的氫氧化鈣被稀釋而不能有效地處理CO2。因此，可對氫氧化鈣的PH值進行連續(xù)或定期監(jiān)測，以確定何時PH值低于預定值，當?shù)陀陬A定值時，則向容器110內(nèi)補充氫氧化鈣。也可調(diào)節(jié)氫氧化鈣的PH值以控制沉淀物的產(chǎn)生。
碳酸鈣為白色、結(jié)晶礦物，在大自然中廣泛分布，通常在巖石中能夠找到。碳酸鈣不溶于水，為白堊、方解石、大理石、石灰石、珊瑚、冰洲石等礦物的主要成分。碳酸鈣還是牙粉和牙膏的主要成分，并且廣泛用于建筑業(yè)，以及水泥和混凝土的制造。碳酸鈣用作中和胃酸的藥物。碳酸鈣還用于白漆、洗滌粉、石灰漿和紙?zhí)盍?，也是工業(yè)所需鈣和二氧化碳的來源。
碳酸鈣沉淀物通過開口 113從容器110去除，或使用在容器110的底部來回移動的潛水式真空吸塵器216來抽出固體沉淀顆粒。從容器110中去除后，碳酸鈣被進行進一步的處理。例如，可用額外量的(X)2或取決于產(chǎn)生的工業(yè)氣體的其它物質(zhì)來處理碳酸鈣，以將碳酸鈣從大量的堿中過濾并提純。該過程產(chǎn)生的提純后的碳酸鈣可出售，以抵消系統(tǒng)的運營和維護成本。
在上述實施例中，為了進行說明，只用了氫氧化鈣作為堿性金屬氫氧化物。其實任何類型的堿性金屬氫氧化物都可用于上述(X)2的處理。例如，可采用氫氧化鈉或氫氧化鎂替代氫氧化鈣。生成的沉淀物則分別是碳酸鈉和碳酸鎂。
在另一個實施例中，堿性金屬氫氧化物117可以是多種金屬氫氧化物的混合物或者按比例組成的堿，可產(chǎn)生用于特定工業(yè)生產(chǎn)的所需混合物。
在其他實施例中，可通過催化、增加表面反應或給金屬氫氧化物中添加會增加碳酸鹽沉淀的固體來提高(X)2和金屬氫氧化物之間的相互作用。例如，由于(X)2易溶于冷溶液中，因此，可使用冷卻系統(tǒng)(未示出)來降低容器內(nèi)氫氧化物溶液的溫度。該冷卻系統(tǒng)還可用于降低CO2與金屬氫氧化物反應時產(chǎn)生的放熱反應的溫度?；蛘?，可頻繁地向容器內(nèi)補充金屬氫氧化物以冷卻發(fā)生的反應。在另一個實施例中，可連續(xù)地補充金屬氫氧化物，并通過容器循環(huán)以冷卻發(fā)生的反應。
雖然已經(jīng)結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行了說明，但可理解的是，本發(fā)明可以進行進一步的修改。另外，本申請涵蓋對本發(fā)明的任何變化、使用或改動，包括雖然不在本次公開范疇但屬于本發(fā)明所屬領(lǐng)域公知或常用技術(shù)手段的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種抑制全球變暖的系統(tǒng)，其特征在于，包括具有主體部分的、用以容納堿性金屬氫氧化物的容器；位于所述容器上的、將含有(X)2的空氣引入到所述堿性金屬氫氧化物以使所述空氣中的(X)2與所述堿性金屬氫氧化物反應來減少所述空氣中的(X)2含量并在所述主體部分內(nèi)形成沉淀物的至少一個進口 ；以及位于所述容器上的、將(X)2含量減少的所述空氣釋放到大氣中的至少一個出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在所述含有CO2的空氣被引入到所述堿性金屬氫氧化物之前對所述含有(X)2的空氣進行過濾以去除雜質(zhì)顆粒的具有吸收材料的過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括在壓力作用下將所述含有(X)2的空氣注入到所述堿性金屬氫氧化物的泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括將所述含有CO2的空氣高效地分散在所述堿性金屬氫氧化物的各部分的分散裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括至少一個用于維持所述堿性金屬氫氧化物的循環(huán)和均勻混合的循環(huán)器或攪拌器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括監(jiān)測所述堿性金屬氫氧化物的PH值、并在所述pH值超出預定閾值時發(fā)出通知和警報的監(jiān)測器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括從所述容器中抽出所述沉淀物的真空吸塵器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述容器包括從所述容器中去除所述沉淀物的開口或閥門。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述容器的所述主體部分收集所述沉淀物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性金屬氫氧化物為氫氧化鈣。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性金屬氫氧化物為氫氧化鈉。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述堿性金屬氫氧化物為氫氧化鎂。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述含有(X)2的空氣從大氣中獲得。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述含有(X)2的空氣從產(chǎn)生(X)2的工業(yè)過程中獲得。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀物為碳酸鈣。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀物為碳酸鈉。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述沉淀物為碳酸鎂。
18.—種抑制全球變暖的方法，其特征在于，包括提供裝有堿性金屬氫氧化物的容器；將含有CO2的空氣引入到所述堿性金屬氫氧化物，使所述空氣中的CO2與所述堿性金屬氫氧化物反應；借助于所述堿性金屬氫氧化物，減少所述空氣中的(X)2的量；以及將(X)2含量減少的所述空氣從所述容器中釋放到大氣中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述減少所述空氣中的CO2的量包括形成沉淀物。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括收集所述容器內(nèi)的沉淀物。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，在將所述含有(X)2的空氣引入到所述堿性金屬氫氧化物之前，通過具有吸收材料的過濾器，對所述含有(X)2的空氣進行過濾，從而去除雜質(zhì)顆粒。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括監(jiān)測所述堿性金屬氫氧化物的PH值。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過調(diào)節(jié)所述堿性金屬氫氧化物的PH值來控制沉淀物的產(chǎn)生。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當所述堿性金屬氫氧化物的PH值低于預定值時，補充堿性金屬氫氧化物。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括從所述容器抽出沉淀物。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括用額外量的CO2處理沉淀物以對所述沉淀物進行提純。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述引入含有(X)2的空氣包括，在壓力作用下將所述空氣注入所述堿性金屬氫氧化物。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述引入含有(X)2的空氣包括，在壓力作用下將所述空氣均勻分散到所述堿性金屬氫氧化物的各部分。
29.—種抑制全球變暖的方法，其特征在于，包括 提供堿性金屬氫氧化物；將含有CO2的空氣引入到所述堿性金屬氫氧化物，使所述空氣中的CO2與所述堿性金屬氫氧化物反應；借助于所述堿性金屬氫氧化物，減少所述空氣中的(X)2的量；以及， 將(X)2含量減少的所述空氣從所述容器中釋放到大氣中。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于抑制全球變暖的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括具有主體部分的容器，用以容納堿性金屬氫氧化物并收集沉淀物。位于所述容器上的至少一個進口被用于將含有CO2的空氣引入到堿性金屬氫氧化物，這樣，空氣中的CO2可與堿性金屬氫氧化物反應以減少空氣中CO2的含量，并在容器的主體部分形成沉淀物。所述容器上的至少一個出口用于將CO2含量減少的空氣釋放到大氣中。該系統(tǒng)還包括在壓力作用下將含有CO2的空氣注入到堿性金屬氫氧化物的泵。
文檔編號B01D53/00GK102186557SQ200980141250
公開日2011年9月14日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者D·R·埃爾馬勒 申請人:D·R·埃爾馬勒