成嚴(yán)酷，600°C的燒成后的比表面積比500°C的燒成后的比表面積大顯示不易產(chǎn)生劣化、耐熱性優(yōu)異。另外，這顯示對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的重復(fù)使用也強(qiáng)。
[0039]因此，明確本發(fā)明的二氧化碳捕捉材料的耐熱性比專利文獻(xiàn)1中記載的二氧化碳捕捉材料更高。認(rèn)為該效果是由除Ce以外還含有A1的氧化物所致的。
[0040]使用了本發(fā)明的C02捕捉材料的C02回收裝置的構(gòu)成要素為填充了本捕捉材料的反應(yīng)容器、用于向反應(yīng)容器導(dǎo)入含C02氣體或加熱用氣體等的配管、從反應(yīng)容器中排出氣體的配管、用于加熱反應(yīng)容器的加熱裝置、對(duì)反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行加壓、減壓的設(shè)備、使氣體中的水蒸氣冷凝的冷凝器、用于回收反應(yīng)容器內(nèi)的冷凝水的容器、用于壓縮含co2氣體的壓縮機(jī)等。
[0041 ]本發(fā)明的C02捕捉材料可以為除氧化鈰以外還擔(dān)載于例如二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化錯(cuò)、沸石、高分子材料、活性炭、M0F(Molecular Organic Framework)、ZIF(Zeolitic Imidazolate Framework)等的形態(tài)或混合的形態(tài)的高比表面積材料，其構(gòu)成的最小單位可以為粒狀、粒狀的集合體、復(fù)合體。另外，在二氧化碳捕捉材料形成部件的情況下，優(yōu)選以壓損變少的方式具有通氣性這樣的形狀，例如可以形成孔隙率高的多孔體，也可以形成蜂窩形狀。另外，二氧化碳捕捉材料的外形可以為塊、板狀等。此時(shí)應(yīng)留意的方面在于，關(guān)于孔隙率，只要在提高回收氣體中的C02純度的情況下減小孔隙率即可。即，在粒狀而孔隙率小的情況下，存在壓力損失變大的缺點(diǎn)，但由于殘留于孔隙內(nèi)的C02以外的氣體量變少，因此，存在可提高回收氣體中的C02純度的優(yōu)點(diǎn)。
[0042]作為使用了本發(fā)明的C02回收裝置的C02的回收方法，可以舉出:基于溫度擺動(dòng)的回收法、基于壓力擺動(dòng)的回收法、及基于壓力、溫度擺動(dòng)的回收法。這些回收方法只要考慮含C02氣體的壓力、C02分壓及溫度來決定即可。作為具體例，可以舉出:在從燃煤火力發(fā)電廠等的燃燒排氣中回收C02的情況下，在約50°C從含C02氣體中捕捉、除去C02，然后，將C02捕捉材料加熱至150°C?200°C，由此使C02脫離，從而回收提高了純度的C02的方法。
[0043]作為C02捕捉材料的加熱方法，可以舉出:使加熱后的氣體或液體等熱介質(zhì)直接與C02捕捉材料接觸的方法；向傳熱管等流過加熱了的氣體或液體等熱介質(zhì)，通過來自傳熱面的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱的方法;通過電爐等電發(fā)熱來加熱C02捕捉材料的方法等。
[0044]對(duì)C02捕捉材料的周圍氣氛進(jìn)行減壓的方法可以舉出通過栗或壓縮機(jī)進(jìn)行機(jī)械減壓的方法、或通過冷卻使氣氛中的水蒸氣冷凝的方法等。
[0045]對(duì)C02捕捉材料的周圍氣氛的C02分壓進(jìn)行減壓的方法除上述以外還可以舉出流過C02以外的氣體的方法。作為此時(shí)使用的氣體，優(yōu)選可容易地與C02分離的氣體，特別是從容易通過冷卻而冷凝的觀點(diǎn)考慮，可以舉出使用水蒸氣的方法。
[0046]對(duì)C02捕捉材料的周圍氣氛進(jìn)行加壓的方法可以舉出通過栗或壓縮機(jī)等進(jìn)行機(jī)械加壓的方法、或?qū)雺毫Ρ戎車鷼夥崭叩臍怏w的方法。
[0047]在S0x、N0x、煤塵等吸附于⑶2捕捉材料的情況下，C02捕捉量有降低的可能性。因此，從C02捕捉材料的性能保持的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選降低SOx、NOx及煤塵的濃度。例如在從燃煤火力發(fā)電廠的排氣中回收C02的情況下，認(rèn)為在脫硝裝置、脫硫裝置及脫塵裝置的下游設(shè)置使用了 C02捕捉材料的C02回收裝置。
[0048]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0049]另外，關(guān)于硝酸鈰六水合物(Ce(N03)3.6H20)、硝酸鋁九水合物(Α1 (Ν03)3.9H20)、硝酸鐵(III)九水合物(Fe(N03)3.9H20)、硝酸銅(II)三水合物(Cu(N03)2.3H20)、釩酸銨(NH4V03)、鉬酸銨((ΝΗ4)6Μθ7024.4Η20)、及28重量％氨水，均使用和光純藥工業(yè)制造的特級(jí)試劑。
[0050](比較例1)
[0051 ]在精制水1080g中在室溫一邊激烈攪拌一邊溶解硝酸鈰六水合物26.05g。一邊攪拌該水溶液一邊滴加28重量％的氨水溶液，使pH為9.0。攪拌8小時(shí)后，靜置1小時(shí)，通過清洗過濾來收集沉淀物。然后，將沉淀物用干燥爐在120°C干燥，用大氣氣氛下的電爐在400°C燒成1小時(shí)，將得到的鈰氧化物作為C02捕捉材料。
[0052]實(shí)施例1
[0053]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物23.45g和硝酸鋁九水合物
2.25g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0054]實(shí)施例2
[0055]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物20.84g和硝酸鋁九水合物
4.50g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0056](比較例2)
[0057]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物13.03g和硝酸鋁九水合物
11.25g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0058](比較例3)
[0059]將勃姆石(Condea制造、Pural_SBl)5g在電爐中在大氣下以400°C燒成1小時(shí)而制備的鋁氧化物作為co2捕捉材料。
[0060](比較例4)
[0061 ]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物23.45g和硝酸鐵(111)九水合物2.42g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0062](比較例5)
[0063]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物23.45g和硝酸銅(II)三水合物1.45g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0064](比較例6)
[0065]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物23.45g和釩酸銨0.70g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0066](比較例7)
[0067]在比較例1中記載的合成法中，使用硝酸鈰六水合物23.45g和鉬酸銨1.06g代替硝酸鈰六水合物26.05g，除此以外，通過同樣的方法進(jìn)行合成的氧化物作為C02捕捉材料。
[0068](C02捕捉量的測(cè)定方法)
[0069]C02捕捉材料使用直徑40mm的模具，利用壓力機(jī)以200kgf進(jìn)行顆?；?，將其破碎后，使用篩整粒為0.5?1.0mm的粒狀。然后，使用量筒測(cè)量1.0ml，固定在石英玻璃制反應(yīng)管中。
[0070]將該反應(yīng)管放入電爐，一邊以150ml/分鐘流過He—邊使⑶2捕捉材料的溫度上升至400°C，保持1小時(shí)，除去吸附于雜質(zhì)及捕捉材料的氣體。
[0071]然后，進(jìn)行冷卻將C02捕捉材料溫度降低至50°C，一邊用電爐將試樣溫度保持為50°C—邊通過0)2脈沖捕捉試驗(yàn)測(cè)定C02捕捉量。作為樣品氣體，將由12體積％的(:02和88體積％的他構(gòu)成的混合氣體10ml以脈沖狀每隔4分鐘導(dǎo)入2分鐘，通過氣相色譜測(cè)定反應(yīng)管出口的C02濃度。實(shí)施脈沖導(dǎo)入直到在反應(yīng)管出口測(cè)得的C02飽和。另外，作為載氣，使用He。
[0072]圖1為表不關(guān)于實(shí)施例及比$父例的C02捕捉材料的C02捕捉量和A1含量的相關(guān)關(guān)系的圖。
[0073]根據(jù)本圖，認(rèn)為⑶2捕捉量比僅Ce的氧化物的比較例1增加的A1為0.0lmo 1 %以上40mol % 以下。
[0074]圖2為表示含有Fe、Cu、V及Mo中的任一者的C02捕捉材料的C02捕捉量和各金屬元素的含量的相關(guān)關(guān)系的圖。
[0075]根據(jù)本圖，與僅Ce的氧化物的比較例1相比，在含有Fe、Cu、V或Mo的情況下，C02捕捉量降低。
[0076]為了與比較例1相比增多C02捕捉量，認(rèn)為只要因添加Fe、Cu、V或Mo元素所致的C02捕捉量的降低量比通過A1所致的C02捕捉量的增加量小即可。
[0077]圖3為表示因含有Fe、Cu、V及Mo的任一者所致的C02捕捉量的降低量和元素含量的相關(guān)關(guān)系的圖。本圖所示的C02捕捉量的降低量使用下述式(2)算出。