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光応答性二酸化炭素吸収材料および二酸化炭素回収方法

国内特許コード P100000302
整理番号 TDU-163
掲載日 2009年8月7日
出願番号 特願2009-059478
公開番号 特開2010-207770
登録番号 特許第5392902号
出願日 平成21年3月12日(2009.3.12)
公開日 平成22年9月24日(2010.9.24)
登録日 平成25年10月25日(2013.10.25)
発明者
  • 鈴木 隆之
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 光応答性二酸化炭素吸収材料および二酸化炭素回収方法
発明の概要

【課題】二酸化炭素を、安全に取り扱い作業性よく、小規模な装置で、低エネルギーで吸収し、次いで脱離して回収することができる光応答性二酸化炭素吸収材料、およびその吸収材料を用いる二酸化炭素回収方法を提供する。
【解決手段】気相中の二酸化炭素の回収に用いられる吸収材料であって、水中でプロトンの吸着及び脱離の転移を光照射の有無により可逆的に示す光応答性化合物と、親水基を有する化合物とを含む単量体成分を共重合させてなる共重合体を含むことを特徴とする光応答性二酸化炭素吸収材料。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


工場、火力発電所等から排出される排気に通常の大気中濃度(約0.03~0.04%)よりも高濃度の二酸化炭素が含まれる場合、効率良く二酸化炭素を回収する方法が、環境汚染防止、温室効果ガス削減の理由から望まれている。



二酸化炭素を含む空気から二酸化炭素を除去する方法には、吸収材料としてアミンや炭酸カリウムなどのアルカリ性水溶液を用いる化学吸収法(例えば、特許文献1参照。)、メタノールやポリエチレングリコールを用いる物理吸収法、ゼオライト等の多孔質材料を用いるPSA法等が実用化されている。これらの方法で空気を処理した後、二酸化炭素を吸収材料から分離し、貯蔵するステップが設けられている。

産業上の利用分野


本発明は、光応答性二酸化炭素吸収材料と、それを用いた二酸化炭素回収方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
重合可能なエチレン性不飽和結合と、下式(I)又は(II)で示される基とを有する光応答性化合物と、
重合可能なエチレン性不飽和結合を有する四級化アミン化合物、前記不飽和結合を有するスルホベタイン化合物及び前記不飽和結合を有するカルボベタイン化合物、並びに(メタ)アクリルアミド化合物及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートからなる群から選ばれる少なくとも一種の、親水基を有する化合物と
を含む単量体成分を共重合させてなる共重合体を用いる二酸化炭素回収方法であって、
暗所下で、二酸化炭素を含む気相と前記共重合体を含む水とを接触させ、二酸化炭素を水に溶解させ、前記共重合体に水中のプロトンを吸着させた、可視光照射下で、前記共重合体に吸着したプロトンを水中に脱離させ、水中に溶解した二酸化炭素を気相中に放出させ、回収することを特徴とする二酸化炭素回収方法。
【化学式1】
(式(I)及び(II)中、Xは水素原子が一個結合した炭素原子、又は窒素原子であり、Yは酸素原子又は硫黄原子である。R、Rは独立に水素原子又はアルキル基であり、Rはアルキル基である。)
【請求項2】
水中のプロトンを吸着させた前記共重合体を含む水を、回収用の気相下に移動させた後に、前記可視光照射を行う、請求項1記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項3】
前記共重合体は非水溶性であって、
水中のプロトンを吸着させた前記共重合体を取りだし、回収用の気相下の別の水中に移動させた後に、前記可視光照射を行う、請求項1記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項4】
前記光応答性化合物が、
1´,3´,3´-トリメチル-6-(アクリロイルオキシ)スピロ(2H-1-ベンゾピラン-2,2´-インドール)及び
1´,3´,3´-トリメチル-6-(メタクリロイルオキシ)スピロ(2H-1-ベンゾピラン-2,2´-インドール)の少なくともいずれかを含む請求項1~3のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項5】
前記親水基を有する化合物が、重合可能なエチレン性不飽和結合を有する四級化アミン化合物及び重合可能なエチレン性不飽和結合を有するスルホベタイン化合物の少なくとも一方を含み、
前記共重合体を含む水は更に、塩化物イオン、臭素イオン及びヨウ素イオンからなる群から選ばれる一種以上と、ナトリウムイオン、カリウムイオン及びマグネシウムイオンからなる群から選ばれる一種以上とを含む請求項1~4のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項6】
前記共重合体を含む水は、塩化物イオン及びナトリウムイオンを含む請求項5記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項7】
前記共重合体は非水溶性であって、
水中のプロトンを吸着させた前記共重合体を取りだし、回収用の気相下の前記イオンのいずれも含まない水中に移動させた後に、前記可視光照射下に代えて暗所下で、前記プロトンを水中に脱離させる、請求項5又は6記載の二酸化炭素回収方法。
【請求項8】
前記四級化アミン化合物は、下式(IV)で示される基及び下式(V)で示される基の少なくとも一方を有する請求項1~7のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【化学式2】
【化学式3】
【請求項9】
前記四級化アミン化合物が、
N,N,N-トリメチル-N-アクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド、
N,N,N-トリメチル-N-メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド、
[2-(アクリロイルオキシ)エチル]-ジメチル-(3-スルホプロピル)-アンモニウムヒドロキシド及び
[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]-ジメチル-(3-スルホプロピル)-アンモニウムヒドロキシドからなる群から選ばれる一種以上を含む請求項1~8のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項10】
記共重合体は基材に担持されている請求項1~のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項11】
前記基材が、ガラス、酸化金属、酸化珪素、シリカゲル、珪藻土、スチレンの重合体、アクリル酸の重合体及びメタクリル酸の重合体からなる群から選ばれる一種以上である請求項10記載の二酸化炭素回収方法
【請求項12】
前記共重合体は、さらに架橋剤及びカップリング剤の少なくとも一方を用いて得られる請求項1~11のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項13】
繊維、細粒及び細管からなる群から選ばれる一種以上前記共重合体が担持されている請求項1012のいずれか記載の二酸化炭素回収方法
【請求項14】
前記共重合体に吸着する前記プロトンが、水と溶解した二酸化炭素とから生じた炭酸の解離によるプロトンである請求項1~13のいずれか記載の二酸化炭素回収方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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