碳化二氧化碳的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种碳化二氧化碳的方法，包括使二氧化碳在动态条件下与螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液接触，以产生氧和碳颗粒的步骤。本发明专利技术的方法在成本上大为降低，也方便得多，且对环境无害。本发明专利技术的一个新颖和独特的特征是，常温常压下能产生最终产物碳和氧，而碳可被回收为能源。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种碳化二氧化碳的方法，包括使二氧化碳在动态条件下与螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液接触，以产生氧和碳颗粒的步骤。本专利技术的方法在成本上大为降低，也方便得多，且对环境无害。本专利技术的一个新颖和独特的特征是，常温常压下能产生最终产物碳和氧，而碳可被回收为能源。【专利说明】碳化二氧化碳的方法及其应用
本专利技术涉及碳化二氧化碳的方法，更具体地说，涉及在室温和常压条件下使二氧化碳转化为单质碳(elemental carbon)的方法,不需要输入高的外部能量。
技术介绍
二氧化碳(CO2)是一种由人类活动，主要是通过燃烧化石燃料例如使车辆运行(石油、柴油和煤油)、家用、商业供暖、以及发电厂，而产生的主要温室气体。在过去的数十年中，地球大气的二氧化碳浓度大幅上升，这被认为是导致地球变暖的主要因素。目前，在工业上仍没有解决CO2排放问题的有效方案。在本领域中为人所知的去除CO2的方法是碳的捕集及储存(CCS)，其中CO2被例如单乙醇胺(MEA)的化合物捕集、压缩并埋藏在地下。然而，在此过程中，需要解决CO2的储存问题。应当认识到，CO2的排放大约为每年数万亿吨，储存如此大数量的CO2气体是昂贵的，也是成问题的。CCS方法的另一个缺点是不能循环利用埋藏在地下的C02。还有其它方法可以去除CO2，例如用化学中和或吸收CO2，但是关键问题是处置这些方法所致的最终产物。因此，上述方法不能视为去除CO2的有效方案。上述现有技术的方法和系统不能循环使用CO2气体，并且处置其最终产物也产生新的问题。为了有效地去除CO2，本专利技术提供了一种能够在室温和常压条件下使CO2碳化成黑色的单质碳的方法，从而使CO2成为一种可再生能源。所以，本专利技术不仅提供了解决CO2排放问题的最有效方案而不会对大气和环境造成危害，而且为发展新能源铺平道路，这是现有技术任一文件不曾教导和提 示过。
技术实现思路
本专利技术是为了满足上述需要，因此本专利技术的主要目的是提供一种去除二氧化碳且对环境无害的方法，二氧化碳可以来自空气或由于化石燃料、生物质的燃烧或其它工业过程(例如煤气化过程、石灰石脱碳等等)而产生的废气。本专利技术另一个目的是提供不需输入高能量的去除二氧化碳的方法，因此比现有技术的方法和系统在成本上大为降低，也方便得多。本专利技术又一目的是提供去除二氧化碳并将最终产物转化成能源的方法。本专利技术的这些和其它目的和优点通过提供一种碳化二氧化碳的方法来实现，所述方法包括使二氧化碳在动态条件下接触螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液，以产生氧和碳颗粒的步骤。回收碳颗粒可由现有技术所知的任何方法实现，例如过滤或沉淀方法。在本专利技术的优选实施例中，螯合剂是磷酸盐基溶液，选自由Na3P04、Na2HP04、Κ3Ρ04、K2HPO4、或其与碳酸盐基溶液的混合物组成的组。螯合剂也可选自羧酸盐或胺，例如乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)、丙二胺四乙酸(PDTA)、氨三乙酸(ΝΤΑ)、或乙二胺二琥珀酸酯(EDDS)等。螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液的pH值可能在3至14，优选为10至13。螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液的浓度为0.2至75 (重量)％，优选15至30 (重量)％。如果螯合剂或具有螯合特性的物质在水中呈碱性，二氧化碳气体和溶液的接触可在碱性条件下进行，优选在PH值为8至14之间的条件下进行。专利技术人已经发现，在此情况下，如果溶液的浓度是2-50%且溶液的pH值为8-14，可能会生成纳米级大小的碳颗粒。如果螯合剂或具有螯合特性的物质在水中呈酸性，二氧化碳气体和溶液的接触也可在酸性条件下进行，优选在pH值为2至6的条件下进行。专利技术人已经发现，在此情况下，如果溶液的浓度是0.5-10%且溶液的pH值为3-5，可能会生成纳米级大小的碳颗粒。根据本专利技术，以下作用可引起或诱导动态条件:空化作用、压缩、膨胀、文丘里管、孔洞、线性或螺旋状喷洒、喷射流、筛(screen )、喷雾或鼓泡。二氧化碳与螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液之间的接触在流动方向可以是反向、同向或横向。也已发现，如果螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液受到脉冲电磁波处理，会产生更多的单质碳颗粒。在这方面，可以使用能产生随时间变化的低频电磁场的发生器来施加电磁波处理。电磁波的频率可在500Hz至5MHz的范围内。要再激活或保持本专利技术方法的溶液的螯合特性，可以使螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液再生。再生可通过以下步骤来进行:添加碱性溶液至所述溶液中，电解所述溶液，使溶液经受脉冲波电解、静电电荷云再激活，或其任何组合。若有需要，本专利技术方法的接触步骤可重复一次或多次。本专利技术的另一方面涉及二氧化碳或碳酸盐基化合物作为原料生产碳和氧的用途，其中使天然存在的二氧化碳或由碳酸盐基化合物产生的二氧化碳实施本专利技术的方法。与现有技术的方法和系统不同，本专利技术的碳化二氧化碳的方法能够还原二氧化碳至其单质状态。因此，不需要处置最终产物和考虑CO2的储存。本专利技术最突出的优点在于生成单质碳和氧，它们可被回收并循环再用于燃烧。这大幅提高了任何碳基燃料的能源生产效率。通过这样的能源回收，所有碳酸盐基物质，例如矿物质、石灰石、白云石等等，包括海水或淡水中存在的碳酸氢盐和碳酸盐，都可视为能源。当它们的碳酸盐成分通过酸处理被转化成CO2,就可将所产生的CO2气体转化成单质碳和氧。本专利技术进一步的优点在于本专利技术的方法可产生大量的纳米碳颗粒。本专利技术的方法除了产生单质碳之外，产生的氧气对许多实际工业应用也是有价值的产物。由于本专利技术的方法可产生大量的纳米碳颗粒，所以本专利技术也是生产纳米碳的一种好方法。本专利技术的目的、特点、优点和技术效果将在以下描述本专利技术的概念的和结构并结合附图中被进一步阐述。附图以举例方式说明本专利技术，不以任何方式构成对本专利技术的限制。【专利附图】【附图说明】图1所示是根据 本专利技术第一实施例构造的方法的示意图。图2所示是根据本专利技术第二实施例构造的方法的示意图。图3所示是二氧化碳去除效率与Na3PO4溶液的pH值关系的图表。【具体实施方式】虽然本专利技术以优选实施例作出说明和描述，但是本专利技术可用不同材质做成许多不同的配置、大小和形式。现在参见附图，图1所示是根据本专利技术第一优选实施例构造的方法的示意图。在此实施例中，20% (重量)的Na3PO4水溶液被用作螯合剂，与CO2接触。其它有良好螯合特性的物质也可用于本专利技术。例如，典型的螯合剂是羧酸酯、磷酸盐、以及胺，包括二乙胺四乙酸(EDTA)0需注意的是，不同的螯合剂有不同的工作pH范围，它们的最佳范围可在现场确定，以适应实际的应用条件和限制。总体来说，如果螯合剂或具有螯合特性的物质在水中呈碱性，二氧化碳气体和溶液之间的接触可在碱性条件下进行，优选PH值为8至14 ;如果螯合剂或具有螯合特性的物质在水中呈酸性，二氧化碳气体和溶液之间的接触也可在酸性条件下进行，优选PH值为2至6。例如，磷酸盐基螯合剂需在高碱性水平下工作，而EDTA则甚至能够在酸性条件下工作。另外，本专利技术的方法中，酸性螯合剂也可以在碱性条件下工作，例如，可在EDTA溶液中添加氢氧化钠，使其pH调高至13，而EDTA仍能够捕集碳。具体地，CO2气体200经过位于喷淋塔100底部的入气口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化二氧化碳的方法，包括使二氧化碳在动态条件下与螯合剂溶液或具有螯合特性的物质的溶液接触，以产生氧和碳颗粒的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉煌，
申请(专利权)人：艺科环球科技私人有限公司，
类型：
国别省市：