二氧化碳固定方法、二氧化碳的回收方法、二氧化碳固定装置及环境友好型工业设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供能够降低材料成本或设备成本的二氧化碳固定方法、二氧化碳的回收方法、二氧化碳固定装置及环境友好型工业设备。在水溶液形成工序中，形成含有包含能够与碳酸根离子化合而形成碳酸盐矿物的金属元素的原料与螯合剂的碱性的水溶液。在分离工序中，使金属元素与螯合剂在其水溶液中反应，使金属元素以金属离子的形式从原料中分离。在矿物形成工序中，向其水溶液中添加能够生成碳酸根离子的化合物，由此使由该化合物生成的碳酸根离子与金属离子反应从而生成碳酸盐矿物。在pH下降工序中，向其水溶液中注入二氧化碳气体，使pH下降至在所述水溶液形成工序中形成的水溶液的pH值或该pH值附近的pH值。在重复工序中，向其水溶液中添加新的原料，进行从分离工序至pH下降工序。工序。工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二氧化碳固定方法、二氧化碳的回收方法、二氧化碳固定装置及环境友好型工业设备


[0001]本专利技术涉及二氧化碳固定方法、二氧化碳的回收方法、二氧化碳固定装置及环境友好型工业设备。

技术介绍

[0002]随着近年来全球变暖的极速加剧，寻求大规模且迅速削减大气中的二氧化碳(CO2)的方案。作为削减二氧化碳的有力方法之一，提出了一种将二氧化碳以难溶于水的碳酸盐矿物的形式固定化(矿物化)的方法，使二氧化碳得以长期储存(例如，参照非专利文献1)。
[0003]以往，作为基于矿物化的二氧化碳固定方法，开发了一种被称作pH摆动(pH
‑
swing process)的方法，该方法首先在使用了大量酸的低pH条件下(例如pH＜4)，将岩石或工业废弃物溶解并提取金属离子(Ca
2+
、Mg
2+
)后，添加碱提高pH(例如pH＞9)并在此条件下，将提取出的金属离子碳酸化从而析出碳酸盐矿物(例如，参照非专利文献2)。
[0004]此外，作为考虑了地中的水热反应的方法，本申请的专利技术人等发现通过利用高浓度的配体NaHCO3作为催化剂，在225～300℃的温度条件下，橄榄石[(Mg,Fe)2SiO4)]的溶解得以大幅促进，可通过形成菱镁矿(MgCO3)来固定二氧化碳(例如，参照非专利文献3)。现有技术文献非专利文献
[0005]非专利文献1：Sandra O.Snabjornsdottir,Bergur Sigfusson,Chiara Marieni,David Goldberg,Sigurdur R.Gislason and Eric H.Oelkers,“Carbon dioxide storage through mineral carbonation”,Nature Reviews Earth&Environment,February 2020,Volume 1,p.90
‑
102非专利文献2：Amin Azdarpour,Mohammad Asadullah,Radzuan Junin,Muhammad Manan,Hossein Hamidi,Ahmad Rafizan Mohamad Daud,“Carbon Dioxide Mineral Carbonation Through pH
‑
swing Process:A Review”,Energy Procedia,2014,61,p.2783
‑
2786非专利文献3：Jiajie Wang,Noriaki Watanabe,Atsushi Okamoto,Kengo Nakamura,Takeshi Komai,“Enhanced hydrogen production with carbon storage by olivine alteration in CO2‑
rich hydrothermal environments”,Journal of CO
2 Utilization,2019,30,p.205
‑
213

技术实现思路

本专利技术要解决的技术问题
[0006]然而，在非专利文献2中记载的pH摆动中，由于大量使用用于调整pH的试剂，因此存在其材料成本增加的技术问题。此外，非专利文献3的方法虽然新开拓了由碱性条件下的
岩石的热液蚀变而带来的二氧化碳矿物化的领域，但由于橄榄石溶解时的温度高，因此在工业上大规模实施时，存在设备成本增加的可能。
[0007]本专利技术是着眼于上述技术问题而完成的，其目的在于提供能够降低材料成本或设备成本的二氧化碳固定方法、二氧化碳的回收方法、二氧化碳固定装置及环境友好型工业设备。解决技术问题的技术手段
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的二氧化碳固定方法的特征在于，具有：形成含有包含能够与碳酸根离子化合而形成碳酸盐矿物的金属元素的原料与螯合剂的碱性的水溶液的水溶液形成工序；使所述金属元素与所述螯合剂在所述水溶液中反应，使所述金属元素以金属离子的形式从所述原料中分离的分离工序；向所述分离工序后的水溶液中添加能够在该水溶液中生成碳酸根离子的化合物，由此使由所述化合物产生的碳酸根离子与所述金属离子反应从而形成碳酸盐矿物的矿物形成工序；向所述矿物形成工序后的水溶液中注入二氧化碳气体，使pH下降至在所述水溶液形成工序中形成的水溶液的pH值或该pH值附近的pH值的pH下降工序；及，向所述pH下降工序后的水溶液中添加与所述原料种类相同的新的原料，进行从所述分离工序至所述pH下降工序的重复工序。
[0009]本专利技术的二氧化碳固定方法，首先通过在水溶液形成工序中形成包含原料与螯合剂的碱性的水溶液，由此可在分离工序中使其金属元素与螯合剂反应从而将金属元素以金属离子的形式从原料中分离。此外，在分离工序中，通过金属元素的分离可使水溶液的pH上升。
[0010]接着，在矿物形成工序中，向分离工序后的水溶液中添加能够在该水溶液中生成碳酸根离子的化合物，由此可使由该化合物生成的碳酸根离子与金属离子反应从而形成碳酸盐矿物。此时，由于水溶液的pH因分离工序而上升，因此可促进碳酸根离子与金属离子的反应。由此，可使二氧化碳以碳酸盐矿物的形式固定化。
[0011]接着，在pH下降工序中，向矿物形成工序后的水溶液中注入二氧化碳气体，能够使pH下降至在水溶液形成工序中形成的水溶液的pH值或该pH值附近的pH值，同时能够增大水溶液中的碳酸根离子浓度。此外，通过pH的下降，可根据原料的种类，使与矿物形成工序中的矿物形成无关的成分或其一部分在水溶液中析出。
[0012]接着，在重复工序中向pH下降工序后的水溶液添加新的原料，由此可使由其原料中包含的金属元素而释放的金属离子、或第一次矿物形成工序中未被消耗的金属离子与pH下降工序中浓度增加后的碳酸根离子反应，从而形成碳酸盐矿物。由此，可使二氧化碳以碳酸盐矿物的形式固定化。
[0013]此外，通过添加新的原料以产生多于在与碳酸根离子的反应中消耗的量的金属离子，可在第二次分离工序中使新的原料中包含的金属元素与水溶液中残留的螯合剂反应，从而将金属元素以金属离子的形式从原料中分离。此时，在水溶液形成工序中投入的螯合剂因在其后的工序未消耗，因此可在第二次分离工序中对其进行再利用。如此，能够在与第一次分离工序大致相同的条件下进行第二次分离工序，还能够以与第一次相同的方式分别进行第二次矿物形成工序及pH下降工序。由此，即使在第二次矿物形成工序中，也能够将二氧化碳以碳酸盐矿物的形式固定化。
[0014]如此，本专利技术的二氧化碳固定方法能够在第一次及第二次的矿物形成工序、以及
在重复工序中投入新的原料时将二氧化碳固定，有助于在环境问题中所关注的二氧化碳的削减。本专利技术的二氧化碳固定方法能够在碱性条件下将二氧化碳固定化，不需要像pH摆动般使用pH调节剂，因此能够降低其材料成本。此外，由于一次投入的螯合剂可进行再利用，因此其材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种二氧化碳固定方法，其特征在于，其具有：形成含有包含能够与碳酸根离子化合而形成碳酸盐矿物的金属元素的原料与螯合剂的碱性的水溶液的水溶液形成工序；使所述金属元素与所述螯合剂在所述水溶液中反应，使所述金属元素以金属离子的形式从所述原料中分离的分离工序；向所述分离工序后的水溶液中添加能够在该水溶液中生成碳酸根离子的化合物，由此使由所述化合物产生的碳酸根离子与所述金属离子反应从而形成碳酸盐矿物的矿物形成工序；向所述矿物形成工序后的水溶液中注入二氧化碳气体，使pH下降至在所述水溶液形成工序中形成的水溶液的pH值或该pH值附近的pH值的pH下降工序；及向所述pH下降工序后的水溶液中添加与所述原料种类相同的新的原料，进行从所述分离工序至所述pH下降工序的重复工序。2.根据权利要求1所述的二氧化碳固定方法，其特征在于，重复多次所述重复工序。3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳固定方法，其特征在于，所述原料包含作为所述金属元素的钙、镁、铁、铜及锰中的至少一种，并由硅酸盐矿物、钢铁废渣及废弃物中的一种或多种组成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的二氧化碳固定方法，其特征在于，所述化合物由碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂及二氧化碳中的至少一种组成。5.根据权利要求1～4中任一项所述的二氧化碳固定方法，其特征在于，在所述水溶液形成工序中形成的水溶液的pH为8～10，所述分离工序在5℃以上且80℃以下的温度下使所述金属元素与所述螯合剂反应，所述矿物形成工序在70℃～170℃的温度下使所述碳酸根离子与所述金属离子反应。6.根据权利要求1～5中任一项所述的二氧化碳固定方法，其特征在于，所述分离工序从自所述原料中分离所述金属元素后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边则昭，王佳婕，土屋范芳，
申请(专利权)人：国立大学法人东北大学，
类型：发明
国别省市：