專利名稱：：陽離子鹵化物的制備和用途以及二氧化碳的吸納的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種制備陽離子卣化物的方法，如此制備的化合物用于吸納二氧化碳的用途，制備堿土金屬卣化物的方法，吸納大氣中二氧化碳的方法，以及從海水中回收方解石、菱鎂礦、白云石以及多種其他化合物和物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
：據(jù)信由燃燒化石燃料產(chǎn)生的過量的存在于大氣中的二氧化碳是全球變暖的主要原因。針對(duì)此問題，碳信用額(carboncredit)體系正在推動(dòng)致力于吸收和吸納大氣中的C02的工業(yè)，所述碳信用額可與產(chǎn)生C02的工業(yè)進(jìn)行交易。一種可獲得碳信用額獎(jiǎng)勵(lì)的碳吸納的主要方式是種植生物質(zhì)，例如樹木種植。然而通過此方法的碳吸納是相對(duì)短期的，受地質(zhì)和氣候條件的約束，因?yàn)橐坏┥镔|(zhì)被收割，被吸納的碳又開始釋放。美國(guó)專利No6，190，301記載了一種處理二氧化碳?xì)怏w的方法，其中二氧化碳被固化然后被埋入開放水域的底層沉積物中，選擇其中海水的深度和溫度以使二氧化碳轉(zhuǎn)化為一種在沉積物形成過程中將其自身包埋的包合物。美國(guó)專利6，235,091、5，397，553和6,106，595記載了其他在海中用包合物儲(chǔ)存二氧化碳的方法。美國(guó)專利No6，500，216記載了一種使海水脫鹽并從其中回收氯化鈉的方法。然而，它沒有>5^開吸納二氧化碳的方法。發(fā)明目的本發(fā)明旨在提供一種有極少量或無C02釋放的無機(jī)方法，該方法可制成適用于長(zhǎng)期吸納大氣中C02的陽離子卣化物。
發(fā)明內(nèi)容二價(jià)陽離子由化物的制備方法本發(fā)明的第一方面提供一種制備二價(jià)陽離子鹵化物的方法，包括如(a)使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽、氧化物或氳氧化物與C02(二氧化碳)和水并且/或者與一種由C02溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽；(b)使用一種離子交換介質(zhì)使由此得到的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽的陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一種一價(jià)陽離子碳酸氬鹽；和(c)用一種一價(jià)陽離子自化物對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成所述二價(jià)陽離子卣化物，其中所述二價(jià)陽離子碳酸鹽具有低的水溶性。低水溶性可由其溶度積(Ksp)值定義(見下表4)。所述二價(jià)陽離子碳酸鹽可以是一種碳酸鹽礦物固體。碳酸鹽礦物固體可以從它的低溶度積(Ksp值)、在淡水以及海水中的低體積摩爾濃度/重量摩爾濃度以及其溶解度作為隨溫度而變的一個(gè)因素的表現(xiàn)來定義。對(duì)于CaC03，溶解度通常在0-80X:的溫度范圍內(nèi)降低，而不是像通常那樣升高。應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，二價(jià)陽離子碳酸鹽可以是兩種或多種二價(jià)陽離子碳酸鹽的混合物或摻合物，或者可以是混合二價(jià)陽離子碳酸鹽(即包含兩種或多種陽離子的陽離子碳酸鹽)。相應(yīng)地，二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽可以是兩種或多種二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽的混合物或摻合物，或者可以是混合二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽，并且二價(jià)陽離子由化物可以是兩種或多種二價(jià)陽離子卣化物的混合物或摻合物，或者可以是混合二價(jià)陽離子卣化物。類似地，所述一價(jià)陽離子物質(zhì)可以含有單一的一價(jià)陽離子，或者可以是含有兩種或多種一價(jià)陽離子的物質(zhì)的摻合物，或者可以是混合一價(jià)陽離子物質(zhì)。二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽可以是水溶性的。它可以是處于水溶液中。二價(jià)陽離子卣化物可以是水溶性的。它可以處于水溶液中。一價(jià)陽離子卣化物可以是水溶性的。它可以處于水溶液中。本文中使用的術(shù)語"低溶度"應(yīng)當(dāng)被解釋為在室溫和環(huán)境壓力下小于約1x10—6的溶度積，任選小于約5xi0—7、2x10—7或1xio7。本文中使用的術(shù)語"二氧化碳的吸納"應(yīng)當(dāng)被解釋為包括將二氧化碳以化學(xué)形式或物理-化學(xué)形式永久性或半永久性地固定，例如以碳酸鹽或重碳酸鹽形式。應(yīng)當(dāng)理解的是，術(shù)語"二價(jià)陽離子碳酸鹽"指的是一種二價(jià)陽離子(或二價(jià)陽離子的混合物)的碳酸鹽。類似地，一價(jià)陽離子碳酸鹽是一種一價(jià)陽離子(或一價(jià)陽離子的混合物)的碳酸鹽。類似的定義適用于其它二價(jià)鹽和一價(jià)鹽。二價(jià)陽離子碳酸鹽的二價(jià)陽離子可以選自4丐、鎂、鍶、鋇、鉛、鎘、鋅、鈷、鎳、錳、鐵、過渡金屬和/或其任何組合。在理想的開放體系中，大氣C02穿過淡水/海水界面處于永久的交換中。在該過程中，HgO+CO^HaCOaH2C03SH++HC03-HCO3-5H++CO32-在溶液保持堿性的條件下，通過二價(jià)陽離子與碳酸根陰離子的反應(yīng)，發(fā)生多種二價(jià)碳酸鹽的沉淀M2++C032-—MC03.這些沉淀的碳酸鹽通常在淡水中和海水中都具有低溶解度。它們通常屬于兩種主要的類型，但也存在一些其他類型(主要包括混合大小的陽離子)。除了主要的白云石型結(jié)構(gòu)，這里不對(duì)混合大小的陽離子作過多的考慮。二價(jià)陽離子碳酸鹽物質(zhì)的兩種主要類型的范圍是1.菱面體(六方晶系)碳酸鹽方解石類(具有附屬的白云石類)陽離子通常具有小于約0.1nm(即10—lflm=lA)的晶體化學(xué)離子半徑。這些陽離子和碳酸鹽礦物包括但不限于以下所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>也存在這些端員之間的中間組合物(即混合陽離子物質(zhì))，如表2中所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>也存在單一礦物之間的一些中間組合物(即混合陽離子物質(zhì))。此外，另一種碳酸鹽結(jié)構(gòu)類型，主要為球霰石(亞穩(wěn)CaC03)，也由于與本發(fā)明相關(guān)而要求保護(hù)。二價(jià)陽離子碳酸鹽以及與本發(fā)明有關(guān)的物質(zhì)的代表性溶解度值列于下表中表4:二價(jià)碳酸鹽的溶度積值<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5:其它相關(guān)物質(zhì)的溶度積值<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>二價(jià)陽離子囟化物的制備方法的步驟(a)用于該方法的步驟(a)即重碳酸化步驟的C02可以從含有二氧化碳的氣體和/或大氣中獲得，或者可以從一些其它來源獲得。含二氧化碳的氣體的實(shí)例包括空氣、尾氣、煙道氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣等。該方法可以包括為重碳酸化反應(yīng)步驟生成至少部分C02的預(yù)備步驟。0)2可以通過陽離子碳酸鹽與酸反應(yīng)而產(chǎn)生，所述酸優(yōu)選強(qiáng)酸，例如1^04、跳、H3P04、CF3C02H、HBr、HI或HC1，或這些酸的任何組合。該方法還可以包括使離子交換步驟中形成的一價(jià)陽離子碳酸氫鹽與一種二價(jià)陽離子硫酸鹽反應(yīng)的步驟，該步驟生成相應(yīng)的陽離子碳酸鹽和一價(jià)陽離子硫酸鹽。該步驟可以包括調(diào)節(jié)pH值，例如通過加入堿(例如氫氧化物)。該方法還可以包括將重碳酸化步驟的一個(gè)或多個(gè)后續(xù)步驟中釋放的所有C02回收的步驟。步驟(a)可以在封閉室中進(jìn)行。封閉室可以含有處于室溫下的、含有C02的氣氛，或者可以處于某些其它溫度下，例如約5到60匸之間，或者約5到50、5到30、5到20、5到10、10到60、20到60、40到60、10到50、20到50、10到40或20到30。C之間，例如約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60。C,或處于某些其它合適的溫度下。含C02的氣氛的總壓力可以從約0.0003個(gè)大氣壓到約IO個(gè)大氣壓，或者約0.001至10、0.005至10、0.Ol至lO、0.05至10、0.1至10、0.5至10、1至10、2至10、5至10、0.0003至1、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.001至1、0.01至1、0.1至1或0.001至O.l個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)大氣壓。它可以具有從約0.0003至約0.5個(gè)大氣壓的C02分壓，或者約0.001至0.5、0.005至0.5、0.01至0.5、0.05至O.5、0.l至O.5、0.2至0.5、0.3至0.5、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.001至0.2、0.01至0.3或0.001至0.1個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4或0.5個(gè)大氣壓。含C02的氣氛可以是從煙道氣中獲得的氣體，或者含有煙道氣。它也可以是空氣或者含有空氣。它的C02含量可以從約300ppm(即約0.03體積》/)至約50體積％,或者約O.05至50、0.1至50、0.5至50、l至50、5至50、10至50、20至50、0.03至10、0.03至1、0.03至0.3、0.03至0.1、0.03至0.05、0.05至10、0.1至10、1至10或1至20體積％，例如約0.003、0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45或50體積％。步驟(a)中二氧化碳的溶解可以包括下列反應(yīng)中的第一個(gè)或全部三個(gè)C02(g)+H20—H2C03(1)H2CO3—H++HC03-(2)HCO3—H++CO32-(3)在稀的水溶液中，離子的離解是幾乎完全的。然而相反的是，海水是一種復(fù)雜的、多組分的、具有相當(dāng)高離子強(qiáng)度(I通常為約0.75)的電解質(zhì)水溶液。在這種溶液中離子締合是明顯的，由此每種陽離子在溶液中與每種陰離子發(fā)生某種程度的相互作用，在溶液中形成締合離子。這種相互作用改變了溶液中包括自由離子在內(nèi)的所有離子的化學(xué)活性。這種相互作用的程度依賴于離子強(qiáng)度(濃度)。通過改變自由離子的活性，溶液中的離子締合可以在成核、生長(zhǎng)和沉淀反應(yīng)中起重要作用。在約35ppt、pH8.3的海水中(見表6)，下列締合反應(yīng)可以簡(jiǎn)單地定性表示為(mNa)總濃度-01他+(自由離子)+mlMaOH。+mNaCI。+mNaSCXr+mNaHCO30+mNaCOa-+mNaHSCU0(mK)總濃度=mK+(自屮離子)+mKOHo+mKCP+mKSCV+mKHC03。+mKCOa'+mKHSO40(mCa)總濃度=mCa2+(6由離了-)+mCaOH++mGaCI++mCaSO*0+mCaHC03++mCaCO30+mCaHS04+(mMg)總濃度=mMga+(自由離子)+mMgOH++mMgG卜+mWlgS(V+mMgHC(V+mMgCO30+mMgHS(V(mH)總濃度=mH+(自屮離子)+mHOH。+mHCP+mHSCV+m(H0HCO3"+mHC03'+mH2SO40(mCI)總濃度=爪0-(1:1由離-+mNaCP+mKCl。+mCaO+mMgCl++niHCP(mHC03)總濃度=mHC03.(自屮離子)+m他HCO3。+n1KHCO3。+mCaHC(V+mMgHCCV+mHHCOs0(mC03)總濃度=mC032"(g屮離子)+"^3003-+巾1<003-+11^8(;030+11^90;03+11^003-(mSOt)總濃度=mS042-("屮離子;+"1他304-+1711<504-+17€33040+(1^93040+1^304-(mHS04)總濃度=mNaHSO4。+mKHSCV+mCaHSCVmMgHSCV+mH2S04o表6:35ppt含鹽量的海水的基本的主要組分組成<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>步驟(a)中的重碳酸化反應(yīng)可以包括下列化學(xué)反應(yīng)中的任何一種或多種MgC03+,3—Mg(HCO3)2MgGOs+H2O+C02—Mg(HCO3)2CaC03+H2CO3—Ca(HCO3)2CaCOa+H20+C02—Ca(HCO3)2MgO+2,3—Mg(HC03)2+HaOMgO+H2O—2C02—Mg(HCO3)2CaO+2H2C03—Ca(HCO3)2+HaOCaO+H2O+2COz—Ca(HCO3)2Mg(OH)2+2H2C03—Mg(HCO3)2+2H2OMg(OH)2+2C02—Mg(HCOs)2Ga(OH)2+2HzC。3—Ca(HC03)2+2H20Ca(OH)2+2C02—Ca(HCO3)2對(duì)于該組陽離子中的其它成員，包括Sr、Ba、Pb、Co、Ni、Fe、Mn、Zn、Cd和Cu,可以寫出類似的反應(yīng)式。二價(jià)陽離子可以是鈣或鎂或其組合。因此，在步驟(a)中碳酸鈣或碳酸鎂或其組合可以與二氧化碳反應(yīng)，或者在二氧化碳溶解在水中時(shí)與.其衍生物反應(yīng)。如果使用碳酸鈣，它可以是方解石或霰石形式。當(dāng)將碳酸鈣與碳酸鎂結(jié)合時(shí)，二價(jià)陽離子碳酸鹽可以是白云石或碳酸鈣鎂石形式。碳酸鈣和/或碳酸鎂可以是還含有一種或多種金屬碳酸鹽的礦物形式。碳酸釣和/或碳酸鎂可以含有氫氧化物和/或氧化物和/或氫氧化物組，無論是否與其它元素或元素組組合?？捎糜诓襟E(a)中鈣的化合物包括氧化物、氫氧化物、石灰石[CaC03]、方解石[CaC03]、球霰石[CaC03]和霰石[CaC03]。鈣的化合物可以是至少部分煅燒過的?？捎糜诓襟E(a)中鎂的化合物包括鎂的正碳酸鹽，包括菱鎂礦[MgC03]、氧化鎂[MgO]、水碳鎂石[MgC03-2H20]、三水菱鎂礦[MgC03-3H20]和多水菱鎂礦[MgC03■5H20];以及具有通式xMgC03yMg(OH)2zH20的鎂的堿式(或含羥基)碳酸鹽，包括纖水碳鎂石[MgC03Mg(OH)23H20〗、水菱鎂礦[4MgC03■Mg(OH)24H20]、球碳鎂石[4MgC03Mg(OH)25H20]，以及一種迄今為止尚未命名的八水合物[4MgC03Mg(0H)2■8H20]。鎂的化合物可以為至少部分煅燒過的。已發(fā)現(xiàn)堿式碳酸鎂的五水合物或球碳鎂石形式效果特別好?？梢允褂玫奶妓釓?fù)鹽(即混合陽離子)包括碳酸鈣鎂石[CaMg3(C03)4]、白云石[CaMg(C03)2]和其它含有Ca、Mn、Ba和/或Sr的碳酸復(fù)鹽。碳酸復(fù)鹽可以含有氫氧化物和/或氧化物和/或氫氧化物組，無論是否與其它元素或元素組組合，并且可以為至少部分煅燒過的。鈣和/或鎂的碳酸鹽或氧化物可以方便地以無水粉末的形式使用。然而，在碳酸鈣和/或碳酸鎂能夠以含水的漿料或糊狀物的形式獲得的情況下，其具有能夠更容易地與碳酸水混合的優(yōu)點(diǎn)。典型的顆粒尺寸(即平均顆粒直徑)為約0.05pm至約0.20jLim，或者約0.05至0.1、0.1至0.2或0.1至0.15jam,例如約0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19或0.2nm，或者可以大于約0.2pm，例如O.3、0.4或0.5pm。在步驟(a)中，二氧化碳的用量、碳酸鈣或碳酸鎂的用量以及存在的水的量可以為使得在反應(yīng)混合物中的所述物質(zhì)反應(yīng)后形成的溶液中具有期望的重碳酸鈣或重碳酸鎂濃度。用于制備步驟(a)中的溶液的二氧化碳的量、混合到步驟(a)的反應(yīng)混合物中的碳酸铞鎂的量、以及存在的水的量，可以為使得在步驟(a)中反應(yīng)混合物中的所述物質(zhì)反應(yīng)后形成的溶液中具有期望的pH值。碳酸4丐和/或碳酸鎂優(yōu)選為微粒形式。碳酸鈞和/或碳酸鎂可以為粉末形式?；蛘撸梢詾轭w粒形式。為了促進(jìn)碳酸釣和/或碳酸鎂在水中的分散，可以首先通過用少量水或其它合適的液體將碳酸鈣和/或碳酸鎂微?！部梢允欠勰┗蝾w粒形式——潤(rùn)濕來制備碳酸釣和/或碳酸鎂的糊狀物。為了阻止二氧化碳從水中逸出，可以在反應(yīng)混合物中的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的過程中將反應(yīng)置于二氧化碳層中。二氧化碳層可以處于高于大氣壓的壓力下。二氧化碳的壓力，以及相應(yīng)地作用于水體上的壓力，可以從幾kPa到幾百或幾千kPa。二氧化碳在水上的壓力或分壓可以從約0.0003個(gè)大氣壓至約IO個(gè)大氣壓，或者約0.001至10、0.005至10、0.Ol至10、0.05至10、0.1至10、0.5至10、1至10、2至10、5至10、0.0003至l、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.001至1、0.01至1、0.1至1或0.001至0.1個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)大氣壓。已發(fā)現(xiàn)在上述壓力范圍內(nèi)二氧化碳的分壓越高，反應(yīng)完成前二氧化碳從溶液中逸出得越少。本發(fā)明方法可以包括在步驟(a)過程中控制壓力的步驟，控制在絕對(duì)壓力為約0.0003個(gè)大氣壓至約10個(gè)大氣壓，或者約0.001至10、0.005至10、0.Ol至lO、0.05至10、0.1至10、0.5至10、1至10、2至10、5至10、0.0t)03至l、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.001至1、0.01至1、0.1至1或0.001至0.1個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或IO個(gè)大氣壓。本發(fā)明方法可以包括這樣一個(gè)步驟用碳酸鈣和/或碳酸鎂微粒與水制備含水漿料，然后將該漿料與二氧化碳的水溶液或其衍生物混合。該衍生物可以是碳酸，碳酸可以是離解的或部分離解的。在步驟U)中，水的溫度可以從約(TC至約50°C，或者從約0'C至約4(TC,優(yōu)選從約(TC至約30°C，更優(yōu)選從約5'C至約30*C,進(jìn)一步優(yōu)選從約IO匸至約30°C,并且可以為約0、5、10、15、20、25、30、35、40、45或50。C。已發(fā)現(xiàn)，在上述溫度和壓力范圍內(nèi)，二氧化碳的分壓越高并且水的溫度越低，越容易使二氧化碳與碳酸鹽反應(yīng)。本方法可以包括對(duì)含有重碳酸鉤或重碳酸鎂的水溶液的pH值進(jìn)行控制的步驟，以使得其最終pH值處在約7.5至約9.0范圍內(nèi)，或者在約7.5至約8.5、7.5至8.0、8.0至9.0、8.5至9.0或8.0至8.5之間，優(yōu)選在約7.8至約8.4之間，例如約7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、8.0、8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.6、8.7、8.8、8.9或9.0。pH值的控制可以通過在反應(yīng)混合物中額外溶解或多或少的二氧化碳，從而降低或升高反應(yīng)混合物的pH值和得到的含有重碳酸釣和/或重碳酸鎂的水溶液的pH值來實(shí)現(xiàn)?；蛘?，可以通過增加或減少加入懸浮液中的碳酸鉤和/或碳酸鎂的量來控制反應(yīng)混合物的pH值。再或者，可以通過向溶液中加入質(zhì)子或?qū)H值有影響的物質(zhì)——例如酸或緩沖劑——來控制pH值。獲得的重碳酸釣和/或重碳酸鎂水溶液中的重碳酸根陰離子濃度可以從約120mg每升至約650mg每升，特別是從約180mg每升至400mg每升，尤其是從約180mg每升至250mg每升，例如約120至600、120至500、120至400、120至300、120至200、200至650、300至650、400至650、150至500、150至300或150至200mg每升，例如約120、130、140、150、160、170、180、190、200、250、300、350、400、450、500、550、600或650mg每升。碳酸鍋和/或碳酸鎂優(yōu)選與化學(xué)計(jì)算量的二氧化碳和/或二氧化碳溶于水得到的物質(zhì)相接觸，或者與超過化學(xué)計(jì)算量約0%至約20%的二氧化碳或所述物質(zhì)相接觸，優(yōu)選過量不超過約10%,更優(yōu)選不超過約1%至約5%，例如不超過約O.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20%。應(yīng)當(dāng)理解的是，在較低的溫度下二氧化碳在水中的溶解程度比在較高的溫度下大。步驟(a)可以連續(xù)實(shí)施或分批實(shí)施?？梢酝ㄟ^升高溫度或提高二氧化碳與碳酸鹽、氧化物和/或氫氧化物之間的接觸緊密度來提高反應(yīng)速率。二價(jià)陽離子卣化物的制備方法的步驟(b)在本發(fā)明方法的步驟(b)中，將步驟(a)中生成的碳酸氫(或重碳酸)4丐和/或鎂(或陽離子)溶液加入離子交換反應(yīng)器中，在其中它與離子交換介質(zhì)接觸，使二價(jià)陽離子被交換成一價(jià)陽離子。一價(jià)陽離子可以是鈉或鉀。卣化物可以是氟化物、氯化物、溴化物或碘化物，或者其中任何兩種或多種的混合物。優(yōu)選氯化物。陽離子交換可以由下列反應(yīng)式中的一個(gè)或多個(gè)表示通式X(HC03)2+2Na+—2NaHC03+X2+(16)Mg(HC03)2+2Na+—2NaHC03+Wlg2+(17)Ca(HCO3)2+2Na+—2NaHC03+Ga2+(18)Mg(HCO3)2+2K+—2KHCOs+Mg2+(19)Ca(HC03)2+2K+—2KHC03+Ca2+(20)其中X是二價(jià)陽離子組中的一個(gè)成員。對(duì)于二價(jià)陽離子組中的其他成員，可以寫出類似的反應(yīng)式。離子交換反應(yīng)器可以包括一個(gè)離子交換介質(zhì)的水平床，陽離子碳酸氫鹽溶液可以通過該床。或者，離子交換反應(yīng)器可以包括柱式、管式或者任何其他已知的反應(yīng)器類型。可以存在多于一種的離子交換介質(zhì)。這種情況下，它們可以并聯(lián)連接或串聯(lián)連接，或者一些為并聯(lián)一些為串聯(lián)?？梢詫㈦x子交換反應(yīng)器密封，以防止或阻止C02逃逸到大氣中。離子交換步驟(b)可以在室溫下實(shí)施，或者在某些其它溫度下實(shí)施，例如約5至60。C之間，或者約5至30、5至20、5至10、10至60、20至60、10至50、20至50、10至40或20至30"C之間，例如約5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55或60。C，或者某些其他合適的溫度。在離子交換過程中，二價(jià)陽離子例如鈣或鎂離子可以被離子交換介質(zhì)吸收，作為交換釋放出一價(jià)陽離子例如鈉或鉀離子，從而可以生成一價(jià)陽離子(例如鈉或鉀)碳酸氫鹽(或重碳酸鹽)溶液。離子交換介質(zhì)的再生可以這樣進(jìn)行使鈉或鉀的卣化物的濃溶液通過床，使得介質(zhì)吸收鈉或鉀離子并以二價(jià)陽離子——例如釣或鎂離子——鹵化物溶液的形式釋放二價(jià)陽離子，例如鈣或鎂離子。優(yōu)選的離子交換介質(zhì)是能夠直接用鈉或鉀的卣化物溶液——優(yōu)選NaCl——再生，而不需要一個(gè)中間的酸再生步驟的離子交換介質(zhì)。合適的離子交換介質(zhì)包括天然鋁硅酸鹽，例如(天然或合成)沸石和粘土。蒙脫石(蒙脫土)和高嶺石(高嶺土類)是合適的材料的實(shí)例。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這些離子交換介質(zhì)可以不在每次再生時(shí)均需要酸再生，但是當(dāng)介質(zhì)的離子交換能力下降時(shí)仍然偶爾需要用稀HC1對(duì)介質(zhì)進(jìn)行再生。二價(jià)陽離子卣化物的制備方法的步驟(c)一價(jià)陽離子由化物可以是鋰、鈉或鉀的氯化物、溴化物或捵化物的水溶液，或者其中的任意兩種或多種的組合的水溶液。二價(jià)陽離子卣化物優(yōu)選處于溶液中，優(yōu)選水溶液中。一價(jià)陽離子囟化物的溶液優(yōu)選具有足夠低的濃度，以保證二價(jià)陽離子卣化物留存在溶液中。另一方面，一價(jià)陽離子卣化物的溶液優(yōu)選具有足夠高的濃度，以保證加入到離子交換介質(zhì)中的一價(jià)陽離子卣化物溶液的體積和從離子交換介質(zhì)中回收的二價(jià)陽離子卣化物溶液的體積較小，以便能將操作成本降至最低。吸納二氧化碳的方法本發(fā)明的第二方面提供一種吸納二氧化碳的方法，包括(a)使二氧化碳與一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽(即一種二價(jià)陽離子碳酸鹽)——例如碳酸輛和/或碳酸鎂——和水并且/或者與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子的重碳酸鹽——例如重碳酸釣和/或重碳酸鎂——的水溶液；(b)在一種離子交換介質(zhì)中，使存在于所述水溶液中的二價(jià)陽離子，例如釣和/或4美離子，與一種或多種一價(jià)陽離子——包括鈉和/或鉀離子——進(jìn)行交換，從而形成一價(jià)陽離子的重碳酸鹽——例如重碳酸鈉和/或重碳酸鉀——的水溶液；以及(C)通過蒸發(fā)水溶液中的水，從水溶液中回收所述一價(jià)陽離子的重碳酸鹽(例如重碳酸鈉和/或重碳酸鉀)。需要時(shí)，可以通過使離子交換介質(zhì)與一種氫囟酸例如氫氯酸接觸，形成相應(yīng)的卣化鈣例如氯化鈣的水溶液，從而對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生。用于制備二價(jià)陽離子鹵化物的裝置本發(fā)明的第三方面提供一種用于制備二價(jià)陽離子卣化物的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽與0)2和水和/或其衍生物反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽中的陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽；以及(c)用于用一種一價(jià)陽離子卣化物對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生從而生成所述二價(jià)陽離子卣化物的設(shè)備。該設(shè)備可以是離子交換介質(zhì)再生器。離子交換介質(zhì)可以位于一個(gè)殼體內(nèi)，例如床、柱或一些其它合適的殼體，這在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的。重碳酸化反應(yīng)器可以適于在約0.0003個(gè)大氣壓至約10個(gè)大氣壓的壓力下操作，或者約0.001至10、0.005至10、0.01至10、0.05至10、0.1至10、0.5至10、1至10、2至10、5至10、0.0003至1、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.001至1、0.01至1、0.1至1或0.001至0.1個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個(gè)大氣壓。當(dāng)用于大規(guī)模、單向地從大氣中吸收二氧化碳時(shí)，它可以在大氣壓下操作。用于從煙道氣、空氣、尾氣、廢氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣中吸納二氧化碳的裝置本發(fā)明的第四方面提供一種用于從煙道氣、空氣、尾氣、廢氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣中吸納二氧化碳的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽在水的存在下與所述煙道氣、空氣、尾氣、廢氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽中的陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽；以及(c)用于用一種一價(jià)陽離子卣化物對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生從而生成所述二價(jià)陽離子由化物的設(shè)備。該裝置可以含有用于使離子交換介質(zhì)與氫氯酸接觸以形成氯化鈣水溶液的設(shè)備，例如接觸器。重碳酸化反應(yīng)器可以含有用于將重碳酸化反應(yīng)器的壓力控制在約0.0003atm和約10atm之間的i殳備。它可以在大氣壓下操作。用于吸納大氣中的C02的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的第五方面提供一種用于制備二價(jià)陽離子鹵化物的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽在水的存在下與大氣反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽中的陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽；以及(c)用于用一種一價(jià)陽離子卣化物對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生從而生成所述二價(jià)陽離子卣化物的設(shè)備。該裝置可以含有用于使離子交換介質(zhì)與氫氯酸接觸以形成氯化鈣水溶液的i殳備。重碳酸化反應(yīng)器可以含有用于將重碳酸化反應(yīng)器的壓力控制在約0.0003個(gè)大氣壓至約10個(gè)大氣壓的設(shè)備，或者控制在約0.001至10、0.005至10、0.Ol至lO、0.05至10、0.1至10、0.5至10、1至10、2至10、5至10、0.Q003至l、0.0003至0.1、0.0003至0.01、0.0003至0.0005、0.OOl至l、0.Ol至l、0.1至1或0.001至0.1個(gè)大氣壓，例如約0.0003、0.0004、0.0005、0.0006、0.0007、0.0008、0.0009、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9或1Q個(gè)大氣壓。用過飽和的含碳酸鹽鹽水吸納C02的方法本發(fā)明的第六方面提供一種吸納C02的方法，包括如下步驟-將一種二價(jià)陽離子卣化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使二價(jià)陽離子卣化物形成一種低溶解度的二價(jià)陽離子碳酸鹽；以及-使二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來。向鹽水中加入二價(jià)陽離子卣化物的步驟本身可能使二價(jià)陽離子碳酸鹽沉淀。作為選擇，本發(fā)明第六方面的方法可以包括將C02溶于鹽水中的步驟。鹽水可以是經(jīng)過緩沖的，從而減少由碳酸鹽形成重碳酸鹽。使二價(jià)陽離子碳酸鹽沉淀的步驟可以包括向含碳酸鹽鹽水中加入一種成核劑。該方法還可以包括將沉淀的陽離子碳酸鹽收集并處理的步驟。收集可以包括過濾、沉降、離心或一些其他合適的工藝或這些工藝的組合。處理可以包括傾倒、掩埋、封裝或一些其他合適的工藝或這些工藝的組合，或者可以任選包括將陽離子碳酸鹽純化并銷售，或者可以包括一些其他形式的再利用或回收。在這一方面，二價(jià)陽離子卣化物的二價(jià)陽離子與二價(jià)陽離子碳酸鹽的二價(jià)陽離子是相同的。就二價(jià)陽離子卣化物中的二價(jià)陽離子的碳酸鹽而言，鹽水是過飽和的。鹽水可以就包括碳酸鈣和/或碳酸鎂在內(nèi)的二價(jià)陽離子的碳酸鹽而言是過飽和的。鹽水可以是海水。含co2的氣氛可以是空氣或煙道氣。本發(fā)明的第七方面提供一種促進(jìn)碳酸鉤從過飽和海水中沉淀的方法，包括向海水中加入一種成核劑，其中的成核劑能促進(jìn)方解石和/或白云石的形成；以及使方解石和/或白云石從海水中沉淀出來。本發(fā)明的第八方面提供一種促進(jìn)碳酸鎂從過飽和海水中沉淀的方法，包括向海水中加入一種成核劑，其中的成核劑適合于促進(jìn)菱鎂礦的形成；以及使菱鎂礦從海水中沉淀出來。已知沉淀是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，它包括下列過程中的某些或全部-成核-晶體生長(zhǎng)-奧斯特瓦爾德熟化-再結(jié)晶-聚沉-附聚還已知這些步驟中的每一個(gè)必須受到控制，以得到輪廓分明的形態(tài)。在本專利范圍內(nèi)，可以通過以下方法在溶液中實(shí)現(xiàn)成核通過包括Ca"、Mg2+、Na+、C032—和HC03—在內(nèi)的離子的直接反應(yīng)，提高正在沉淀的溶質(zhì)的濃度。通過加入一種或多種細(xì)顆?；驖{狀的化合物，促進(jìn)均相或異相成核步驟，所述化合物提供預(yù)先存在的取向表面以使原始晶體形成和生長(zhǎng)從而使其獲得穩(wěn)定性。多種材料可以用于幫助成核，這些材料包括石灰石、方解石、白云石、球霰石、粘土礦、純化的牛碳酸酐酶、純化的人碳酸酐酶、草酸鈣、碳酸鈉、兩親性卟啉、磁場(chǎng)、蛋白質(zhì)、油酸鈉以及多種天然的、成份不甚清楚的皂用香精，包括獸脂皂(酪狀皂)、sapdurus(硬肥皂(hardshap))和sapmollis(軟月巴急)已知晶體生長(zhǎng)過程中形成的顆粒的尺寸分布廣泛，并且在生長(zhǎng)過程中可能發(fā)生二次成核。生長(zhǎng)速率可能受溶解的物質(zhì)向顆粒的擴(kuò)散的控制，或者受溶解的物質(zhì)向顆粒凝聚的速率的控制。此外，奧斯特瓦爾德熟化過程中小顆粒傾向于溶解，而大顆粒再結(jié)晶。由于表面上的能量過剩，小顆粒比大顆粒更易溶解，因此大顆粒生長(zhǎng)而小顆粒被消耗掉。在聚集過程中，通過小的初級(jí)顆粒粘附成較大的次級(jí)顆粒而實(shí)現(xiàn)顆粒生長(zhǎng)。這樣的聚集可以通過包括受控的雙噴嘴沉淀在內(nèi)的工藝來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的第九方面提供一種吸納C02的方法，包括如下步驟(a)使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽、氧化物或氬氧化物與C02和水和/或與一種由C02溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽；(b)使用一種離子交換介質(zhì)使由此得到的二價(jià)陽離子碳酸氬鹽或重碳酸鹽的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一種一價(jià)陽離子碳酸氫鹽；(c)用一種一價(jià)陽離子卣化物對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成所述二價(jià)陽離子卣化物，(d)將二價(jià)陽離子閨化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使二價(jià)陽離子卣化物形成一種低溶解度的二價(jià)陽離子碳酸鹽；以及(e)使二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來。二價(jià)陽離子卣化物中的二價(jià)陽離子與二價(jià)陽離子碳酸鹽中的二價(jià)陽離子是相同的。就二價(jià)陽離子鹵化物中的二價(jià)陽離子的碳酸鹽而言，鹽水是過飽和的。本發(fā)明第九方面的方法可以一種流通(flowthrough)或連續(xù)的工藝實(shí)施。在這種方式下，將水分批或連續(xù)地加入到系統(tǒng)中，從而使正在進(jìn)行的二氧化碳的溶解不會(huì)使溶液的pH值降低到重碳酸鹽形成的點(diǎn)。使二價(jià)陽離子碳酸鹽沉淀的步驟可以包括向含碳酸鹽鹽水中加入一種成核劑。通過使碳酸鉤和/或碳酸鎂沉淀，海水從大氣中吸收更多的二氧化碳，由此通過本發(fā)明方法將二氧化碳吸納。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種吸納C02的方法，包括如下步驟(a)使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與C02和水和/或與一種由C02溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽；(b)使用一種離子交換介質(zhì)使由此得到的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽或重碳酸鹽的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一種一價(jià)陽離子碳酸氳鹽；(c)用一種一價(jià)陽離子卣化物對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成所述二價(jià)陽離子囟化物，(d)將二價(jià)陽離子面化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使二價(jià)陽離子面化物形成一種低溶解度的二價(jià)陽離子碳酸鹽；以及(e)向含碳酸鹽的鹽水中加入一種成核劑，從而使二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來。大氣中二氧化碳的濃度通常為大約350ppm。發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，即使在閉合環(huán)路系統(tǒng)中大氣中的二氧化碳濃度降低到約150ppm，二氧化碳也仍然被海水吸收。在自然系統(tǒng)中，大氣濃度將局部地降^f氐約50ppm。還應(yīng)當(dāng)理解的是，二氧化碳在海水中的溶解隨著溫度的升高而降低。因此，具有低的降雨量、靠近海洋且具有低的海水溫度的區(qū)域?qū)τ趯?shí)現(xiàn)二氧化碳最大程度的過飽和是理想的。吸納大氣中C02的裝置本發(fā)明的第十方面提供一種用于吸納C02的裝置，包括-用于使一種陽離子卣化物與一種含碳酸鹽鹽水接觸的設(shè)備(例如接觸器)，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使陽離子囟化物形成一種低溶解度的陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來；以及-用于將陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中分離的設(shè)備(例如分離器)。本發(fā)明的第十一方面提供一種用于吸納C02的裝置，包括用于向溶液形式的含碳酸根離子的海水中加入一種成核劑的設(shè)備(例如成核器)，從而使方解石和/或白云石和/或菱鎂礦和/或碳酸鈉相從海水中沉淀出來。過飽和過飽和是任何結(jié)晶的發(fā)生所需要的。過飽和的程度越大，形成晶體的驅(qū)動(dòng)力就越大。就碳酸鈣(CaC03)碳酸鈣鎂相和碳酸鎂(MgC03)而言，海水是過飽和的。然而，由于各種原因，這樣的過飽和狀態(tài)得到維持。正常的開放海水含有的溶解性總固體的量為約35ppt(或35000ppm)，其中約410ppm為Ca"形式。在受限的區(qū)域內(nèi)水的曝曬蒸發(fā)較高，水的回補(bǔ)稀釋至平均濃度受阻或受抑制，在這樣的區(qū)域溶解性總固體的濃度通常較高。在一些獨(dú)立的區(qū)域，由于海水的蒸發(fā)，溶解性總固體可以升高到約42ppt(或4M00ppm)。過飽和海水中存在的Ca2+由于溶液中離子對(duì)的形成，由于與有機(jī)物形成絡(luò)合物，由于海水約0.7的高離子強(qiáng)度并且由于其他現(xiàn)象，其沉淀受阻。因此，在給定的溫度下，碳酸4丐在海水中的溶解度可以最高達(dá)其在淡水中溶解度的約10倍。標(biāo)準(zhǔn)的海水就碳酸鈣而言約8倍過飽和，就碳酸鎂而言約5倍過飽和。據(jù)估計(jì)，海水中存在的約410ppm鈣中僅有約155ppm以游離釣離子的形式存在。其余以與硫酸根、碳酸根、磷酸根、氟以及其他陰離子的離子對(duì)的形式存在，或者被有機(jī)化合物絡(luò)合。可以通過以下步驟之一使碳酸鈣、白云石碳酸鎂和/或碳酸鈉相從海水中沉淀出來(i)提供一種合適的成核劑或一種結(jié)晶模板；和/或(ii)通過從海水中蒸發(fā)水而提高過飽和度；和/或或者(iii)通過提高海水的溫度而提高過飽和度。成核劑如上所述，陽離子卣化物，例如氯化鉤或氯化鎂，可以作為成核劑加到海水中，促進(jìn)碳酸釣的沉淀。陽離子卣化物可以通過本發(fā)明第一方面的方法獲得。通常，氯化鉤的濃度最高將達(dá)O.l摩爾每升，或以固體形式加入的等當(dāng)量物料?？梢允褂毛@得過量鈣濃度的其他方法，包括前述的氫氧化釣及其他。蒸發(fā)在曝曬蒸發(fā)池中，可以將粘土沉積在蒸發(fā)池底以阻止海水排走。為了促進(jìn)結(jié)晶，可以將粘土加入正在蒸發(fā)的海水中，充當(dāng)碳酸釣沉淀的成核劑。蒸發(fā)點(diǎn)的深度應(yīng)當(dāng)在約1至約1.5米量級(jí)，夏天的最大值為約3米。該深度可在約1至3米之間，或者約l至2、2至3或1.5至2之間，可以為約1、1.5、2、2.5或3米。靜態(tài)的池塘應(yīng)當(dāng)具有約1至約1.5米的深度，或約l至l.3、1.2至1.5或1.1至1.4米，例如約l.O、1.1、1.2、1.3、1.4或15米。池塘應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)均勻的溫度、二氧化碳濃度等?；蛘?，水道流通系統(tǒng)(canalflowthroughsystem)可以用于實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)。來自于該7jc道的水流可以與靜態(tài)池塘相結(jié)合以獲得進(jìn)一步的蒸發(fā)或沉淀。水道可以構(gòu)建成具有最高達(dá)20m寬的水流寬度(例如約5、10、15或20m寬)和最高達(dá)2m的深度(例如約0.5、1、1.5或2m深)。深度與寬度之比可以在約1:50至1:5之間，或者在約1:50至1:10、1:50至1:20、1:20至1:5、1:10至1:5或1:10至1:20，例如約1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:20、1:30、1:40或1:50。水道應(yīng)當(dāng)構(gòu)建成具有最長(zhǎng)達(dá)80km的蜿蜒路徑(例如約10、20、30、40、50、60、70或80km)的水流長(zhǎng)度。流速應(yīng)當(dāng)最高達(dá)5km/小時(shí)，但更常見的應(yīng)當(dāng)在0.1至2km/小時(shí)范圍內(nèi)。流速可以在約O.l至5、l至5、0.l至3、0.1至1或0.5至lkm/小時(shí)，例如約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5km/小時(shí)。升高或降低海水的溫度應(yīng)當(dāng)理解的是，碳酸4丐的溶解度反比于溫度。因此，海水越熱，碳酸鈣的溶解度越低。因此，可以有利地加熱海水或鹽水從而促進(jìn)沉淀。可以加熱到最高達(dá)約60'C的溫度，或者最高達(dá)約50、40或30。C，例如約30、35、40、45、50、55或60'C。加熱可以通過l壬何已知加熱器實(shí)現(xiàn)，例如電加熱器、太陽能加熱器、以氣或燃料為動(dòng)力的加熱器或者一些其他加熱器。促進(jìn)結(jié)晶碳酸釣可以以多種形式沉淀，包括方解石、霰石、球霰石、白云石及其他形式。方解石是一種穩(wěn)定相。它的溶解度比霰石或球霰石的溶解度低。方解石和/或霰石和/或球霰石和/或白云石可以為無水的，或者可以含有結(jié)晶水。一種水合的形式為一水方解石(CaC03'1120)。其他的水合物包括晶體碳酸鎂水合物。當(dāng)碳酸鈣和碳酸鎂沉淀時(shí)，鉀離子可以構(gòu)筑到碳酸鎂結(jié)構(gòu)中，也可相反進(jìn)行。由此，可以形成層狀沉積的白云石，它包含碳酸鉤和碳酸鎂的交替層。通過酶或其他生物材料的介入，可以形成一水方解石。沒有生物介入，方解石、霰石和J求霰石通常不從海水中沉淀出來。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，從海水中回收了碳酸銅、碳酸鎂、石膏、重碳酸鈉、碳酸鈉、水4美石和白云石。與碳酸鎂有關(guān)的一個(gè)問題是它通常具有硅石雜質(zhì)，這提高了加工設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。通過本方法制備的碳酸鎂不含顯著量的硅石。本發(fā)明方法中的一個(gè)關(guān)鍵性控制在于磷酸鹽水平。石膏的溶解度為約105ppt;而碳酸鈉的溶解度為約150至1710ppt，它在淡水和鹽水之間存在顯著不同。本發(fā)明的裝置可以包含一個(gè)水道系統(tǒng)，其中流動(dòng)著海水，不同的產(chǎn)物在沿著水道的不同點(diǎn)處沉淀。另外，才艮據(jù)本發(fā)明，可以通過將來自兩條或多條水道的海水混合而沉淀出想要的產(chǎn)品。還可預(yù)見到其它材料，例如碘或溴，可以用本發(fā)明的方法回收。為了從海水中生產(chǎn)產(chǎn)品，需要大面積的平的土地用于建造曝曬蒸發(fā)池。此外，合適的區(qū)域必須具有低的降雨量或者低的來自大氣的降水，1。；'"、'、'；、b、、、,、、'、通常不沉淀出白云石，除非鈣與鎂的摩爾比在7至10范圍內(nèi)。鈣在海水中的過飽和在碳酸釣的淡水溶解度的約2至IO倍范圍內(nèi)。據(jù)信，過飽和水平部分是真實(shí)的，部分是由于所使用的模型假設(shè)。用能夠得到的計(jì)算海水各種組分濃度的各種數(shù)學(xué)模型獲得的結(jié)果存在很大不同。在42。C的溫度下，在一個(gè)理想的開放系統(tǒng)中，石膏達(dá)到最大溶解度并開始沉淀。本發(fā)明的另一方面提供一種吸納二氧化碳的方法，包括如下步驟(a)使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)反應(yīng)，生成二價(jià)陽離子的碳酸氫鹽；以及(b)用一種離子交換介質(zhì)將(a)中生成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子交換成一種一價(jià)陽離子，生成一價(jià)陽離子碳酸氳鹽的溶液；其中所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物在水中具有低溶該方法還可以包括(c)將離子交換介質(zhì)用一價(jià)陽離子的卣化物或氫囟酸再生，生成二價(jià)陽離子的囟化物。二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物在室溫、環(huán)境壓力下可以具有小于約1x10_6的溶度積(Ksp)值。二價(jià)陽離子可以選自鈣、鎂、鍶、鋇、鉛、鎘、鋅、鈷、鎳、錳、鐵、過渡金屬和其任何組合。用于步驟(a)的二氧化碳可以從含二氧化碳的氣體和/或大氣中得到。含二氧化碳的氣體可以選自尾氣、煙道氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣，或者可以是某些其他含二氧化碳的氣體。該方法還可以包括從含二氧化碳的氣體中除去顆粒。這可以采用凝聚器(agglomerator)、靜電除塵器和/或濕隧道(wettunnel)技術(shù)。該方法還可以包括生成至少一部分用于步驟(a)的二氧化碳的預(yù)備步驟。步驟(b)中形成的一價(jià)陽離子碳酸氫鹽可以與一種二價(jià)陽離子的硫酸鹽反應(yīng)生成二價(jià)陽離子的碳酸鹽和一價(jià)陽離子的硫酸鹽。后續(xù)的一個(gè)或多個(gè)步驟中釋放的二氧化碳可以循環(huán)到步驟(a)中。該方法可以在一個(gè)封閉室內(nèi)實(shí)施。封閉室內(nèi)可以含有含二氧化碳的氣氛。含二氧化碳的氣氛的溫度可以在約5至約60n之間，并且其總壓力可以從約0.0003個(gè)大氣壓至約IO個(gè)大氣壓。封閉室內(nèi)的二氧化碳分壓可以從約0.0003至約0.5個(gè)大氣壓。含二氧化碳的氣氛中的二氧化碳含量可以從約300ppm(即約0.03體積％)至約50體積％。二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物可以是方解石、霰石、白云石、碳酸釣鎂石、石灰石、球霰石、菱鎂礦、氧化鎂、水碳鎂石、三水菱鎂礦、多水菱鎂礦、纖水碳鎂石、水菱鎂礦、球碳鎂石或者4MgC03Mg(0H)28H20，或某些其他合適的材料。它們可以是至少部分煅燒過的。它們可以是無水粉末的形式或含水漿料或糊狀物的形式。步驟(a)可以包括由二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物和水制備含水漿料，并將該漿料與二氧化碳的水溶液或其衍生物混合。29二價(jià)陽離子的碳酸氫鹽可以處于水溶液中，并且可以控制所述水溶液的pH值，使其最終pH值在約7.5至約9.0范圍內(nèi)。二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物可以與比化學(xué)計(jì)算量過量約0%至約20%的二氧化碳和/或二氧化碳溶于水得到的物質(zhì)接觸。一價(jià)陽離子可以是鈉或鉀，或者可以是銣、銫或所述陽離子的混合物。卣化物可以是氟化物、氯化物、溴化物、橫化物或者其中任何兩種或多種的混合物。本方法還可以包括通過從一價(jià)陽離子碳酸氫鹽溶液中蒸發(fā)水從而從所述溶液中回收所述一價(jià)陽離子碳酸氫鹽。本發(fā)明的另一方面提供一種用于吸納二氧化碳的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水形成的物質(zhì)反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；以及(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽。該裝置還可以包括一個(gè)離子交換介質(zhì)再生器，用于用一價(jià)陽離子的卣化物或氫卣酸對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生以生成二價(jià)陽離子囟化物。重碳酸化反應(yīng)器可以適于在約0.0003atm至約10atm的壓力操作。該裝置可以包括一個(gè)進(jìn)料口用于接收含二氧化碳的氣體，例如接收尾氣、煙道氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣或某些其他含二氧化碳?xì)怏w。該裝置還可以包括一個(gè)顆粒脫除器，用于從含二氧化碳的氣體中脫除顆粒。顆粒脫除器可以包括凝聚器、靜電除塵器和濕隧道技術(shù)中的一種或多種。該裝置可以包括將重碳酸化反應(yīng)器的壓力控制在約0.0003atm至約10atm的設(shè)備(例如壓力控制器)。本發(fā)明的另一方面提供一種用于吸納二氧化碳的方法，包括如下步驟-將一種二價(jià)陽離子卣化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使二價(jià)陽離子囟化物形成二價(jià)陽離子碳酸鹽，所述碳酸鹽具有低溶解度；以及-使二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來。鹽水可以就二價(jià)陽離子碳酸鹽而言是過飽和的，所述碳酸鹽包括碳酸釣和/或碳酸鎂。使二價(jià)陽離子的碳酸鹽沉淀的步驟可以包括向鹽水中加入一種成核劑。成核劑能夠促進(jìn)方解石和/或白云石和/或菱鎂礦的形成，從而成核劑的加入使得方解石和/或白云石和/或菱鎂礦從鹽水中沉淀出來。合適的成核劑包括石灰石、方解石、白云石、球霰石、粘土礦、純化的牛碳酸肝酶、純化的人碳酸酐酶、草酸鈣、碳酸鈉、兩親性卟啉、磁場(chǎng)、蛋白質(zhì)、油酸鈉以及多種天然的、成份不甚清楚的皂用香精，包括獸脂皂(酪狀皂)、sapdurus(硬肥皂)和sapmollis(軟肥皂)；以及其中任何兩種或多種的組合。二價(jià)陽離子的碳酸鹽沉淀后，可以將其收集并處理。處理可包括掩埋或置于廢料堆中，或者可以任選包括純化、包裝和/或出售。該方法可以包括通過例如本說明書前述的方法來提供二價(jià)陽離子卣化物的步驟。因此提供二價(jià)陽離子卣化物的方法可以包括(a)使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽；(b)使用一種離子交換介質(zhì)使(a)中得到的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子與一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽的溶液；以及(c)用一價(jià)陽離子的囟化物或氫由酸對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成二價(jià)陽離子卣化物。其中所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物具有低水溶性。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括-使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氬氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氬鹽；-使用一種離子交換介質(zhì)使如此得到的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽的溶液；-用一價(jià)陽離子的面化物或氫卣酸對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成二價(jià)陽離子囟化物；-將該二價(jià)陽離子卣化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含co2的大氣接觸，從而使得二價(jià)陽離子卣化物形成二價(jià)陽離子碳酸鹽，所述碳酸鹽具有低溶解度；以及-使二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來；其中所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物具有低水溶性。本發(fā)明的另一方面提供一種用于吸納二氧化碳的裝置，包括-一個(gè)接觸器，用于使一種二價(jià)陽離子卣化物與一種過飽和的含碳酸鹽鹽水接觸，所述鹽水與一種含二氧化碳的氣體接觸，從而使得二價(jià)陽離子卣化物形成二價(jià)陽離子碳酸鹽并從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來，所述碳酸鹽具有低溶解度；以及——個(gè)分離器，用于將二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中分離出來。該裝置還可以包括下述設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)-成核器，用于將一種成核劑加入鹽水中從而使方解石和/或白云石和/或菱鎂礦和/或碳酸鈉相從鹽水中沉淀出來；以及-蒸發(fā)器，例如水道，用于從鹽水中蒸發(fā)水。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種用于吸納二氧化碳的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水形成的物質(zhì)反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；以及(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的碳酸氬鹽中的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽。(c)一個(gè)離子交換介質(zhì)再生器，用于將離子交換介質(zhì)用一價(jià)卣化物的面化物或氫卣酸進(jìn)行再生，生成二價(jià)陽離子的卣化物，(d)—個(gè)接觸器，用于使二價(jià)陽離子卣化物與一種過飽和的含碳酸鹽鹽水接觸，所述鹽水與一種含二氧化碳的氣體接觸，從而使得二價(jià)陽離子閨化物形成二價(jià)陽離子碳酸鹽并從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來，所述碳酸鹽具有低溶解度；(e)—個(gè)蒸發(fā)器，用于從鹽水中蒸發(fā)水；以及(f)一個(gè)分離器，用于將二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中分離出來?，F(xiàn)將通過參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明，其中圖l是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案的方法的示意圖；圖2是圖1的重碳酸化步驟的概要圖；圖3是圖1的離子交換步驟的概要圖；圖4是圖1的干燥步驟的第一種方式的概要圖；圖5A和5B是第二種干燥器設(shè)置的俯視圖和正視圖；圖6是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的方法的示意圖；包括C02生成和作為替代的干燥步驟；圖7是C02發(fā)生器的概要圖；圖8是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方案的示意性工藝流程圖，其中二氧化碳在多個(gè)步驟中被吸納；圖9是一種適用于從海水中分級(jí)結(jié)晶并回收鹽的曝曬蒸發(fā)池系統(tǒng)的概要圖；圖IO示出了本發(fā)明裝置的設(shè)備位置的三種不同實(shí)例(方案)；圖11示出了本發(fā)明的一種吸納二氧化碳的裝置的圖解；和圖12示出了本發(fā)明的另一種吸納二氧化碳的裝置的圖解。具體實(shí)施方式參見圖1和圖2，才艮據(jù)本發(fā)明第一方面的方法的步驟(a)，將固相碳酸釣和/或碳酸鎂、水和含C02的氣體在室溫下加入到包括一個(gè)槽12的重碳酸化反應(yīng)器中，在其中保持固體碳酸鹽與水接觸，并且水與含C02的氣體接觸。Al代表CaC03或MgC03Bl代表C02Cl代表碳酸鈣重碳酸化反應(yīng)器Dl代表Ca(腦3)2或Mg(腦3)2El代表離子交換沸石Fl4戈表NaHC03Gl代表干燥器HI代表去往蒸發(fā)池的NaHC03II代表CaChJl代表循環(huán)的C02A2代表來自CO,發(fā)生器的C02B2代表來自干燥器的C02C2代表C02(g)100%D2代表Ca(HC03)2(水溶液)E2代表去往離子交換器的Ca(HC03)2F2代表CaC03(固體)A3代表Ca(HC03)2或Mg(HC03)2B3代表"密封以保持純C02氣氛"C3代表"天然的鋁硅酸鹽礦物，，D3代表去往干燥器的NaHC03E3代表"去往蒸發(fā)池的再生洗出液，CaCh或MgCl2"在步驟(a)中，0)2分壓優(yōu)選大于1個(gè)大氣壓。反應(yīng)后，步驟(a)生成的碳酸氫(或碳酸)鉤和/或鎂(或陽離子)溶液被送到離子交換步驟20,在這里，根據(jù)反應(yīng)式15至18中的任意一個(gè)或多個(gè)，它與離子交換介質(zhì)接觸或?qū)㈥栯x子交換成鈉離子。圖3是一個(gè)合適的離子交換反應(yīng)器的概要圖，該反應(yīng)器可簡(jiǎn)單地由離子交換介質(zhì)的一個(gè)水平床22組成，陽離子碳酸氬鹽溶液通過該床?；蛘?，離子交換反應(yīng)器可以由柱式或管式反應(yīng)器或本領(lǐng)域中已知的其他反應(yīng)器類型組成。離子交換優(yōu)選在室溫下進(jìn)行。優(yōu)選將離子交換反應(yīng)器密封，以防止進(jìn)料溶液中溶解的任何C02逃逸出去。離子交換過程中，鈣離子或鎂離子被離子交換介質(zhì)吸收，與鈉離子交換，從而生成碳酸氫鈉溶液。離子交換介質(zhì)的再生通過如下方式進(jìn)行將濃的面化鈉溶液泵送通過離子交換介質(zhì)床，該介質(zhì)吸收鈉離子并以卣化釣或囟化鎂溶液的形式釋放4丐或鎂離子。優(yōu)選的離子交換介質(zhì)為能夠直接用卣化鈉——優(yōu)選NaC1——溶液再生、而不需要一個(gè)中間的酸再生步驟的介質(zhì)。合適的離子交換介質(zhì)包括天然的鋁硅酸鹽離子交換介質(zhì)，例如沸石或粘土。應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然這些優(yōu)選的離子交換介質(zhì)可不在每次再生時(shí)都需要進(jìn)行酸再生，但是當(dāng)介質(zhì)的離子交換能力下降時(shí)仍然偶爾需要用稀HC1進(jìn)行介質(zhì)再生。離子交換步驟產(chǎn)生的NaHC03溶液可以直接泵送到膝曬蒸發(fā)池中，以生成固相重碳酸鈉用于出售。任選地，該溶液可以首先通過一個(gè)如圖4所示的干燥器30，在其中溶液從一個(gè)被熱水加熱的板32上通過，驅(qū)^f吏溶解的C02從溶液中逸出到氣相中。然后將C02移出、冷卻并循環(huán)回重碳酸化反應(yīng)器10的C02進(jìn)料中。然后可以將來自干燥器的、脫除了C02的溶液放到上述的蒸發(fā)池中。A4代表"冷卻后去往重碳酸化反應(yīng)器"；B4代表C02;C4代表流向；D4代表"去往蒸發(fā)池"。本方法的一個(gè)目的是產(chǎn)生很少量或沒有C02排放，因此將本方法吸收的凈碳量最大化，并進(jìn)而使碳信用額最大化。如果沒有干燥器步驟30，將會(huì)有部分C02由于來自離子交換床的碳酸氫鈉溶液中溶解的C02而排放。因此，是否需要包括干燥器30將取決于可回收C02的量與千燥器的動(dòng)力需求和動(dòng)力源之間的對(duì)比。根據(jù)預(yù)期，本方法將最適合于沙漠環(huán)境，在那里土地和太陽能都很充足，因此干燥器步驟通常將是有利的。離子交換介質(zhì)再生過程中產(chǎn)生的面化鈣或卣化鎂是本方法最有價(jià)值的產(chǎn)品，因?yàn)樗梢杂糜陂L(zhǎng)期的大氣C02吸納，這將在下面說明。本方法中，碳酸釣和碳酸鎂相對(duì)而言都是非水溶性的，卣化(優(yōu)選氯化)鈣或鎂可以加入到預(yù)處理過的海水的開放的槽或池中，與溶解在海水中的C02(以碳酸H2C03的形式)反應(yīng)生成相應(yīng)的碳酸鹽沉淀。由此造成的海水中溶解的C02的耗盡，使得大氣C02穿過空氣/水界面進(jìn)行轉(zhuǎn)移以試圖達(dá)到空氣和水之間的C02平衡。最終結(jié)果是大氣C02被去除并以碳酸鈣或碳酸鎂的形式被固定在固相中，該固相可以容易地通過從槽或池的底部刮去而去除。碳酸4丐是一種穩(wěn)定的礦物，可以被丟棄到水下，例如深海中，對(duì)環(huán)境的影響很小。將碳酸鎂丟棄到海水中長(zhǎng)期而言將會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)，生成碳酸鉤或碳化鈣(calciumcarbon)/碳酸4美摻合物，如白云石。用于C02吸納步驟的海水經(jīng)過過濾預(yù)處理，以去除磷酸鹽和有機(jī)物。合適的過濾介質(zhì)包括膨潤(rùn)土或0.45pm過濾介質(zhì)，它們可以4艮據(jù)需要通過稀酸處理進(jìn)行再生。作為吸納步驟中的海水的替代物，可以使用任何具有升高的碳酸鉀或碳酸鎂濃度的鹽水。據(jù)信某些地下水，例如某些自流水，會(huì)很適合用于此目的。因此，據(jù)信本方法除了產(chǎn)生本身具有商業(yè)價(jià)值并還可用作生產(chǎn)其他化合物的前體的碳酸氫鈉以外，還能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的大氣C02吸納，而自身在環(huán)境溫度壓力下操作并產(chǎn)生很少量或沒有C02排放，因此有資格獲得作為一種有價(jià)值商品的碳信用額。圖5A和5B分別是一種作為替代方案的干燥設(shè)置30，的俯視圖和正視圖，其中碳酸氫鈉溶液與一股濃疏酸H2S(h(93%)流在一個(gè)聚丙烯或其他耐酸容器中對(duì)流通過。該容器具有一個(gè)封閉的氣體空間33，該空間與碳酸氬鈉溶液(solon)及酸流兩者均接觸，從而酸從碳酸氬鈉溶液上方的頂部空間中吸收水蒸氣。頂部空間中的C02循環(huán)到重碳酸化反應(yīng)器10中。酸流通過一個(gè)部分封閉的、由堰35與封閉的頂部空間隔離的室34返回，在此它被加熱以排除水蒸氣，并被再次冷卻，然后返回對(duì)流區(qū)域。A5代表NaHC03(水溶液)B5代表風(fēng)扇C5代表熱交換器D5代表H2S04E5代表冷卻F5代表H2S04(濃)(小于93%H2S04)G5代表"密封以防止C02逸出"H5代表"去往步驟2的C02"15代表聚丙烯池J5代表H20K5代表"插入H2S04中的突出物以防止C02逸出"圖6和7表示了本方法的一種替代形式。除了按如上所述運(yùn)行的重碳酸化反應(yīng)器10和離子交換反應(yīng)器20之外，圖5至6的方法還包括一個(gè)C02發(fā)生器50、一個(gè)改進(jìn)的干燥器60和循環(huán)工藝。A6代表離子交換樹脂/沸石B6代表Na2S04C6代表Na2S04(水溶液)廢液D6代表冷卻器E6代表"循環(huán)的C02，循環(huán)的CaC03"F6代表"CaCl2+鹽水形成CaC03"A7代表"去往重碳酸化反應(yīng)器"B7代表HC1C7代表C02D7代表CaC03E7代表CaCh(水溶液)圖7中所示的0)2發(fā)生器50由一個(gè)反應(yīng)容器組成，在該容器中碳酸4丐或碳酸鎂與酸接觸生成C02氣體，例如如下所示CaC03+2HC"CaCl2(aq)+CO2(g)+H20(21)C02發(fā)生器50僅僅根據(jù)需要運(yùn)行以啟動(dòng)該工藝和補(bǔ)充來自干燥器60的0)2循環(huán)流(如下所述)。從發(fā)生器50排出的C02可以直接通往重碳酸化反應(yīng)器IO，該反應(yīng)器按本發(fā)明的第一種實(shí)施方式中的敘述工作；或者可以被收集和儲(chǔ)存以備用。離子交換反應(yīng)器20通常也按如上第一種實(shí)施方式中的敘述工作。圖6中所示的第二種實(shí)施方式中采用了一種作為替代的干燥器設(shè)置60，在其中碳酸氳鈉與辟b酸鈣在加熱的條件下反應(yīng)形成石克酸鈉和C02，如下所示2NaHC0s(aq)+CaSO4(s〉+CaC03，H20+Na2S04(aq)+C02(g)(22)使這樣生成的硫酸鈉溶液通過冷卻器70,并且疏酸鈉和C02均循環(huán)回重碳酸化反應(yīng)器10。疏酸鈉的循環(huán)一直進(jìn)行到Ca"的比值達(dá)到約1:4，在這一點(diǎn)離子交換步驟將不再進(jìn)行。然后將得到的溶液通過加熱或用硫酸干燥，形成硫酸鈉漿料，然后將該漿料放到蒸發(fā)池中用于回收和出售。該實(shí)施方案將排放到大氣中的二氧化碳降至最低。現(xiàn)參見圖8，其中示出了本發(fā)明方法的示意性工藝流程圖，其中二氧化碳在多個(gè)步驟中被吸納。在該方法中，碎石灰形式的碳酸釣802被傳送機(jī)804周期性地傳送到漿料制備槽806中，在該槽中碎石灰與通過管道808進(jìn)入漿料制備槽806中的淡水混合。為制備漿料，使用攪拌器810。從漿料制備槽806中，漿料由漿料泵812通過漿料管814泵入重碳酸化反應(yīng)器816中。在重碳酸化反應(yīng)器816中，二氧化碳與漿料接觸。二氧化碳通過壓縮機(jī)818和二氧化碳管道820引入重碳酸化反應(yīng)器816中。重碳酸化反應(yīng)器816由壓力控制閥822保持處于壓力下。重碳酸化反應(yīng)器816中的重碳酸化反應(yīng)可以間歇進(jìn)行或連續(xù)進(jìn)行。重碳酸化后，得到的重碳酸鈣溶液由輸送泵824輸送到離子交換柱826，該離子交換柱裝填有合適的離子交換樹脂例如Chelex100TM,或裝填有合適的天然或合成沸石和/或合適的粘土礦產(chǎn)品。在離子交換柱826中，重碳酸4丐溶液將釣離子交換成鈉離子，從而使溶液變成重碳酸鈉溶液，重碳酸鈉溶液從離子交換柱826的底部通過管828排出，該管828將重碳酸鈉傳送到曝曬蒸發(fā)池830，在該池中溶液被蒸發(fā)，直至重碳酸鈉從得到的囟水中結(jié)晶出來。當(dāng)離子交換柱826中的離子交換樹脂已將其全部或大部分鈉離子交換成鈣離子時(shí)，它需要進(jìn)行再生。為了對(duì)離子交換柱826中的離子交換樹脂進(jìn)行再生，在鹽制備槽832中制備一種鹽溶液。在該鹽制備槽832中，來自儲(chǔ)藏庫834的鹽由傳送機(jī)836傳送到鹽溶液制備槽832中。為了促進(jìn)鹽溶液制備槽832中鹽的溶解，使用攪拌器838。鹽溶液由鹽水泵840泵入離子交換柱826中。離子交換柱826中的離子交換樹脂用鹽水溶液再生。鈉陽離子被交換為鈣陽離子，得到含氯化鈣的、從離子交換柱826中排出的溶液。該溶液通過氯化鈣管道844輸送到曝曬蒸發(fā)池842中。在將氯化鈣溶液輸送到曝曬蒸發(fā)池842之前，將海水泵入曝曬蒸發(fā)池842中。當(dāng)將氯化鈣溶液加入曝曬蒸發(fā)池842中的海水中時(shí)，碳酸鈣從中沉淀出來。該碳酸釣沉淀可以通過碳酸鉤循環(huán)管道846循環(huán)到碳酸釣(或石灰)儲(chǔ)料庫802中。現(xiàn)參見圖9，其中示出了一系列共五個(gè)曝曬蒸發(fā)池，分別標(biāo)為902、904、906、908和910。曝曬蒸發(fā)池902可以和圖8中的曝曬蒸發(fā)池842相同。通過向曝曬蒸發(fā)池902中的海水中加入氯化鈣，可以4吏碳酸鈣沉淀出來?？梢酝ㄟ^蒸發(fā)曝曬蒸發(fā)池902中的水而促進(jìn)碳酸鈣的沉淀。在除碳酸鉤或碳酸鎂之外的任何鉤或鎂化合物從海水中沉淀出來之前，將海水由輸送泵912通過以下方式從曝曬蒸發(fā)池902輸送到曝曬蒸發(fā)池904中，使用吸入管道914并打開吸入閥916，通過排放管道918排放到啄曬蒸發(fā)池904中，排放閥920處于打開位置。類似地，在曝曬蒸發(fā)池904中結(jié)晶后，可以將海水通過以下方式輸送到曝曬蒸發(fā)池906中，用輸送泵912從曝曬蒸發(fā)池904中吸取水，使用吸入管道922并打開其中的吸入閥924，通過排放管道926排放到曝曬蒸發(fā)池906中，其中的排放閥928處于打開位置，等等。由此，在曝曬蒸發(fā)池906中結(jié)晶后，可以將海水通過以下方式輸送到膝曬蒸發(fā)池908中，用輸送泵912從曝曬蒸發(fā)池906中吸取水，通過吸入管道930并打開其中的吸入閥932，通過排放管道934排放到曝曬蒸發(fā)池908中，其中的排放閥936處于打開位置。最后，在曝曬蒸發(fā)池908中結(jié)晶后，可以將海水通過以下方式輸送到曝曬蒸發(fā)池910中，用輸送泵912從曝曬蒸發(fā)池908中吸取水，通過吸入管道938并打開其中的吸入閥940，通過排》文管道942排放到曝曬蒸發(fā)池910中，其中的排放閥944處于打開位置。這樣，可以在曝曬蒸發(fā)池902、904、906、908和910中發(fā)生相繼的結(jié)晶步驟，從而可以從海水中回收獨(dú)立的產(chǎn)物，例如CaC03、NaHC03、Na氛CaMg(C03)2、Mg卿2MgCO;和Ca(OH)lo雖然已說明了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，本發(fā)明可以在不偏離其必要特征的情況下以其他具體形式實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明的實(shí)施方案和實(shí)施例在各個(gè)方面都應(yīng)當(dāng)視為是示例性的而不是限制性的，因此所有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的修改都應(yīng)當(dāng)包括在本發(fā)明內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，除非出現(xiàn)相反的表示，本涉及的
技術(shù)領(lǐng)域：
中的技術(shù)人員公知的。在本說明書中，術(shù)語"包括"應(yīng)當(dāng)以其"開放式"的含義來理解，即"包含"的含義，因此不應(yīng)當(dāng)限于其"封閉式"的含義，即"僅由......組成"的含義。圖IO示出了本發(fā)明裝置的設(shè)備位置的三種不同實(shí)例(方案)。參見圖10的方案1，含鹽量約35ppt或略高的海水進(jìn)入水道。在沿著蜿蜒的水道流動(dòng)過程中，它逐漸蒸發(fā)并且含鹽量略微升高。在水面蒸發(fā)(panevaporation)率為總降水的約3倍并且濕度通常小于50%的氣39候條件下，通過模型得到水道的最優(yōu)流速最可能在0.5至2.0km/小時(shí)范圍內(nèi)。用于模型的陰影處環(huán)境氣溫在251C至35匸范圍內(nèi)，但太陽直射溫度可高達(dá)60匸。模型涉及的是每年日照8小時(shí)以上的天數(shù)超過300天的情形。另外，降水明顯超過水面蒸發(fā)的天數(shù)通常為每年少于20天。即，該模型最適合于半干旱季風(fēng)熱帶草原型氣候。通過修改，該模型可以推廣到更典型的地中海式氣候類型。還初步建立了流速在0.1至10km/小時(shí)范圍內(nèi)的其他模型，但據(jù)信0.5至2.0km/小時(shí)的流速就產(chǎn)率而言更有效。因此流速可以在約0.1至10km/小時(shí)之間，或者在約O.l至5、0.l至2、0.l至l、0.5至10、I至IO、2至10、5至10、0.5至5、0.5至2、0.5至1或1至2km/小時(shí)之間，例如約O.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10km/小時(shí)，或某些其他值，這取決于蒸發(fā)率、太陽直射溫度、日照天數(shù)、每天日照時(shí)間和其他因素。在熱帶草原型氣候下，在流經(jīng)12至24km的水道后，鹽水達(dá)到39至42ppt范圍內(nèi)的含鹽量。在該點(diǎn)——這因地點(diǎn)和時(shí)間而異，通過注入一種適宜的二價(jià)卣化物或二價(jià)氫氧化物溶液以及一種適合的成核劑對(duì)該緩慢的水流進(jìn)行處理。碳酸鹽晶體開始形成。在地中海式氣候下，蜿蜒的水道可能需要長(zhǎng)達(dá)80km。該二價(jià)卣化物可以這樣制得用相應(yīng)的二價(jià)重碳酸鹽將一種離子交換介質(zhì)轉(zhuǎn)化成二價(jià)離子形式，然后用一種一價(jià)卣化物使離子交換介質(zhì)再生。這可以通過圖10中沒有示出的離子交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)。在圖10中方案1示出了一種簡(jiǎn)單的大氣交換設(shè)備；方案2示出了一種海岸位置——所有設(shè)備位于一處；方案3示出了位置相距數(shù)公里的設(shè)備和隧道。1.1代表沉淀(例如NaHC03;CaC03)1.2代表蒸發(fā)1.3代表C02(大氣)1.4代表去往蒸發(fā)池的蜿蜒的流通水道系統(tǒng)1.5代表池(30或100公項(xiàng))2.l代表重碳酸化反應(yīng)器和Pond-GreensolsP/L2.2代表靜電除塵器/濕隧道技術(shù)2.3代表凝聚器技術(shù)2.4代表"連接"3.1代表Pond-Gree謂lsP/L3.2代表靜電除塵器/濕隧道技術(shù)3.3代表凝聚器技術(shù)3.4代表距離"x"公里3.5代表海岸位置3.6代表內(nèi)陸位置結(jié)晶可以在水流水道本身中連續(xù)進(jìn)行，或者在一個(gè)基本靜止的/緩慢攪動(dòng)的、有水極緩慢流經(jīng)的池中發(fā)生。在該池中發(fā)生進(jìn)一步輕微蒸發(fā)，并且可以通過使用合適的結(jié)構(gòu)體(例如混凝土柱)促進(jìn)結(jié)晶?；蛘?，可以使晶體沉到池底然后進(jìn)行定期的排干和收集。為了限制反應(yīng)的程度并保持輕微蒸發(fā)的海水通常的化學(xué)性質(zhì)不變，使除去沉淀出的結(jié)晶的水流緩慢地流出該池。根據(jù)氣候條件和具體產(chǎn)物，預(yù)計(jì)在池中的停留時(shí)間在1至10天量級(jí)。這樣的緩慢流動(dòng)確保維持有利于結(jié)晶的條件，并確保有足夠的時(shí)間讓大氣中的二氧化碳溶解到上清溶液中，以試圖再次獲得大致的正常海水的過飽和和亞穩(wěn)定狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)和推理，已發(fā)現(xiàn)即使在相當(dāng)數(shù)量的二價(jià)碳酸鹽固相沉淀出后，排出的溶液中的重碳酸鹽水平仍與起始溶液中的很接近。該補(bǔ)償?shù)亩趸嫉奈ㄒ粊碓词谴髿狻Ｒ虼?，該方法被認(rèn)為是在二價(jià)碳酸鹽結(jié)晶后伴有單向的來自大氣的二氧化碳交換。該交換的動(dòng)力學(xué)使得在池中的停留時(shí)間需要在1至IO天范圍內(nèi)。排出的溶液的組成非常接近輕微濃縮的42ppt海水，其中鈣水平略微低于預(yù)期，重碳酸鹽在正常水平。參見圖10的方案2，其中的設(shè)備靠近海邊的燃煤發(fā)電站，來自煙道氣的二氧化碳流進(jìn)入凝聚器中，以便將尺寸小于2.Ojum的小顆粒聚集成較大的顆粒。然后通過使用諸如靜電除塵器和/或濕隧道等的技術(shù)將這些顆粒連同最初尺寸就大于2.OMm的顆粒一起除去。將這些顆粒除去是因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂休^強(qiáng)的酸性，能使本方法下一步中使用的海水具有較高的酸度。這種酸度最終將會(huì)完全破壞碳酸鹽沉淀過程。然后，除去夾帶的顆粒的二氧化碳煙道氣流被通入上述的池或水道系統(tǒng)中。參見圖10的方案3，其中一個(gè)燃煤發(fā)電站遠(yuǎn)離海洋，二氧化碳煙道氣流可以如上所述通過凝聚器、靜電除塵器和/或濕隧道技術(shù)進(jìn)行處理。在這種情況下，清潔后的二氧化碳流排放到大氣中。但是，在一個(gè)距離電站很多公里之外并靠近海岸的標(biāo)準(zhǔn)的水道/池系統(tǒng)處，可以從大氣中吸納等量的或更大量的二氧化碳，作為對(duì)電站排放的二氧化碳的補(bǔ)償。圖11示出了如本說明書所述用于吸納二氧化碳的裝置100。裝置100包括重碳酸化反應(yīng)器105，用于使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水得到的物質(zhì)反應(yīng)。反應(yīng)器105由管115連接到離子交換器110,管115裝有閥120。閥120可以根據(jù)需要讓來自反應(yīng)器105的碳酸氫鹽溶液或來自槽125的再生溶液通過離子交換器IIO。離子交換器110中含有離子交換介質(zhì)130，離子交換介質(zhì)130中含有離子交換介質(zhì)112。離子交換器110的排出物通過管135，并被閥140導(dǎo)引到氯化鈣出口145(當(dāng)進(jìn)行介質(zhì)130再生時(shí))或碳酸氫鹽出口150(當(dāng)進(jìn)行離子交換時(shí))。出口150可以連接到一個(gè)蒸發(fā)器(未示出)，用于將來自離子交換器110的碳酸氫鹽溶液蒸發(fā)生成碳酸鈉固體。因此該系統(tǒng)包括一個(gè)用于使離子交換介質(zhì)再生的離子交換介質(zhì)再生器，該再生器包括槽125、閥120和140以及出口145。重碳酸化反應(yīng)器105具有入口155，用于接收含二氧化碳的氣體，例如用于接收尾氣、煙道氣、發(fā)酵氣、水泥和石灰煅燒爐排放氣，或者一些其他含二氧化碳?xì)怏w。入口155裝有靜電除塵器160，用于從含二氧化碳?xì)怏w中除去顆粒，以防止它們進(jìn)入重碳酸化反應(yīng)器105。重碳酸化反應(yīng)器105還具有水入口165，用于接收進(jìn)入反應(yīng)器的水；還具有碳酸鹽入口(未示出)，用于使碳酸鈣加入重碳酸化反應(yīng)器105中。重碳酸化反應(yīng)器105還具有出口170，用于使已被吸納掉二氧化碳的氣體可以從反應(yīng)器105排出。出口170裝有調(diào)壓器175，用于將重碳酸化反應(yīng)器105內(nèi)的壓力控制在約1.1atm和約10atm之間。重碳酸化反應(yīng)器105還裝有攪拌器180，用于攪拌反應(yīng)器105內(nèi)的碳酸鈣含水漿料。在運(yùn)行時(shí)，含二氧化碳的氣體通過靜電除塵器160進(jìn)入裝置100，靜電除塵器從氣體中除去顆粒，否則這些顆粒將可能影響作為一個(gè)封閉室的反應(yīng)器105內(nèi)的pH值。然后氣體通過管155進(jìn)入反應(yīng)器105。另外，需要時(shí)將水通過水入口165加入反應(yīng)器105中。反應(yīng)器105中含有碳酸釣的水漿料，如果需要可以用攪拌器180對(duì)其進(jìn)行攪拌。當(dāng)含二氧化碳的氣體與漿料接觸時(shí)，碳酸鉤與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水得到的物質(zhì)反應(yīng)，形成碳酸氫鈣溶液。廢氣通過出口170排出反應(yīng)器105,并且通過壓力控制器105將反應(yīng)器105內(nèi)的壓力控制在想要的壓力。碳酸氫鉤溶液經(jīng)過管115和閥120進(jìn)入離子交換器110，該交換器含有鈉形式的離子交換介質(zhì)130。通過流經(jīng)離子交換介質(zhì)130，鈣離子被交換成鈉離子，從而形成碳酸氫鈉溶液，該溶液通過管135和150以及閥140流出離子交換器110。這樣逐漸將離子交換介質(zhì)130從鈣形式轉(zhuǎn)化成鈉形式。如果需要，可將碳酸氫鈉溶液蒸發(fā)生成碳酸氫鹽固體，該固體可經(jīng)過或不經(jīng)過進(jìn)一步純化來使用、包裝和/或出售。離子交換介質(zhì)130可以用離子交換介質(zhì)再生器再生成鈉形式。在該方法中，將閥120設(shè)置成可以使得來自槽125的氯化鈉通過離子交換器110，并將閥140設(shè)置成可以使得得到的氯化鈣通過管135和145。氯化4丐溶液可以根據(jù)需要儲(chǔ)存或使用。圖12示出了本發(fā)明的另一種用于吸納二氧化碳的裝置。在圖12中，裝置200包括水道210,該水道將海水引入該裝置中并且充當(dāng)蒸發(fā)器。水道210最長(zhǎng)可達(dá)約80km，并且具有大的表面積，用于從海水中蒸發(fā)水以生成過飽和鹽水。它也充當(dāng)溶解器，用于溶解來自大氣的二氧化碳。裝置200還包括接觸器215，用于使水道210中過飽和的含碳酸鹽鹽水與氯化鈣溶液接觸。氯化鈣溶液從氯化鈣源220得到，該氯化鈣源可以是例如圖11中所示的裝置，充當(dāng)氯化釣發(fā)生器，或者可以是一個(gè)氯化鈣溶液槽。水道210流入池225中，該池能夠充當(dāng)分離器，用于通過沉降從其中的液體中分離固體。池225中可以含有結(jié)構(gòu)體(未示出)，例如水泥或金屬結(jié)構(gòu)體、柱等，以促進(jìn)固體的沉淀和/或分離。該結(jié)構(gòu)體可以是可從池225中拆卸的。池225具有輸出渠道230，用于將鹽水從池225中移出。水道210還裝有成核器235,用于向水道210中的液體中加入成核劑，從而使得或促進(jìn)方解石和/或菱鎂礦從鹽水中沉淀出來。在運(yùn)行時(shí)，海水從海洋流入水道225。海水沿水道前行時(shí)通過蒸發(fā)失去水分，并溶解額外的二氧化碳，生成過飽和的含碳酸鹽鹽水。通過接觸器215將來自于220源的氯化釣加入鹽水中。通過成核器235將一種成核劑例如石灰石粉加入鹽水中，以促進(jìn)碳酸鹽的沉淀，但是在加入成核劑之前或者不加的情況下，全部或部分碳酸鹽也有可能在接觸器215下游的水道225中或池225中發(fā)生沉淀。鹽水流入池225中，在這里發(fā)生碳酸鹽的沉淀和沉降。然后鹽水通過渠道230流出池225，并且可以返回海洋。如果池225中存在促進(jìn)固體沉淀和/或分離的結(jié)構(gòu)體，可以將它們間歇性地移出，并可以將其上附著的固體去除?？梢詫⒊?25中沉淀的碳酸鹽收集(例如通過將池排空并收集余下的淤積物)并處理。處理可以包括掩埋或置于廢物堆中，或者可以任選包括純化、包裝和/或出售。實(shí)施例在該部分中，下列內(nèi)容是通用的海水取自昆士蘭州湯斯維爾克利夫蘭灣，靠近大堡礁海洋公園管理局的水族館的海水入口處。海水全部經(jīng)過Q.45ii合成過濾器過濾。所使用的化學(xué)品均為分析(ANALAR)級(jí)。所產(chǎn)生的固體均使用粉末X射線衍射技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。如果適用，通過校準(zhǔn)峰面積才支術(shù)和/或SIROQUANT程序的Reitveld技術(shù)對(duì)存在的固相的比例進(jìn)行半定量檢測(cè)。如果適用，使用WATEQF4和/或PHREEQC化學(xué)模擬程序(chemicalspeciationprogram)對(duì)進(jìn)入和排出的溶液建立化學(xué)才莫型。采用了一系列分析化學(xué)技術(shù)，包括-原子吸收分光光度法-電感耦合等離子體質(zhì)譜-標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)滴定(standardwaterqualitytitration)，選擇性離子電極和重量分析技術(shù)方法將海水收集在20升塑料容器中。這些容器已經(jīng)預(yù)先用分析級(jí)鹽酸進(jìn)行過酸洗，用蒸餾水進(jìn)行過沖洗，并在收集之前剛剛用周圍環(huán)境中的海水進(jìn)行三次洗滌。然后將海水在實(shí)驗(yàn)室中通過安裝在真空抽濾系統(tǒng)上的0.45jum聚碳酸酯過濾器進(jìn)行兩次過濾，然后在約25匸下儲(chǔ)存在暗室中直到使用。所有實(shí)驗(yàn)均在約25'C的室溫下、在清潔的條件下進(jìn)行。所有實(shí)驗(yàn)用溶液均使用分析級(jí)(Analar)化學(xué)品配制。這些溶液配制成合適的濃度，重量用四位小數(shù)的分析天平確定，化合物在合適的情況下在1051C干燥約24小時(shí)。使用的所有結(jié)晶水合物均在現(xiàn)成的條件下使用，因?yàn)楦稍锟赡軙?huì)使化學(xué)計(jì)量不一致。所有溶液均在大氣平衡的蒸餾水中配制。已知含有去離子性樹脂的去離子水會(huì)抑制某些結(jié)晶反應(yīng)和過程。使用分析級(jí)的化學(xué)品，是因?yàn)橐阎ǔ５脑噭┘?jí)化學(xué)品可能含有一些可能會(huì)抑制或促進(jìn)結(jié)晶反應(yīng)的雜質(zhì)。雖然分析級(jí)的化學(xué)品可能含有類似的雜質(zhì)，但它們的濃度通常比實(shí)驗(yàn)室級(jí)試劑的低。已知分析級(jí)材料的影響比實(shí)驗(yàn)室級(jí)材料的小。已知光語純級(jí)材料在性能上比分析級(jí)優(yōu)越，但它們大量使用時(shí)過于昂貴，讓人望而卻步。所有反應(yīng)物的溶液視情況或者在經(jīng)合適洗滌的塑料瓶中配制，或者在容量分析瓶中配制。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求使用各種濃度。使用前，所有反應(yīng)物均通過0.45jum聚碳酸酯過濾器進(jìn)行兩次過濾。這是為了除去可能存在于這些溶液中的所有尺寸大于0.45pim的固體材料。這些固體可能成為異相成核的中心并因此影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)在多種可獲得的反應(yīng)容器中進(jìn)行。它們通常為潔凈的塑料瓶、塑料罐、家庭釀造用塑料容器，體積最大至200L。有時(shí)使用清潔的玻璃反應(yīng)燒瓶。大部分實(shí)驗(yàn)在體積在10至20L范圍內(nèi)的塑料容器中進(jìn)行。該尺寸便于提供適量的固體用于進(jìn)一步研究。為了方便，結(jié)果以克/200L或克每升表示。所有溶液均在即將進(jìn)行反應(yīng)時(shí)進(jìn)行取樣，以便確定溶液的起始組成。各個(gè)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)均重復(fù)進(jìn)行兩次。使反應(yīng)進(jìn)行各種時(shí)間長(zhǎng)度，最長(zhǎng)達(dá)1周。實(shí)驗(yàn)在靜止條件下進(jìn)行或者在振動(dòng)臺(tái)上在連續(xù)的攪動(dòng)條件下進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，使所含的所有產(chǎn)生的固體處于懸浮狀態(tài)并使液體通過0.45nm過濾器過濾，直到肉眼判斷液體為清澈。然后將所產(chǎn)生的結(jié)晶固體干燥，用于進(jìn)一步分析。此外，對(duì)殘余的清澈溶液進(jìn)行取樣，用于分析多種被分析物，以便得到各種反應(yīng)后溶液的最終組成。使用多種分析技術(shù)測(cè)定溶液的化學(xué)組成。這些包括原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)鐠和多種滴定，選擇性離子電極和重量分析技術(shù)，所有這些均適合于水質(zhì)分析。溶液用分析技術(shù)通常是列于美國(guó)公共健康協(xié)會(huì)手冊(cè)(AmericanPublicHealthAssociationManual)中的各種方案。所有的分析在StaffordBrisbane的澳大利亞實(shí)驗(yàn)室服務(wù)公司(AustralianLaboratoryServices,ALS)的NATA認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，或者在湯斯維爾的詹姆斯庫克大學(xué)(JamesCookUniversity)高等分析中心的國(guó)際認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。制備空氣干燥的固體，用以在高等分析中心的實(shí)驗(yàn)室中用X射線粉末衍射技術(shù)進(jìn)行分析。該制備過程包括輕柔地研磨至約4-20jum的粒徑。然后將得到的粉末涂抹在玻璃片上或者加載到樣品孔中。所使用的裝樣技術(shù)部分取決于可得到的結(jié)晶固體的量。對(duì)于X射線衍射分析，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為使用銅Ki射線、帶有后衍射(postdiffraction)石墨晶體單色儀的西門子(現(xiàn)為布魯克)D5000衍射儀。所有衍射測(cè)量過程都在5至65度26角的范圍內(nèi)進(jìn)行，從過去的經(jīng)驗(yàn)來看該范圍適于鑒定可能存在的晶相。晶相的鑒定通過與粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)(JointCommitteeofPowderDiffractionStandards)的數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)圖樣進(jìn)行比較來完成。用已有的技術(shù)對(duì)存在的固相進(jìn)行一些半定量X射線衍射分析，這些技術(shù)包括校準(zhǔn)峰面積技術(shù)和SIROQUANT程序中使用的基于Reitve1d的技術(shù)。使用WATEQF4和/或PHREEQC系列程序?qū)?2種起始和最終溶液建立化學(xué)模擬模型。在可能的情況下，所有分析技術(shù)對(duì)應(yīng)于APHA水質(zhì)分析方案。實(shí)驗(yàn)中使用的所有海水具有與表5中一致的組成。所使用的所有其他水為大氣平衡的蒸餾水。不使用去離子水是因?yàn)橐阎词箻O低濃度的去離子性樹脂也會(huì)抑制某些結(jié)晶過程。制備碳酸4丐由下列X射線衍射線識(shí)別0.30359nm強(qiáng)度1000.20953nm強(qiáng)度200.22852nm強(qiáng)度15假定<table>tableseeoriginaldocumentpage47</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>假定在輸入的海水中含120PpmHCO廣在使CaC03沉淀中所用的HC0r在24小時(shí)后并產(chǎn)物的XRD除去固體后海水鑒定中所留存的HC(V(ppm)<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>霰石由下列X射線衍射線識(shí)別:0.3398nm強(qiáng)度1000.1978nm強(qiáng)度300.3275nm強(qiáng)度70蘇打石由下列X射線衍射線識(shí)別:0.2971nm強(qiáng)度1000.2604nm強(qiáng)度700.3084nm強(qiáng)度30由峰面積法和SIROQUANT定量。菱鎂礦/白云石菱鎂礦由下列X射線衍射線識(shí)別:0.2745nm強(qiáng)度1000.2104nm強(qiáng)度600.1703nm強(qiáng)度20白云石由下列X射線衍射線識(shí)另'J:0.2884nm強(qiáng)度1000.1787nm強(qiáng)度500.2190體強(qiáng)度60假定l升35%。(ppt)的海水含有400ppm(mg/Kg)鈣(總)1300ppmUg/Kg)鎂(總)120ppm(mg/Kg)重碳酸鹽(總)Ca:Mg重摩濃度比為1:5.345產(chǎn)率產(chǎn)率相當(dāng)于co2方案1M僅通過曝氣pC02=3.4xlO—4atm牛碳酸酐酶作為成核劑1.45g/200L7.2mg/L菱鎂礦3.75mgC02/LMag方案2M1曝氣+蒸發(fā)+CaCh溶液59g/200L295mg/L無序白云石141mgC02/L方案2M2曝氣+蒸發(fā)+MgCh溶液53.8g/200L270mg/L菱鎂礦139mgC02/L方案3M1水與菱鎂礦接觸1.01g/200L5.03mg/L菱鎂礦2.63mgC02/L方案3M2水與白云石接觸1.11g/200L5.56mg/L無序白云石2.65mgC02/L方案4M1使用CaCl2溶液十KHC03溶液235g/200L1180mg/L562mg/LC02<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>蘇打石由下列X射線衍射線識(shí)別:0.2972腿強(qiáng)度1000.2603nm強(qiáng)度700.3084nm強(qiáng)度35天然堿由下列X射線衍射線識(shí)另，J:0.2648nm強(qiáng)度1000.3072nm強(qiáng)度800.4892nm強(qiáng)度35在方案4M1和4M2中，通過用蒸餾水或自來水處理分離的固體混合物，使更多的純NaHC03從白云石或菱鎂礦混合物中結(jié)晶出來。不溶性的白云石或菱鎂礦不溶解，而明顯更易溶的NaHC03溶解。它通過蒸發(fā)從溶液中再結(jié)晶出來。5權(quán)利要求1.一種吸納二氧化碳的方法，包括下列步驟(a)使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)反應(yīng)，生成二價(jià)陽離子的碳酸氫鹽；以及(b)用一種離子交換介質(zhì)將(a)中生成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子交換成一種一價(jià)陽離子，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽的溶液；其中所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物在水中具有低溶解度。2.權(quán)利要求1的方法，還包括(c)將離子交換介質(zhì)用所述一價(jià)陽離子的卣化物或氫卣酸再生，生成二價(jià)陽離子的面化物。3.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物在室溫、環(huán)境壓力下具有小于約1xl(T的溶度積(Ksp)值。4.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子選自鈣、鎂、鍶、鋇、鉛、鎘、鋅、鈷、鎳、錳、鐵、過渡金屬和其任何組合。5.權(quán)利要求1的方法，其中用于步驟(a)的二氧化碳從一種含二氧化碳的氣體和/或大氣獲得。6.權(quán)利要求5的方法，還包括將顆粒從含二氧化碳的氣體中除去。7.權(quán)利要求1的方法，還包括為步驟(a)生成至少部分C02的預(yù)備步驟。8.權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟使步驟(b)中形成的一價(jià)陽離子碳酸氫鹽與一種二價(jià)陽離子的硫酸鹽反應(yīng)生成二價(jià)陽離子的碳酸鹽和一價(jià)陽離子的硫酸鹽。9.權(quán)利要求1的方法，還包括將步驟(a)的一個(gè)或多個(gè)后續(xù)步驟中釋放的任何二氧化碳循環(huán)到步驟U)中的步驟。10.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)在一個(gè)封閉室內(nèi)進(jìn)行。11.權(quán)利要求10的方法，其中封閉室內(nèi)含有含二氧化碳的氣氛。12.權(quán)利要求11的方法，其中含二氧化碳的氣氛的溫度在約5至約60。C之間。13.權(quán)利要求11的方法，其中含二氧化碳的氣氛的總壓力為約0.0003個(gè)大氣壓至約10個(gè)大氣壓。14.權(quán)利要求11的方法，其中含二氧化碳的氣氛的二氧化碳分壓為約0.0003至約0.5個(gè)大氣壓。15.權(quán)利要求11的方法，其中含二氧化碳的氣氛的二氧化碳含量為約300ppm(即約0.03體積％)至約50體積％。16.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物選自方解石、霰石、白云石、碳酸鈞鎂石、石灰石、球霰石、菱鎂礦、氧化鎂、水碳鎂石、三水菱鎂礦、多水菱鎂礦、纖水碳鎂石、水菱鎂礦、J求碳4美石和4MgC03.Mg(OH)2■8H20。17.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物是至少部分煅燒過的。18.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物為無水粉末或含水漿料或糊狀物的形式。19.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)包括由二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物和水制備含水漿料，并將該漿料與二氧化碳的水溶液或其書于生物混合。20.權(quán)利要求1的方法，其中二價(jià)陽離子的碳酸氫鹽處于水溶液中，并且該方法包括控制所述水溶液的pH值，使其最終pH值在約7.5至約9.0范圍內(nèi)。21.權(quán)利要求1的方法，其中使二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與比化學(xué)計(jì)算量過量約0°/。至約20%的二氧化碳和/或二氧化碳溶于水得到的物質(zhì)接觸。22.權(quán)利要求1的方法，其中一價(jià)陽離子是鈉或鉀。23.權(quán)利要求2的方法，其中卣化物選自氟化物、氯化物、溴化物、硤化物和其中任何兩種或多種的混合物。24.權(quán)利要求1的方法，還包括(d)通過從所述一價(jià)陽離子碳酸氫鹽溶液中蒸發(fā)水從而從該溶液中回收所述的一價(jià)陽離子碳酸氫鹽。25.—種用于吸納二氧化碳的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水形成的物質(zhì)反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；以及(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的碳酸氳鹽中的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氳鹽。26.權(quán)利要求25的裝置，還包括(c)一個(gè)離子交換介質(zhì)再生器，用于用所述一價(jià)陽離子的卣化物或氫面酸對(duì)離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生并生成二價(jià)陽離子囟化物。27.權(quán)利要求26的裝置，其中所述重碳酸化反應(yīng)器適于在約0.0003atm至約10atm的壓力下操作。28.權(quán)利要求26的裝置，包括一個(gè)用于接收含二氧化碳?xì)怏w的入口。29.權(quán)利要求28的裝置，還包括一個(gè)用于從含二氧化碳的氣體中脫除顆粒的顆粒脫除器。30.權(quán)利要求26的裝置，其中重碳酸化反應(yīng)器包括將重碳酸化反應(yīng)器的壓力控制在約0.0003atm至約10atm的設(shè)備。31.—種用于吸納二氧化碳的方法，包括如下步驟-將一種二價(jià)陽離子卣化物加入一種過飽和的含碳酸鹽鹽水中，所述鹽水與含C02的氣氛接觸，從而使得二價(jià)陽離子卣化物形成所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽，所述碳酸鹽具有低溶解度；以及-使二價(jià)陽離子的碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來。32.權(quán)利要求31的方法，其中使二價(jià)陽離子的碳酸鹽沉淀的步驟包括向鹽水中加入一種成核劑，其中成核劑能夠促進(jìn)方解石和/或白云石和/或菱鎂礦的形成；以及使得方解石和/或白云石和/或菱鎂礦從鹽水中沉淀出來。33.權(quán)利要求32的方法，其中成核劑選自石灰石、方解石、白云石、球霰石、粘土礦、純化的牛碳酸酐酶、純化的人碳酸酐酶、草酸釣、碳酸鈉、兩親性卟啉、磁場(chǎng)、蛋白質(zhì)、油酸鈉以及多種天然的、成份不甚清楚的皂用香精，包括獸脂皂(酪狀皂)、sapdurus(硬肥皂)和sapmollis(軟肥急)。34.權(quán)利要求31的方法，還包括將沉淀的二價(jià)陽離子碳酸鹽收集并處理的步驟。35.權(quán)利要求31的方法，其中鹽水就二價(jià)陽離子碳酸鹽而言是過飽和的，所述碳酸鹽包括碳酸釣和/或碳酸鎂。36.權(quán)利要求31的方法，包括提供二價(jià)陽離子面化物的步驟。37.權(quán)利要求36的方法，其中提供二價(jià)陽離子卣化物的步驟包括(a)使所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽；(b)使用一種離子交換介質(zhì)使(a)中得到的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子與一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽的溶液；以及(c)用所述一價(jià)陽離子的囟化物或氫卣酸對(duì)所述離子交換介質(zhì)進(jìn)行再生，生成二價(jià)陽離子由化物。其中所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物具有低水溶性。38.—種用于吸納二氧化碳的裝置，包括——個(gè)接觸器，用于使一種二價(jià)陽離子卣化物與一種過飽和的含碳酸鹽鹽水接觸，所述鹽水與一種含二氧化碳的氣體處于接觸中，從而使得二價(jià)陽離子囟化物形成一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽并從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來，所述碳酸鹽具有低溶解度；以及-一個(gè)分離器，用于將二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中分離出來。39.權(quán)利要求38的裝置，還包括一個(gè)成核器，用于將一種成核劑加入鹽水中從而使得方解石和/或白云石和/或菱鎂礦和/或碳酸鈉相從鹽水中沉淀出來。40.權(quán)利要求38的裝置，還包括一個(gè)蒸發(fā)器，用于從鹽水中蒸發(fā)水。41.權(quán)利要求40的裝置，其中的蒸發(fā)器包括一條水道。42.—種用于吸納二氧化碳的裝置，包括(a)—個(gè)重碳酸化反應(yīng)器，用于使一種二價(jià)陽離子碳酸鹽與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水形成的物質(zhì)反應(yīng)，形成二價(jià)陽離子碳酸氫鹽，其中所述二價(jià)陽離子能夠形成低水溶性的碳酸鹽；以及(b)—種離子交換介質(zhì)，用于將重碳酸化反應(yīng)器中形成的碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子與一種一價(jià)陽離子交換，生成一價(jià)陽離子碳酸氬鹽，(c)一個(gè)離子交換介質(zhì)再生器，用于將離子交換介質(zhì)用所述一價(jià)陽離子的面化物或氫卣酸進(jìn)行再生，生成二價(jià)陽離子的卣化物，(d)—個(gè)接觸器，用于使二價(jià)陽離子面化物與一種過飽和的含碳酸鹽鹽水接觸，所述鹽水與一種含二氧化碳的氣體處于接觸中，從而使得二價(jià)陽離子鹵化物形成所述二價(jià)陽離子的碳酸鹽并從含碳酸鹽鹽水中沉淀出來，所述碳酸鹽具有低溶解度；(e)—個(gè)蒸發(fā)器，用于從鹽水中蒸發(fā)水；以及(f)一個(gè)分離器，用于將二價(jià)陽離子碳酸鹽從含碳酸鹽鹽水中分離出全文摘要記載了一種吸納二氧化碳的方法。在該方法中，使一種二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物與二氧化碳和水和/或與一種由二氧化碳溶于水中得到的物質(zhì)反應(yīng)，生成二價(jià)陽離子的碳酸氫鹽。該二價(jià)陽離子的碳酸鹽、氧化物或氫氧化物具有低水溶性。用一種離子交換介質(zhì)將如此生成的二價(jià)陽離子碳酸氫鹽中的二價(jià)陽離子交換成一種一價(jià)陽離子，生成一價(jià)陽離子碳酸氫鹽的溶液。文檔編號(hào)C01B31/24GK101252982SQ200680024613公開日2008年8月27日申請(qǐng)日期2006年7月5日優(yōu)先權(quán)日2005年7月5日發(fā)明者C·卡夫,S·W·M·布萊克申請(qǐng)人:澳大利亞格林索斯股份有限公司