專利名稱：二氧化碳吸收裝置和二氧化碳吸收方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及二氧化碳吸收裝置，其可以安裝在汽車排氣管或工廠煙囪上。本發(fā)明還涉及二氧化碳吸收方法。
有關(guān)阻止地球的變暖是待解決的最困難的問題之一。地球的平均溫度最近逐漸地增長。如果其繼續(xù)，南極和北極的冰山將會融化，使海平面顯著地上升，導(dǎo)致淹沒許多島嶼和財產(chǎn)。此外，伴隨的地球生態(tài)的破壞將影響包括人類的生物。地球變暖的原因據(jù)說是近來的二氧化碳排放量的增加。
本發(fā)明的目的是吸收二氧化碳和減少其排放量，從而為阻止地球變暖作出貢獻(xiàn)。
發(fā)明概述本發(fā)明的發(fā)明人為解決阻止地球變暖的問題進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了二氧化碳吸收材料例如水泥組合物。根據(jù)本發(fā)明，提供二氧化碳吸收裝置，包括透氣材料的外殼；和裝在所述外殼中的二氧化碳吸收材料。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)氣體通過所述外殼時，氣體中的二氧化碳被吸收。所述外殼可以安裝在內(nèi)部具有進(jìn)口和出口的管中。
此外，提供二氧化碳吸收方法。該方法包括下列步驟提供透氣材料的外殼；在所述外殼內(nèi)裝入二氧化碳吸收材料；和使氣體通過所述外殼以吸收氣體中的二氧化碳。
附圖簡述

圖1顯示本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置的橫斷面視圖。
圖2顯示本發(fā)明的裝置安裝在汽車排氣管末端的狀態(tài)的視圖。
圖3顯示安裝在汽車排氣管末端的本發(fā)明的放大圖。
圖4顯示本發(fā)明的材料吸收二氧化碳的結(jié)果。
圖5顯示本發(fā)明的材料吸收二氧化碳的結(jié)果。
發(fā)明詳述圖1顯示本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置的橫斷面視圖。如圖1所示，二氧化碳吸收裝置1具有透氣材料的外殼4。外殼4，如圖1所示是網(wǎng)?；蛘撸撏鈿た梢杂衫缈椩旎蚍强椩斓木哂型笟庑缘陌寤蚣垬?gòu)成。在外殼4內(nèi)部，裝入二氧化碳吸收材料，例如水泥組合物。外殼4置于管5內(nèi)部。管5具有進(jìn)口2和出口3。圖1所示的所述裝置，如圖2和3所示，沿著汽車10的排氣管9安裝。或者，該裝置可以沿著煙囪等安裝。該裝置用來吸收二氧化碳。當(dāng)汽車10或煙囪的廢氣被從管5的進(jìn)口2導(dǎo)入時，廢氣中的二氧化碳被裝在外殼4內(nèi)部的二氧化碳吸收材料吸收。在這樣的處理以后，廢氣從出口3排出。根據(jù)本發(fā)明，廢氣有效地與二氧化碳吸收材料接觸。管在其表面內(nèi)部具有幾個鉤，以與外殼4嚙合。
此外，在管5的出口3上，可以提供過濾器以捕捉從外殼4泄漏的水泥組合物粉末。
接下來，詳細(xì)說明本發(fā)明的二氧化碳吸收材料。作為二氧化碳吸收材料，優(yōu)選使用水泥組合物。根據(jù)本發(fā)明，水泥組合物可以選自礬土水泥、鎂氧水泥、硅石水泥、硅酸鹽水泥、高爐水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、高早強水泥、超高早強水泥、中熱水泥、白水泥、膨脹水泥和其混合物。特別地，優(yōu)選使用硅酸鹽水泥。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料除了SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、SO3等外可以含有CaO，但不限定于此。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以含有CaO，其被認(rèn)為主要地起二氧化碳吸收材料的作用。水泥組合物吸收二氧化碳的機(jī)理科學(xué)上不清楚。發(fā)明人認(rèn)為一個主要機(jī)理可通過下式解釋。無論如何，應(yīng)該注意該假定的機(jī)理不受限制本發(fā)明，即使它是錯誤的。
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在該機(jī)理中，水(H20)是CaO吸收二氧化碳所必需的。但是，過多的水將對二氧化碳吸收效率產(chǎn)生不利影響，因為水使水泥組合物固化。因此，二氧化碳吸收材料或水泥組合物的水含量被控制得盡可能少。通常，不必向水泥組合物中加水，因為從汽車或工廠來的廢氣包含促進(jìn)上式所示的反應(yīng)的程度的水。
該二氧化碳吸收材料可以包含CaO。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的CaO含量不受限制，但優(yōu)選CaO的含量是40到80重量％，特別是55到70重量％，更特別是60到67重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含SiO2。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的SiO2含量不受限制，但優(yōu)選SiO2的含量是5到50重量％，特別是13到30重量％，更特別是17到25重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含Al2O3。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的Al2O3含量不受限制，但優(yōu)選Al2O3的含量是1到20重量％，特別是2到10重量％，更特別是3到8重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含F(xiàn)e2O3。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的Fe2O3含量不受限制，但優(yōu)選Fe2O3的含量是0.1到15重量％，特別是0.3到10重量％，更特別是0.5到6重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含MgO。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的MgO含量不受限制，但優(yōu)選MgO的含量是0.001到10重量％，特別是0.01到7重量％，更特別是0.1到5.5重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含Na2O和/或K2O。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的Na2O和/或K2O含量不受限制，但優(yōu)選Na2O和/或K2O的含量是0.01到5重量％，特別是0.05到3重量％，更特別是0.5到1.3重量％。
根據(jù)本發(fā)明，二氧化碳吸收材料可以包含SO3。本發(fā)明中二氧化碳吸收材料的SO3的含量不受限制，但優(yōu)選SO3的含量是0.01到7重量％，特別是0.1到5重量％，更特別是1到3重量％。
使用水泥組合物作為二氧化碳吸收材料時，水泥組合物優(yōu)選為粉末形式。本發(fā)明使用的水泥組合物優(yōu)選具有0.1和100μm之間的平均粒徑。根據(jù)本發(fā)明，外殼優(yōu)選由具有透氣性的網(wǎng)構(gòu)成。所述網(wǎng)具有小于水泥組合物平均粒徑的篩孔尺寸。作為替代，外殼可以由前面討論的代用材料構(gòu)成。為了捕捉從網(wǎng)泄漏的水泥組合物，本發(fā)明的裝置進(jìn)一步包括安裝在出口的過濾器。根據(jù)本發(fā)明，裝入了二氧化碳吸收材料特別是水泥組合物的外殼，優(yōu)選厚度為1到100mm。本發(fā)明的裝置優(yōu)選沿著汽車排氣管或沿著煙囪安裝，以吸收二氧化碳。
下面，顯示實施例，其是本發(fā)明人考慮的最佳方式，但本發(fā)明不限于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在權(quán)利要求定義的發(fā)明范圍內(nèi)修改這些實施例。
實施例1提供樣品1作為二氧化碳吸收材料。樣品1具有如下組成CaO60到67重量％、
SiO217到25重量％、Al2O33到8重量％、Fe2O30.5到6重量％、MgO0.1到5.5重量％、Na2O和/或K2O0.5到1.3重量％、和SO31到3重量％。
樣品1為粉末形式。樣品1裝入網(wǎng)孔小于樣品1平均粒徑的網(wǎng)中。
包括樣品1的網(wǎng)置于具有含高濃度二氧化碳的氣氛的容器中。1小時以后，二氧化碳濃度減少大約72％。
實施例2用于實施例1的包含樣品1的網(wǎng)置于管內(nèi)部，組裝本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置。然后，所述裝置安裝在汽車的排氣管的末端。
測量二氧化碳的排放量。結(jié)果證明本發(fā)明的裝置可以吸收二氧化碳并顯著地降低排放的廢氣中二氧化碳的濃度。
實施例3用于實施例1的包含樣品1的網(wǎng)置于管內(nèi)部，組裝本發(fā)明的二氧化碳吸收裝置。然后，所述裝置安裝在化學(xué)工廠的煙囪末端。
測量二氧化碳的排放量。結(jié)果證明本發(fā)明的裝置可以吸收二氧化碳并顯著地降低排放的廢氣中二氧化碳的濃度。
實施例4提供具有下列組成的二氧化碳吸收材料作為樣品23CaO·SiO248重量％，2CaO·SiO227重量％，
3CaO·Al2O312重量％，4CaO·Al2O3·Fe2O38重量％，和其它5重量％，樣品2為粉末形式。提供容量為555ml的容器，在其中放入樣品2。容器的內(nèi)部用99.0％二氧化碳?xì)怏w置換，隨后裝入樣品2。在本實施例4中，準(zhǔn)備4個容器。第一個容器包含0.2g樣品2。第二容器包含0.30g樣品2。第三容器包含0.37g樣品2。第四容器包含0.41g樣品2。試驗在溫度20進(jìn)行。容器內(nèi)部壓力最初是1013hPa，從裝入起定期測量24小時。圖4顯示最初91分鐘的結(jié)果。
圖4中，縱軸表示壓差，即，從最初壓力(1013hPa)減去當(dāng)時的壓力得到的差。
從圖4的結(jié)果可以看出，樣品2依賴于容器中裝入的樣品2的量吸收大量的氣體。樣品2顯著地吸收二氧化碳。隨樣品2的量增加，吸收的二氧化碳的量也增加。例如，圖1中，差為“～100hPa”是指樣品吸收或減少大約10％的二氧化碳。
實施例5使用實施例4提供的樣品2。準(zhǔn)備包括5.0％二氧化碳和95.0％氮的混合氣體。該氣體模擬汽車廢氣。使用容量為555ml的容器。在本實施例中，準(zhǔn)備3個容器。第一個容器包含0.6g樣品2。第二容器包含1.2g樣品2。第三容器不包含樣品2，裝入99.99％氮作為對照。容器內(nèi)部用該混合氣體置換。容器內(nèi)部壓力最初是1013hPa，從裝入起定期測量24小時。本試驗在溫度20℃進(jìn)行。
圖5顯示最初的91分鐘的結(jié)果。從理論上看，差“～50hPa”被認(rèn)為是最大值。在80分鐘的時候，兩個容器達(dá)到飽和狀態(tài)，大約為最大值的80％。如圖3所示，裝入起大約20分鐘后，作為對照的第三容器其內(nèi)部壓力增加。本發(fā)明人不清楚對照的壓力增加的原因?？赡苁钱a(chǎn)生了某些氣體。但是，本發(fā)明人認(rèn)為樣品2在99.99％氮氣氣氛中不能吸收任何氣體。
權(quán)利要求
1.二氧化碳吸收裝置，包括透氣材料的外殼；和裝入到外殼內(nèi)部的含有CaO的二氧化碳吸收材料；其中使氣體通過所述外殼以吸收氣體中的二氧化碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料是水泥組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料選自礬土水泥、鎂氧水泥、硅石水泥、硅酸鹽水泥、高爐水泥、粉煤灰水泥、礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、高早強水泥、超高早強水泥、中熱水泥、白水泥、膨脹水泥和其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料是硅酸鹽水泥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料包括CaO60到67重量％、SiO217到25重量％、Al2O33到8重量％、Fe2O30.5到6重量％、MgO0.1到5.5重量％、Na2O和/或K2O0.5到1.3重量％、和SO31到3重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料是粉末形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中二氧化碳吸收材料的平均粒徑在0.1到100μm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的二氧化碳吸收裝置，其中外殼由篩孔尺寸小于水泥組合物平均粒徑的網(wǎng)構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中裝入水泥組合物的外殼的厚度為1到100mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，進(jìn)一步包括覆蓋外殼的管，所述管具有進(jìn)口和出口，其中當(dāng)氣體從進(jìn)口導(dǎo)入時，氣體中的二氧化碳被二氧化碳吸收材料吸收，隨后該氣體從出口排放。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的二氧化碳吸收裝置，進(jìn)一步包括設(shè)置在出口用于捕捉二氧化碳吸收材料的過濾器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中該裝置沿著汽車的排氣管安裝。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的二氧化碳吸收裝置，其中該裝置沿?zé)焽璋惭b。
14.二氧化碳吸收方法，包括提供透氣材料的外殼；在外殼的內(nèi)部裝入含有CaO的二氧化碳吸收材料；和使氣體通過外殼以吸收氣體中的二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明涉及二氧化碳吸收裝置，其沿汽車排氣管安裝或沿工廠煙囪安裝。本發(fā)明還涉及二氧化碳吸收方法。根據(jù)本發(fā)明，提供二氧化碳吸收裝置，包括透氣材料的外殼(4)；用于吸收二氧化碳的水泥組合物，其裝入外殼(4)的內(nèi)部；和管(5)，其覆蓋所述外殼，所述管具有進(jìn)口(2)和出口(3)。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)氣體從進(jìn)口(2)導(dǎo)入時，氣體中二氧化碳被例如裝入到外殼(4)中的水泥組合物的二氧化碳吸收材料吸收。氣體從出口(3)排出。
文檔編號B01D53/04GK1735450SQ03825869
公開日2006年2月15日 申請日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月29日
發(fā)明者滿田久輝 申請人:國際環(huán)境保護(hù)聯(lián)合公司