专利名称：二氧化碳吸收装置和二氧化碳吸收方法
背景技术：
本发明涉及二氧化碳吸收装置，其可以安装在汽车排气管或工厂烟囱上。本发明还涉及二氧化碳吸收方法。
有关阻止地球的变暖是待解决的最困难的问题之一。地球的平均温度最近逐渐地增长。如果其继续，南极和北极的冰山将会融化，使海平面显著地上升，导致淹没许多岛屿和财产。此外，伴随的地球生态的破坏将影响包括人类的生物。地球变暖的原因据说是近来的二氧化碳排放量的增加。
本发明的目的是吸收二氧化碳和减少其排放量，从而为阻止地球变暖作出贡献。
发明概述本发明的发明人为解决阻止地球变暖的问题进行了研究，发现了二氧化碳吸收材料例如水泥组合物。根据本发明，提供二氧化碳吸收装置，包括透气材料的外壳；和装在所述外壳中的二氧化碳吸收材料。根据本发明，当气体通过所述外壳时，气体中的二氧化碳被吸收。所述外壳可以安装在内部具有进口和出口的管中。
此外，提供二氧化碳吸收方法。该方法包括下列步骤提供透气材料的外壳；在所述外壳内装入二氧化碳吸收材料；和使气体通过所述外壳以吸收气体中的二氧化碳。
附图简述
图1显示本发明的二氧化碳吸收装置的横断面视图。
图2显示本发明的装置安装在汽车排气管末端的状态的视图。
图3显示安装在汽车排气管末端的本发明的放大图。
图4显示本发明的材料吸收二氧化碳的结果。
图5显示本发明的材料吸收二氧化碳的结果。
发明详述图1显示本发明的二氧化碳吸收装置的横断面视图。如图1所示，二氧化碳吸收装置1具有透气材料的外壳4。外壳4，如图1所示是网。或者，该外壳可以由例如织造或非织造的具有透气性的板或纸构成。在外壳4内部，装入二氧化碳吸收材料，例如水泥组合物。外壳4置于管5内部。管5具有进口2和出口3。图1所示的所述装置，如图2和3所示，沿着汽车10的排气管9安装。或者，该装置可以沿着烟囱等安装。该装置用来吸收二氧化碳。当汽车10或烟囱的废气被从管5的进口2导入时，废气中的二氧化碳被装在外壳4内部的二氧化碳吸收材料吸收。在这样的处理以后，废气从出口3排出。根据本发明，废气有效地与二氧化碳吸收材料接触。管在其表面内部具有几个钩，以与外壳4啮合。
此外，在管5的出口3上，可以提供过滤器以捕捉从外壳4泄漏的水泥组合物粉末。
接下来，详细说明本发明的二氧化碳吸收材料。作为二氧化碳吸收材料，优选使用水泥组合物。根据本发明，水泥组合物可以选自矾土水泥、镁氧水泥、硅石水泥、硅酸盐水泥、高炉水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、高早强水泥、超高早强水泥、中热水泥、白水泥、膨胀水泥和其混合物。特别地，优选使用硅酸盐水泥。
根据本发明，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。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以含有CaO，其被认为主要地起二氧化碳吸收材料的作用。水泥组合物吸收二氧化碳的机理科学上不清楚。发明人认为一个主要机理可通过下式解释。无论如何，应该注意该假定的机理不受限制本发明，即使它是错误的。
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在该机理中，水(H20)是CaO吸收二氧化碳所必需的。但是，过多的水将对二氧化碳吸收效率产生不利影响，因为水使水泥组合物固化。因此，二氧化碳吸收材料或水泥组合物的水含量被控制得尽可能少。通常，不必向水泥组合物中加水，因为从汽车或工厂来的废气包含促进上式所示的反应的程度的水。
该二氧化碳吸收材料可以包含CaO。本发明中二氧化碳吸收材料的CaO含量不受限制，但优选CaO的含量是40到80重量％，特别是55到70重量％，更特别是60到67重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含SiO2。本发明中二氧化碳吸收材料的SiO2含量不受限制，但优选SiO2的含量是5到50重量％，特别是13到30重量％，更特别是17到25重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含Al2O3。本发明中二氧化碳吸收材料的Al2O3含量不受限制，但优选Al2O3的含量是1到20重量％，特别是2到10重量％，更特别是3到8重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含Fe2O3。本发明中二氧化碳吸收材料的Fe2O3含量不受限制，但优选Fe2O3的含量是0.1到15重量％，特别是0.3到10重量％，更特别是0.5到6重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含MgO。本发明中二氧化碳吸收材料的MgO含量不受限制，但优选MgO的含量是0.001到10重量％，特别是0.01到7重量％，更特别是0.1到5.5重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含Na2O和/或K2O。本发明中二氧化碳吸收材料的Na2O和/或K2O含量不受限制，但优选Na2O和/或K2O的含量是0.01到5重量％，特别是0.05到3重量％，更特别是0.5到1.3重量％。
根据本发明，二氧化碳吸收材料可以包含SO3。本发明中二氧化碳吸收材料的SO3的含量不受限制，但优选SO3的含量是0.01到7重量％，特别是0.1到5重量％，更特别是1到3重量％。
使用水泥组合物作为二氧化碳吸收材料时，水泥组合物优选为粉末形式。本发明使用的水泥组合物优选具有0.1和100μm之间的平均粒径。根据本发明，外壳优选由具有透气性的网构成。所述网具有小于水泥组合物平均粒径的筛孔尺寸。作为替代，外壳可以由前面讨论的代用材料构成。为了捕捉从网泄漏的水泥组合物，本发明的装置进一步包括安装在出口的过滤器。根据本发明，装入了二氧化碳吸收材料特别是水泥组合物的外壳，优选厚度为1到100mm。本发明的装置优选沿着汽车排气管或沿着烟囱安装，以吸收二氧化碳。
下面，显示实施例，其是本发明人考虑的最佳方式，但本发明不限于此。本领域的技术人员可以在权利要求定义的发明范围内修改这些实施例。
实施例1提供样品1作为二氧化碳吸收材料。样品1具有如下组成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％。
样品1为粉末形式。样品1装入网孔小于样品1平均粒径的网中。
包括样品1的网置于具有含高浓度二氧化碳的气氛的容器中。1小时以后，二氧化碳浓度减少大约72％。
实施例2用于实施例1的包含样品1的网置于管内部，组装本发明的二氧化碳吸收装置。然后，所述装置安装在汽车的排气管的末端。
测量二氧化碳的排放量。结果证明本发明的装置可以吸收二氧化碳并显著地降低排放的废气中二氧化碳的浓度。
实施例3用于实施例1的包含样品1的网置于管内部，组装本发明的二氧化碳吸收装置。然后，所述装置安装在化学工厂的烟囱末端。
测量二氧化碳的排放量。结果证明本发明的装置可以吸收二氧化碳并显著地降低排放的废气中二氧化碳的浓度。
实施例4提供具有下列组成的二氧化碳吸收材料作为样品23CaO·SiO248重量％，2CaO·SiO227重量％，
3CaO·Al2O312重量％，4CaO·Al2O3·Fe2O38重量％，和其它5重量％，样品2为粉末形式。提供容量为555ml的容器，在其中放入样品2。容器的内部用99.0％二氧化碳气体置换，随后装入样品2。在本实施例4中，准备4个容器。第一个容器包含0.2g样品2。第二容器包含0.30g样品2。第三容器包含0.37g样品2。第四容器包含0.41g样品2。试验在温度20进行。容器内部压力最初是1013hPa，从装入起定期测量24小时。图4显示最初91分钟的结果。
图4中，纵轴表示压差，即，从最初压力(1013hPa)减去当时的压力得到的差。
从图4的结果可以看出，样品2依赖于容器中装入的样品2的量吸收大量的气体。样品2显著地吸收二氧化碳。随样品2的量增加，吸收的二氧化碳的量也增加。例如，图1中，差为“～100hPa”是指样品吸收或减少大约10％的二氧化碳。
实施例5使用实施例4提供的样品2。准备包括5.0％二氧化碳和95.0％氮的混合气体。该气体模拟汽车废气。使用容量为555ml的容器。在本实施例中，准备3个容器。第一个容器包含0.6g样品2。第二容器包含1.2g样品2。第三容器不包含样品2，装入99.99％氮作为对照。容器内部用该混合气体置换。容器内部压力最初是1013hPa，从装入起定期测量24小时。本试验在温度20℃进行。
图5显示最初的91分钟的结果。从理论上看，差“～50hPa”被认为是最大值。在80分钟的时候，两个容器达到饱和状态，大约为最大值的80％。如图3所示，装入起大约20分钟后，作为对照的第三容器其内部压力增加。本发明人不清楚对照的压力增加的原因。可能是产生了某些气体。但是，本发明人认为样品2在99.99％氮气气氛中不能吸收任何气体。
权利要求
1.二氧化碳吸收装置，包括透气材料的外壳；和装入到外壳内部的含有CaO的二氧化碳吸收材料；其中使气体通过所述外壳以吸收气体中的二氧化碳。
2.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中二氧化碳吸收材料是水泥组合物。
3.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中二氧化碳吸收材料选自矾土水泥、镁氧水泥、硅石水泥、硅酸盐水泥、高炉水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、抗硫酸盐水泥、高早强水泥、超高早强水泥、中热水泥、白水泥、膨胀水泥和其混合物。
4.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中二氧化碳吸收材料是硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，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.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中二氧化碳吸收材料是粉末形式。
7.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中二氧化碳吸收材料的平均粒径在0.1到100μm之间。
8.根据权利要求5的二氧化碳吸收装置，其中外壳由筛孔尺寸小于水泥组合物平均粒径的网构成。
9.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中装入水泥组合物的外壳的厚度为1到100mm。
10.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，进一步包括覆盖外壳的管，所述管具有进口和出口，其中当气体从进口导入时，气体中的二氧化碳被二氧化碳吸收材料吸收，随后该气体从出口排放。
11.根据权利要求10的二氧化碳吸收装置，进一步包括设置在出口用于捕捉二氧化碳吸收材料的过滤器。
12.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中该装置沿着汽车的排气管安装。
13.根据权利要求1的二氧化碳吸收装置，其中该装置沿烟囱安装。
14.二氧化碳吸收方法，包括提供透气材料的外壳；在外壳的内部装入含有CaO的二氧化碳吸收材料；和使气体通过外壳以吸收气体中的二氧化碳。
全文摘要
本发明涉及二氧化碳吸收装置，其沿汽车排气管安装或沿工厂烟囱安装。本发明还涉及二氧化碳吸收方法。根据本发明，提供二氧化碳吸收装置，包括透气材料的外壳(4)；用于吸收二氧化碳的水泥组合物，其装入外壳(4)的内部；和管(5)，其覆盖所述外壳，所述管具有进口(2)和出口(3)。根据本发明，当气体从进口(2)导入时，气体中二氧化碳被例如装入到外壳(4)中的水泥组合物的二氧化碳吸收材料吸收。气体从出口(3)排出。
文档编号B01D53/04GK1735450SQ03825869
公开日2006年2月15日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年1月29日
发明者满田久辉 申请人:国际环境保护联合公司