(57)【要約】  基体、担体および／または担体コーティング基体上に収着剤コーティングを塗工する方法が記載される。本願の一方法は、（ｉ）任意に、ａ溶媒、ｂ結合剤、ｃ担体およびｄ随意の分散剤、を備えるスラリーで、基体を前処理することにより、担体でコーティングされる基体を調製することと；（ｉｉ）基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、収着剤で処理することと；を備え、前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース化合物繊維、担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せであり、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。【選択図】なし
2014533195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体の上に、吸着剤のコーティングを塗布する方法であって、前記方法は、
（ｉ）任意に、
ａ．溶媒、
ｂ．結合剤、
ｃ．担体および
ｄ．任意の分散剤を
含むスラリーで前記基体を前処理することにより、前記担体でコーティングされる基体を調製する工程と；
（ｉｉ）前記基体、前記担体、および／または前記担体がコーティングされた基体を、収着剤で処理する工程と；
を備え、
前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース繊維、であり
前記担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せであり、
前記収着剤は、二酸化炭素を吸着し、そして前記収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記セラミック基体は、コージェライト、アルミナ、コージェライト−αアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカマグネシア、ジルコンケイ酸エステル、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、葉長石、アルミノケイ酸塩およびこれらの組合せから成る群より選択される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック基体は、コージェライト、アルミナまたはこれらの組合せである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属基体は、シート、メッシュ、フォイル、フレーク、粉末、ワイヤ、ロッドまたはこれらの組合せの形態の、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ合金またはＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記金属基体は、シート、メッシュまたはフォイルの形態の、アルミニウム、ステンレス鋼、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金またはこれらの組合せである、請求項４に記載の方法
【請求項６】
前記プラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、メラミン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリフルフラールアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レソルシノールホルムアルデヒド、クレゾールホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ポリビニルアルコールジアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアクリルアミド、各種エポキシ、カンテンおよびアガロースまたはこれらの組合せのポリマーおよび／または共重合体である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記プラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレンまたはポリアミドのポリマーおよび／または共重合体である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記モノリシック構造は、平方インチ当たり約５０〜約９００セルを有するチャンネルを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記チャンネルは、その断面が、正方形、三角形、または、正弦波の形状である、請求項９に記載の方法。
【請求項１０】
前記チャンネルの形状は、直線、ジグザグ、傾斜、またはヘリンボーンである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記チャンネルは、穿孔形成の壁またはルーバー状の壁を有している、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記セラミックまたはプラスチックのモノリシック構造は、押出しによって製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属またはプラスチックのモノリシック構造は、波形の金属フォイルまたは波形のプラスチックのシートを積層して製造される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｉ）は：
ａ．前記基体を前記スラリーでコーティングする工程；
ｂ．前記コーティングされた基体から過剰溶媒を除去する工程；および
ｃ．前記基体上の前記結合剤および前記担体をか焼する工程
を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記か焼は、２００℃〜５５０℃の温度領域で行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記か焼は、４２５℃〜４７５℃の温度で行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記か焼は、４５０℃の温度で行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｉ）における結合剤は、アルミナゾル、酸化水酸化アルミニウム、シリカゾル、チタニアゾル、酢酸ジルコニウム、シリコーンまたはこれらの組合せである、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記アルミナゾルが、１μｍ〜１０μｍの範囲のＤ５０粒径となるよう粉砕される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルミナゾルが、３μｍ〜６μｍの範囲のＤ５０粒径となるよう粉砕される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
更に：
（ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）の後、前記処理された基体を乾燥させて過剰量の前記収着剤の除去し、過剰な溶媒を除去して、収着剤コーティング基体、収着剤コーティング担体、および／または担体でコーティングされた収着剤コーティング基体を得る工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記乾燥は、３０℃〜７０℃の温度範囲で行われる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記乾燥は、４０℃〜６０℃の温度範囲で行われる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記乾燥は、５０℃の温度で行われる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶媒が、水、メタノール、エタノール、トルエン、イソプロパノール、２−メトキシエチルエーテルおよびこれらの混合物から成る群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
基体、担体および／または担体でコーティングされた基体上に収着剤のコーティングを塗布する方法であって、
（ｉ）前記基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、
ａ．溶媒
ｂ．結合剤、および
ｃ．収着剤
を備えるスラリーで処理する工程；を備え、
前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース繊維、であり、
前記担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せであり、
前記収着剤は、二酸化炭素を吸着し、且つアミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
更に：
（ｉｉ）ステップ（ｉ）の後、前記スラリー処理された基体、担体および／または担体コーティング基体を乾燥させる工程；および、その後、
（ｉｉｉ）前記結合剤または前記収着剤の分解を防止する温度で、過剰な収着剤および溶媒を除去して、収着剤コーティングされた基体、収着剤コーティングされた担体、および／または担体でコーティングされた収着剤コーティング基体を得る工程
を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記セラミックの基体は、コージェライト、アルミナ、コージェライト−αアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカマグネシア、ジルコンケイ酸エステル、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、葉長石、アルミノケイ酸塩およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記セラミック基体は、コージェライト、アルミナまたはこれらの組合せである、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属基体は、シート、メッシュ、フォイル、フレーク、粉末、ワイヤ、ロッドまたはこれらの組合せの形態の、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ合金またはＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記金属基体は、シート、メッシュまたはフォイルの形態での、アルミニウム、ステンレス鋼、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金またはこれらの組合せである、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記プラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、メラミン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリフルフラールアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レソルシノールホルムアルデヒド、クレゾールホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ポリビニルアルコールジアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアクリルアミド、各種エポキシ、カンテンおよびアガロースまたはこれらの組合せのポリマーおよび／または共重合体である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記プラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレンまたはポリアミドのポリマーおよび／または共重合体である、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ポリオレフィンは、エチレン酢酸ビニル、エチレンメチルアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐プロピレンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム、ポリ（１−ブテン）、ポリスチレン、ポリ（２−ブテン）、ポリ（１−ペンテン）、ポリ（２−ペンテン）、ポリ（３−メチル（１−ペンテン））、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、１，２−ポリ−１，３−ブタジエン、１，４−ポリ−１，３−ブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（テトラフルオロエチレン）またはこれらの混合物である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記ポリエステルは、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ＰＥＴの共重合体、ＰＢＴの共重合体およびＰＥＮの共重合体である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３６】
前記モノリシック構造は、平方インチ当たり約５０〜約９００のセルを有するチャンネルを有している、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記チャンネルは、その断面が、正方形、三角形、または、正弦波の形状である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記チャンネルの形状が、直線、ジグザグ、傾斜、またはヘリンボーンである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記チャンネルが、穿孔形成の壁またはルーバー状の壁を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記セラミックまたはプラスチックのモノリシック構造が、押出しによって製造される請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記金属またはプラスチックのモノリシック構造が、波形の金属フォイルまたは波形のプラスチックのシートを積層して製造される、請求項２６に記載の方法。
【請求項４２】
前記ステップ（ｉ）における結合剤が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリブタジエン共重合体、塩化ゴム、ニトリルゴム、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレンジエンエラストマー、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ（ビニルエステル）、ポリ（ビニルハライド）、ポリアミド、セルロース化合物ポリマー、ポリイミド、ポリアクリレート、ビニルポリアクリレートおよびスチレンポリアクリレート、ポリビニルアルコール、熱可塑性ポリエステル、熱硬化性ポリエステル、ポリ（フェニレンオキシド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリ（テトラフルオロエチレン）ポリフッ化ビニリデン及びポリ（フッ化ビニル）等のフッ素化重合体、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体等のクロロ／フルオロ共重合体、ポリアミド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーンポリマー、およびこれらの組合せから成る群より選択される、請求項２６に記載の方法。  
【請求項４３】
前記乾燥が、５０℃〜１５０℃の温度範囲で行われる、請求項２７に記載の方法。
【請求項４４】
前記乾燥が、７０℃〜１１０℃の温度範囲で行われる、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記乾燥が、約１１０℃の温度で行われる、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記溶媒が、水、メタノール、エタノール、トルエン、イソプロパノール、２−メトキシエチルエーテルおよびこれらの混合物から成る群より選択される、請求項２６に記載の方法。
【請求項４７】
請求項２１に記載の収着剤コーティング基体、収着剤コーティング担体および担体がコーティングされた収着剤コーティング基体。
【請求項４８】
請求項２７に記載の収着剤コーティング基体、収着剤コーティング担体および担体がコーティングされた収着剤コーティング基体。
【請求項４９】
請求項１に記載の収着剤コーティング。
【請求項５０】
請求項２６に記載の収着剤コーティング。
【請求項５１】
収着剤コーティングを備えるアルミナ担体であって、
前記収着剤は、二酸化炭素を吸着し、前記収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むポリマーを含むアミドまたはアミン；およびこれらの組合せから成る群より選択され；
前記アルミナ担体は、約１５０ｍ２／ｇ〜２５０ｍ２／ｇの表面積を有し、約０．７ｃｃ／ｇ〜１．５のｃｃ／ｇの細孔体積を有する、
アルミナ担体。
【請求項５２】
前記収着剤がポリエチレンイミン（ＰＥＩ）であり、
前記アルミナ担体が、約１７０ｍ２／ｇ〜１８０ｍ２／ｇの表面積を有し、約０．９ｃｃ／ｇ〜１．２ｃｃ／ｇの細孔体積を有している、
請求項５１に記載のアルミナ担体。
【請求項５３】
前記アルミナ担体が、約１７５ｍ２／ｇの表面積を有し、約１．１ｃｃ／ｇの細孔体積を有する、請求項５に記載のアルミナ担体。
【請求項５４】
前記収着剤は、空気から、オフガスから、意図的に製造された二酸化炭素から、またはそれらの混合物から、二酸化炭素を吸着する、請求項１に記載の方法。
【請求項５５】
前記吸着された二酸化炭素は、原油の増進回収、飲料の炭酸化、食品の加工／冷却／凍結、化学物質の製造時の反応剤、藻類のための原料、または消火媒体として、保存および／または使用される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記収着剤は、ガスを精製または分離する、請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
前記収着剤が二酸化炭素を吸着して、天然ガス、環境空気、燃焼ガスまたは二酸化炭素を含む他の不純ガス混合物を精製する請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年１０月６日提出の米国仮特許出願番号第６１／５４３，９９９号に基づく優先権を主張するものであり、その内容の全体は、参照事項として本願に包含される。
【０００２】
本出願は、基体、担体および／または担体コーティング基体の上に収着剤コーティングを塗布する方法に関する。ここで記載される方法における収着剤は、二酸化炭素等の気体を吸着することができるものである。二酸化炭素は、空気から、または、オフガスや意図的に生成した二酸化炭素等の二酸化炭素点源から吸着できるか、もしくは、これらの混合物から吸着できる。ここに記載される収着剤は、気体精製のため、または気体分離のために用いることができる。
【背景技術】
【０００３】
米国特許第７，３７８，５６１号は、空気を材料の唯一の供給源として用いて、メタノールおよびジメチルエーテルを生成するための方法を開示する。この方法は、大気に含まれる水（すなわち空気中の湿気）および二酸化炭素を分離し、これらをその後、メタノール、ジメチルエーテルおよびこれらから誘導される合成炭化水素の生成に用いることに関するものである。この方法は、メタノールおよび／またはジメチルエーテルを生成するのに十分な条件の下での二酸化炭素および水の転換を含んでいる。二酸化炭素は、適切な吸収剤上、好ましくはポリエチレンイミン担持ナノ構造ヒュームドシリカ上に捕捉される。
【０００４】
国際公開公報ＷＯ２００８／０２１７００号は、ナノシリカ等のナノ構造担体上に堆積されるアミンまたはアミン／ポリオール組成物を含む再生式担持アミン収着剤について検討する。
【０００５】
特開昭６１−２２７８２１号公報には、固体アミン吸着剤を用いた吸着により炭酸ガスを除去するための方法が検討されている。
【０００６】
Ｃｈｅｎらによる、Ｇｅｌ−ｃｏａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｓｏｌｉｄ  ａｍｉｎｅ  ｆｏｒ  ｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｆｒｏｍ  ｈｕｍｉｄ  ａｉｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  （２００２），１９（４），３８１−３８７には、ポリエチレンイミンを用いた二酸化炭素の吸着が検討されている。
【０００７】
国際公開公報ＷＯ２００９／１４９２９２には、気流から二酸化炭素を捕捉するための方法であって、固体吸着材料で形成される一つ以上の収集面を曝露することを備え、この固体吸着材料は、気流から二酸化炭素を吸収する方法が検討されている。
【０００８】
米国特許出願公開公報第２００８／０２８９４９５号には、再生可能エネルギーまたは肥料および構成材料等の非燃料製品の利用度を増加させることが可能な、地球温暖化を低減するために雰囲気から二酸化炭素を除去するためのシステムであって、媒体を通して大気から二酸化炭素を収集することで、媒体から二酸化炭素を除去する空気抽出系と；再生可能炭素燃料または、肥料および構成材料等の非燃料製品の隔離、貯蔵および発生の少なくとも一つのために、除去された二酸化炭素を一定の場所に単離させる収集システムと；空気抽出系にプロセス熱を供給して媒体から二酸化炭素を除去し、継続した使用のために再生させることができる一つ以上のエネルギー源と、を備えているシステムについて提案している。
【０００９】
米国特許出願公開公報第２００７／０１４９３９８号には、それぞれが内面を有する複数の細孔を含み、少なくとも細孔の内面は表面上に水酸基を含む、高表面積構造体と；細孔の内面の水酸基の酸素を介して、細孔の内面に共有結合される超分岐ポリマーと、を備える二酸化炭素収着構造が提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第７，３７８，５６１号
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００８／０２１７００号
【特許文献３】特開昭６１−２２７８２１号公報
【特許文献４】国際公開公報ＷＯ２００９／１４９２９２
【特許文献５】米国特許出願公開公報第２００８／０２８９４９５号
【特許文献６】米国特許出願公開公報第２００７／０１４９３９８号
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｃｈｅｎらによる、Ｇｅｌ−ｃｏａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｓｏｌｉｄ  ａｍｉｎｅ  ｆｏｒ  ｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｆｒｏｍ  ｈｕｍｉｄ  ａｉｒ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  （２００２），１９（４），３８１−３８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
二酸化炭素の排出を制限する必要性が、世界中の至る所で高まり続けている。
【００１３】
先に検討された参考文献の一部で明らかにされたように、高性能かつ低コストの二酸化炭素の捕捉／分離技術の開発は、困難であった。
【００１４】
したがって、高性能かつ低コストで二酸化炭素および／または他の気体を吸着する技術を開発する必要性が、産業界において未だに残されている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
一実施形態に従い、基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体の上に、吸着剤のコーティングを塗布する方法が開示される。この方法は：
（ｉ）任意に、ａ溶媒、ｂ結合剤、ｃ担体およびｄ随意の分散剤、を備えるスラリーで、基体を前処理することにより、担体でコーティングされる基体を調製することと；（ｉｉ）基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、収着剤で処理することと；を備え、前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース化合物繊維であって、
担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せであり、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。
【００１６】
別の実施形態に従い、基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体の上に、吸着剤のコーティングを塗布する方法が開示される。この方法は、（ｉ）基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、ａ溶媒、ｂ結合剤およびｃ収着剤を備えるスラリーで処理する方法であって、前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミックの発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース化合物繊維、であり担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せであり、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。
【００１７】
別の実施形態では、収着剤コーティング基体、収着剤コーティング担体、および上記に検討された方法の担体がコーティングされた、収着剤コーティング基体が記載される。
【００１８】
また他の実施形態では、上記に検討された方法の収着剤コーティングが記載される。
【００１９】
この開示において記載される実施形態では、ここで記載される方法における収着剤は、二酸化炭素等のガスを吸着することができる。
【００２０】
実施形態によれば、収着剤コーティングを備えるアルミナ担体が開示され、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンをはじめとするポリマーを含むアミドまたはアミン；およびこれらの組合せから成る群より選択され、アルミナ担体は、約１５０ｍ２／ｇ〜２５０ｍ２／ｇの表面積を有し、約０．７ｃｃ／ｇ〜１．５ｃｃ／ｇの細孔体積を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、コーティングモノリスおよびコーティングモノリス内のハニカム構造の写真を示し、ハニカム構造は、概略的に示された多孔性のウォッシュコートを含み、ウォッシュコートは、高表面Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）およびポリエチレンイミン（ＰＥＩ）の薄層を含む。
【図２】図２は、吸着および脱着サイクルの概略的フローチャートを示す。
【図３】図３は、ＰＥＩ等の収着剤の試験用担体として用いられたアルミナＡ〜アルミナＫの性質を集約する表を示し、ＣＯ２捕捉能に関するアルミナＡ〜Ｋの性能を含む。
【図４Ａ】図４Ａは、アルミナＡ〜Ｋの吸着および脱着を集約する表を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、アルミナＡ〜Ｋの吸着および脱着を集約する表を示す。
【図５】図５は、ＣＯ２の吸着量を、ＰＥＩ含有量の関数としてコーティングの全重量に規準化したグラフである。
【図６】図６は、ＰＥＩ含有量の関数としてＰＥＩの重量に規準化したＣＯ２の吸着量のグラフである。
【図７】図７は、ＰＥＩの重量に規準化したＣＯ２の吸着量のグラフであり、アルミナＢおよびアルミナＣについて示される。
【図８】図８は、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）とＰＥＩの間でＣＯ２捕捉を比較するグラフである。
【図９】図９は、ＰＥＩの分子量がどのようにＣＯ２捕捉に影響を及ぼすかについて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで用いる用語「約」または「およそ」は、数値に関して参照する場合は、プラスマイナス１０％の数値を示すものであり、好ましくはプラスマイナス５％、さらに好ましくはプラスマイナス２％、最も好ましくはプラスマイナス１％である。
【００２３】
ダブルディップ法
一実施形態に従い、基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体の上に、吸着剤のコーティングを塗布する方法が開示される。この方法は：（ｉ）任意に、ａ溶媒、ｂ結合剤、ｃ担体およびｄ随意の分散剤、を備えるスラリーで、基体を前処理することにより、担体でコーティングされる基体を調製することと；（ｉｉ）基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、収着剤で処理することと；を備える。
【００２４】
分散剤は、アニオン性、カチオン性または非イオン性のいずれでもよく、ポリアクリラート、アルコキシレート、カルボン酸エステル、リン酸エステル、ポリエーテルポリマー、スルホン酸塩、スルホサクシネート、ステアラート、ラウレアート、アミン、アミド、イミダゾリン、ドデシルベンゼンスルホン酸塩ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンポリマー、アルキルフェニルエトキシレートおよびこれらの混合物から成る群より選択されてもよい。ポリアクリル酸ポリマーおよびポリエーテルが、好適な分散剤である。
【００２５】
基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）天然または合成の、織布または不織布のプラスチックまたはセルロース化合物繊維、である。
【００２６】
担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せである。
【００２７】
担体は、担体を安定させ、および／または、収着剤の有効性を強化するため、ランタン、セリアまたはバリウム等のプロモータを含んでもよい。
【００２８】
収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。
【００２９】
ここで参照される「収着剤」は、一つの収着剤または収着剤の混合物を含み、単独で用いられ、あるいは、基体、担体および／または担体コーティング基体の上にコーティングされる。
【００３０】
空気から、または、オフガスまたは意図的に生成した二酸化炭素等の二酸化炭素点源から、もしくは、これらの混合物から、二酸化炭素を吸着するために、基体、担体および／または担体コーティング基体上への収着剤コーティングを用いることができる。このように得られる二酸化炭素は、更に保存され、および／または様々な用途、例えば強化油回収法、飲料の炭酸化、食品加工／冷却／凍結、化学物質の生成における反応物、アルジーのための供給原料、または消火媒体として等の様々な用途で用いられることができる。
【００３１】
また、基体、担体および／または担体コーティング基体の収着剤コーティングは、ガス精製またはガス分離のために用いることができる。例えば、収着剤は、天然ガス精製および／または、呼気浄化、例えば潜水艦空気浄化、空気調和デバイスにおける空気処理、または病院空気浄化等に用いることができる。収着剤は、天然ガス、環境空気、燃焼ガスまたは二酸化炭素を含む他の不純ガス混合物を精製するために、二酸化炭素を吸着することができる。
【００３２】
二酸化炭素を生成するメタンの燃焼は、意図的に生成された二酸化炭素の一例である。
【００３３】
一実施形態に従い、図１は、コーティングモノリスおよびコーティングモノリス内のハニカム構造とのの写真を示し、ハニカム構造は、概略的に示された多孔性のウォッシュコートを含み、ウォッシュコートは、高表面Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）およびＰＥＩの薄層を含む。
【００３４】
上記のダブルディップ法のステップ（ｉ）は：ａ．基体をスラリーでコーティングすることと；ｂ．コーティングされた基体から過剰溶媒を除去することと；ｃ．基体上で結合剤および担体をか焼することと、を更に含むことができる。
【００３５】
か焼は、２００℃〜５５０℃の温度領域で行うことができ、好ましくは、４２５℃〜４７５℃の温度、より好ましくは４５０℃の温度で行うことができる。
【００３６】
ダブルディップ方のステップ（ｉ）における結合剤は、アルミナゾル、酸化アルミニウム水酸化物、シリカゾル、チタニアゾル、酢酸ジルコニウム、シリコーンまたはこれらの組合せであってもよい。
【００３７】
担体および／または結合剤を含んでいるスラリーは、１μｍ〜１０μｍの範囲のＤ５０粒径となるよう粉砕されることができ、好ましくはＤ５０粒径は、３μｍ〜６μｍの範囲である。
【００３８】
ダブルディップ法は、更に：（ｉｉｉ）ステップ（ｉｉ）の後、処理された基体を乾燥させて収着剤の過剰量を除去し、過剰な溶媒を除去して、吸着剤コーティング基体、吸着剤コーティング担体、および／または吸着剤コーティング担体コーティング基体を得ること、を含むことができる。
【００３９】
ステップ（ｉｉｉ）における乾燥は、３０℃〜７０℃の温度範囲の空気中で行うことができ、より好ましくは４０℃〜６０℃の温度範囲、最も好ましくは温度５０℃で行われる。あるいは、乾燥は、無酸素環境で、１１０℃以下の温度で行うことができる。
【００４０】
先に示したように、スラリーは：ａ溶媒、ｂ結合剤、ｃ担体およびｄ随意の分散剤、を備える。結合剤は典型的には、担体の全重量に対して０〜１０ｗｔ％量で加えられ、より好ましくは担体の全重量に対して約３〜７ｗｔ％の量、さらに好ましくは担体の全重量に対して約６．５ｗｔ％の量で加えられる。
【００４１】
一部の実施形態において、全固形物（担体＋結合剤）の量は、スラリー全重量に対して、典型的には約１５〜５０ｗｔ％である。いくつかの実施形態では、界面活性剤または界面活性剤の混合物を加えて、スラリー中での担体（例えばアルミナ）の分散を促進してもよい。界面活性剤または界面活性剤の混合物は、担体の全重量に対して〜約１０ｗｔ％の量で加えてもよい。
【００４２】
一部の実施形態では、収着剤（例えばＰＥＩ）は、典型的には担体の全重量に対して約２５〜１００ｗｔ％の量で加えられ、好ましくは担体の全重量に対して約４０〜７０ｗｔ％の量で加えられる。
【００４３】
コーティングするＰＥＩの量は、全体のコーティング重量（ＰＥＩ＋アルミナ）におけるパーセンテージとして、約２０％〜５０％であり、好適な範囲は３０〜４０％である。コーティングは、基体に塗布した非溶媒材料の、乾燥させた後に残存する全体量である。最終的には、これは、担体および収着剤および／または結合剤を含む。
【００４４】
２度塗りのコーティングプロセスは、次のステップを含む。溶媒に成分を配合することにより、第１のスラリーを作製するステップ。代表的な成分を、下に示す。スラリーにおける全固形分のｗｔ％は、典型的には２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％である。スラリーは、浸漬塗装またはスプレー等の各種方法によって基体に塗布される。コーティングされた基体は、過剰な湿気を除去するために、部分的にまたは完全に乾燥される。次いで、この部分をか焼し、結合剤を活性化する。ハニカム基体の場合、この部分のコーティングの量は、典型的には０．５ｇ／ｉｎ３〜２．０ｇ／ｉｎ３であり、好ましくは１．０〜１．７ｇ／ｉｎ３である。
【００４５】
【表１】
2014533195.tif 000003
【００４６】
第２のコーティングは、溶媒（たとえば水中のＰＥＩ）に有機収着剤を混合することによって配合される。配合は、また、担体表面の加湿を促進するために、分散剤を含んでもよい。スラリーにおける全固形分のｗｔ％は、典型的には２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％である。この配合は、浸漬塗装またはスプレー等の各種方法によって、基体に塗布される。コーティングされた基体は、過剰な湿気を除去するために、部分的にまたは完全に乾燥される。典型的には、溶媒の少なくとも５０ｗｔ％は、乾燥させることによって除去される。乾燥は、ＣＯ２収着剤（低温および／または低酸素含量）としての有機性能を低下させない条件下で行われる。
【００４７】
【表２】
2014533195.tif 000004
【００４８】
シングルディップ法
別の実施形態に従い、基体、担体および／または担体でコーティングされる基体上に収着剤にコーティングを塗布する方法が開示される。この方法は、（ｉ）基体、担体、および／または担体がコーティングされた基体を、ａ溶媒、ｂ結合剤、およびｃ担体、を備えるスラリーで処理すること；を備え、前記基体は、（ａ）セラミック、金属またはプラスチック製のモノリシックまたはハニカム構造；（ｂ）ポリウレタン発泡体、ポリプロピレン発泡体、ポリエステル発泡体、金属発泡体またはセラミック発泡体；または（ｃ）織布または不織布のプラスチックまたはセルロース化合物繊維、である。
【００４９】
上述のように、担体は、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、ジルコニア、炭素、ゼオライト、金属有機構造体（ＭＯＦ）またはこれらの組合せである。
【００５０】
担体は、担体を安定させ、および／または、収着剤の有効性を強化するため、ランタン、セリアまたはバリウム等のプロモータを含んでもよい。
【００５１】
更に上述のように、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。
【００５２】
シングルディップ法は、更に：
（ｉｉ）ステップ（ｉ）の後、スラリー処理された基体、担体および／または担体コーティング基体を乾燥させることと；その後、
（ｉｉｉ）結合剤または収着剤の分解を防止する温度で、過剰な収着剤および溶媒を除去して、吸着剤コーティングされた基体、吸着剤コーティングされた担体、および／または吸着剤コーティングされた担体コーティング基体を得ることと、を含むことができる。
【００５３】
シングルディップ方法のステップ（ｉｉ）における乾燥は、５０℃〜１５０℃の温度範囲で行うことができ、より好ましくは、７０℃〜１１０℃の温度範囲で行うことができる。
【００５４】
ステップ（ｉ）における結合剤は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリブタジエン共重合体、塩化ゴム、ニトリルゴム、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレンジエンエラストマー、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ（ビニルエステル）、ポリ（ビニルハライド）、ポリアミド、セルロース化合物ポリマー、ポリイミド、ポリアクリレート、ビニルポリアクリレートおよびスチレンポリアクリレート、ポリビニルアルコール、熱可塑性ポリエステル、熱硬化性ポリエステル、ポリ（フェニレンオキシド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、例えばポリ（テトラフルオロエチレン）ポリフッ化ビニリデン、ポリ（フッ化ビニル）等のフッ素化重合体およびエチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体、ポリアミド、フェノール樹脂およびエポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーンポリマー等のクロロ／フルオロ共重合体、およびこれらの組合せから成る群より選択されてもよい。
【００５５】
結合剤は、担体の重量に対して約６〜２５ｗｔ％の量で加えることができ、より好ましくは、担体の重量に対して約８〜１６ｗｔ％の量、さらに好ましくは、担体の重量に対して約１０〜１４ｗｔ％の量で加えることができる。
【００５６】
シングルコート・コーティングプロセスは、次のステップを含む。
【００５７】
溶媒に成分を配合することにより、スラリーを作製するステップ。
【００５８】
代表的な成分を、下に示す。スラリーにおける全固形分のｗｔ％は、典型的には２０ｗｔ％〜５０ｗｔ％である。スラリーは、浸漬塗装またはスプレー等の各種方法によって基体に塗布される。コーティングされた基体は、過剰な湿気を除去して結合剤を活性化するために、部分的にまたは完全に乾燥される。乾燥は、ＣＯ２収着剤としての有機性能を損なわない条件（低温および／または低酸素含量）下で行われる。ハニカム基体の場合、この部分のコーティングの量は、典型的には１．０ｇ／ｉｎ３〜４．０ｇ／ｉｎ３であり、好ましくは２．０〜３．４ｇ／ｉｎ３である。
【００５９】
【表３】
2014533195.tif 000005
【００６０】
ダブルディップおよびシングルディップ法
ダブルディップおよび／またはシングルディップ方法におけるセラミックの基体は、コージェライト、アルミナ、コージェライト−αアルミナ、窒化ケイ素、ジルコンムライト、リシア輝石、アルミナ−シリカマグネシア、ジルコンケイ酸エステル、シリマナイト、ケイ酸マグネシウム、ジルコン、葉長石、アルミノケイ酸塩およびこれらの組合せから成る群より選択してもよい。
【００６１】
より好ましくは、セラミックの基体は、コージェライト、アルミナまたはこれらの組合せであってもよい。
【００６２】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法における金属基体は、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、Ｆｅ−Ｃｒ合金またはＣｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金であってもよく、これらはシート、メッシュ、フォイル、フレーク、粉末、ワイヤ、ロッドまたはこれらの組合せの形態であってもよい。
【００６３】
より好ましくは、金属基体は、シート、メッシュまたはフォイルの形態での、アルミニウム、ステンレス鋼、Ｃｒ−Ａｌ−Ｆｅ合金またはこれらの組合せであってもよい。
【００６４】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法におけるプラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、メラミン、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリフルフラールアルコール、フェノールフルフリルアルコール、メラミンホルムアルデヒド、レソルシノールホルムアルデヒド、クレゾールホルムアルデヒド、フェノールホルムアルデヒド、ポリビニルアルコールジアルデヒド、ポリシアヌレート、ポリアクリルアミド、各種エポキシ、カンテンおよびアガロースまたはこれらの組合せのポリマーおよび／または共重合体であってもよい。
【００６５】
より好ましくは、プラスチック基体は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、メラミン、ポリプロピレンまたはポリアミドのポリマーおよび／または共重合体であってもよい。
【００６６】
モノリシック構造（基体）は、セルロース化合物繊維（すなわち紙）製であってもよい。
【００６７】
基体は、セラミックペレットまたは炭素ペレット製であってもよい。
【００６８】
本明細書における実施例は、セラミックのハニカム上に形成された。しかしながら、各々に特有の性質およびシステム商業的デザイン上の効果により、特定の基体を選択して決定してもよい。例えば、システム重量の低減が重大である用途、またはハニカム内部での圧力損失が重大である用途では、金属のおよびセルロース化合物繊維ハニカムの方が、セラミックのハニカムと比較して利点を提供することができる。熱移動が重大である用途では、金属のハニカムの方が、セラミックと比較して利点を提供することができる。複数の収着剤が必要とされる用途では、セラミックのハニカムの方が、他のハニカムに比べて利点を提供することができる。
【００６９】
ポリオレフィンは、エチレン酢酸ビニル、エチレンメチルアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン‐プロピレンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム、ポリ（１−ブテン）、ポリスチレン、ポリ（２−ブテン）、ポリ（１−ペンテン）、ポリ（２−ペンテン）、ポリ（３−メチル（１−ペンテン）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、１，２−ポリ−１，３−ブタジエン、１，４−ポリ−１，３−ブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（塩化ビニリデン）、ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（テトラフルオロエチレン）またはこれらの混合物であってもよい。
【００７０】
ポリエステルは、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ＰＥＴの共重合体、ＰＢＴの共重合体およびＰＥＮの共重合体であってもよい。
【００７１】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法におけるモノリシック構造は、平方インチ当たり約５０〜約９００のセルを有するチャンネルを有していてもよい。
【００７２】
このチャンネルは、その断面が、正方形、三角形、または、正弦波の形状であってもよい。
【００７３】
チャンネルの形状は、直線、ジグザグ、傾斜(skewed)、またはヘリンボーンであってもよい。
【００７４】
チャンネルは、穿孔形成の壁またはルーバー状の壁を有していてもよい。
【００７５】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法におけるセラミックまたはプラスチックのモノリシック構造は、押出しによって製造してもよい。
【００７６】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法における金属またはプラスチックのモノリシック構造は、波形の金属フォイルまたは波形のプラスチックのシートを積層して製造してもよい。
【００７７】
ダブルディップおよび／またはシングルディップ法における溶媒は、水、メタノール、エタノール、トルエン、イソプロパノール、２−メトキシエチルエーテルおよびこれらの混合物から成る群より選択してもよい。
【００７８】
アルミナ担体
実施形態に従い、収着剤コーティングを備えているアルミナ担体が開示される。上述のように、収着剤は、二酸化炭素を吸着し、収着剤は、アミン類；モノエタノールアミン；ジエタノールアミン；ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）；アミノプロピルトリメトキシシラン；ポリエチレンイミン−トリメトキシシラン；ナイロン、ポリウレタン、ポリビニルアミンまたはメラミンを含むアミドまたはアミン含有ポリマー；およびこれらの組合せから成る群より選択される。好適な実施形態において、収着剤はポリエチレンイミン（ＰＥＩ）である。
【００７９】
アルミナ担体は、約１５０ｍ２／ｇ〜２５０ｍ２／ｇの表面積を有し、約０．７ｃｃ／ｇ〜１．５ｃｃ／ｇの細孔体積を有している。好適な実施形態では、アルミナ担体は、約１７０ｍ２／ｇ〜１８０ｍ２／ｇの表面積を有し、約０．９ｃｃ／ｇ〜１．２ｃｃ／ｇの細孔体積を有しているさらに好適な実施形態では、アルミナ担体は、約１７５ｍ２／ｇの表面積を有し、約１．１ｃｃ／ｇの細孔体積を有している
【００８０】
吸着および脱着サイクル
図２は、吸着および脱着サイクルのフローチャートを概略的に示す。図２に示すように、吸着サイクル中、モノリス収着剤は、ファンを用いて空気および二酸化炭素をモノリス収着剤中に通過させる際に、比較的低い温度（例えば約２０℃）で、二酸化炭素を吸着する。次いで、図２に示すように、脱着サイクル中、そこでモノリス収着剤は、再生ユニット内に置かれ、モノリス収着剤は、高い温度のガスフローにさらされて、収着剤を再生させ、流れ中のＣＯ２の量を濃縮する。このガスフローは、蒸気の形態であってもよく、あるいは、約９０℃〜約１１０℃の温度の窒素等の希ガスであってもよい。二酸化炭素を含んだ蒸気が、モノリス収着剤から回収され、その後、濃縮された二酸化炭素は、分離機を用いて回収できる。この方法で約≧９５％の二酸化炭素を得ることが可能である。
【００８１】
本明細書は、基体、担体および／または担体コーティング基体の上に収着剤をコーティングを塗布する新規、有用かつ非自明な方法を本出願において記載することが、当業者には明らかである。また、多数の変更、変形、代用および同等のものが、上の実施形態において記載された本発明の各種態様に存在することも、当業者には明らかである。従って、添付の請求項によって画される本発明の趣旨および範囲内にある全てこの変更、変形、置換および同等のものは、ここに含まれることが明白に意図されるものである。
【００８２】
実施例
実施例１
４．５２ｇの酸化アルミニウム水酸化物および１６９．４８ｇの水で４５．２２ｇのアルミナを混合することにより、スラリーが得られた。アルミナコーティングを１．１５ｇ／ｉｎ３で塗布するよう、このスラリーをコージェライト製のハニカムの上にコーティングした。次いで、２０％のポリエチレンイミン（ＰＥＩ）を含む水溶液にこのアルミナコーティングハニカムを浸すことにより、ＰＥＩ含浸を行った。調製されたコアに対して、ＣＯ２吸着能試験（実施例３−以下の吸着テストで説明する）を行い、ＰＥＩのグラム当たり４．２０ｍｍｏｌのＣＯ２を吸着したことが見出された。
【００８３】
実施例２
吸着試験の手法
１％の水を含む空気中にＣＯ２を４００ｐｐｍ、３５℃、２．５ｍ／秒の速度で、吸着剤コーティングされたハニカム内を、サンプルがＣＯ２で飽和するまで、流した。１１０℃で、１％の水を含む窒素をコア内に流して、ＣＯ２を脱着した。過去の吸着と同一の条件で、再度、ＣＯ２を吸着した。
【００８４】
より詳細なＣＯ２吸着試験の手法
吸着測定を行う前に、各サンプルは、１％の水を含む空気内において、速度２．５ｍ／秒、温度３５℃で、４００ｐｐｍのＣＯ２の流れにサンプルを、サンプルがＣＯ２で飽和するまでさらす処理を受けた。サンプルは、基体上にコーティングされる担体上に収着剤含浸がなされる：例えばセラミックのハニカム上にコーティングされるアルミナ上のＰＥＩである。次いで、サンプルは、サンプル内を流れる１％の水を含む窒素の流れを用いて２．５ｍ／秒および温度１１０℃で、ＣＯ２が放出されなくなるまで、ＣＯ２パージされる。次いで吸着測定は、１％の水を含む空気内おいてサンプル内を流れる４００ｐｐｍのＣＯ２によって、速度２．５ｍ／秒、温度３５℃で、サンプルがＣＯ２で飽和するまで行われる。
【００８５】
実施例３
サンプルは、ダブルディップコーティング法によって作製された。第１のコーティングは、下記のリストの組成物を有する水ベースのスラリーを塗布することによってセラミックのハニカムに形成された。各サンプルは、表面積および細孔構造の異なる性質を有する別々のアルミナ（アルミナＡ〜Ｋ）を用いて製造された。
【００８６】
第１のコーティング組成物：
ａアルミナ９２％
ｂ結合剤（アルミナゾル）６％
ｃ分散剤２％。
【００８７】
これをか焼し、コーティングに付着させた。この第１のコーティングの重量は、ハニカムに対して約１．２ｇ／ｉｎ３である。
【００８８】
ポリエチレンイミンは、水溶液から第２のディップとして塗布され、コーティング全体の有機画分が２６％〜３９％（表参照）を得た。（有機画分は、（ＰＥＩ）重量であり、重量は（アルミナおよび結合剤を合わせた重量）で分割される。分散剤は、か焼ステップで除去されるためカウントされない）。
【００８９】
図３は、ＰＥＩ等の収着剤の試験用の担体として用いたアルミナＡ〜Ｋの性質を集約する表を示し、コーティングのグラム当たり捕捉されるＣＯ２に関するアルミナＡ〜Ｋの性能も含めて示すものである（コーティングは、ＰＥＩ、アルミナおよびセラミックのハニカムに塗布される結合剤の組合せである）。図８から分かるように、アルミナＢが、最も高いＣＯ２捕捉性を有し、表面積および細孔体積の好適な組合せを有する。このアルミナＢも、非常に高い総水銀注入性を有している。
【００９０】
図４Ａおよび４Ｂは、アルミナＡ〜Ｋの吸着および脱着結果を集約する表を示す。これらの２つの表におけるデータは、細孔体積を増やすことで吸着も増加することを示している。また、これらデータでは、注入容量を増やすことで吸着も増加することも示している。更に、これらデータでは、嵩密度を増やすと吸着が低減することも示している。
【００９１】
実施例４
これらのサンプルは、塗布されるＰＥＩの量を、サンプル間で変更した点を除いて、実施例３と同じ方法（同一材料表によるダブルディップ法）で調製された。
サンプルの各々の有機画分は、表に示す。
【００９２】
図５は、図４Ａの表で示された、コーティング全重量に規準化したＣＯ２の吸着量（全体荷重ｇ当たりのＣＯ２吸着量（担体と吸着剤）とラベルしたカラム）を、ＰＥＩ含有量（有機負荷とラベルしたカラム）の関数として示すグラフである。図４Ａおよび４Ｂにおいて「有機負荷」とラベルしたカラム（すなわちＰＥＩ濃度）は、ＰＥＩの重量（ＰＥＩ＋アルミナ）を重量で分割したものである。
【００９３】
このコーティング重量は、アルミナおよびポリエチレンイミン（ＰＥＩ）の両方の重量を含む。図５から分かるように、ＰＥＩの量を増加すれば、アルミナＢ上のＰＥＩコーティングにより捕捉されるＣＯ２の量も、ＰＥＩ濃度の約３０〜４０％の範囲における点まで増加し、その点では、捕捉されるＣＯ２の量は、ＰＥＩ含有量が高くなると減少する。ＣＯ２捕捉量におけるこの減少は、アルミナ担体の細孔構造を充てんした結果であると考えられる。また、アルミナＣの性能が、図５のプロットで示され、そこでは、アルミナＣはアルミナＢほどには、ＣＯ２捕捉には有効ではないことが示されている。アルミナの細孔構造はアルミナにＰＥＩを塗布する能力に影響し、効率的なＣＯ２捕捉量を有すると考えられる。アルミナＣは、アルミナＢと比較して、表面積および細孔体積の適切な組合せを有しない。
【００９４】
図６は、図４Ａの表で示された、ＰＥＩの重量に規準化したＣＯ２の吸着量（「吸着剤荷重ｇ当たりのＣＯ２吸着（吸着剤のみ）」と示されるカラム）を、ＰＥＩ含有量（有機負荷とラベルしたカラム）の関数として示すグラフである。このプロットは、ＰＥＩの利用の効率の基準を実質的に提供する。アルミナコーティングに加えられるＰＥＩを増やせば、ＰＥＩのＣＯ２吸着効率が下がることがわかる。また、アルミナＢ、ＣおよびＫについてのプロットによれば、ＰＥＩによるＣＯ２捕捉能力が、アルミナの性質に依存することが示される。図６で示すように、アルミナＢは、アルミナＢ、ＣおよびＫの中では最も有効である。
【００９５】
図７は、先に検討された図６に同様であり、データは同様の方法で測定され示される。表面積および細孔体積の異なるアルミナＢおよびＣに対して、ＰＥＩ重量に規準化したＣＯ２の吸着量が示され、より高い表面積および細孔体積を有するアルミナＢは、最も多くのＣＯ２捕捉量を有することが例証された。ここで図３には、アルミナＢは、１７５．３ｍ２／ｇの表面積および１．０７７ｃｃ／ｇの細孔体積を有し、一方、アルミナＣは、１２８ｍ２／ｇの表面積および０．４２２ｃｃ／ｇの細孔体積を有することが示されている
【００９６】
実施例５
図８は、エンジン系燃焼ガスからのＣＯ２捕捉に時々用いられるジエタノールアミン（ＤＥＡ）と、ＰＥＩとを比較する（両方ともにアルミナに含浸させる）グラフであり、サンプル内を１％の水を含有する窒素２．５ｍ／秒、温度１１０℃で晒した後における結果を示す。この熱処理後のＣＯ２捕捉量性能は、ＰＥＩサンプル以上に変化した。先に記載したものと同様に、ＣＯ２性能測定を完了した。
【００９７】
実施例６
図９は、ＰＥＩの分子量がどのように性能に影響を及ぼすか示すグラフであり、最も低い分子量ＰＥＩ（ＭＷ＝８００）が、最高のＣＯ２容量を有したことを示す。「ルパソール」は、図９において参照される。ルパソール（商標）は、ＢＡＳＦによって販売される多機能の非毒性のカチオンポリマーとしてのポリエチレンイミン（ＰＥＩ）の登録商標であることに留意すべきである。ルパソール（商標）ＳＫ、ルパソール（商標）Ｐ、ルパソール（商標）Ｇ２０およびルパソール（商標）ＦＧは、ＢＡＳＦによって販売される、性質の異なるＰＥＩである。ルパソール（商標）ＳＫは、分子量２，０００，０００、ルパソール（商標）Ｐは、分子量７５０，０００、ルパソール（商標）Ｇ２０は、分子量１，２００、ルパソール（商標）ＦＧは、分子量８００である。
【００９８】
実施例７
サンプルは、先に提供される実施例３の方法によって調製され、コーティング総荷重が２．１ｇ／ｉｎ３、ＰＥＩとしてコーティングの２９％であった。このサンプルについて、ＣＯ２が４０００ｐｐｍ、酸素が１２％、水が１％、残りが窒素を含むガスを、流量２．５ｍ／秒で、ＣＯ２で飽和するまで流すことにより、ＣＯ２吸着能を評価した。このサンプルは、ＰＥＩのグラム当たり３．８８ｍｍｏｌのＣＯ２を吸着したことがわかった。
【００９９】
上述の非制限的かつ例示的な実施形態により、本発明を記載した。添付の請求項で記載した本発明の範囲から逸脱しない範囲での変形物および変更を、当業者は為すことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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