(57)【要約】  本発明は、再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法ならびに二酸化炭素含有源からＣＯ２の量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に関する。
2015525674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法であって、
ａ）少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも１つのイオン交換材料を提供するステップ、
ｂ）少なくとも１つの二酸化炭素含有源を提供するステップ、
ｃ）少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源を提供するステップ、
ｄ）少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源を提供するステップ、
ｅ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源と接触させて、
ｉ）少なくとも１つのイオン交換材料と、
ｉｉ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料から放出された少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン
とを含む混合物を得るステップ、
ｆ）ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するステップ、
ｇ）ステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源と接触させて、
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を得るステップ、ならびに
ｈ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を再生するように、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料をステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源と接触させるステップ
を含む方法。
【請求項２】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、フィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、ｍａｕｒｉｔｚｉｔｅおよびこれらの混合物を含む群より選択される天然イオン交換材料ならびに／またはＥＤＴＡ、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される合成イオン交換材料、好ましくはフィロシリケートを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムおよび／またはマグネシウムを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、水性懸濁物の総重量に基づいて、２から５０重量％の、好ましくは５から４０重量％の、より好ましくは７．５から３０重量％の、最も好ましくは１０から２０重量％のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、モンモリロナイトおよび付随鉱物、例えば石英、雲母、カオリナイト、長石、黄鉄鉱、方解石、クリストバライトおよびこれらの混合物を含む群より選択される各種の粘土鉱物を含むベントナイトより成る、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料が、ベントナイトの総重量に基づいて、少なくとも６０重量％の、好ましくは少なくとも８０重量％の、例えば８５から９５重量％の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトより成る、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップａ）の前記イオン交換材料が、層間空間が主にカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップａ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料が、０．０２から１００μｍの、０．０７５から５０μｍの、または０．１から５μｍの、好ましくは０．２から３μｍの重量中央粒径ｄ５０を有するベントナイトより成る、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｂ）の前記少なくとも１つの二酸化炭素含有源が、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択され、好ましくはガスである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｂ）の前記少なくとも１つの二酸化炭素含有源が、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源が、少なくとも０．０２Ｐａの、好ましくは少なくとも０．０５Ｐａの、より好ましくは少なくとも０．１Ｐａの、なおより好ましくは少なくとも０．１５Ｐａの、最も好ましくは少なくとも０．２Ｐａの分圧を提供する二酸化炭素を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの前記少なくとも１つの源および／またはステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも１つの源が、水溶液であり、水溶液の総重量に基づいて、好ましくは少なくとも５０重量％の、より好ましくは少なくとも７５重量％の、最も好ましくは少なくとも９０重量％の水を含む水溶液である、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの前記少なくとも１つの源が、前記少なくとも１つのイオン交換材料の前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価および／または２価カチオンの自然発生源、好ましくは前記少なくとも１つのイオン交換材料の前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価カチオンの自然発生源である、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ステップｃ）の前記少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源が、海水である、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
ステップｂ）の前記少なくとも１つの二酸化炭素含有源および／またはステップｃ）の前記少なくとも１つのイオン交換材料の前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つのカチオンの前記少なくとも１つの源および／または少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも１つの源が、水溶液の形態、好ましくは５から１２の間の、好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する水溶液の形態で提供される、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの前記少なくとも１つの源の前記少なくとも１つのカチオンが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択され、好ましくはナトリウムである、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの前記少なくとも１つの源が、前記少なくとも１つのカチオンを０．１から１５０ｇ／ｌの、好ましくは１から１００ｇ／ｌの、より好ましくは５から７５ｇ／ｌの、最も好ましくは１０から５０ｇ／ｌの量で含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも１つの源が、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水（ｆｒｅｓｈ  ｈａｒｄ  ｗａｔｅｒ）である、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源が、５から１３０°ｄＨの、好ましくは１０から６０°ｄＨの、最も好ましくは１４から５０°ｄＨの硬度を有する淡硬水である、請求項１から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも１つの源の前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンが、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物より選択され、好ましくはカルシウムである、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記少なくとも１つの源が、前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを０．１から２００ｍｇ／ｌの、好ましくは０．５から１５０ｍｇ／ｌの、より好ましくは１から１００ｍｇ／ｌの、なおより好ましくは５から７５ｍｇ／ｌの、最も好ましくは１０から５０ｍｇ／ｌの量で含む、請求項１から２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
接触ステップｇ）を、ステップｂ）の前記少なくとも１つの二酸化炭素含有源をステップｆ）で得た水溶液中に導入するように行う、請求項６から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ステップｆ）で得た前記水溶液を、二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための少なくとも１つの触媒とさらに接触させる、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための前記少なくとも１つの触媒が、少なくとも１つの酵素、好ましくは炭酸脱水酵素である、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
接触ステップｅ）および／または分離ステップｆ）および／または接触ステップｇ）および／または接触ステップｈ）を、２℃から８０℃の、好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う、請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
接触ステップｅ）および／または分離ステップｆ）および／または接触ステップｇ）および／または接触ステップｈ）を、４から１２の間の、好ましくは５から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う、請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
接触ステップｇ）を、少なくとも１００Ｐａの、より好ましくは少なくとも２００Ｐａの、最も好ましくは少なくとも３００Ｐａの圧力下で行う、請求項１から２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
接触ステップｈ）を、接触ステップｇ）の前および／または最中および／または後に行う、請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
分離ステップｆ）を、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う、請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記方法が、ステップｇ）で得た前記少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの前記炭酸塩を分離するステップｋ）をさらに含む、請求項１から３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
分離ステップｋ）を、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行う、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
二酸化炭素含有源からのＣＯ２の量を削減するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の再生可能イオン交換材料の使用。
【請求項３５】
前記再生可能イオン交換材料がベントナイトを含む、請求項３４に記載の再生可能イオン交換材料の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法ならびに二酸化炭素含有源からＣＯ２の量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
気候系が変化しているという根拠は、地球の平均気温および海水温の上昇が観測されていることから生じている。さらに気候モデルによっては、球表面の温度が２１世紀中にさらに約６℃上昇し得ることが示されている。この推定では、温室ガス濃度の上昇が重要な役割を果たすことが考慮されている。しかし、放出される大部分の温室ガスは、森林伐採や化石燃料（例えば石炭、ガソリン、オイルなど）の燃焼などのヒトの活動から発生し、二酸化炭素が主要な排出ガスである。
【０００３】
従って、この点で主要な課題の１つは、本温室ガスの、とりわけ二酸化炭素の濃度を低下させることと、さらにこのようなガスの大気中への排出を削減または回避することである。
【０００４】
当分野において、大気中の二酸化炭素濃度を低下させ、このようなガスの大気中への排出を削減または回避するための幾つかのアプローチが提案されている。例えばＷＯ２０１１／０４９７５９は、イオン交換材料の使用による工業ガス排出源からの二酸化炭素の削減を含む、二酸化炭素を含有する多様な種類のガス排出源から二酸化炭素を削減する方法について記載している。ＵＳ２０１１／００９１９５５は、（ｉ）ＣＯ２を含むガス流を触媒と接触させて水和ＣＯ２を含む溶液を形成すること；および（ｉｉ）この溶液を処理して準安定な炭酸塩を含む組成物を生成することを含む方法について記載している。準安定な炭酸塩は、淡水よりも塩水中で安定であると記載されている。準安定な炭酸塩は、バテライト、アラゴナイト、アモルファス炭酸カルシウムおよびこれらの組合せからなる群より選択してよい。
【０００５】
さらにＵＳ２０１１／０４１６８８Ａ１は、気流中に含まれる二酸化炭素中で二酸化炭素を結合するために、さらなる構造体および技法において吸収剤構造体を使用し、吸収剤構造体から二酸化炭素を分離して、吸収剤構造を再生するために処理熱を使用することを記載している。ＵＳ２０１０／２５８５０６Ａ１は、流体のＣＯ２濃度を低下する方法であって、微量のＣＯ２を含むまたはＣＯ２を含まない第１ガスの流れを、少なくとも気液平衡で見出されるよりも高い濃度のＣＯ２を含む第２ガス；塩；および液体を含む流体に適用することを含み；これにより固体炭酸塩が前記流体中で形成され、前記流体中の前記ＣＯ２の濃度が低下する方法について記載している。ＵＳ２００８／２８９４９５Ａ１は、地球温暖化を削減するために大気から二酸化炭素を除去する系であって、媒体を通じて大気から二酸化炭素を収集し、媒体から二酸化炭素を除去する空気抽出系；除去した二酸化炭素を少なくとも１つの貯蔵用の場所に単離して、再生可能エネルギーまたは非燃料生成物、例えば肥料および建設材料の可用性を向上させることができる隔離システム；ならびに二酸化炭素を媒体から除去するために空気抽出系に処理熱を供給して、継続使用のためにこれを再生することができる１つ以上のエネルギー源を含む系について記載している。
【０００６】
ＵＳ２００４／２１９０９０Ａ１は、二酸化炭素を固体安定形態に変換することによってガス流から二酸化炭素を選択的に除去する方法について記載している。隔離工程において、二酸化炭素富化空気をガス拡散膜に通過させて、二酸化炭素を流体媒体に移行させる。次に二酸化炭素富化流体を、二酸化炭素の炭酸への変換を加速させる、二酸化炭素に特異的な触媒を含有するマトリクスに通過させる。最終ステップにおいて、反応に無機イオンを添加して、炭酸塩の沈殿が形成される。ＵＳ７，３１４，８４７は、二酸化炭素（ＣＯ２）の大気または他の源、例えば発電所からの除去を補助するための吸収剤を製造する方法について記載している。
【０００７】
しかし、大気中の二酸化炭素濃度を削減して、このようなガスの大気中への排出を削減または回避するための記載された方法は、二酸化炭素は通常、化学結合されず、さらに使用された吸収剤材料が記載された方法の間に消費されるという欠点を有する。
【０００８】
このため、記載された上記の技術的問題に対処し、とりわけ使用済み吸収剤材料を再生する間に二酸化炭素濃度を削減できる、二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法を改善する継続的な要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４９７５９号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００９１９５５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／０４１６８８号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１０／２５８５０６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／２８９４９５明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２００４／２１９０９０明細書
【特許文献７】米国特許第７，３１４，８４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、再生可能吸収剤材料を使用して二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法を提供することである。さらなる目的は、捕捉した二酸化炭素が長期にわたって安定な形態に変換されるような、二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法を提供することである。なおさらなる目的は、安定な形態の捕捉した二酸化炭素が容易に単離できるような、二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法を提供することである。またさらなる目的は、コスト効率的な条件下で、即ち人工資源に基づくコストのかかる原材料の含有率を削減またはこれの使用を回避することによって実行可能な、二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法を提供することである。さらなる目的は、本発明の以下の説明から得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のおよび他の目的は、本発明において本明細書に定義するような主題によって解決される。
【００１２】
本発明の第１の態様により、再生可能イオン交換材料を使用することによって、二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法が提供され、該方法は以下のステップを含む：
ａ）少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも１つのイオン交換材料を提供するステップ、
ｂ）少なくとも１つの二酸化炭素含有源を提供するステップ、
ｃ）少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源を提供するステップ、
ｄ）少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源を提供するステップ、
ｅ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源と接触させて、
ｉ）少なくとも１つのイオン交換材料と、
ｉｉ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料から放出された少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン
とを含む混合物を得るステップ、
ｆ）ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するステップ、
ｇ）ステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源と接触させて、
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を得るステップ、ならびに
ｈ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を再生するように、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料をステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源と接触させるステップ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明者らは驚くべきことに、本発明による上記の方法が、再生可能吸収剤材料を使用することによって、安定な、即ち容易に単離可能なアルカリ土類金属炭酸塩生成物をもたらし、人工資源に基づくコストのかかる原材料の使用を回避することを見出した。より正確には、発明者らは、二酸化炭素含有源中の二酸化炭素の濃度が、定義された再生可能イオン交換材料を使用することにより、二酸化炭素を定義された炭酸塩に変換することによって削減できることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】脱イオン水および３．５重量％ＮａＣｌ溶液中のベントナイト含有率に依存する遊離カルシウムイオンの濃度を示す。第３の曲線は、脱イオン水と３．５重量％ＮａＣｌ溶液との間の所与のベントナイト濃度にて放出される遊離カルシウムイオンの濃度の差に関する。
【図２】各実験の溶液のＮａＣｌ濃度を同じにして、イオン交換体に異なる供給速度でＮａＣｌ溶液を流すことにより行った、数回の実験（Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）の処理時間の関数として、放出されたカルシウムイオンの量を示す。
【図３】各実験の供給速度を同じにして（４ｍｌ／分）、イオン交換体に異なる濃度のＮａＣｌ溶液を流すことにより行った、数回の実験（Ｆ、Ｉ、Ｊ）の処理時間の関数として、放出されたカルシウムイオンの量の量を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の目的のために、以下の用語が以下の意味を有することを理解すべきである：
本発明の目的のために、「再生可能」イオン交換材料という用語は、方法サイクル中に再生成される材料を指す。
【００１６】
本発明の目的のために、「イオン交換材料」という用語は、アルカリ土類金属カチオンを、アルカリ土類金属カチオンを置換することができるカチオンと交換できる材料を指し、逆もまた同様である。
【００１７】
再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する本発明の方法の好ましい実施形態または技術的詳細事項を以下で述べるが、これらの好ましい実施形態または技術的詳細事項が本明細書で定義するような本発明の使用についても言及し、（適用可能な限り）逆もまた同様であることが理解されるものとする。例えば、本発明の方法の少なくとも１つのイオン交換材料が天然および／または合成イオン交換材料であり、また本発明の使用の少なくとも１つのイオン交換材料が天然および／または合成イオン交換材料であることが述べられている。
【００１８】
本発明は、特定の実施形態について、およびある図に関して記載されるが、本発明はこれらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。以下に示す用語は、別途指摘しない限り、一般に、これの通常の意味で理解されるものとする。
【００１９】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語を本明細書および特許請求の範囲において使用する場合、これは機能的に非常にまたはわずかに重要な、他の規定されていない要素を排除しない。本発明の目的のために、「より成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ」という用語は、「より構成される（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｏｆ）」の好ましい実施形態であると見なされる。以下で群が少なくとも幾つかの実施形態を含むと定義される場合、これはまた、好ましくはこれらの実施形態のみから成る群を開示すると理解されるものとする。
【００２０】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語を使用する場合は必ず、これらの用語は上で定義した「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同等であることを意味する。
【００２１】
単数名詞を指すときに不定冠詞または定冠詞、例えば「ａ」、「ａｎ」または「ｔｈｅ」を使用する場合、何かほかのことが特に示されない限り、これはこの名詞の複数を含む。
【００２２】
本発明の別の態様により、二酸化炭素含有源からＣＯ２の量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用が提供される。再生可能イオン交換材料がベントナイトを含むことが好ましい。
【００２３】
本発明の好都合な実施形態は該当する従属請求項に定義されている。
【００２４】
本発明の一実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される。
【００２５】
本発明の別の実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、フィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、ｍａｕｒｉｔｚｉｔｅおよびこれらの混合物を含む群より選択される天然イオン交換材料ならびに／またはＥＤＴＡ、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される合成イオン交換材料、好ましくはフィロシリケートを含む。
【００２６】
本発明のまた別の実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムおよび／またはマグネシウムを含む。
【００２７】
本発明の一実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供される。
【００２８】
本発明の別の実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、２から５０重量％の、好ましくは５から４０重量％、より好ましくは７．５から３０重量％の、最も好ましくは１０から２０重量％のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。
【００２９】
本発明のまた別の実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、モンモリロナイトおよび付随鉱物、例えば石英、雲母、長石、黄鉄鉱、方解石、クリストバライトおよびこれらの混合物を含む群より選択される各種の粘土鉱物を含むベントナイトより成る。
【００３０】
本発明の一実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、ベントナイトの総重量に基づいて、少なくとも６０重量％の、好ましくは少なくとも８０重量％の、例えば８５から９５重量％の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトより成る。
【００３１】
本発明の別の実施形態により、ステップａ）のイオン交換材料は、層間空間が主にカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る。
【００３２】
本発明のまた別の実施形態により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、０．０２から１００μｍの、０．０７５から５０μｍの、０．１から５μｍの、好ましくは０．２から３の重量中央粒径ｄ５０を有するベントナイトより成る。
【００３３】
本発明のまた別の実施形態により、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択され、好ましくはガスである。
【００３４】
本発明の一実施形態により、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される。
【００３５】
本発明の別の実施形態により、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、少なくとも０．０２Ｐａの、好ましくは少なくとも０．０５Ｐａの、より好ましくは少なくとも０．１Ｐａの、なおより好ましくは少なくとも０．１５Ｐａの、最も好ましくは少なくとも０．２Ｐａの分圧を提供する二酸化炭素を含む。
【００３６】
本発明のまた別の実施形態により、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源および／またはステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、水溶液であり、水溶液の総重量に基づいて、好ましくは少なくとも５０重量％の、より好ましくは少なくとも７５重量％の、最も好ましくは少なくとも９０重量％の水を含む水溶液である。
【００３７】
本発明の一実施形態により、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価および／または２価カチオンの自然発生源、好ましくは少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価カチオンの自然発生源である。
【００３８】
本発明の別の実施形態により、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は海水である。
【００３９】
本発明のまた別の実施形態により、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源および／またはステップｃ）の少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源および／または少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、水溶液の、好ましくは５から１２の間の、好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する水溶液の形態で提供される。
【００４０】
本発明の一実施形態により、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンは、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択され、好ましくはナトリウムである。
【００４１】
本発明の別の実施形態により、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのカチオンを０．１から１５０ｇ／ｌの、好ましくは１から１００ｇ／ｌの、より好ましくは５から７５ｇ／ｌの、最も好ましくは１０から５０ｇ／ｌの量で含む。
【００４２】
本発明のまた別の実施形態により、ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水（ｆｒｅｓｈ  ｈａｒｄ  ｗａｔｅｒ）である。
【００４３】
本発明の一実施形態により、ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、５から１３０°ｄＨの、好ましくは１０から６０°ｄＨの、最も好ましくは１４から５０°ｄＨの硬度を有する淡硬水である。
【００４４】
本発明の別の実施形態により、ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物より選択され、好ましくはカルシウムである。
【００４５】
本発明のまた別の実施形態により、ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを０．１から２００ｍｇ／ｌの、好ましくは０．５から１５０ｍｇ／ｌの、より好ましくは１から１００ｍｇ／ｌの、なおより好ましくは５から７５ｍｇ／ｌの、最も好ましくは１０から５０ｍｇ／ｌの量で含む。
【００４６】
本発明の一実施形態により、接触ステップｇ）は、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源がステップｆ）で得た水溶液中に導入されるように行う。ステップｆ）で得た水溶液を二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための少なくとも１つの触媒とさらに接触させることが好ましい。二酸化炭素の水和を促進するための少なくとも１つの触媒は少なくとも１つの酵素、好ましくは炭酸脱水酵素であることがさらに好ましい。
【００４７】
本発明の別の実施形態により、接触ステップｅ）および／または分離ステップｆ）および／または接触ステップｇ）および／または接触ステップｈ）は、２℃から８０℃の、好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う。
【００４８】
本発明のまた別の実施形態により、接触ステップｅ）および／または分離ステップｆ）および／または接触ステップｇ）および／または接触ステップｈ）は、４から１２の間の、好ましくは５から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う。
【００４９】
本発明の一実施形態により、接触ステップｇ）は少なくとも１００Ｐａの、より好ましくは少なくとも２００Ｐａの、最も好ましくは少なくとも３００Ｐａの圧力下で行う。
【００５０】
本発明の別の実施形態により、接触ステップｈ）は、接触ステップｇ）の前および／または間および／または後に行う。
【００５１】
本発明のまた別の実施形態により、分離ステップｆ）は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う。
【００５２】
本発明の一実施形態により、方法は、ステップｇ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を分離するステップｋ）をさらに含む。分離ステップｋ）は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行うことが好ましい。
【００５３】
本発明のさらなる詳細事項、とりわけ再生可能イオン交換材料を使用することによって二酸化炭素含有源中のＣＯ２の量を削減する方法の上述のステップについて以下で触れる。
【００５４】
ステップａ）：少なくとも１つのイオン交換材料の提供
本発明のステップａ）により、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む少なくとも１つのイオン交換材料を提供する。
【００５５】
「少なくとも１つの」イオン交換材料という表現は、１種類以上のイオン交換材料を本方法で利用してよいことを意味する。
【００５６】
本発明の一実施形態により、イオン交換材料の１種類のみを本方法で利用する。本発明の別の実施形態により、少なくとも２種類のイオン交換材料の混合物を本方法で利用する。
【００５７】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つのイオン交換材料は、天然イオン交換材料、修飾イオン交換材料、合成イオン交換材料およびこれらの混合物より選択される。
【００５８】
本発明の意味における「天然」イオン交換材料という用語は、天然起源のイオン交換材料を指す。
【００５９】
本発明の意味における「修飾」イオン交換材料という用語は、化学処理された天然イオン交換材料を指す。
【００６０】
本発明の意味における「合成」イオン交換材料は、天然起源ではないが、化学反応によって人為的に作製されたイオン交換材料を指す。
【００６１】
例えば少なくとも１つのイオン交換材料が天然イオン交換材料を含む場合、少なくとも１つのイオン交換材料は、好ましくはフィロシリケート、ゼオライト、雲母、モンモリロナイト、ｍａｕｒｉｔｚｉｔｅおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
【００６２】
少なくとも１つのイオン交換材料が合成イオン交換材料を含む場合、少なくとも１つのイオン交換材料は好ましくは、ＥＤＴＡ、イオン交換樹脂およびこれらの混合物を含む群より選択される。
【００６３】
本発明の方法で使用してよい合成イオン交換材料の例は、ダウケミカルカンパニー（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、米国によるＣＯＷＥＸ（商標）ＭＡＣ、アンバーライト（Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ）（商標）、アンバーセップ（Ａｍｂｅｒｓｅｐ）（商標）またはＩＭＡＣ（登録商標）シリーズのイオン交換材料である。
【００６４】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのイオン交換材料は少なくとも１つの天然イオン交換材料である。例えば少なくとも１つのイオン交換材料は、１種類の天然イオン交換材料である。少なくとも１つのイオン交換材料が少なくとも１つの天然イオン交換材料である場合、少なくとも１つのイオン交換材料は、好ましくはフィロシリケートを含む。または、少なくとも１つのイオン交換材料はフィロシリケートより成る。
【００６５】
少なくとも１つのイオン交換材料がフィロシリケートを含む、好ましくはフィロシリケートより成る場合、フィロシリケートは好ましくはベントナイトより選択される。従って、少なくとも１つのイオン交換材料は、好ましくはベントナイトを含み、より好ましくはベントナイトより成る。
【００６６】
少なくとも１つのイオン交換材料がベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは通常、好ましくは主構成成分としての特定のモンモリロナイトにおけるような各種の粘土鉱物より、しかしまた石英、カオリナイト、雲母、長石、黄鉄鉱、方解石および／またはクリストバライトより成る。これらの鉱物は、他の構成成分と同様に、原産地に応じて可変量で存在してよい。
【００６７】
ベントナイトの総重量に基づいて少なくとも６０重量％の、好ましくは少なくとも８０重量％の、例えば８５から９５重量％の間のモンモリロナイト含有率を有するベントナイトは、本発明による方法にとりわけ好都合である。
【００６８】
本発明の１つの具体的な要件は、少なくとも１つのイオン交換材料が少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含むということである。
【００６９】
「少なくとも１つの」アルカリ土類金属カチオンという表現は、１種類以上のアルカリ土類金属カチオンが少なくとも１つのイオン交換材料中に存在してよいことを意味する。
【００７０】
本発明の一実施形態により、１種類のみのアルカリ土類金属カチオンが少なくとも１つのイオン交換材料中に存在する。本発明の別の実施形態により、少なくとも２種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも１つのイオン交換材料中に存在する。
【００７１】
本発明の一実施形態により、少なくとも２種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも１つのイオン交換材料中に存在する。好ましくは、２種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が少なくとも１つのイオン交換材料中に存在する。
【００７２】
「アルカリ土類金属カチオン」という表現は、アルカリ土類金属の２価カチオン、即ち２価を有するアルカリ土類金属カチオンを示す。
【００７３】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。例えば少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムおよび／またはマグネシウムを含む。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含む。
【００７４】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよび／またはマグネシウムを含む場合、さらなるアルカリ土類金属カチオンの存在は排除されない。例えば少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムを含む場合、少なくとも１つのイオン交換材料は、マグネシウムおよび／またはストロンチウムをさらに含んでよい。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムおよびマグネシウムを含む。
【００７５】
この点で、少なくとも１つのイオン交換材料中の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの存在は、少なくとも１つのイオン交換材料中のさらなる１価および／または２価および／または３価カチオン、例えばアルカリ金属、例えばナトリウム、カリウム、リチウムおよびこれらの混合物および／または２価カチオン、例えば亜鉛、マンガン、鉄およびこれらの混合物および／または３価カチオン、例えば鉄、アルミニウムおよびこれらの混合物の存在を排除しないことに留意されたい。
【００７６】
少なくとも１つのイオン交換材料はベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む。例えばベントナイトは、ベントナイトの層間空間がカルシウムおよび／またはマグネシウムイオン、例えば少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンによってほぼ独占的に占有されるように選択される。本発明の一実施形態において、イオン交換材料は、層間空間が少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンとして主にカルシウムイオンによって占有されているベントナイトより成る。
【００７７】
しかし、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの存在によって、アルカリ金属カチオンまたは３価カチオン、例えばアルミニウムがベントナイトの層間空間をさらに占有してよいことが排除されない。
【００７８】
「層間空間」または「複数の層間空間」という用語は、本発明の意味において、層間カチオン、例えば少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンならびに存在する場合にはさらなる１価および／または２価および／または３価カチオンによって占有されてよい、少なくとも１つのイオン交換材料の結晶格子中の２つの負に帯電した層の間の空間を示す。
【００７９】
本発明の少なくとも１つのイオン交換材料がｐＨ７にて少なくとも６０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、好ましくはｐＨ７にて少なくとも７０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、最も好ましくはｐＨ７にて少なくとも８０ｃｍｏｌ＋／ｋｇのカチオン交換容量を有することが認識される。例えば本発明の少なくとも１つのイオン交換材料は、ｐＨ７にて６０から１３０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、またはｐＨ７にて７０から１２０ｃｍｏｌ＋／ｋｇのカチオン交換容量を有する。
【００８０】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのイオン交換材料は、ｐＨ７にて少なくとも６０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、好ましくはｐＨ７にて少なくとも７０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、最も好ましくはｐＨ７にて少なくとも８０ｃｍｏｌ＋／ｋｇのカチオン交換容量を有するベントナイトを含むまたはベントナイトより成る。例えば少なくとも１つのイオン交換材料は、ｐＨ７にて６０から１３０ｃｍｏｌ＋／ｋｇの、またはｐＨ７にて７０から１２０ｃｍｏｌ＋／ｋｇのカチオン交換容量を有するベントナイトを含むまたはベントナイトより成る。
【００８１】
「カチオン交換容量」という用語は、少なくとも１つのイオン交換材料が特定のｐＨ値において保持することが可能であり、イオン交換に利用可能である、任意のクラスの全カチオンの最大量を示す。
【００８２】
少なくとも１つのイオン交換材料がベントナイトを含むまたはベントナイトより成る場合、ベントナイトは好ましくは、セディグラフ（Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ）５１２０によって測定した０．０２から１００μｍの、０．０７５から５０μｍの、または０．１から５μｍの、好ましくは０．２から３μｍの重量中央粒径ｄ５０を有する。
【００８３】
本文書を通じて、微粒子材料の「粒径」は、粒径の分布によって説明される。値ｄｘは、粒子のｘ重量％が有するｄｘ未満の粒径に対する粒径を表す。このことは、ｄ２０値は全粒子の２０重量％がこれより小さい粒径であり、ｄ７５値は全粒子の７５重量％がこれより小さい粒径であることを意味する。ｄ５０値はこのため重量中央粒径であり、即ちすべての粒子の５０重量％がこの粒径より大きいまたは小さい。本発明の目的のために、別途指摘しない限り、粒径は重量中央粒径ｄ５０として規定する。０．４から２μｍの間のｄ５０値を有する粒子の重量中央粒径ｄ５０値を測定するために、米国、マイクロメリティックス社（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ）のセディグラフ５１２０装置を使用することができる。０．４未満のｄ５０値を有する粒子の重量中央粒径ｄ５０値を測定するためには、ドイツのマルバーンインスツルメンツ社（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＧｍｂＨ）のマスターサイザー（Ｍａｔｅｒｓｉｚｅｒ）装置を使用することができる。
【００８４】
ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、固体または水性懸濁物またはエマルジョンまたはフィルタ材料または流動床の形態で提供されることが好ましい。例えば、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、水性懸濁物の形態で提供される。
【００８５】
「水性懸濁物」または「水性スラリー」は本発明の意味において、不溶性固体および水ならびに場合によりさらなる添加剤を備え、通常、大量の固体を含有するため、これが形成される元の液体よりも粘性であり、高密度である場合がある。しかし、「水性懸濁物」または「水性スラリー」という用語は、水が少量の少なくとも１つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
【００８６】
例えば少なくとも１つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
【００８７】
本発明の一実施形態において、水性懸濁物は、水性懸濁物の水相の総重量に基づいて、少なくとも６０重量％の、好ましくは少なくとも７０重量％の、より好ましくは少なくとも８０重量％の、なおより好ましくは少なくとも９０重量％の、最も好ましくは少なくとも９２重量％の水を含む。例えば水性懸濁物は、水性懸濁物の水相の総重量に基づいて、９０から１００重量％の間の、好ましくは９２から１００重量％の間の、より好ましくは９４から１００重量％の間の、最も好ましくは９６から１００重量％の間の量の水を含む。
【００８８】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのイオン交換材料を含む水性懸濁物は、水混和性溶媒を含まない。
【００８９】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、２から５０重量％のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。例えばステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、水性懸濁物の総重量に基づいて、５から４０重量％の、より好ましくは７．５から３０重量％の、最も好ましくは１０から２０重量％のイオン交換材料含有率を有する水性懸濁物の形態で提供される。
【００９０】
少なくとも１つのイオン交換材料の含有率は、（実施例に記載するように）Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計によって測定した水性懸濁物の粘度が１０から５０００ｍＰａｓの間、好ましくは１００から２５００ｍＰａｓの間、とりわけ１５０から１０００ｍＰａｓの間であるように選択される。最適含有率は、少なくとも１つのイオン交換材料の発生、即ち化学および鉱物学的組成ならびに、次いで粘度に影響を及ぼすこの膨潤性に依存する。
【００９１】
ステップｂ）：少なくとも１つの二酸化炭素含有源の提供
本発明のステップｂ）により、少なくとも１つの二酸化炭素含有源が提供される。
【００９２】
「少なくとも１つの」二酸化炭素含有源という表現は、二酸化炭素を含有する１つ以上の源を本方法で利用してよいことを意味する。
【００９３】
本発明の一実施形態により、１種類のみの二酸化炭素含有源が本発明の方法で利用される。本発明の別の実施形態により、少なくとも２つの二酸化炭素含有源の混合物が本発明の方法で利用される。
【００９４】
本発明の一実施形態において、１種類のみの二酸化炭素含有源が本発明の方法で利用される。
【００９５】
「二酸化炭素含有源」という表現は、二酸化炭素を放出できるいずれの源も示す。
【００９６】
少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、いずれの便利な二酸化炭素含有源も含む。特に、少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、ガス、液体、固体、複合体、イオン交換材料およびこれらの混合物より選択してよい。
【００９７】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つの二酸化炭素含有源は気体状形態で提供される。
【００９８】
気体状二酸化炭素は、実質的に純粋な二酸化炭素であってよく、または気体状二酸化炭素は二酸化炭素ならびに１つ以上の追加のガスおよび／または他の物質、例えば微粒子材料、例えば灰分を含む複数の構成成分を含む。
【００９９】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、空気、工業排気ガス流、廃ガス流、火山性ガス放出およびこれらの混合物より選択される。
【０１００】
例えば少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、工場によって生成されるような排ガス流である。工場は、多種多様なものから選択してよい。例えば少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、発電所、化学および機械加工工場、製油所および燃料燃焼または他の処理ステップの副生成物として二酸化炭素を生成する他の工場より選択される工場によって生成される排ガス流によって生成される。
【０１０１】
好適な廃ガス流は、化石燃料、例えば石炭、石油、天然ガスおよび燃料製品、例えばタールサンド、重油、オイルシェールなどを燃焼する工場によって生成される廃ガス流より選択される。
【０１０２】
少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、主構成成分としての二酸化炭素を含有してよく、または追加の構成成分、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）および少なくとも１つの追加のガス状および／または微粒子構成成分を含有してよい。追加のガス状および／または微粒子構成成分としては、一酸化炭素、ハライド、例えば塩化水素およびフッ化水素、金属、例えば水銀、ヒ素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、モリブデン、セレン、ストロンチウム、タリウム、バナジウムなど、有機物、例えば炭化水素、ジオキシンおよびＰＡＨ化合物（多環式芳香族炭化水素）および／または燃焼工程で通例得られるようなダスト粒子が挙げられる。
【０１０３】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、少なくとも０．０２Ｐａの、好ましくは少なくとも０．０５Ｐａの、より好ましくは少なくとも０．１Ｐａの、なおより好ましくは少なくとも０．１５Ｐａの、最も好ましくは少なくとも０．２Ｐａの分圧を提供する二酸化炭素を含む。
【０１０４】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つの二酸化炭素含有源は、少なくとも１つの二酸化炭素含有源の全体積に基づいて、少なくとも２体積％の、好ましくは少なくとも５体積％の、より好ましくは少なくとも１０体積％の、なおより好ましくは少なくとも１５体積％の、最も好ましくは少なくとも２０体積％の量で二酸化炭素を含む。
【０１０５】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つの二酸化炭素含有源が水中に導入されて水溶液を形成する。本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を１０重量％以下の、より好ましくは７．５重量％以下の、なおより好ましくは５重量％以下の、最も好ましくは２重量％以下の量で含有する。
【０１０６】
少なくとも１つの二酸化炭素含有源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する。
【０１０７】
ステップｃ）：少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の提供
本発明のステップｃ）により、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源が提供される。
【０１０８】
少なくとも１つのカチオンの「少なくとも１つの」源という表現は、本方法で少なくともカチオンの１種類以上の源を利用してよいことを意味する。
【０１０９】
本発明の一実施形態により、本方法で少なくとも１つのカチオンの１種類の源のみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも１つのカチオンの少なくとも２種類の源の混合物を利用する。
【０１１０】
「少なくとも１つの」カチオンの少なくとも１つの源という表現は、本方法で１種類以上のカチオンを提供してよいことを意味する。
【０１１１】
本発明の一実施形態により、本方法で１種類のカチオンのみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも２種類のカチオンの混合物を利用する。
【０１１２】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも２種類のカチオンの混合物の１種類の源である。または、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、１種類のカチオンの１種類の源である。
【０１１３】
少なくとも１つのカチオンについて、少なくとも１つのカチオンが少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換可能である限り、カチオンの種類に具体的な制限がないことに留意されたい。
【０１１４】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つの１価カチオンを含む。加えてもしくはまたは、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つの２価カチオンを含む。
【０１１５】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンは、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
【０１１６】
従って、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンが少なくとも１つの１価カチオンである場合、少なくとも１つの１価カチオンは、好ましくは少なくとも１つのアルカリ金属カチオンである。少なくとも１つのカチオンが少なくとも１つのアルカリ金属カチオンである場合、少なくとも１つのカチオンは、好ましくはリチウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
【０１１７】
またはもしくは加えて、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンが少なくとも１つの２価カチオンである場合、少なくとも１つの２価カチオンは、好ましくは、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンとは異なるアルカリ土類金属カチオンである。
【０１１８】
例えば少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンが少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンである場合、少なくとも１つのカチオンは、好ましくはマグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
【０１１９】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンは、ナトリウムである。
【０１２０】
少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのカチオンを含む水溶液であることが好ましい。本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を１０重量％以下の、より好ましくは７．５重量％以下の、なおより好ましくは５重量％以下の、最も好ましくは２重量％以下の量で含有する。
【０１２１】
「水性」溶液という用語は、水性溶媒が少量の少なくとも１つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
【０１２２】
例えば少なくとも１つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
【０１２３】
本発明の一実施形態において、水溶液は、少なくとも１つの水混和性溶媒を、水溶液の溶媒相の総重量に基づいて、４０重量％以下の、好ましくは３０重量％以下の、より好ましくは２０重量％以下の、最も好ましくは１０重量％以下の量で含む。
【０１２４】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンを含む水溶液は、水混和性溶媒を含まない。
【０１２５】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、少なくとも５０重量％の、より好ましくは少なくとも７５重量％の、最も好ましくは少なくとも９０重量％の水を含む。
【０１２６】
例えば水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、９０から９９重量％の間の、より好ましくは９１から９９重量％の間の、最も好ましくは９２から９８重量％の間の水を含む。
【０１２７】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのカチオンを０．１から１５０ｇ／ｌの、好ましくは１から１００ｇ／ｌの、または５から７５ｇ／ｌの量で含む。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのカチオンを１０から５０ｇ／ｌの量で含む。
【０１２８】
少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する。
【０１２９】
少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つのカチオンの自然発生源であることが好ましい。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価および／または２価カチオンの自然発生源である。
【０１３０】
例えば、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つの１価カチオンの自然発生源である。
【０１３１】
例えば、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つの１価カチオンの自然発生源、例えば２価カチオン、１価カチオンまたはこれらの混合物の便利な源であり得る地下塩水である。
【０１３２】
地下塩水は、濃縮された水性塩類組成物を含む。地下塩水は、好ましくは地表の、例えば地球の海洋または湖の直下の地下箇所で得られる。
【０１３３】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は海水である。海水は、少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを置換できる１価および／または２価カチオンの便利な源であることが多い。いずれの種類の海水も、十分な量の少なくとも１つのカチオンが提供される限り使用してよい。特に、海水中の少なくとも１つのカチオンの量は、０．１ｇ／ｌ以下に、好ましくは１ｇ／ｌ以下に、より好ましくは５ｇ／ｌ以下に、最も好ましくは１０ｇ／ｌ以下になるべきではない。
【０１３４】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、水中に溶解した塩の総量に基づいて、３から３５重量％の間の、好ましくは３から２０重量％の間の、より好ましくは３から１０重量％の間の、最も好ましくは３から５重量％の間の塩分濃度を有する水である。例えば水は、水中に溶解した塩の総量に基づいて、３から４．５重量％の間の、または３．１から４重量％の間の塩分濃度を有する。
【０１３５】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源は、２３℃にて少なくとも１．０１０ｋｇ／ｌの、好ましくは２３℃にて少なくとも１．０２０ｋｇ／ｌの、最も好ましくは２３℃にて１．０２０から１．０３０ｋｇ／ｌの間の密度を有する海水である。例えば、海水は２３℃にて１．０２０から１．０２５ｋｇ／ｌの密度を有する。
【０１３６】
ステップｄ）：少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源の提供
本発明のステップｄ）により、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源が提供される。
【０１３７】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの「少なくとも１つの」源という表現は、本方法で少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの１種類以上の源を利用してよいことを意味する。
【０１３８】
本発明の一実施形態により、本方法で少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの１種類の源のみを利用する。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも２種類の源の混合物を利用する。
【０１３９】
「少なくとも１つの」アルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源という表現は、本方法で１種類以上のアルカリ土類金属カチオンを提供してよいことを意味する。
【０１４０】
本発明の一実施形態により、本方法で１種類のみのアルカリ土類金属カチオンが利用される。本発明の別の実施形態により、本方法で少なくとも２種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物が利用される。
【０１４１】
本発明の一実施形態により、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも２種類のアルカリ土類金属カチオンの混合物の１種類の源である。または、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、１種類のアルカリ土類金属カチオンの１種類の源である。
【０１４２】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンについて、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがステップｃ）で提供される少なくとも１つのカチオンを置換可能である限り、アルカリ土類金属カチオンの種類に具体的な制限がないことに留意されたい。
【０１４３】
加えてもしくはまたは、ステップｄ）で提供される少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップａ）のイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、同じ種類であることが好ましい。
【０１４４】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む群より選択される。
【０１４５】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、カルシウムおよび／またはマグネシウムを含む。例えば、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含む。
【０１４６】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよび／またはマグネシウムを含む場合、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源におけるさらなるアルカリ土類金属カチオンの存在は排除されない。例えば、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源がカルシウムを含む場合、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、マグネシウムおよび／またはストロンチウムをさらに含んでよい。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源はカルシウムおよびマグネシウムを含む。
【０１４７】
本発明の一実施形態において、ステップｄ）で提供される少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップｃ）で提供される少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の少なくとも１つのカチオンは異なる。例えば、ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンはカルシウムを含み、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがマグネシウム含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがストロンチウムを含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムおよびこれらの混合物を含む。
【０１４８】
またはステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよびマグネシウムを含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、ストロンチウムおよびこれらの混合物を含む。ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびこれらの混合物を含む。ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがマグネシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびこれらの混合物を含む。
【０１４９】
ステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンがカルシウム、マグネシウムおよびストロンチウムを含む場合、ステップｃ）の少なくとも１つのカチオンがリチウム、ナトリウム、カリウムおよびこれらの混合物を含むことがさらに認識される。
【０１５０】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液であることが好ましい。
【０１５１】
本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を１０重量％以下の、より好ましくは７．５重量％以下の、なおより好ましくは５重量％以下の、最も好ましくは２重量％以下の量で含有する。「水性」溶液という用語は、水性溶媒が少量の少なくとも１つの水混和性溶媒を含むことを排除しない。
【０１５２】
例えば少なくとも１つの水混和性溶媒は、好ましくはメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、テトラヒドロフランおよびこれらの混合物より選択される。
【０１５３】
本発明の一実施形態において、水溶液は、少なくとも１つの水混和性溶媒を、水溶液の溶媒相の総重量に基づいて、４０重量％以下の、好ましくは３０重量％以下の、より好ましくは２０重量％以下の、最も好ましくは１０重量％以下の量で含む。
【０１５４】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、水混和性溶媒を含まない。
【０１５５】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、少なくとも５０重量％の、より好ましくは少なくとも７５重量％の、最も好ましくは少なくとも９０重量％の水を含む。
【０１５６】
例えば水溶液は、水溶液の総重量に基づいて、９０から９９重量％の間の、より好ましくは９１から９９重量％の間の、最も好ましくは９２から９８重量％の間の水を含む。
【０１５７】
加えてもしくはまたは、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを０．１から２００ｍｇ／ｌの、好ましくは０．５から１５０ｍｇ／ｌの、より好ましくは１から１００ｍｇ／ｌの、なおより好ましくは５から７５ｍｇ／ｌの、最も好ましくは１０から５０ｍｇ／ｌの量で含む。
【０１５８】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源が水溶液の形態で提供される場合、水溶液は好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する。
【０１５９】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源であることが好ましい。本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、ステップｃ）で提供される少なくとも１つのカチオンを置換できる少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源である。
【０１６０】
例えば、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、カルシウムの自然発生源である。
【０１６１】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの自然発生源、例えば淡硬水である。
【０１６２】
十分な量の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムが提供される限り、いずれの種類の淡硬水も使用してよい。特に、淡硬水中の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン、好ましくはカルシウムの量は、０．１ｇ／ｌ以下に、好ましくは０．５ｇ／ｌ以下に、より好ましくは１ｇ／ｌ以下に、なおより好ましくは５ｇ／ｌ以下に、最も好ましく１０ｇ／ｌ以下になるべきではない。
【０１６３】
加えてもしくはまたは、淡硬水は、５から１３０°ｄＨの、好ましくは１０から６０°ｄＨの、最も好ましくは１４から５０°ｄＨの硬度を有するように選択される。
【０１６４】
本発明の目的のために、硬度はドイツ硬度を示し、「ドイツ硬度、°ｄＨ」で表される。この点で、硬度は、アルカリ土類炭酸水素塩を含む水溶液中のアルカリ土類金属カチオンの総量を示し、この総量をエチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）および当量点指示薬としてのエリオクロムＴを使用してｐＨ１０における錯滴定によって測定した。
【０１６５】
淡硬水は、いずれの自然発生源、例えば湖および／または河川および／または縁海からも選択してよい。
【０１６６】
加えてもしくはまたは、淡硬水は人工であってよい。本方法に好適な淡軟水（ｆｒｅｓｈ  ｓｏｆｔ  ｗａｔｅｒ）を調製するために、例えば淡硬水を少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンに接触させてよい。本発明の一実施形態において、２価カチオン、例えばカルシウムおよび／またはマグネシウムを淡軟水に添加する。淡硬水は、水ミネラル添加法によって得てよいことがさらに認識される。水ミネラル添加法は、例えばＵＳ７，３７４，６９４、ＥＰ０５２０８２６、ＷＯ２０１０／１２６９１、欧州特許出願第１１１７５０１２．１号、同第１０１７２７７１．７号および同第１１１７９５４１．５号に記載されている。
【０１６７】
ステップｅ）：少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源との接触
本発明のステップｅ）により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料をステップｃ）の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源と接触させる。
【０１６８】
接触は、ｉ）少なくとも１つのイオン交換材料およびｉｉ）ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料から放出された少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む混合物を提供する。
【０１６９】
ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
【０１７０】
特に、方法ステップｅ）の接触は、微粒子材料、例えばイオン交換材料を含む懸濁物を配合および／または混合および／または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび／または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップｅ）は、垂直および／または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
【０１７１】
好ましくは、接触ステップｅ）に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
【０１７２】
加えてもしくはまたは、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源との接触は、水溶液の形態の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源を少なくとも１つのイオン交換材料を含む水性懸濁物またはエマルジョン中へ注入することによって行うことができる。ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料が固体またはフィルタ材料または流動床の形態で提供される場合、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源との接触は、水溶液の形態の少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源を添加することによって行うことができる。この点で、混合条件は、少なくとも１つのカチオンの少なくとも１つの源の流れを少なくとも１つのイオン交換材料中に導入することによって行ってよいことに留意されたい。
【０１７３】
本発明の一実施形態において、接触ステップｅ）は、２℃から８０℃の、好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う。
【０１７４】
例えば接触ステップｅ）は室温にて、即ち２０℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
【０１７５】
本発明の一実施形態により、方法ステップｅ）は、少なくとも１秒、好ましくは少なくとも１分、例えば少なくとも１５分、３０分、１時間、２時間、４時間、６時間、８時間または１０時間にわたって行う。
【０１７６】
本発明の一実施形態において、接触ステップｅ）で得た混合物は水性懸濁物の形態である。水性懸濁物を得る場合、接触ステップｅ）は、好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う。
【０１７７】
接触ステップｅ）で得た混合物は、ｉ）少なくとも１つのイオン交換材料およびｉｉ）少なくとも１つのイオン交換材料から放出された少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む。特に、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料に結合された少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも一部は、接触ステップｅ）中にステップｃ）の少なくとも１つのカチオンと交換される。
【０１７８】
ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料は、分離ステップｆ）で分離する。
【０１７９】
ステップｆ）：少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つのイオン交換材料からの分離
本発明のステップｆ）により、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離する。
【０１８０】
本発明の一実施形態において、分離ステップｆ）は、２℃から８０℃の、好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う。例えば分離ステップｆ）は室温にて、即ち２０℃にてまたは他の温度にて行う。
【０１８１】
本発明の一実施形態において、分離ステップｆ）は、５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う。
【０１８２】
ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離は、当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。例えばステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、沈降またはこれらの混合によって行う。
【０１８３】
接触ステップｅ）で得た混合物が水性懸濁物の形態である場合、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するために、ステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から、好ましくは濾過によって、例えば膜濾過装置によって分離する。
【０１８４】
ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも１つの膜濾過ユニットは、当業者に公知であり、微粒子材料を含む水性懸濁物／溶液の濾過に通例使用されるいずれの種類の膜フィルタでもよい。例えば直交流膜精密濾過装置および／または直交流膜限外濾過装置を使用してよい。
【０１８５】
膜濾過ユニット内部と周囲環境との間に圧力差があるため、懸濁した微粒子イオン交換材料が懸濁物／溶液から分離され、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む透明な水溶液が得られることが認識される。好ましくは、膜濾過ユニット内部の圧力は、周囲環境の圧力よりも高い。
【０１８６】
本発明の意味における「水溶液」は、溶解した粒子および場合により微量の離散した固体粒子を水性溶媒中に単に含む、好ましくは含有している系を示す。水溶液が溶解した粒子を水性溶媒中に含有することが好ましい。本発明の意味における「溶解した」という用語は、溶媒中に離散した固体粒子が見られない系を示す。本発明の一実施形態において、水溶液は、水性溶媒中に、水溶液の総重量に基づいて、離散した固体粒子を１０重量％以下の、より好ましくは７．５重量％以下の、なおより好ましくは５重量％以下の、最も好ましくは２重量％以下の量で含有する。
【０１８７】
例えば、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも１つの膜濾過ユニットは、直交流膜濾過装置である。加えてもしくはまたは、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンをステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料から分離するために使用する少なくとも１つの膜濾過ユニットは、直交流膜限外濾過装置である。
【０１８８】
直交流膜濾過装置は当業者に公知である。本発明の方法に好適であり得る直交流膜濾過装置の１つとして、ドイツのＭｉｃｒｏｄｙｎ−Ｎａｄｉｒ  ＧＭＢＨよりＭｙｃｒｏｄｙｎ  Ｍｏｄｕｌ  ＣＭＢ  １５０として入手できる直交流膜濾過装置が挙げられる。
【０１８９】
本発明の一実施形態において、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、５から１３０°ｄＨの、好ましくは１０から６０°ｄＨの、最も好ましくは１４から５０°ｄＨの硬度を有する。
【０１９０】
加えてもしくはまたは、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、４から１２の間の、好ましくは５から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する。
【０１９１】
本発明の一実施形態において、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、少なくとも１ｍｇ／ｌの、好ましくは少なくとも１００ｍｇ／ｌの、より好ましくは少なくとも１０００ｍｇ／ｌの、なおより好ましくは少なくとも２５００ｍｇ／ｌの、最も好ましくは少なくとも５０００ｍｇ／ｌの少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。例えばステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、少なくとも７５００ｍｇ／ｌまたは少なくとも１００００ｍｇ／ｌの少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
【０１９２】
加えてもしくはまたは、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、１から３００００ｍｇ／ｌの、好ましくは１００から２５０００ｍｇ／ｌの、より好ましくは１０００から２００００ｍｇ／ｌの、なおより好ましくは２５００から１５０００ｍｇ／ｌの、最も好ましくは５０００から１２５００ｍｇ／ｌの少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
【０１９３】
本発明の一実施形態において、ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得たステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液は、１．０ＮＴＵより低い、好ましくは０．５ＮＴＵより低い、最も好ましくは０．３ＮＴＵより低い濁度値を有する。
【０１９４】
ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを、方法ステップｇ）においてステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源とさらに接触させる。ステップｉｉ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンのステップｉ）の少なくとも１つのイオン交換材料からの分離後に得た少なくとも１つのイオン交換材料を、方法ステップｈ）においてステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源とさらに接触させる。
【０１９５】
ステップｇ）：少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの二酸化炭素含有源との接触
本発明のステップｇ）により、ステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを、ステップｂ）の少なくとも１つの二酸化炭素含有源と接触させる。接触により、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩が提供される。
【０１９６】
少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの二酸化炭素含有源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
【０１９７】
本発明の一実施形態において、ステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは水溶液の形態である。
【０１９８】
水溶液が提供される場合、方法ステップｇ）の接触は、水溶液を配合および／または混合および／または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび／または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップｇ）は、垂直および／または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
【０１９９】
好ましくは、接触ステップｇ）に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
【０２００】
本発明の一実施形態において、二酸化炭素含有源、好ましくは気体状二酸化炭素をステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液中に導入、好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｅ）注入して、溶液中で二酸化炭素気泡の分散を形成して、気泡をこの中に溶解させる。
【０２０１】
本発明の一実施形態により、接触ステップｇ）は少なくとも１００Ｐａの、より好ましくは少なくとも２００Ｐａの、最も好ましくは少なくとも３００Ｐａの圧力下で行う。
【０２０２】
例えば二酸化炭素をステップｆ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンを含む水溶液中に、圧力下で導入する。
【０２０３】
本発明の一実施形態において、接触ステップｇ）は、２℃から８０℃の、好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う。例えば接触ステップｇ）は室温にて、即ち２０℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
【０２０４】
本発明の一実施形態により、方法ステップｇ）は、少なくとも１秒、好ましくは少なくとも１分、例えば少なくとも１５分、３０分、１時間、２時間、４時間、６時間、８時間または１０時間にわたって行う。
【０２０５】
加えてもしくはまたは、接触ステップｇ）は、好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う。本発明の一実施形態において、接触ステップｇ）は８から１０．５の間の、または８．２から１０．５の間のｐＨにて行う。
【０２０６】
本発明の一実施形態により、ステップｆ）で得た水溶液を二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための少なくとも１つの触媒とさらに接触させる。例えば、二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための少なくとも１つの触媒は、少なくとも１つの酵素である。本発明の一実施形態において、二酸化炭素の水和（ｈｙｄｒａｔｉｓａｔｉｏｎ）を促進するための少なくとも１つの触媒は、炭酸脱水酵素である。
【０２０７】
方法ステップｇ）により、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの二酸化炭素含有源との接触によって得る。
【０２０８】
本発明の一実施形態において、得られた少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの非水溶性炭酸塩である。例えば得られた少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、２５℃にて１０００ｍｇ／ｌ以下の、好ましくは５００ｍｇ／ｌ以下の、より好ましくは２００ｍｇ／ｌ以下の、最も好ましくは１５０ｍｇ／ｌ以下の水溶解度を有する。例えば得られた少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、２５℃にて１００ｍｇ／ｌ以下の、または５０ｍｇ／ｌ以下の水溶解度を有する。本発明の一実施形態において、得られた少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、２５℃にて３０ｍｇ／ｌ以下の、または２０ｍｇ／ｌ以下の水溶解度を有する。
【０２０９】
本発明の一実施形態において、得られた少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、炭酸カルシウムである。
【０２１０】
本発明の一実施形態において、方法は、ステップｇ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩を分離するステップｋ）をさらに含む。
【０２１１】
ステップｋ）によるステップｇ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩の分離は、当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。例えば、ステップｇ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩の分離は、濾過、遠心分離、サイクロン処理、濃縮、蒸発、沈降またはこれらの混合によって行う。
【０２１２】
ステップｇ）で得た少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩が水性懸濁物の形態である場合、少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、好ましくは濾過によって、例えば膜濾過ユニットによって水相から分離する。
【０２１３】
ステップｋ）によるステップｇ）で得た炭酸塩の分離に使用する少なくとも１つの膜濾過ユニットは、当業者に公知であり、微粒子材料を含む水性懸濁物／溶液の濾過に通例使用されるいずれの種類の膜フィルタでもよい。例えば直交流膜精密濾過装置および／または直交流膜限外濾過装置を使用してよい。
【０２１４】
本発明の一実施形態において、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離に使用する少なくとも１つの膜濾過ユニットは、さらに上述したような直交流膜濾過装置および／または直交流膜限外濾過装置である。
【０２１５】
本発明の一実施形態において、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、１から１００°ｄＨの、好ましくは２から５０°ｄＨの、最も好ましくは３から２５°ｄＨの硬度を有する。
【０２１６】
加えてもしくはまたは、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、４から１２の間の、好ましくは５から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨを有する。本発明の一実施形態において、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、８から１０．５の間の、または８．２から１０．５の間のｐＨを有する。
【０２１７】
加えてもしくはまたは、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、１０ｍｇ／ｌ以下の、好ましくは５ｍｇ／ｌ以下の、より好ましくは１ｍｇ／ｌ以下の、最も好ましくは０．５ｍｇ／ｌ以下の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオン濃度を有する。
【０２１８】
本発明の一実施形態において、ステップｇ）で得た炭酸塩の分離後に得た水溶液は、１．０ＮＴＵ未満の、好ましくは０．５ＮＴＵ未満の、最も好ましくは０．３ＮＴＵ未満の濁度値を有する。
【０２１９】
ステップｋ）で分離した少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、好ましくはフィルタ中で沈降物として得られる。得られた炭酸塩は、当分野のいずれの好適な方法でも乾燥してよい。少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの炭酸塩は、例えば熱によって、例えばスプレー乾燥機もしくは電子レンジによってまたはオーブンにて、または機械的に、例えば含水率を低下させることによって乾燥してよい。
【０２２０】
ステップｈ）：少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源との接触
本発明のステップｈ）により、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料をステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源と接触させる。接触により、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を再生させる。
【０２２１】
少なくとも１つのイオン交換材料と少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源との接触は、当業者に公知のいずれの従来の手段によっても行うことができる。好ましくは、接触は混合条件下で行ってよい。当業者は、混合速度および温度などの混合条件を自分の処理装置に適合させる。
【０２２２】
本発明の一実施形態において、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料は、水性懸濁物の形態である。
【０２２３】
水性懸濁物が提供される場合、方法ステップｈ）の接触は、水性懸濁物を配合および／または混合および／または撹拌するために当業者に周知である、いずれの種類のタンクおよび／または容器によって行ってよいことが認識される。例えば接触ステップｈ）は、垂直および／または水平混合ユニット、好ましくは垂直混合ユニット内で行ってよい。
【０２２４】
好ましくは、接触ステップｈ）に使用する混合ユニットは、撹拌手段を備える。例えば撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含む懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する撹拌ブレードなどの機械的撹拌手段より選択される。または撹拌手段は、タンクおよび／または容器中で微粒子材料を含むより濃縮された懸濁物をかき混ぜおよび混合するために通例使用する粉末−液体混合手段より選択される。
【０２２５】
加えてもしくはまたは、接触ステップｈ）は、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料がフィルタ材料または流動床の形態で提供され、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料を再生するために、このイオン交換材料にステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源を添加して行ってよい。
【０２２６】
接触ステップｇ）および接触ステップｈ）は相互に独立して行うことが認識される。従って、方法ステップｈ）による、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料のステップｄ）と少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源との接触は、接触ステップｇ）の前および／または間および／または後に行う。
【０２２７】
ステップｆ）で得たイオン交換材料および／またはステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源が水溶液または水性懸濁物の形態である場合、接触ステップｈ）は、水溶液または水性懸濁物が液体状態を維持するいずれの温度においても、場合により圧力を印加して行ってもよい。
【０２２８】
従って、接触ステップｈ）は、−１０℃から＋８０℃の、好ましくは−２℃から７０℃の、より好ましくは４℃から６０℃の、最も好ましくは５℃から４０℃の温度にて行う。例えば接触ステップｈ）は、室温にて、即ち２０℃にてまたは他の温度にて行ってよい。
【０２２９】
本発明の一実施形態により、接触ステップｈ）は、少なくとも１秒、好ましくは少なくとも１分、例えば少なくとも１５分、３０分、１時間、２時間、４時間、６時間、８時間または１０時間にわたって行う。
【０２３０】
加えてもしくはまたは、接触ステップｈ）は、好ましくは５から１２の間の、より好ましくは６から１１の間の、最も好ましくは７から１０．５の間のｐＨにて行う。本発明の一実施形態において、接触ステップｈ）は、好ましくは８から１０．５の間の、または８．２から１０．５の間のｐＨにて行う。
【０２３１】
方法ステップｈ）により、少なくとも１つのイオン交換材料を、ステップｆ）で得た少なくとも１つのイオン交換材料をステップｄ）の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源と接触させることによって再生する。
【０２３２】
従って、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンとステップｄ）の少なくとも１つの源の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンが同じであることが認識される。本発明の一実施形態において、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンおよびステップｄ）の少なくとも１つの源の少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンは、カルシウムである。
【０２３３】
本発明の一実施形態において、接触ステップｈ）で再生した少なくとも１つのイオン交換材料を、ステップａ）の少なくとも１つのイオン交換材料として再使用する。
【０２３４】
少なくとも１つのイオン交換材料を少なくとも１つのアルカリ土類金属カチオンの少なくとも１つの源と接触させた後に水性懸濁物を得る場合、再生した少なくとも１つのイオン交換材料を水相から分離してよい。このような分離は、上のステップｆ）で定義した当業者に公知のいずれの従来の分離手段によっても行うことができる。
【０２３５】
上記の方法ステップｈ）によって得た、再生した少なくとも１つのイオン交換材料は、当分野で公知のいずれの好適な方法によっても濃縮および／または乾燥してよい。再生した少なくとも１つのイオン交換材料は、例えば熱によって、例えばスプレー乾燥機もしくは電子レンジによってまたはオーブンにて、または機械的に、例えば濾過もしくは含水率を低下させることによって濃縮および／または乾燥してよい。
【０２３６】
従って、本発明による上述の方法は、安定な、即ち容易に単離可能なアルカリ土類金属炭酸塩生成物をもたらし、人工資源に基づくコストのかかる原材料の使用を回避する。さらに、方法は、吸収剤材料が消費されないように再生可能イオン交換材料を利用する。
【０２３７】
得られた非常に良好な結果を考慮して、本発明は、別の態様にて、二酸化炭素含有源からＣＯ２の量を削減するための再生可能イオン交換材料の使用に言及する。本発明の一実施形態において、再生可能イオン交換材料はベントナイトを含む。
【０２３８】
本発明の範囲および重要性は、本発明のある実施形態を例証するためであり、非限定的である以下の実施例に基づいてより良好に理解される。
【実施例】
【０２３９】
１．測定方法
ｐＨ測定
ｐＨは、メトラートレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ）セブンイージー（Ｓｅｖｅｎ  Ｅａｓｙ）ｐＨ計およびメトラートレドＩｎＬａｂ（登録商標）エキスパートプロ（Ｅｘｐｅｒｔ  Ｐｒｏ）ｐＨ電極を使用して、２５℃にて測定する。機器の３点較正（セグメント法による。）を、２０℃にて４、７および１０のｐＨ値を有する市販の緩衝溶液（アルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ））を使用して、最初に行う。報告したｐＨ値は、機器によって検出した終点値である（終点は、測定した信号の平均からの差が最後の６秒間にわたって０．１ｍＶ未満である場合である。）。
【０２４０】
Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度
Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度は、ＲＶＴモデルＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ（商標）粘度計を使用して、２５℃の温度、１００ｒｐｍ（回転／分）の回転速度、適切なディスクスピンドルＮ°１から５で、１分間の撹拌後に測定した。
【０２４１】
微粒子材料の粒径分布（粒径がＸ未満の粒子の質量％）および重量中央粒径（ｄ５０）
微粒子材料の重量中央粒径および粒径質量分布は、沈降法、即ち重量測定分野における沈降挙動の分析によって測定した。測定は、ドイツのマルバーンインスツルメンツ社（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＧｍｂＨ）のマスターサイザー（Ｍａｔｅｒｓｉｚｅｒ）２０００によって行った。または測定は、米国のマイクロメリティックス社（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ）のセディグラフ（Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ）５１２０装置によって行った。
【０２４２】
方法および機器は当業者に公知であり、充填剤および顔料の粒径を日常的に決定するためによく使用されている。高速撹拌機および超音波を使用して試料を分散させた。
【０２４３】
ｄ９８値は、９８重量％の粒子がこの値より小さい直径を有するような粒径値を示す。
【０２４４】
Ｘ線蛍光分光法
ＸＲＦデータは、当業者に公知の方法および装置を使用して決定し、サンプルの組成を決定するために一般に使用する。
【０２４５】
懸濁物中の材料の固形分重量（重量％）
固形分重量は、水性懸濁物の総重量で割ることによって決定した。固形分重量の含有率は１６０℃にて、メトラートレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ）のモイスチャーアナライザ（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｓｅｒ）ＭＪ  ３３を使用して決定した。
【０２４６】
濁度
濁度は、ハックランゲ（Ｈａｃｈ  Ｌａｎｇｅ）２１００ＡＮ  ＩＳラボラトリ濁度計（Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｔｕｒｂｉｄｉｍｅｔｅｒ）を使用して測定し、０．１未満、２０、２００、１０００、４０００および７５００ＮＴＵのＳｔａｂＣａｌ濁度標準（ホルマジン標準）を使用して較正を行った。
【０２４７】
硬度（ドイツ硬度；「°ｄＨ」で表す。）の決定
硬度とはアルカリ土類炭酸水素塩を含む水溶液中のアルカリ土類イオンの総量を示し、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ；商品名チトリプレックス（Ｔｉｔｒｉｐｌｅｘ）ＩＩＩ）および当量点指示薬としてのエリオクロムＴを使用して錯滴定によって測定する。
【０２４８】
ＥＤＴＡ（キレート剤）はＣａ２＋およびＭｇ２＋イオンと溶解性で安定なキレート錯体を形成する。２５％アンモニア溶液２ｍｌ、アンモニア／アンモニアアセテート緩衝液（ｐＨ１０）およびエリオクロムブラックＴ指示薬を、検査する水サンプル１００ｍｌに添加した。指示薬および緩衝剤は通常、いわゆる「指示薬−緩衝剤タブレット」として入手できる。指示薬は、黄色染料でマスキングされていると、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋イオンと赤色錯体を形成する。滴定終了時に、即ちすべてのイオンがキレート剤に結合されたときに、残存するエリオクロムブラックＴ指示薬は遊離形態であり、緑色を呈している。指示薬がマスキングされていないと、色はマゼンタから青に変化する。総硬度は、使用したＥＤＴＡの量から計算できる。
【０２４９】
以下の表１は、水硬度の異なる単位の換算を示す。
【０２５０】
【表１】
2015525674.tif 000003
【０２５１】
イオン濃度の決定
イオン濃度は、カルシウムイオンの樹脂膜への選択的吸着による電場強度の蓄積を測定することによって決定する。
【０２５２】
イオン濃度の測定は、対応するメトラートレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ）パーフェクトイオン（ｐｅｒｆｅｃｔＩＯＮ）電極を装備したメトラートレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｅｄｏ）セブンマルチ（Ｓｅｖｅｎ  Ｍｕｌｔｉ）装置を使用して、磁気スターラーおよび対応する撹拌プレートを用いて懸濁物／溶液を撹拌しながら２５℃にて行う。
【０２５３】
Ｐｅｎｄｒａｕｌｉｋ歯付き円盤型スターラーを用いて１５００ｒｐｍにてベントナイト含有懸濁物／溶液を撹拌した直後に、イオン濃度測定を開始した。
【０２５４】
装置はまず、１ｍｍｏｌ／ｌ、１０ｍｍｏｌ／ｌおよび１００ｍｍｏｌ／ｌの濃度をそれぞれ有する、スイスのフルカ（Ｆｌｕｋａ）から市販されている較正溶液を使用して、関連イオン濃度範囲にて較正する。
【０２５５】
記録したイオン濃度値は、測定する懸濁物／溶液中に電極を浸漬した１分後に装置が検出した値である。
【０２５６】
水道水のサンプルまたは市販のイオン交換体を包含するイオン交換工程より得たサンプルには、イオン強度調整剤（メトラートレド（Ｍｅｔｔｌｅｒ  Ｔｏｌｄｅｏ）、スイス、ＩＳＡ−Ｌｏｓｕｎｇ、５１３４４７６１より入手可能）をサンプル５０ｍｌに対して１ｍｌの量で添加した。
【０２５７】
ＸＲＤ
ＣａベントナイトのＸ線回折（ＸＲＤ）パターンは、以下の方法に従って行った：
Ｃａベントナイト中に存在する鉱物学的相を、Ｘ線回折（ＸＲＤ）により、ブルカー（Ｂｒｕｋｅｒ）Ｄ８アドバンス（Ａｄｖａｎｃｅ）回折計を使用して、回折粉末法に従って決定する。この回折計は、２．２ｋＷ  Ｘ線管、９位置サンプルホルダ、シータ−シータ（θ−θ）ゴニオメータおよびＶＡＮＴＥＣ−１検出器より成る。すべての実験でＮｉフィルタ処理Ｃｕ  Ｋα放射線を用いる。プロフィールは、０．０１°２θインクリメントおよび２０から５０°２θの１ｓ／ステップ走査速度を使用して、自動的にチャートに記録する。得られた粉末回折パターンは、国際回折データセンタ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ（ＩＣＤＤ））粉末回折ファイル（ＰＤＦ）データベース２を使用して鉱物含有率によって分類し、以下の表２にまとめる。
【０２５８】
【表２】
2015525674.tif 000004
【０２５９】
２．実施例
使用したベントナイトはギリシャ、ミロスのＣａベントナイトであり、以下の特性を有していた：
重量中央粒径ｄ５０  １２．８６μｍおよびｄ９８  ８６μｍ。
【０２６０】
［実施例１］
本実施例は、ベントナイトをイオン交換材料として使用することによる安定な炭酸塩の調製を示す。
【０２６１】
３．５重量％ＮａＣｌを０．１Ｍ  ＮａＯＨ溶液に添加する。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約５重量％のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、１０分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にＣＯ２（Ｋｏｈｌｅｎｄｉｏｘｉｄ  ＵＮ  １０１３としてスイス、パンガス（Ｐａｎｇａｓ）より市販）を濾液中に通気した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で２回洗浄してから乾燥させた。
【０２６２】
沈殿はＸＲＦにより、沈殿の総重量に基づいて９８重量％ＣａＣＯ３としてキャラクタリゼーションされた。
【０２６３】
［実施例２］
本実施例は、ベントナイトが活性化されて、次に１サイクルで再生される能力について示す。
【０２６４】
３．５重量％ＮａＣｌを０．１Ｍ  ＮａＯＨ溶液に添加する。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約１０重量％のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、１０分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にＣＯ２（Ｋｏｈｌｅｎｄｉｏｘｉｄ  ＵＮ  １０１３としてスイス、パンガスより市販）を濾液中に通気した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で２回洗浄してから乾燥させた。この最初の隔離による沈殿は分析しなかった。
【０２６５】
続いて、得られた懸濁物が懸濁物の総重量に基づいて約１０重量％のベントナイト量を有するように、フィルタケーキ（活性化ベントナイト）を溶液の総重量に基づいて１重量％のＣａＣｌ２（ドイツ、メルク（Ｍｅｒｃｋ）より無水塩化カルシウムとして市販）溶液に添加した。得られた懸濁物を１０分間撹拌して、次に真空濾過した。ＮａＨＣＯ３の添加時に濾液中に沈殿がなくなるまで、フィルタケーキを脱イオン水で洗浄して、真空濾過した。
【０２６６】
このフィルタケーキを実施例１に記載した実験に再度使用した。沈殿はＸＲＦにより、沈殿の総重量に基づいて９６重量％ＣａＣＯ３としてキャラクタリゼーションした。
【０２６７】
［実施例３］
本実施例は、ベントナイトをｐＨ約８のイオン交換材料として使用することによる安定な炭酸塩の調製を示す。
【０２６８】
０．１Ｍ  ＮａＯＨ溶液を、溶液が約８のｐＨを有するように、溶液の総重量に基づいて、３．５重量％ＮａＣｌ溶液に添加した。この溶液にベントナイトを、得られるスラリーが懸濁物の総重量に基づいて約１０重量％のベントナイト量を有するように添加した。この懸濁物をプロペラが装備された小型スターラーを使用して、１０分間撹拌した。続いて懸濁物を真空濾過して、次にＣＯ２（Ｋｏｈｌｅｎｄｉｏｘｉｄ  ＵＮ  １０１３としてスイス、パンガスより市販）を濾液中に通気した。さらに、ｐＨを約８．２超に維持するように、０．１Ｍ  ＮａＯＨ溶液を添加した。白色沈殿を遠心分離して、脱イオン水で２回洗浄してから乾燥させた。
【０２６９】
沈殿はＸＲＦにより、沈殿の総重量に基づいて９６重量％ＣａＣＯ３としてキャラクタリゼーションした。
【０２７０】
［実施例４］
本実施例は、ベントナイトがナトリウムカチオンの存在下でカルシウムカチオンを放出する能力について示す。
【０２７１】
ベントナイトを数回に分けて脱イオン水に添加し、ベントナイト添加の所与の時間（約３分間）後にカルシウムイオン濃度を測定する参照実験を行った。
【０２７２】
溶液の総重量に基づいて３．５重量％のＮａＣｌ溶液を使用して、脱イオン水の代わりに１０の開始ｐＨ（１Ｍ  ＮａＯＨによって調整）を用いて同じ実験を行った。
【０２７３】
図１より、脱イオン水へのベントナイトの添加によってあるカルシウムイオンがすでに放出されていること（脱イオンＨ２Ｏという名称の曲線）が推測される。これは「浸透圧」駆動力によると予想される。さらに、ナトリウムカチオンが存在することによって、カルシウムイオンの放出が明らかに向上すること（３．５重量％ＮａＣｌ溶液という名称の曲線）がわかる。
【０２７４】
カルシウムイオン感応電極を使用して、ベントナイト添加のおよそ３分後にカルシウムイオン濃度測定を開始した。
【０２７５】
［実施例５］
本実施例は、市販のイオン交換体樹脂がナトリウムカチオンの存在下でカルシウムカチオンを放出する能力について示す。
【０２７６】
イオン交換体の７つの同じサンプルを以下のように調製した：
各サンプルについて、市販のイオン交換材料（ダウエックス（ＤＯＷＥＸ）（商標）マラソン（ＭＡＲＡＴＨＯＮ）（商標）Ｃ、ダウ（Ｄｏｗ）（登録商標）ケミカルカンパニー（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ））１０ｇをプラスチックホース（内径＝８ｍｍ、長さ＝２５０ｍｍ）に入れた。イオン交換材料をプラスチックホースに入れておくために、２枚の金属製メッシュをプラスチックホースに配置して、イオン交換材料が２枚のメッシュの間に捕捉されるようにした。
【０２７７】
次に、各試験を開始する前にイオン交換体の各サンプルを水道硬水（°ｄＨおよそ２０）５０００ｍｌで１５０ｍｌ／分の一定速度にて洗浄して、イオン交換体がこれのカルシウムイオン添加状態（流出水°ｄＨおよそ２０）となるようにした。
【０２７８】
次に、カルシウムイオン添加イオン交換体の各サンプルを、以下の表３に概略を示すように、異なる濃度の異なるＮａＣｌ溶液で異なる流速で洗い流した。
【０２７９】
【表３】
2015525674.tif 000005
【０２８０】
サンプル３０ｍｌをイオン交換体の各サンプルを出る溶液から連続的に採取し、カルシウムイオン濃度をカルシウムイオン固有電極を使用して測定した。
【０２８１】
図２は、異なるＮａＣｌ溶液供給速度における３．５重量％のＮａＣｌ濃度での処理時間の関数としての、放出されたカルシウムイオンを示す。イオン交換体へのＮａＣｌ溶液の供給によるイオン交換体からのカルシウムイオンの実質的放出があることがわかる。さらに、ＮａＣｌ溶液供給速度の上昇によって、イオン交換体からのカルシウムイオンの放出が高速化されることがわかる。
【０２８２】
図３は、同じ供給速度（４ｍｌ／分）であるが、溶液の異なるＮａＣｌ濃度を用いた、処理時間の関数としての放出されたカルシウムイオンの量を示す。従って、供給溶液のＮａＣｌ濃度の上昇により、イオン交換体からのカルシウムイオンの放出が向上すると推測される。しかし、３．５重量％のＮａＣｌ濃度（海水のＮａＣｌ濃度にほぼ相当する。）は、合理的に高いカルシウムイオン濃度を与えるのにすでに十分に高いこともわかる。例えば第１のサンプルの試験Ｆにおいて放出された６６００ｐｐｍ＊のカルシウムイオン（図３）。
【０２８３】
最後に、本実施例から、本発明の方法を使用する本実施例によって、すべての実験を同じイオン交換体材料を使用して行ったときに、ａ）硬水中に存在するカルシウム濃度と比較して、著しくより高いカルシウム濃度を得られ（カルシウムがおよそ１６０ｐｐｍの、スイス、アールガウ州、オフトリンゲン地域の代表的な硬水と比較して、試験（Ｆ）の６６００ｐｐｍ＊のカルシウムを参照）、これにより後の沈降工程を向上できること、およびｂ）イオン交換体材料を再使用できることが推測できる。
【０２８４】
＊カルシウム濃度（ｐｐｍ）は、図２および図３のデータから、以下に示すように計算できる：
Ｃａ２＋濃度（ｐｐｍ）＝（放出Ｃａ２＋×１０００）／Ｖサンプル
式中：
Ｃａ２＋濃度（ｐｐｍ）：サンプルのカルシウムイオン濃度（ｐｐｍ）
放出Ｃａ２＋：サンプル中の放出されたカルシウムイオンの質量（ｍｇ）
Ｖサンプル：サンプルの体積（ｍｌ）（本実施例において、サンプルは常に３０ｍｌである。）
【図１】
2015525674.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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