(57)【要約】  ガス吸収時に固体から液体に相変化し、ガス脱離時に液体から固体に相変化するガス吸収材料が担体に担持されており、前記ガス吸収材料の相変化の前後で固体状の外観を保つことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス吸収時に固体から液体に相変化し、ガス脱離時に液体から固体に相変化するガス吸収材料が担体に担持されており、
前記ガス吸収材料の相変化の前後で固体状の外観を保つことを特徴とするガス吸収材。
【請求項２】
前記担体が多孔質無機粒子であることを特徴とする請求項１に記載のガス吸収材。
【請求項３】
前記多孔質無機粒子の孔内に取り込まれている前記ガス吸収材料を、樹脂によって前記孔内に封止してあることを特徴とする請求項２に記載のガス吸収材。
【請求項４】
前記担体がカプセルであることを特徴とする請求項１に記載のガス吸収材。
【請求項５】
前記ガス吸収材料が、イオン液体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス吸収材。
【請求項６】
前記イオン液体が、テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリドまたはテトラエチルアンモニウムイミダゾリドであることを特徴とする請求項５に記載のガス吸収材。
【請求項７】
平均粒子径が、０．１μｍ以上１ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス吸収材。
【請求項８】
前記ガスが、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガス吸収材。
【請求項９】
請求項８に記載のガス吸収材を用いた二酸化炭素分離回収システム。
【請求項１０】
産業排出ガス中に含まれる二酸化炭素を分離回収する請求項９に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項１１】
請求項８に記載のガス吸収材を用いた二酸化炭素分離回収方法。
【請求項１２】
産業排出ガス中に含まれる二酸化炭素を分離回収する請求項１１に記載の二酸化炭素分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば二酸化炭素等のガスを吸収するガス吸収材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の一因として大気中の二酸化炭素濃度が増加していることが問題視されており、特に、二酸化炭素排出量の多い火力発電所や製鉄所高炉等の大規模設備において、二酸化炭素排出量を削減することが求められている。
二酸化炭素排出量を削減する方法の一つとして、排出ガス中の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素分離回収装置を使用する方法が提案されている。この二酸化炭素分離回収装置は、アミン系溶液や活性炭に代表されるような二酸化炭素吸収材を備えており、比較的低温で排出ガスと接触して二酸化炭素を二酸化炭素吸収材に吸収させる吸収工程、及び加熱して二酸化炭素を脱離させて二酸化炭素吸収材を再生させる再生工程という２つの工程が交互に繰り返されることで、排出ガス中の二酸化炭素を連続的に分離・回収することができる。
二酸化炭素分離回収装置において最も熱エネルギーが消費されるのは再生工程であり、このエネルギー消費量が採算性に直結する。そのため、再生工程における熱エネルギーを低減すべく様々な研究が各所でなされている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｎｅｒｇｙ  Ｆｕｅｌｓ，２８，ｐｐ．７０７０‐７０７８（２０１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記非特許文献１には、液状の二酸化炭素吸収材を使用する技術が記載されている。しかしながら、当該技術によっても尚、再生工程における熱エネルギーを低減させる効果は十分なものではなく、改善する余地が残されている。【０００５】
本発明の目的は、吸収したガスの脱離に要する熱エネルギーを低減する効果の高い新規のガス吸収材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のガス吸収材は、ガス吸収時に固体から液体に相変化し、ガス脱離時に液体から固体に相変化するガス吸収材料が担体に担持されており、前記ガス吸収材料の相変化の前後で固体状の外観を保つことを特徴とする。【０００７】
本構成であれば、ガス脱離時にガス吸収材料が液体から固体に相変化する際の凝固熱がガス脱離熱の一部を補完するため、ガスの脱離に要する熱エネルギーを低減することができる。しかも本発明のガス吸収材は、ガス吸収材料の相変化の前後で固体状の外観を保つことから、液状のものと比べると取扱いが容易である。【０００８】
さらに本発明のガス吸収材は、前記担体が多孔質無機粒子であることを特徴とする。【０００９】
本構成であれば、多孔質無機粒子における無数の孔に取り込まれているガス吸収材料によってガスを吸収するため、非常に効率良くガスを吸収することができる。【００１０】
さらに本発明のガス吸収材は、前記多孔質無機粒子の孔内に取り込まれている前記ガス吸収材料を、樹脂によって前記孔内に封止してあることを特徴とする。【００１１】
本構成であれば、ガス吸収材料の多孔質無機粒子からの溶出を防止することができる。【００１２】
さらに本発明のガス吸収材は、前記担体がカプセルであることを特徴とする。【００１３】
本構成であれば、従来公知のマイクロカプセル化方法によって容易に製造することができる。【００１４】
さらに本発明のガス吸収材は、前記ガス吸収材料が、イオン液体であることを特徴とする。【００１５】
本構成であれば、特に二酸化炭素に対する吸収性能が高いガス吸収材を製造することができる。【００１６】
さらに本発明のガス吸収材は、前記イオン液体が、テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリドまたはテトラエチルアンモニウムイミダゾリドであることを特徴とする。【００１７】
本構成であれば、特に二酸化炭素に対する吸収性能がさらに高いガス吸収材を製造することができる。【００１８】
さらに本発明のガス吸収材は、平均粒子径が、０．１μｍ以上１ｍｍ未満であることを特徴とする。【００１９】
本構成であれば、二酸化炭素を含む非処理ガスとの接触面積を有効に確保でき、かつ吸着装置に搭載する際に適当な流動性あるいはガス透過性を確保することができる。【００２０】
さらに本発明のガス吸収材は、前記ガスが、二酸化炭素であることを特徴とする。【００２１】
本構成であれば、例えば排出ガス中に含まれる二酸化炭素の分離・回収作業を効率良く実施することができる。【００２２】
本発明の二酸化炭素分離回収システムは、上述のガス吸収材を用いることを特徴とする。【００２３】
本構成であれば、ガスの脱離に要する熱エネルギーを低減することができるため、省エネルギー化を図りながら、二酸化炭素を分離回収することができる。【００２４】
さらに本発明の二酸化炭素分離回収システムは、産業排出ガス中に含まれる二酸化炭素を分離回収することを特徴とする。【００２５】
本構成であれば、大量の二酸化炭素の分離・回収作業を効率良く実施することができる。【００２６】
本発明の二酸化炭素分離回収方法は、上述のガス吸収材を用いることを特徴とする。【００２７】
本構成であれば、ガスの脱離に要する熱エネルギーを低減することができるため、省エネルギー化を図りながら、二酸化炭素を分離回収することができる。【００２８】
さらに本発明の二酸化炭素分離回収方法は、産業排出ガス中に含まれる二酸化炭素を分離回収することを特徴とする。【００２９】
本構成であれば、大量の二酸化炭素の分離・回収作業を効率良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ガス吸収材を用いた二酸化炭素分離回収システムの一例である温度スイング吸着装置の概略構成図である。
【図２】ガス吸収材の二酸化炭素吸収・脱離試験における熱重量（ＴＧ）及び示差熱（ＤＴＡ）を経時的変化を示すグラフである。
【図３】ガス吸収材の二酸化炭素吸収・脱離試験における熱重量（ＴＧ）及び示差熱（ＤＴＡ）を経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
〔実施形態〕
以下、本実施形態に係るガス吸収材、二酸化炭素分離回収システム、二酸化炭素分離回収方法について説明する。
本実施形態のガス吸収材は、ガス吸収時に固体から液体に相変化し、ガス脱離時に液体から固体に相変化するガス吸収材料が担体に担持されており、ガス吸収材料の相変化の前後で固体状の外観を保つことを特徴とする。
【００３２】
（担体）
本実施形態のガス吸収材に適用可能な担体としては、例えば、カプセルや多孔質無機粒子等が挙げられる。
【００３３】
カプセルとしては、例えば、コアシェル型カプセルや、海島構造型カプセルなど、ガス吸収材料が表面に露出しないよう構成されるものが好ましい。即ち、ガス吸収材料が内側に配置され、ガス吸収材料の外側が膜や外殻で覆われる状態となる。
【００３４】
多孔質無機粒子としては、表面まで貫通しているが、孔径が小さくてガス吸収材料が液化しても溶出しないものが好ましい。
【００３５】
多孔質無機粒子を形成する無機物としては、例えば、ケイ酸塩、リン酸塩、酸化物等が挙げられる。ケイ酸塩としては、例えばケイ酸カルシウム、ケイ酸バリウム、ケイ酸マグネシウム、ゼオライト等が挙げられる。リン酸塩としては、例えば、リン酸カルシウム、リン酸バリウム、リン酸マグネシウム、リン酸ジルコニウム、アパタイト等が挙げられる。酸化物としては、例えば、二酸化ケイ素や一酸化ケイ素などの酸化ケイ素、アルミナ等が挙げられる。好ましくは酸化物であり、より好ましくは酸化ケイ素であり、さらにより好ましくは二酸化ケイ素である。
【００３６】
多孔質無機粒子は、真球形状を含む球形状、又は不定形状を有する。また多孔質無機粒子は通常、一次粒子が互いに凝集した二次粒子等の凝集体である。
【００３７】
多孔質無機粒子が、二酸化ケイ素からなり、且つ不定形状を有する場合には、例えば、湿式法や乾式法等により製造される。好ましくは、湿式法により製造される。湿式法には、水ガラス（ケイ酸ソーダ水溶液）を硫酸等の鉱酸で中和することによって二酸化ケイ素を生成させる沈降法とゲル法とがある。沈降法では、高温条件下、アルカリ性のｐＨ領域で中和反応を進めることにより、二酸化ケイ素の一次粒子の成長が速く進行し、一次粒子をフロック状に沈降させる。ゲル法では、中和反応を酸性のｐＨ領域で進めることにより、一次粒子の成長を抑えた状態で凝集させ、３次元網目構造により、反応液全体を一塊のゲルとする。ゲル法は、沈降法に比べて一次粒子が小さく細孔容積が大きいため好ましい。
【００３８】
多孔質無機粒子が、二酸化ケイ素からなり、真球形状を有する場合には、例えば、炭化水素などの不活性な溶媒中で分散安定化させた所望のサイズの水相滴中で、湿式法による二酸化ケイ素を生成させることにより製造される。
【００３９】
また、多孔質無機粒子が有する孔は、多孔質無機粒子を形成する一次粒子の内部の細孔と、一次粒子間の空隙とを意味する。
【００４０】
多孔質無機粒子の細孔容積は、多孔質無機粒子を形成する一次粒子の内部における単位質量（ｇ）当たりの孔の総容積（ｍＬ）を意味し、窒素ガス吸着法により測定することができる。多孔質無機粒子の細孔容積（一次粒子の孔の総容積）は、例えば、１．０ｍＬ／ｇ以上、好ましくは１．５ｍＬ／ｇ以上、また例えば３．０ｍＬ／ｇ以下である。
【００４１】
多孔質無機粒子の比表面積は、例えば、１５０ｍ２／ｇ以上、好ましくは３００ｍ２／ｇ以上、また例えば、１０００ｍ２／ｇ以下である。比表面積は、簡易ＢＥＴ法により測定される。
【００４２】
多孔質無機粒子の吸油量は、多孔質無機粒子１００ｇ当たりの、多孔質無機粒子を形成する一次粒子の内部の細孔容積、一次粒子間の空隙容積、及び二次粒子の表面を油が濡らす最低容量の合計容積（ｍＬ）である。吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１−１３−２（２００４年）に準拠して測定される。多孔質無機粒子の吸油量は、例えば、１００ｍＬ／１００ｇ以上、好ましくは２５０ｍＬ／１００ｇ以上、また例えば、５００ｍＬ／１００ｇ以下である。
【００４３】
多孔質無機粒子の最大長さの平均値（球形状を有する場合には、平均粒子径）は、０．１μｍ以上１ｍｍ未満より好ましくは１００μｍ以上１ｍｍ未満である。
【００４４】
（ガス吸収材料）
ガス吸収材に適用可能なガス吸収材料は、ガス吸収時に固体から液体に相変化し、ガス脱離時に液体から固体に相変化する。そのようなガス吸収材料としては、例えば対象となるガスが水蒸気の場合には、クエン酸、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどの潮解性を有する物質を挙げることができる。また、対象となるガスが二酸化炭素の場合には、ガス吸収材料として、例えば、テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリド、テトラエチルアンモニウムイミダゾリド等のイオン液体を挙げることができる。
【００４５】
（樹脂）
樹脂は、上記多孔質無機粒子の孔内に取り込まれているガス吸収材料を、孔内に封止するために使用するものである。樹脂は、ビニル重合反応性二重結合を分子内に複数含む低分子量のポリマー（以下、硬化性樹脂という）のビニルモノマー溶液を硬化した硬化物である。
【００４６】
ビニルモノマー溶液は、常温（２５℃）で液状のビニルモノマーによって硬化性樹脂を溶解した硬化性樹脂組成物であって、好ましくは、硬化性樹脂と、ビニルモノマーのみかならなり、メチルエチルケトンといったケトン系溶媒などの非反応性の溶媒を含有しない。
【００４７】
硬化性樹脂組成物は、ビニル重合性である。硬化性樹脂組成物は、後述する重合開始剤と、後述する重合促進剤などの選択により、常温硬化型の熱硬化性樹脂組成物、高温硬化型の熱硬化性樹脂組成物、あるいは、紫外線、電子線などの活性エネルギー線硬化性樹脂組成物となる。
【００４８】
硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。好ましくは、コスト及び多様な性能の樹脂が得られる観点から、不飽和ポリエステルが挙げられる。活性エネルギー線硬化性樹脂としては、ウレタン（メタ）アクリレート等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、好ましくは、不飽和ポリエステルが挙げられる。
【００４９】
不飽和ポリエステルは、不飽和二塩基酸を含む二塩基酸成分と、二価アルコール（ジオール）成分とを縮合重合して得られる。
【００５０】
不飽和二塩基酸としては、具体的にはマレイン酸、フマル酸、メチルフマル酸（メサコン酸）、メチルマレイン酸（シトラコン酸）、アコニット酸、イタコン酸などのα，β−不飽和二塩基酸等が挙げられる。また、不飽和二塩基酸としては、上記のα，β−不飽和二塩基酸の無水物（具体的には、無水マレイン酸、無水シトラコン酸など）も挙げられる。これらは、単独使用、又は２種以上併用することができる。また、不飽和二塩基酸として、好ましくは、フマル酸、無水マレイン酸が挙げられ、より好ましくは無水マレイン酸が挙げられる。
【００５１】
二塩基酸成分における不飽和二塩基酸の含有割合は、モル基準で、例えば、２０％以上、好ましくは４０％以上であり、また例えば８０％以下、好ましくは６０％以下である。
【００５２】
二塩基酸成分は、上記の不飽和二塩基酸以外に、飽和二塩基酸を含むこともできる。飽和二塩基酸としては、具体的には、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸（無水ナジン酸）、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。飽和二塩基酸として好ましくは、無水フタル酸、アジピン酸が挙げられ、より好ましくは、無水フタル酸が挙げられる。尚、不飽和ポリエステル樹脂の粘度を低くするため、あるいは硬化物を柔軟にする観点からは、飽和二塩基酸として、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の炭素数６以上１０以下の飽和脂肪酸ジカルボン酸等を選択するのが効果的である。
【００５３】
二塩基酸成分における飽和二塩基酸の含有割合は、モル基準で、２０％以上、好ましくは４０％以上であり、また例えば８０％以下、好ましくは６０％以下である。また、飽和二塩基酸の不飽和二塩基酸１００モル部に対する含有割合は、例えば、５０モル部以上、好ましくは７５モル部以上であり、また例えば、１５０モル部以下、好ましくは１２５モル部以下である。
【００５４】
二価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパン（水素化ビスフェノールＡ）、ビスフェノールＡプロピレンオキサイド付加体、ビスフェノールＡエチレンオキサイド付加体等が挙げられる。硬化物を柔軟にする観点から、プロピレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。これらの二価アルコール成分は、単独使用、又は２種類以上併用して良いが、プロピレングリコール及びジエチレングリコールの併用が好ましい。
【００５５】
不飽和ポリエステルは、上記した二塩基酸成分と、上記した二価アルコール成分とを、例えば、二塩基酸成分に対する二価アルコール成分のモル比が１．００以上１．１０以下の割合となるように配合した後、加熱によってそれを縮合重合させる。反応温度は、例えば、１８０℃以上２２０℃以下である。反応時間は、例えば３時間以上２０時間以下である。
【００５６】
また、二塩基成分及び二価アルコール成分の上記の縮合重合において、不飽和二塩基酸の付加重合（ビニル重合）を禁止するために、二塩基酸成分と二価アルコール成分との混合物に重合禁止剤（第１の重合禁止剤）を添加する。
【００５７】
重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン化合物、ベンゾキノン化合物、カテコール化合物、フェノール化合物、フェノチアジン、ナフテン酸銅等が挙げられる。ハイドロキノン化合物としては、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン等が挙げられる。ベンゾキノン化合物としては、例えば、ベンゾキノン、メチル−ｐ−ベンゾキノン等が挙げられる。カテコール化合物としては、例えばｔ−ブチルカテコール等が挙げられる。
フェノール化合物としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、４−メトキシフェノール（ハイドロキノンメチルエーテル）等が挙げられる。これらは、単独使用又は２種以上併用することができるが、好ましい重合禁止剤としては、ハイドロキノンである。
【００５８】
重合禁止剤の添加割合は、二塩基酸成分及び二価アルコール成分の混合物に対して、質量基準で、例えば、１ｐｐｍ以上、好ましくは１０ｐｐｍ以上であり、また例えば１００ｐｐｍ以下である。
【００５９】
尚、不飽和ポリエステルは、例えば開環重合によっても得られる。具体的には、多価アルコールを開始剤とし、必要に応じて重合触媒を併用し、二塩基酸成分として、無水マレイン酸を必須成分とし、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物が用いられ、二価アルコール成分として、プロピオンオキサイド、エチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン等のアルキレンオキサイドをモノマーとして開環重合する。さらには、開環重合で得られた重合体を縮合重合により重合度を上げて製造することもできる。
【００６０】
不飽和ポリエステルの酸価は、例えば、５[ｍｇＫＯＨ／ｇ]以上、好ましくは１０[ｍｇＫＯＨ／ｇ]以上であり、また例えば８０[ｍｇＫＯＨ／ｇ]以下、好ましくは４０[ｍｇＫＯＨ／ｇ]以下である。不飽和ポリエステルの酸価は、ＪＩＳ  Ｋ６９０１−Ａ法（２００８）に準拠して測定される。
【００６１】
エポキシ（メタ）アクリレートは、ビニルエステルとも呼称される。エポキシ（メタ）アクリレートは、例えば、以下の方法（１）又は方法（２）により得られる。方法（１）では、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、（メタ）アクリル酸（つまり、アクリル酸及び／又はメタクリル酸）等の不飽和カルボン酸とを、例えば、３級アミンなどの触媒存在下で反応させて、エポキシ環をカルボキシル基で開環させることによって、エステル結合を生成させる。また方法（２）では、例えば、不飽和オリゴエステルのカルボキシル基末端と、グルシジル（メタ）アクリレート等のエポキシ基含有アクリル酸エステルのエポキシ基とを、例えば３級アミン等の触媒存在下で反応させて、エポキシ環をカルボキシル基で開環させ、エステル結合を導入させる。
【００６２】
ウレタン（メタ）アクリレートは、イソホロンジイソシアネート等のジイソシアネートと、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシ基含有（メタ）アクリル酸エステルのヒドロキシ基とを、例えば、ジブチル錫ジラウレート等の触媒存在下で反応させることによって得られ、ウレタン結合とエステル結合とを含むオリゴマーである。
【００６３】
ビニルモノマーとしては、ラジカル開始による付加重合（ビニル重合）を行う性質を有する常温で液状のモノマーが選択される。さらに、ビニルモノマーは、硬化性樹脂を溶解して粘度を低下させるとともに、硬化性樹脂の不飽和二重結合とビニル共重合する架橋剤としての性質を有する。このようなビニルモノマーとしては、例えば、スチレン系モノマーや（メタ）アクリル酸エステル系モノマー等の単官能ビニルモノマーが挙げられるが、好ましくはスチレン系モノマーである。具体的には、スチレン系モノマーとしては、スチレン、メチルスチレン（α−メチルスチレン、β−メチルスチレン）、ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、クロロスチレン（ｏ−クロロスチレン、ｍ−クロロスチレン、ｐ−クロロスチレン）等が挙げられる。（メタ）アクリル酸エステル系モノマーとしては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸メチル酸２−ヒドロキシエチル等が挙げられる。
これらのビニルモノマーは、単独使用又は２種以上併用することができる。
【００６４】
ビニルモノマーの配合割合は、硬化性樹脂１００質量部に対して、例えば、３０質量部以上、好ましくは７０質量部であり、また例えば１５０質量部以下、好ましくは１３０質量部以下である。また、ビニルモノマーの配合割合は、硬化性樹脂及びビニルモノマーの総量（樹脂の量）に対して、例えば、３５質量％以上、より好ましくは５１質量％以上であり、また例えば５５質量％以下、好ましくは５３質量％以下である。
【００６５】
ビニルモノマーの配合割合が上記した下限以上であれば、硬化性樹脂組成物の粘度を低減させることができ、硬化性樹脂組成物が多孔質無機粒子の孔内に迅速に吸着・担持されて取り込まれることができる。一方、ビニルモノマーの配合割合が上記した上限以下であれば、架橋密度の高い樹脂（硬化物）が得られる。
【００６６】
硬化性樹脂のビニルモノマー溶液は、上述の硬化性樹脂及びビニルモノマーを、上述の割合で配合することによって調製される。具体的には、硬化性樹脂の製造において、反応終了後、冷却を行い、流動性が十分にある状態の硬化性樹脂を、別途準備したビニルモノマー中に攪拌下で注入することによって調製される（ホット・ダイリューション）。また、硬化性樹脂の製造において、反応終了後、室温まで冷却を行い、高粘度の硬化性樹脂にビニルモノマーを注入して溶解させる方法で調製しても良い（コールド・ダイリューション）。
【００６７】
尚、硬化性樹脂が不飽和ポリエステルである場合の硬化性樹脂のビニルモノマー溶液は不飽和ポリエステル樹脂であり、硬化性樹脂がエポキシ（メタ）アクリレートである場合の硬化性樹脂のビニルモノマー溶液はエポキシアクリレート樹脂であり、硬化性樹脂がウレタン（メタ）アクリレートである場合の硬化性樹脂のビニルモノマー溶液はウレタンアクリレート樹脂である。
【００６８】
また、不飽和ポリエステル樹脂は、上述の方法で調製することもできるが、市販品を用いても良い。市販の不飽和ポリエステル樹脂としては、例えば、ジャパンコンポジット社のポリホープシリーズ、ＤＩＣマテリアル社のサンドーマシリーズ、昭和電工社のリゴラックシリーズ等の中で、製品試験表に表示の物性値、及びＮＭＲなどで分析した組成分析値より、以下に述べる所定の物性値に調整可能なものを用いることができる。同様に、エポキシアクリレート樹脂としては、日本ユピカ社のネオポールシリーズ、ＤＩＣマテリアル社のビニルエステルシリーズ等が用いられ、ウレタンアクリレートとしては、日本ユピカ社のユピカシリーズ等が挙げられる。
【００６９】
得られた硬化性樹脂組成物は、本実施形態の用途に適合する常温ゲル化時間及び粘度を示すように調整を行う。常温硬化型の熱硬化性樹脂組成物である不飽和ポリエステル樹脂の場合を例に取って説明する。
【００７０】
先ず、多孔質無機粒子への不飽和ポリエステル樹脂の吸着速度（孔内への取り込まれる速度）が十分速い必要がある。そのためには、不飽和ポリエステル樹脂の２３℃における粘度は、例えば、１００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは、７０ｍＰａ・ｓ以下に調整する。
ビニルモノマー溶液の粘度は、ＢＭ型粘度計によって測定される。不飽和ポリエステル樹脂の粘度が、上述の範囲にあれば、多孔質無機粒子の孔内への不飽和ポリエステル樹脂の取り込まれる速度が低下することなく、ビニルモノマー溶液の取り込みを短時間ででき、さらには、ビニルモノマー溶液を孔内に十分に取り込んで、多孔質無機粒子の表面に残存することを抑制することができる。
【００７１】
粘度の調整は、ビニルモノマーの後添加により実施する。合計のビニルモノマー量は、上述のように、不飽和ポリエステル樹脂の総量に対して、例えば、５５質量％以下とし、好ましくは、５３質量％以下とする。
【００７２】
次いで、常温硬化における常温ゲル化時間を調整する。常温ゲル化時間は、ＪＩＳ  Ｋ６９０１−Ａ法（２００８）に準拠して測定される。常温ゲル化時間は、例えば、１０分以上、好ましくは２０分以上であり、また例えば２時間以下、好ましくは１時間以下となるように調整する。
【００７３】
不飽和ポリエステル樹脂の常温ゲル化時間が上記した下限以上であれば、後述する工程（２）において、不飽和ポリエステル樹脂が硬化する前に、多孔質無機粒子の孔内に不飽和ポリエステル樹脂を確実に取り込ませることができる。つまり、不飽和ポリエステル樹脂の常温ゲル化時間が、上述の下限に満たない場合には、不飽和ポリエステル樹脂が多孔質無機粒子の孔内に取り込まれる前に、不飽和ポリエステル樹脂の硬化が開始されてしまうため、不飽和ポリエステル樹脂を多孔質無機粒子の孔内に確実に取り込むことができない場合がある。
【００７４】
一方、不飽和ポリエステル樹脂の常温ゲル化時間が上記した上限以下であれば、工程（２）において、多孔質無機粒子の孔内に取り込まれたガス吸収材料が、ビニルモノマー溶液に含有されるビニルモノマーに溶け出し、続いて、多孔質無機粒子の表面に移動することを防止することができる。
【００７５】
そして、不飽和ポリエステル樹脂の常温ゲル化時間が上記した上限以下であれば、さらに、後述する工程（３）において、不飽和ポリエステル樹脂を迅速に、且つ高い架橋密度で硬化させることができる。
【００７６】
常温硬化型の不飽和ポリエステル樹脂の調製は、不飽和ポリエステル樹脂に重合促進剤、必要に応じて重合促進助剤及び重合遅延剤（第２の重合禁止剤）を配合することにより実施される。重合促進剤としては、例えば、オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト等の酸化性金属石鹸が挙げられる。重合促進助剤としては、例えば、ジメチルアニリン等の芳香族アミン、アセチルアセトン等のカルボニル化合物が挙げられる。重合遅延剤としては、例えば、ハイドロキノンメチルエーテル、ハイドロキノン等が挙げられる。
【００７７】
常温ゲル化時間の調整は、例えば以下のようにして実施することができる。
ＪＩＳ  Ｋ６９０１−Ａ法（２００８）に準拠して、所定量の重合促進剤、及び必要に応じて所定量の重合促進助剤を、所定量の上記不飽和ポリエステル樹脂に配合後、所定量の重合開始剤（メチルエチルケトンパーオキサイド）を配合して、常温ゲル化時間を測定する。同時に、上述の配合樹脂に数点の量の異なる重合遅延剤（第２の重合禁止剤）を配合して、常温ゲル化時間を測定する。重合遅延剤（第２の重合禁止剤）としては、例えば、第１の重合禁止剤で例示したものが挙げられる。重合遅延剤（第２の重合禁止剤）の量は、有効成分量としてビニルモノマーに対して、質量基準で、例えば、５ｐｐｍ以上、１０００ｐｐｍ以下である。重合遅延剤（第２の重合禁止剤）の量と、常温ゲル化時間との関係がグラフで表され、所望の常温ゲル化時間に対応する重合遅延剤（第２の重合禁止剤）の量が得られる。しかる後に、上述の不飽和ポリエステル樹脂に対して、所定量の重合促進剤、及び必要に応じて重合促進助剤、上記で得られた量の重合遅延剤（第２の重合禁止剤）を配合して、常温ゲル化時間及び粘度が調整された不飽和ポリエステル樹脂を調製する。
【００７８】
この一実施形態では、重合促進剤は、６％ナフテン酸コバルト、あるいは、８％オクチル酸コバルトを不飽和ポリエステル樹脂に対して、０．５質量％配合し、重量促進助剤を配合しない処方を標準処方とする。また、重合開始剤には、５５％メチルエチルケトンパーオキサイドを１．０質量％配合して、常温ゲル化時間を測定する方法を標準測定法とする。
【００７９】
（製造方法）
本実施形態に係るガス吸収材の製造方法について、担体として多孔質無機粒子を用いる場合を以下に説明する。
【００８０】
本実施形態に係るガス吸収材の製造方法は、多孔質無機粒子に、ガス吸収材料を含有する液を、液の容積（Ｖ１）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（Ｖ１／Ｖｏａ）が０．７以下となるように配合してガス吸収材料を多孔質無機粒子の孔内に取り込ませる工程（１）、多孔質無機粒子に、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液をガス吸収材料及びビニルモノマー溶液の総容量（Ｖｆ＋Ｖｒ）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａ）が、０．７以下となるように配合して、ビニルモノマー溶液を多孔質無機粒子の孔内に取り込ませる工程（２）、及びビニルモノマー溶液を硬化させることにより、孔内において機能成分を封止する工程（３）を包含する。
【００８１】
上記工程（１）では、ガス吸収材料を含有する液を調製する。ガス吸収材料が常温で液状である場合には、そのガス吸収材料をそのまま液として使用する。好ましくは、ガス吸収材料の２３℃における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下であれば、そのガス吸収材料をそのまま液として使用する。粘度の測定方法については、上述のビニルモノマー溶液の粘度の測定方法と同一である。
【００８２】
一方、ガス吸収材料の２３℃における粘度が、１００ｍＰａ・ｓ超過であれば、そのガス吸収材料を次に説明する溶媒に稀釈して、２３℃における粘度が例えば、１００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは７０ｍＰａ・ｓ以下の溶液を調製する。
【００８３】
ガス吸収材料が常温で半固体状又は固体状である場合には、ガス吸収材料の溶液を調製する。好ましくは、２３℃における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは７０ｍＰａ・ｓ以下の溶液を調製する。具体的には、ガス吸収材料が常温で半固体状又は固体状であれば、溶媒にガス吸収材料を溶解させて溶液を調製する。
【００８４】
ガス吸収材料が水不溶性であれば有機溶媒を溶媒として使用し、ガス吸収材料が水溶性であれば水を溶媒として使用する。
【００８５】
有機溶媒としては、例えば、脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素、エステル類、ケトン類、アルコール類、エーテル類等が挙げられる。脂肪族炭化水素類としては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等が挙げられる。
芳香族炭化水素類としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えば、ジクロロエタン、トリクロロエタン等が挙げられる。エステル類としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。ケトン類としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等が挙げられる。エーテル類としては、例えば、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独使用又は２種以上併用することができる。また、好ましい有機溶媒は、ケトン類とアルコール類である。
【００８６】
溶媒及びガス吸収材料の配合割合は、溶液の２３℃における粘度が、好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは７０ｍＰａ・ｓ以下となるように調整される。具体的には、ガス吸収材料の配合割合が、溶媒及びガス吸収材料の総量に対して、好ましくは３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、また例えば８０質量％以下となるように、溶媒及びガス吸収材料の配合割合を調整する。
【００８７】
次いで、ガス吸収材料を含有する液を、多孔質無機粒子に対して配合する。具体的には、例えば、攪拌機付きの密閉容器に多孔質無機粒子を秤り込み、攪拌しながら、ガス吸収材料を含有する液を滴下する。このときに、ガス吸収材料の容積（Ｖｆ）及び溶媒の容積（Ｖｓ）の総容積、つまりガス吸収材料を含有する液の容積（Ｖｌ）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（Ｖｌ／Ｖｏａ）が０．７以下となるように、ガス吸収材料を含有する液を配合する。但し、このときのガス吸収材料を含有する液の密度１．０ｇ／ｍＬと仮定する。
【００８８】
尚、多孔質無機粒子の吸油可能容積Ｖｏａ（ｍＬ）は、以下の式に示されるように、多孔質無機粒子の吸油量Ｖｏ（ｍＬ／１００ｇ）から換算される多孔質無機粒子１ｇ当たりの吸油量（ｍＬ／ｇ）に、多孔質無機粒子の質量Ｍ（ｇ）を乗じた容積である。
Ｖｏａ（ｍＬ）＝Ｖｏ（ｍＬ／１００ｇ）／１００×Ｍ（ｇ）
【００８９】
多孔質無機粒子の吸油量Ｖｏ（ｍＬ／１００ｇ）は、多孔質無機粒子を形成する一次粒子の内部の細孔容積（Ｖ１）、隣接する一次粒子間の空隙容積（Ｖ２）、及び二次粒子の表面を油が濡らす最低容量（Ｖ３）の合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）の多孔質無機粒子の１００ｇ当たりの容積（ｍＬ）を示す。一方、合計（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３）まで、ガス吸収材料を含有する液を滴下すると、ガス吸収材料の全てを多孔質無機粒子内に担持できなくなる。その場合には、一次粒子の内部の細孔容積（Ｖ１）及び一次粒子間の空隙容積（Ｖ２）の総容積（Ｖ１＋Ｖ２）は、以下の式に示すように、吸油可能容積Ｖｏａの７０％を超える。
０．７＜（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｖｏａ＜１．０
【００９０】
そのため、本実施形態では、液の容積（Ｖｌ）の、多孔質無機粒子の油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（Ｖｌ／Ｖｏａ）が０．７以下となるように、ガス吸収材料を含有する液を多孔質無機粒子に配合する。
【００９１】
このとき、常圧で、ガス吸収材料を含有する液を多孔質無機粒子に対して配合しても良く、または減圧して多孔質無機粒子の細孔内を真空状態にしておくと、ガス吸収材料を含有する液の、多孔質無機粒子に対する吸着速度を加速させることができる。多孔質無機粒子の攪拌速度、及びガス吸収材料を含有する液の滴下時間は適宜調整して良い。
【００９２】
その後、液が溶媒を含有する場合（つまり、液が溶液である場合）には、溶媒を、室温及び／又は加熱の条件で、大気圧及び／又は減圧により除去する。これにより、多孔質無機粒子の孔内にガス吸収材料を取り込ませる。
【００９３】
また、上記において、ガス吸収材料を３０質量％未満含む液しか得られない場合は、工程（１）を複数回行うことで、所望量のガス吸収材料を多孔質無機粒子内に取り込ませることができる。具体的には、第１回目に、ガス吸収材料を含有する液を多孔質無機粒子に対して配合し、その後溶媒を除去し、次いで第２回目に、ガス吸収材料を含有する液を、第１回目で配合されたガス吸収材料を取り込んだ多孔質無機粒子に対してさらに配合し、その後溶媒を除去する。第３回目以降はこの操作を繰り返す。
【００９４】
この際、第２回目では、第１回目に多孔質無機粒子に取り込まれたガス吸収材料の容積Ｖｆ１と、第２回目に配合する液の容積Ｖｌ２との総容積のＶｆ１＋Ｖｌ２の、多孔質無機粒子の吸油可能容積Ｖｏａに対する割合が０．７以下となるように、第２回目の液を多孔質無機粒子に配合する。第３回目以降は上記と同様である。
【００９５】
つまり、第ｎ回目では、第ｎ−１回目までに多孔質無機粒子に取り込まれたガス吸収材料の総容積Ｖｆ１＋Ｖｆ２・・・＋Ｖｆｎ-１（＝ΣＶｆｎ-１）と、第ｎ回目に配合する液の容積Ｖｌｎ（＝Ｖｆｎ＋Ｖｓ）との総容積Ｖｆ１＋Ｖｆ２・・・＋Ｖｆｎ-１＋Ｖｌｎ（＝ΣＶｆｎ−１＋Ｖｌ）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積Ｖｏａに対する割合が、０．７以下となるように、第ｎ回目の液を多孔質無機粒子に配合する。
【００９６】
次の工程（２）では、その孔内にガス吸収材料を取り込んだ多孔質無機粒子に、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を多孔質無機粒子の孔内に取り込ませる。
【００９７】
工程（１）により得られた多孔質無機粒子を攪拌しながら、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を多孔質無機粒子に滴下する。多孔質無機粒子の攪拌速度とビニルモノマー溶液の滴下時間は適宜調整して良い。
【００９８】
硬化性樹脂のビニルモノマー溶液には、多孔質無機粒子に滴下する前に、重合開始剤を配合する。重合開始剤は、次に説明する工程（３）のラジカル重合（ビニル重合）において開始剤として作用するラジカル重合開始剤である。重合開始剤としては、熱重合開始剤や光重合開始剤等が挙げられる。具体的には、熱重合開始剤としては、例えば、アセチルアセトンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジエチルケトンパーオキサイド、メチルプロピルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、エチルアセトアセテートパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、キュメンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルイソプロピルパーオキシカーボネート、１，１−ジブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサノン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、アミルパーオキシ−ｐ−２−エチルヘキサノエート、２−エチルヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート等のパーオキシ化合物が挙げられ、好ましくは、メチルエチルケトンパーオキサイドである。また、光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン誘導体が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独使用又は２種以上併用することができる。
重合開始剤の配合割合は、例えば、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液１００質量部に対して、０．１質量部以上、好ましくは０．３質量部以上であり、また例えば５質量部以下、好ましくは３質量部以下である。
【００９９】
本実施形態において、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液が、不飽和ポリエステル樹脂である場合には、５５％メチルエチルパーオキサイドをビニルモノマー溶液に対して１％配合する処方を標準処方とする。
【０１００】
そして、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を多孔質無機粒子の孔内に取り込ませる。具体的には、例えば、工程（１）により得られた多孔質無機粒子が仕込まれた攪拌機付きの密閉容器を攪拌しながら、重合開始剤が配合された硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を滴下する。このとき、常圧で、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を多孔質無機粒子に滴下しても良く、又は、減圧にして多孔質無機粒子の孔内を真空状態にしておくと、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液の多孔質無機粒子に対する吸着速度を加速させることができる。
【０１０１】
続いて工程（３）では、多孔質無機粒子の孔内に取り込まれた硬化性樹脂のビニルモノマー溶液を硬化させる。硬化性樹脂のビニルモノマー溶液が常温硬化型の不飽和ポリエステル樹脂（常温硬化型の不飽和ポリエステルのビニルモノマー溶液）の場合には、常温（２５℃）で２４時間以上経てば硬化する。硬化時間を短くするには、常温（２５℃）において、例えば５時間以上経過後、さらに４０℃〜６０℃で５時間以上放置することにより、完全硬化させることもできる。
【０１０２】
一方、ベンゾイン誘導体などの光重合開始剤を配合した硬化性樹脂のビニルモノマー溶液は、例えば、紫外線や電子線の照射によって硬化させることができる。特に、多孔質無機粒子がシリカからなる場合であれば、シリカの紫外線透過率が高いことから、好適に紫外線硬化させることができる。
【０１０３】
上述の硬化は、ビニルモノマーのビニル基と、硬化性樹脂の不飽和二重結合とが、ビニル共重合（ラジカル共重合）することにより進行する。そして、多孔質無機粒子において、硬化した樹脂によって、ガス吸収材料が封止される。
【０１０４】
工程（１）では、ガス吸収材料を含有する液の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合は、例えば、０．４以上、好ましくは０．５以上であり、また好ましくは０．７以下である。
【０１０５】
工程（２）では、ガス吸収材料の容積及び樹脂の総容積（Ｖｆ＋Ｖｒ）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａ）を０．７以下とするように、つまり、下式を満たすように配合する。但し、このときのガス吸収材料及び硬化性樹脂のビニルモノマー溶液の密度を１．０ｇ／ｍＬと仮定する。
（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａ≦０．７
【０１０６】
ここで、（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａが０．７を超過すると、ビニルモノマー溶液が多孔質無機粒子の孔に全て取り込まれず、余剰のビニルモノマー溶液が多孔質無機粒子の表面に付着するため、多孔質無機粒子が凝集し、塊状の硬化物が生成される可能性がある。言い換えれば、（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａが０．７以下であれば、隣接する多孔質無機粒子同士が粘着又は接着することを防止して、複数の多孔質無機粒子が優れた流動性（さらさらした感じ）を確保することができる。
【０１０７】
また、（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａは、例えば０．４５以上、好ましくは０．４５を超過し、より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは、０．５を超過し、より好ましくは０．６以上である。
【０１０８】
（Ｖｆ＋Ｖｒ）／Ｖｏａが、上記した下限を上回れば、ガス吸収材料及び樹脂を多孔質無機粒子に対して十分な量で内包させることができる。
【０１０９】
樹脂の容積（Ｖｒ）の、多孔質無機粒子の吸油可能容積（Ｖｏａ）に対する割合（Ｖｒ／Ｖｏａ）は、例えば、０．１５以上、好ましくは０．２以上、より好ましくは０．３以上であり、また例えば０．６以下である。
【０１１０】
Ｖｒ／Ｖｏａが、上記した下限以上であれば、多孔質無機粒子が十分な量の樹脂を取り込むことができ、それによって、多孔質無機粒子の孔内においてガス吸収材料を確実に封止することができる。
【０１１１】
また、工程（１）で吸着されるガス吸収材料の質量の、硬化性樹脂のビニルモノマー溶液の質量（つまり、樹脂の質量）に対する割合（ガス吸収材料の質量／ビニルモノマー溶液の質量、つまり、ガス吸収材料の質量／樹脂の質量）は、例えば、２．０以下、好ましくは１．５以下、より好ましくは１．０以下、さらに好ましくは０．５以下であり、また例えば、０．０１以上、好ましくは０．１以上である。
【０１１２】
ガス吸収材料の質量割合が上述の上限以下であれば、ガス吸収材料が十分な量の樹脂によって多孔質無機粒子の孔内に確実に封止されるため、ガス吸収材料が多孔質無機粒子の孔外に漏出することを抑制することができる。
【０１１３】
さらに、ガス吸収材料及び硬化性樹脂のビニルモノマー溶液（樹脂）の総質量の、多孔質無機粒子の質量に対する割合（ガス吸収材料及び硬化性樹脂のビニルモノマー溶液（樹脂）の総質量／多孔質無機粒子の質量）は、例えば１．３以上、好ましくは１．５以上、より好ましくは１．７以上であり、また例えば２．５以下である。
【０１１４】
ガス吸収材料及びビニルモノマー溶液（樹脂）の総質量の割合が上述の下限以上であれば、目的に応じて、ガス吸収材が、十分な量のガス吸収材料と樹脂とを含有することができる。
【０１１５】
また、本実施形態に係るガス吸収材の製造方法について、担体としてカプセルを用いる場合は、従来公知のマイクロカプセル化方法によって製造することができる。そのようなマイクロカプセル化方法としては、例えば、界面重合法、界面反応法、コアセルベーション法、液中乾燥法、融解分散冷却法、液中硬化被膜法等が挙げられる。
【０１１６】
（ガス）
本実施形態のガス吸収材に適用可能なガスの種類としては、例えば、二酸化炭素や水蒸気などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０１１７】
（二酸化炭素分離回収方法及び二酸化炭素分離回収システム）
上述のガス吸収材を用いた二酸化炭素分離回収方法は、排出ガスと接触して二酸化炭素をガス吸収材に吸収させる吸収工程と、加熱して二酸化炭素を脱離させてガス吸収材を再生させる再生工程という２つの工程を包含する。そして、吸収工程と再生工程という２つの工程が交互に繰り返されることで、排出ガス中の二酸化炭素を連続的に分離・回収することができる。
【０１１８】
上述のガス吸収材を用いた二酸化炭素分離回収システムの一例として、温度スイング吸着（ＴＳＡ）装置を図１に示す。
【０１１９】
本実施形態における温度スイング吸着装置１は、第１吸収槽２、第２吸収槽３、蒸気供給ライン４、排出ガス供給ライン５、二酸化炭素回収ライン６、排気ライン７、及びブロワー８を備えて構成されており、上述のガス吸収材９が、第１吸収槽２及び第２吸収槽３のそれぞれの内部に充填されている。
【０１２０】
温度スイング吸着装置１に適用可能な排出ガスとしては、例えば、火力発電所、製鉄所高炉、自動車等から排出される産業排出ガスが挙げられる。
【０１２１】
排出ガス供給ライン５を介して排出ガスを第１吸収槽２に所定時間供給して、排出ガス中に含まれる二酸化炭素をガス吸収材９に吸収させる。残りのガス成分は排気ライン７を介して排出される。
【０１２２】
所定時間経過後、排出ガス供給ライン５を切り替えて、排出ガスを第２吸収槽３に所定時間供給すると共に、蒸気供給ライン４を介して高温の蒸気を第１吸収槽２に所定時間供給して加熱し、二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる。脱離した二酸化炭素は二酸化炭素回収ライン６を介して回収される。
【０１２３】
さらに所定時間経過後、排出ガス供給ライン５を切り替えて、排出ガスを再び第１吸収槽２に所定時間供給すると共に、蒸気供給ライン４を切り替えて、蒸気を第２吸収槽３に所定時間供給して加熱し、二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる。
【０１２４】
即ち、第１吸収槽２及び第２吸収槽３のいずれか一方において、排出ガスと接触して二酸化炭素をガス吸収材９に吸収させる吸収工程が運転され、他方において、加熱により二酸化炭素を脱離させてガス吸収材９を再生させる再生工程が運転され、所定時間ごとに切り替わるように構成されている。従って、排出ガス中の二酸化炭素を連続的に分離・回収することができる。
【０１２５】
上述の温度スイング吸着装置１において、第１吸収槽２、及び第２吸収槽３の２つの吸収槽を使用しているが、この構成に限定されるものではなく、さらにより多くの吸収槽を設置しても良い。
【０１２６】
また、上述の温度スイング吸着装置１が、さらに凝縮器を備えるように構成しても良い。回収された二酸化炭素は水分を含むため、凝縮器によって水分を除去して、二酸化炭素のみを分離・回収することができる。尚、取り除かれた水分は、蒸気として再利用することができる。
【０１２７】
また、上述の温度スイング吸着装置に対して、必要に応じて圧力スイング法を組み合わせても良いし、あるいは温度スイング法に替えて圧力スイング法のみを採用するようにしても良い。圧力スイング法では、再生工程中に、二酸化炭素回収ラインをポンプで引いて吸収槽内を減圧気味にするため、ガス吸収材の再生を促すことができる。
【０１２８】
〔その他の実施形態〕
上述の実施形態において、担体として多孔質無機粒子を用いる場合、樹脂については必要に応じて設けるようにしても良い。
【０１２９】
なお、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【０１３０】
（実施例１）
（テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリドを用いたガス吸収材）
本実施形態のガス吸収材について、二酸化炭素吸収・脱離試験を行った。
テトラエチルホスホニウムベンズイミダゾリド（以下、ＴＥＰＢＩと称する）をメタノールに溶解し、次いでこのＴＥＰＢＩ溶液に多孔質シリカを攪拌しながら投入し、減圧乾燥によってメタノールだけを蒸発させて、本実施形態のガス吸収材の試料を作製した。作製された試料は、仕込み量から計算して、５０重量％の担持量であった（ＴＥＰＢＩ：多孔質シリカ＝５０：５０）。
【０１３１】
上記試料１０ｍｇを白金試料皿にとり、熱重量分析装置（日立ハイテクサイエンス社製のＴＧ−ＤＴＡ７３００）内に静置し、窒素ガス（純度９９．９９９９％以上）を３００ｍＬ／分で流通させながら７０℃で３時間放置した。
【０１３２】
次いで、二酸化炭素ガス（窒素ガス中の濃度約１４％）に切り替えて３００ｍＬ／分で流通させながら温度７０℃で１時間放置した後、再び窒素ガス（純度９９．９９９９％以上）に切り替えて３００ｍＬ／分で流通させて温度７０℃で１時間放置するという、二酸化炭素ガスと窒素ガスとを交互に切り替えて流す操作を合計５回繰り返して、熱重量（ＴＧ）及び示差熱（ＤＴＡ）のそれぞれの経時的変化を測定した。結果を図２に示す。
【０１３３】
二酸化炭素の吸収量は０．０５４６ｋｇ／ｋｇであった。これはＴＥＰＢＩ分子が最大反応できる量の７１．８％に相当するものである（１ｍｏｌのＴＥＰＢＩが、１ｍｏｌの二酸化炭素と反応するためＴＥＰＢＩ分子は二酸化炭素を最大で０．１５２ｋｇ／ｋｇ吸収することができる）。
【０１３４】
また、二酸化炭素の吸収熱は、二酸化炭素１ｍｏｌあたり４１．６ｋＪであった。これは、Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒら（Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｎｅｒｇｙ  Ｆｕｅｌｓ，２８，ｐｐ．７０７０−７０７８（２０１４））が報告している二酸化炭素１ｍｏｌあたりの反応熱５４．７ｋＪに比べて明らかに小さい。
【０１３５】
また、示差走査熱量計（ネッチ社製のＤＳＣ３５００）を用いて比熱測定を行ったところ、７０℃から９０℃までの間でおよそ１．７ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）であった。仮に、吸収工程中の吸収槽の温度を７０℃、再生工程中の吸収槽の温度を９０℃と設定したとすると、７０℃から９０℃までガス吸収材の温度を上げるのに必要な熱量（顕熱）は二酸化炭素１ｍｏｌ当たり２７．４ｋＪとなり、反応熱と合計で、二酸化炭素１ｍｏｌ当たり６９．０ｋＪとなる。これを換算すると、ガス吸収材の再生に必要な熱量は、二酸化炭素１トン当たり１．５７ＧＪとなる。
【０１３６】
一方、Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒらの文献では、ＴＥＰＢＩを液体中に３０ｗｔ％分散させたもの（スラリー状で流動性のある状態で扱うには３０ｗｔ％が上限）を用いて検討しているが、当該ＴＥＰＢＩ溶液の場合は、顕熱が二酸化炭素１ｍｏｌ当たり４５．６ｋＪと大きくなり（比熱１．７で計算）、反応熱と合計で、二酸化炭素１ｍｏｌ当たり８６．３ｋＪとなる。これを換算すると、再生に必要な熱量は、二酸化炭素１トン当たり１．９６ＧＪとなり、本発明のガス吸収材の方が、再生に必要な熱量が小さいことが示された。
【０１３７】
（実施例２）
（テトラエチルアンモニウムベンズイミダゾリドを用いたガス吸収材）
本実施形態のガス吸収材について、二酸化炭素吸収・脱離試験を行った。
テトラエチルアンモニウムベンズイミダゾリド（以下、ＴＥＮＢＩと称する）をメタノールに溶解し、次いでこのＴＥＮＢＩ溶液に多孔質シリカを攪拌しながら投入し、減圧乾燥によってメタノールだけを蒸発させて、本実施形態のガス吸収材の試料を作製した。作製された試料は、仕込み量から計算して、４０重量％の担持量であった（ＴＥＮＢＩ：多孔質シリカ＝４０：６０）。
【０１３８】
上記試料１０ｍｇを白金試料皿にとり、熱重量分析装置（日立ハイテクサイエンス社製のＴＧ−ＤＴＡ７３００）内に静置し、窒素ガス（純度９９．９９９９％以上）を３００ｍＬ／分で流通させながら７０℃で３時間放置した。
【０１３９】
次いで、二酸化炭素ガス（窒素ガス中の濃度約１４％）に切り替えて３００ｍＬ／分で流通させながら温度７０℃で１時間放置した後、再び窒素ガス（純度９９．９９９９％以上）に切り替えて３００ｍＬ／分で流通させて温度７０℃で１時間放置するという、二酸化炭素ガスと窒素ガスとを交互に切り替えて流す操作を合計５回繰り返して、熱重量（ＴＧ）及び示差熱（ＤＴＡ）のそれぞれの経時的変化を測定した。結果を図３に示す。
【０１４０】
二酸化炭素の吸収量は０．０５８６ｋｇ／ｋｇであった。これはＴＥＮＢＩ分子が最大反応できる量の９０．４％に相当するものである（１ｍｏｌのＴＥＮＢＩが、１ｍｏｌの二酸化炭素と反応するためＴＥＮＢＩ分子は二酸化炭素を最大で０．１６２ｋｇ／ｋｇ吸収することができる）。
【０１４１】
また、二酸化炭素の吸収熱は、二酸化炭素１ｍｏｌあたり３９．４ｋＪであった。これは、Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒら（Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｎｅｒｇｙ  Ｆｕｅｌｓ，２８，ｐｐ．７０７０−７０７８（２０１４））が報告している二酸化炭素１ｍｏｌあたりの反応熱５４．７ｋＪに比べて明らかに小さい。
【０１４２】
また、示差走査熱量計（ネッチ社製のＤＳＣ３５００）を用いて比熱測定を行ったところ、７０℃から９０℃までの間でおよそ１．７ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）であった。仮に、吸収工程中の吸収槽の温度を７０℃、再生工程中の吸収槽の温度を９０℃と設定したとすると、７０℃から９０℃までガス吸収材の温度を上げるのに必要な熱量（顕熱）は二酸化炭素１ｍｏｌ当たり２５．５ｋＪとなり、反応熱と合計で、二酸化炭素１ｍｏｌ当たり６４．９ｋＪとなる。これを換算すると、ガス吸収材の再生に必要な熱量は、二酸化炭素１トン当たり１．４８ＧＪとなる。この値は、上述のＴＥＰＢＩ溶液（Ｒｏｎａｌｄ  Ｓ．Ｅｉｓｉｎｇｅｒらの文献による）の１．９６ＧＪよりも小さく、実施例１のガス吸収材（ＴＥＰＢＩ）の１．５７ＧＪよりも小さい。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明は、二酸化炭素排出量を削減する技術の分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１  温度スイング吸着装置
２  第１吸収槽
３  第２吸収槽
４  蒸気供給ライン
５  排出ガス供給ライン
６  二酸化炭素回収ライン
７  排気ライン
８  ブロワー
９  ガス吸収材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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