(57)【要約】【課題】約７００℃から約９００℃の温度域において炭酸ガスを吸収するとともに、常圧下において約９００℃以上で炭酸ガスを放出し、かつ、耐久性に優れた炭酸ガス吸収材、その製造方法および前記炭酸ガス吸収材を用いた炭酸ガスの吸収方法を提供する。【解決手段】ＢａとＦｅのモル比が、Ｂａ：Ｆｅ＝０．８〜１．２：１の範囲にある複合酸化物が主成分となるようにする。  また、主要な結晶相をＢａ2Ｆｅ2Ｏ5とする。  また、炭酸ガス吸収材の原料の少なくとも一部として、バリウム鉄酸化物（バリウムフェライト）を含むセラミックス廃材を用いる。  上述のような炭酸ガス吸収材を用い、７００〜９００℃の温度条件下に炭酸ガスの吸収を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＢａとＦｅとを含有する酸化物であって、
ＢａとＦｅのモル比が、
Ｂａ：Ｆｅ＝０．８〜１．２：１
の範囲にある複合酸化物を主成分とすること
を特徴とする炭酸ガス吸収材。
【請求項２】
前記複合酸化物の主要な結晶相が、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5であることを特徴とする、請求項１に記載の炭酸ガス吸収材。
【請求項３】
原料の少なくとも一部に、バリウム鉄酸化物を含むセラミックス廃材が用いられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の炭酸ガス吸収材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸ガス吸収材を製造するための方法であって、原料の少なくとも一部として、バリウム鉄酸化物を含むセラミックス廃材を用い、前記原料を、炭酸バリウムの存在下に焼成する工程を備えていることを特徴とする炭酸ガス吸収材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸ガス吸収材を用い、７００〜９００℃の温度条件下に炭酸ガスの吸収を行うことを特徴とする炭酸ガス吸収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、炭酸ガス吸収材、その製造方法、炭酸ガス吸収方法に関し、詳しくは、高温条件下で効率よく炭酸ガスを吸収し、所定の条件下で吸収した炭酸ガスを放出させて再生することにより、繰り返して使用することが可能な炭酸ガス吸収材、その製造方法、および前記炭酸ガス吸収材を用いた炭酸ガス吸収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイク、スピーカー、回転機などに使用されている永久磁石の一つであるバリウムフェライトなどは、セラミック原料粉末を出発原料として、混合、成形、焼成して製造されている。
【０００３】
しかし、製造工程中で発生する不要な原料は、セラミック原料として再使用される場合もあるが、不純物の影響などにより再使用できていないのが実情である。
このため、バリウム鉄酸化物を主成分とするセラミックス材料の廃棄物が生じ、有効な再利用方法が検討されるに至っている。
【０００４】
一方、炭化水素を主成分とする燃料を利用するエネルギープラントや、自動車から排出される炭酸ガス（ＣＯ2）を高温下で分離することを目的とした炭酸ガス吸収材として、一般式：ＬｉxＳｉyＯzで表されるリチウムシリケートからなる群より選ばれる少なくとも１種以上を含有する炭酸ガス吸収材が提案されている（特許文献１参照）。
そして、この炭酸ガス吸収材は、軽量で、かつ約５００℃を超える温度域で炭酸ガスを吸収する作用を有するとされている。
【０００５】
すなわち、リチウムシリケート（Ｌｉ4ＳｉＯ4）は、下記の化学式(１) のように炭酸ガスと反応して、５００℃を超える高温下で炭酸ガスを吸収する作用を奏する。
Ｌｉ4ＳｉＯ4＋ＣＯ2  →  Ｌｉ2ＳｉＯ3＋Ｌｉ2ＣＯ3    （１）
【０００６】
しかしながら、リチウムシリケートは、炭酸ガスの吸収および脱離時の体積変化が大きく、繰り返し使用によるストレスにより、吸収材の強度が低下するという問題点がある。すなわち、リチウムシリケートは、炭酸ガスを吸収すると体積が約１．４倍程度にまで膨張するため、炭酸ガスの吸収と放出を繰り返すと、強度が低下して崩壊するため、耐用性に欠けるという問題点がある。
【０００７】
また、リチウムシリケートは高温の燃焼ガスからの炭酸ガスの吸収を目的としているが、７００℃以上の高温排ガスからの炭酸ガスの除去は事実上困難であるという問題点がある。
【０００８】
さらに、リチウムシリケートは、燃料電池などに使用される水素製造プロセスにおける、燃焼前炭酸ガス分離への利用も考えられているが、実際の都市ガスから水蒸気改質法を用いて水素を製造するプロセスでは、通常７００℃以上の温度で反応が行われており、このような反応温度域において、リチウムシリケートを用いて炭酸ガスを除去することは困難である。
さらに、リチウムの炭酸塩は高温下で液相となるため、長期の使用において組成の不均一化が起こるなどの不具合がある。
【０００９】
これに対し、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）の存在下に焼成し、下記の化学式(２)で示される反応を生起させることにより得られるＢａ2ＴｉＯ4を用いて炭酸ガスを吸収する方法が提案されている（特許文献２参照）。
ＢａＴｉＯ3＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2ＴｉＯ4＋ＣＯ2↑     （２）
【００１０】
このＢａ2ＴｉＯ4で示される物質は、特定の条件下で、下記の化学式(３)の反応により炭酸ガスを吸収してＢａＴｉＯ3になる。
Ｂａ2ＴｉＯ4＋ＣＯ2  →  ＢａＴｉＯ3＋ＢａＣＯ3       （３）
【００１１】
また、炭酸ガスを吸収することにより生じたＢａＴｉＯ3は、所定の圧力条件下（１０００Ｐａ以下の減圧下）に、所定の温度以上（７５０℃以上）に加熱することにより、下記の化学式(２)の反応により炭酸ガスを放出して、Ｂａ2ＴｉＯ4に戻る。
ＢａＴｉＯ3＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2ＴｉＯ4  ＋ＣＯ2↑   （２）
【００１２】
すなわち、このＢａ2ＴｉＯ4を炭酸ガス吸収材として用いることにより、化学式(３)および(２)の反応を利用して、高温で炭酸ガスの吸収を行うことが可能になり、かつ、所定の条件下で吸収した炭酸ガスを放出させて再生することにより、繰り返して効率よく炭酸ガスの吸収を行うことが可能になるという特徴を有している。
【００１３】
また、特許文献２には、Ｓｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材も提案されており、上述のＢａ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材と同様の炭酸ガス吸収性能が得られるとされている。
【００１４】
しかしながら、上記複合酸化物（Ｂａ2ＴｉＯ4あるいはＳｒ2ＴｉＯ4）を主成分とする炭酸ガス吸収材は、ＣＯ2分圧が１．０〜２．０×１０4Ｐａ程度の範囲では、炭酸ガスを放出する温度が９５０〜１０００℃と高温である。
【００１５】
また、１０００Ｐａ以下の減圧下では７５０℃以上の温度で炭酸ガスの放出が可能であるが、常圧下では１０００℃以上に加熱する必要があり、材料や装置に対して、高い耐熱性が要求されるとともに、エネルギー消費量も多くなるという問題点がある。
【００１６】
また、操作条件の自由度の向上や、より効率のよい炭酸ガスの吸収、放出を可能にするためには、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする吸収材よりもさらに低い温度で炭酸ガスの吸収および放出を行うことが可能な炭酸ガス吸収材が望まれおり、さらには、原材料の選択の自由度を向上させることが望まれている。
【特許文献１】特開２０００−２６２８９０号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０１３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本願発明は、上記課題を解決するものであり、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする吸収材よりもさらに低い温度、例えば、約７００℃から約９００℃の温度域において炭酸ガスを吸収し、かつ、常圧下において約９００℃以上の温度域で炭酸ガスを放出することが可能で、しかも耐用性に優れた炭酸ガス吸収材、その製造方法、および、前記炭酸ガス吸収材を用いた炭酸ガス吸収方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本願請求項１の炭酸ガス吸収材は、
ＢａとＦｅとを含有する酸化物であって、
ＢａとＦｅのモル比が、
Ｂａ：Ｆｅ＝０．８〜１．２：１
の範囲にある複合酸化物を主成分とすること
を特徴としている。
【００１９】
また、請求項２の炭酸ガス吸収材は、請求項１の発明の構成において、前記複合酸化物の主要な結晶相が、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項３の炭酸ガス吸収材は、請求項１または２の発明の構成において、原料の少なくとも一部に、バリウム鉄酸化物を含むセラミックス廃材が用いられていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項４の炭酸ガス吸収材の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸ガス吸収材を製造するための方法であって、原料の少なくとも一部として、バリウム鉄酸化物を含むセラミックス廃材を用い、前記原料を、炭酸バリウムの存在下に焼成する工程を備えていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項５の炭酸ガス吸収方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸ガス吸収材を用い、７００〜９００℃の温度条件下に炭酸ガスの吸収を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本願請求項１の炭酸ガス吸収材は、Ｂａ、Ｆｅを含有する酸化物であって、
ＢａとＦｅのモル比が、Ｂａ：Ｆｅ＝０．８〜１．２：１の範囲にある複合酸化物を主成分とするものであり、この炭酸ガス吸収材を用いることにより、約７００℃から約９００℃の温度域において炭酸ガスを吸収し、約９００℃以上の温度域で（例えば、１０００℃以下の温度域で）炭酸ガスを放出することが可能になる。
また、この炭酸ガス吸収材は、材料自体の蒸気圧が低く、分解しにくいため、一般式：ＬｉxＳｉyＯzで表されるリチウムシリケート系の炭酸ガス吸収材に比べて耐久性にも優れており、長期間安定して使用することができる。
また、バリウム鉄酸化物などを原料として用いることができるので、原材料選択の自由度を向上させることが可能になる。
【００２４】
また、請求項２の炭酸ガス吸収材のように、請求項１の発明の構成において、主要な結晶相がＢａ2Ｆｅ2Ｏ5である場合、より確実に、約７００℃から約９００℃の温度域において炭酸ガスを吸収し、約９００℃以上の温度域において（例えば、１０００℃以下の温度域において）炭酸ガスを放出することが可能な、材料自体の蒸気圧が低く、安定しているため、リチウムシリケート系の炭酸ガス吸収材に比べて、耐久性に優れた炭酸ガス吸収材を提供することが可能になる。
【００２５】
主要な結晶相がＢａ2Ｆｅ2Ｏ5である本願発明の炭酸ガス吸収材は、例えば、バリウム鉄酸化物（ＢａＦｅ2Ｏ4）を、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）の存在下に焼成し、下記の化学式(４)で示される反応を生起させることにより得ることができる。
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  (４)
【００２６】
また、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）の存在下に焼成し、下記の化学式(５)で示される反応を生起させることによっても得ることができる。
Ｆｅ2Ｏ3＋２ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋２ＣＯ2↑  (５)
【００２７】
そして、このＢａ2Ｆｅ2Ｏ5で示される物質は、特定の条件下で、下記の化学式(６)の反応により炭酸ガスを吸収してＢａＦｅ2Ｏ4になる。
Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2  →  ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3    (６)
【００２８】
また、炭酸ガスを吸収することにより生じたＢａＦｅ2Ｏ4は、所定の温度以上（９００℃以上）に加熱することにより、下記の化学式(４)の反応により炭酸ガスを放出して、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5に戻る。
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  (４)
したがって、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材は、炭酸ガスを放出させることにより、再び炭酸ガスの吸収に使用することができる。
【００２９】
すなわち、本願発明の炭酸ガス吸収材は、主として、上記の化学式(６)および(４)の反応を利用して炭酸ガスの吸収・放出を行うものである。
【００３０】
また、本願発明の炭酸ガス吸収材には、例えば、請求項３のように、原料の少なくとも一部として、バリウム鉄酸化物（バリウムフェライト）を含むセラミックス廃材を用いることが可能である。そして、これらの材料を用いることにより、産業廃棄物の削減、電子部品や記録媒体などの製品の低コスト化などを図ることが可能になる。
【００３１】
また、本願発明の炭酸ガス吸収材は、請求項４のように、炭酸ガス吸収材の原料の少なくとも一部として、バリウム鉄酸化物（バリウムフェライト）を含むセラミックス廃材を用い、これらの原料を、炭酸バリウムの存在下に焼成することにより製造することができる。
【００３２】
すなわち、バリウム鉄酸化物（ＢａＦｅ2Ｏ4）を、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）の存在下に焼成し、式(４)で示される反応を生起させることにより、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5を主成分とする炭酸ガス吸収材を得ることができる。
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  (４)
【００３３】
したがって、電子部品や記録媒体などの製品を製造する工程から排出される、バリウム鉄酸化物（ＢａＦｅ2Ｏ4）を主成分とする磁性体材料を含む廃棄物から、付加価値の高い炭酸ガス吸収材を製造することが可能になり、廃棄物の削減、電子部品や記録媒体などの製品の低コスト化を図ることが可能になる。
なお、本願発明の炭酸ガス吸収材は、上述のように、酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）の存在下に焼成することが可能であることは上述の通りである（上記の式(５)参照）。
【００３４】
また、請求項５の炭酸ガス吸収方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸ガス吸収材を用いて炭酸ガスの吸収を行うようにしているので、例えば、リチウムシリケートを炭酸ガス吸収材として用いた従来の方法では炭酸ガスの吸収を行うことができないような、７００〜９００℃の高温の温度条件下で炭酸ガスの吸収を行うことができる。
【００３５】
したがって、例えば、燃料電池などに使用される水素製造プロセスにおける、燃焼前炭酸ガス分離への利用が可能になる。
【００３６】
また、本願発明の炭酸ガス吸収方法における温度条件は、７００〜９００℃であり、また、炭酸ガスの放出温度は常圧で約９００℃からと、吸収および放出の温度条件がＢａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材を用いる場合よりも低く、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材のみを用いる場合に比べて、炭酸ガスの吸収および放出の温度条件の自由度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に本願発明の実施例を示して、本願発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【実施例１】
【００３８】
炭酸バリウムの粉末と酸化鉄の粉末を、ＢａとＦｅが、Ｂａ：Ｆｅ＝１：１となるような割合で調合し、水を加えてボールミルで２時間混合を行った。
そして、混合物を１２０℃で３時間乾燥した後、得られた粉末を１０００℃、２時間の条件で焼成することにより、粉末状の炭酸ガス吸収材を得た。
【００３９】
この炭酸ガス吸収材について、結晶相をＸ線回折分析により調べた。その結果、この炭酸ガス吸収材は、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5を主成分とするものであることが確認された（図１参照）。
なお、このＢａ2Ｆｅ2Ｏ5は、下記の式（４）の反応により生成するものである。
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  （４）
【００４０】
また、上述のようにして作製した炭酸ガス吸収材の熱重量変化を、Ｎ2ガス８０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＯ2ガス２０ｍｌ／ｍｉｎの流通下で、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量分析−示差熱分析）により測定した。その結果を図２に示す。
図２に示すように、この炭酸ガス吸収材は、約７００℃から炭酸ガスを吸収して重量が増加し、９００℃を超える温度から炭酸ガスを放出して、重量が減少することが確認された。
【００４１】
上述のように、この実施例１の炭酸ガス吸収材は、７００℃から９００℃の温度範囲で炭酸ガスを吸収し（下記の式(６)参照）、９００℃以上の温度で炭酸ガスを放出する（下記の式(４)参照）。
Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2  →  ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3    (６)
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  (４)
したがって、この炭酸ガス吸収材を用いて炭酸ガスの吸収と放出を行うことにより、炭酸ガスを濃縮回収することが可能になる。
【００４２】
また、炭酸ガスを放出した炭酸ガス吸収材は、上記の式(４)の反応により、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5に再生され、繰り返して炭酸ガスの吸収に供することが可能である。
また、このＢａ2Ｆｅ2Ｏ5を主たる成分とする炭酸ガス吸収材は、リチウムシリケートよりも、材料自体の蒸気圧が低く、分解しにくいため、長期間の利用においても安定して使用することができる。
また、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5を主たる成分とする炭酸ガス吸収材は、吸収および放出の温度条件がＢａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材に比べて低く、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材のみを用いる場合に比べて、炭酸ガスの吸収および放出の温度条件の自由度を向上させることができる。
【実施例２】
【００４３】
ＢａＦｅ2Ｏ4の粉末と炭酸バリウムの粉末とを等モルとなるように調合し、水を加えてボールミルで２時間混合を行った。
そして、混合物を１２０℃で３時間乾燥した後、得られた粉末を１０００℃、２時間の条件で焼成することにより、粉末状の炭酸ガス吸収材を得た。
【００４４】
この炭酸ガス吸収材について、結晶相をＸ線回折分析により調べた。その結果、この炭酸ガス吸収材は、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5を主成分とするものであることが確認された。なお、この実施例２の炭酸ガス吸収材についてのＸ線回折分析のチャートは、上記実施例の炭酸ガス吸収材のＸ線回折分析のチャート（図１参照）と同様であることから省略している。
【００４５】
上述のようにして作製した炭酸ガス吸収材の熱重量変化を、Ｎ2ガス８０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＯ2ガス２０ｍｌ／ｍｉｎの流通下で、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量分析−示差熱分析）により測定した。
その結果、約７００℃から炭酸ガスを吸収して重量が増加し、９００℃を超える温度から炭酸ガスを放出して、重量が減少することが確認された。なお、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量分析−示差熱分析）の結果は、上記実施例１の場合（図２参照）と同様であることから、ここでは図示を省略している。
【実施例３】
【００４６】
バリウム鉄酸化物（ＢａＦｅ2Ｏ4）を主成分とするセラミックス廃材を５００℃で脱脂、焼成し、粉体を得た。この粉体を組成分析した結果、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｎなどを含み、ＢａＦｅ2Ｏ4換算の純度は８７％であることが確認された。
【００４７】
それから、この粉体と炭酸バリウムとを、ＢａとＦｅが等モルになるように調合し、水を加えてボールミルで２時間混合を行った。混合物を１２０℃で３時間乾燥した後、得られた粉末を１０００℃、２時間の条件で焼成し、粉末状の炭酸ガス吸収材を得た。
この粉末の結晶相をＸＲＤで調べた結果、Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5を主成分とするものであることが確認された。
【００４８】
また、上述のようにして作製した炭酸ガス吸収材の熱重量変化を、Ｎ2ガス８０ｍｌ／ｍｉｎ、ＣＯ2ガス２０ｍｌ／ｍｉｎの流通下で、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量分析−示差熱分析）により測定した。
その結果、約７００℃から炭酸ガスを吸収して重量が増加し、９００℃を超える温度から炭酸ガスを放出して、重量が減少することが確認された。なお、ＴＧ−ＤＴＡ（熱重量分析−示差熱分析）の結果は、上記実施例１の場合（図２参照）と同様であることから、ここでは図示を省略している。
【実施例４】
【００４９】
図３は本願発明の一実施例にかかる炭酸ガス吸収方法を用いた炭酸ガスの分離装置の概略構成を示す図である。
【００５０】
この炭酸ガス分離装置は、燃焼排ガス（炭酸ガス含有ガス）中の炭酸ガスを本願発明の炭酸ガス吸収材により吸収、分離した後、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材から炭酸ガスを放出させて回収するための炭酸ガス分離装置であり、炭酸ガス吸収機構部および炭酸ガス放出機構部として機能する二つの機構部Ａ，Ｂと、燃焼排ガスの流れを切り替える切替弁Ｃとを備えている。
【００５１】
なお、図３は、切替弁Ｃにより、左側の機構部Ａに炭酸ガス含有ガス（原料ガス）が供給されるように設定された状態を示しており、左側の機構部Ａが炭酸ガス吸収機構部として機能し、右側の機構部Ｂが炭酸ガスを放出させる炭酸ガス放出機構部として機能する状態を示している。
各機構部ＡおよびＢはいずれも、容器１と、ヒータ２と、容器１の内部に充填された本願発明にかかる炭酸ガス吸収材３（ここでは上記実施例１の炭酸ガス吸収材を使用）とを備えている。
【００５２】
そして、図３に示すように、左側の機構部Ａに燃焼排ガスが供給されるように切替弁Ｃを切り替えた状態で、燃焼排ガス（この実施例４では、圧力：常圧、温度：約７００℃、炭酸ガス（ＣＯ2）含有率：２０vol％の燃焼排ガス）を供給することにより、機構部（炭酸ガス吸収機構部）Ａで炭酸ガスの吸収が行なわれる。
【００５３】
一方、機構部（炭酸ガス放出機構部）Ｂでは、容器１の出口側から真空吸引して、圧力を１０ｋＰａ以下の減圧状態（例えば１０００Ｐａ）とし、ヒータ２により容器１内の炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材３を７５０℃に加熱することにより、炭酸ガス吸収材３から炭酸ガスが放出され、放出された炭酸ガスが高濃度で回収されるとともに、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材３が再生され、再使用に供されることになる。
【００５４】
なお、炭酸ガス分離装置における、炭酸ガス吸収材による炭酸ガスの吸収反応は下記の化学式(６)の通りであり、
Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2  →  ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3    (６)
また、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材からの炭酸ガスの放出反応は、下記の化学式(４)の通りである。
ＢａＦｅ2Ｏ4＋ＢａＣＯ3  →  Ｂａ2Ｆｅ2Ｏ5＋ＣＯ2↑  (４)
【００５５】
そして、機構部（炭酸ガス吸収機構部）Ａに充填された炭酸ガス吸収材３の炭酸ガス吸収性能が低下すると、右側の機構部Ｂに燃焼排ガスが供給されるように切替弁Ｃを切り替え、燃焼排ガスを機構部Ｂに供給し、機構部（炭酸ガス吸収機構部）Ｂに充填された炭酸ガス吸収材３により炭酸ガスの吸収を行う。
【００５６】
一方、機構部Ａでは、容器１の出口側から真空吸引して、圧力を１０ｋＰａ以下の減圧状態（例えば１０００Ｐａ）とし、ヒータ２により容器１内の、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材３を７５０℃に加熱して、炭酸ガス吸収材３から炭酸ガスを放出させ、放出させた炭酸ガスを回収するとともに、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材３を再生させる。なお、この実施例４では前記実施例１の炭酸ガス吸収材を用いており、この炭酸ガス吸収材は、常温では９００℃を超えるような温度条件で効率よく炭酸ガスの放出が行われるような材料であるが、上述のように、減圧状態（例えば１０００Ｐａ）とすることにより、７５０℃程度の温度でも炭酸ガスを効率よく放出させることができる。
そして、これを繰り返すことにより、長期間にわたって、安定して炭酸ガスの分離、回収を行うことが可能になる。
なお、機構部Ａと機構部Ｂを交互に炭酸ガス吸収機構部と炭酸ガス放出機構部に切り替える際の、各機構部Ａ、Ｂから排出されるガスの流路の切り替えは、切替弁を設けることで容易に行うことが可能である。
なお、図３の概略構成図では、機構部Ａと機構部Ｂが１つずつ設けられているが、少なくともいずれかを複数にして機構部を３個以上にしてもよい。
【００５７】
上述のように、図３に示すような炭酸ガス分離装置を用い、実施例１の炭酸ガス吸収材（主要な結晶相がＢａ2Ｆｅ2Ｏ5である炭酸ガス吸収材）を、圧力：常圧、温度：約７００℃の条件下で炭酸ガス２０vol％の燃焼排ガスと接触させて炭酸ガスを炭酸ガス吸収材に吸収させるとともに、炭酸ガスを吸収した炭酸ガス吸収材を、減圧下（１０００Ｐａ）で所定の温度（７５０℃）に加熱して、炭酸ガスを放出させるようにしているので、炭酸ガス吸収機構部において、高温下での炭酸ガスの吸収を確実に行い、炭酸ガス放出機構部において、吸収した炭酸ガスの放出（炭酸ガス吸収材の再生）を確実に行うことができることから、ＬｉxＳｉyＯzで表されるリチウムシリケート系の炭酸ガス吸収材では対応することができないような高温下での炭酸ガスの分離、回収を経済的に、かつ、安定して効率よく行うことができる。
また、本願発明のＢａ2Ｆｅ2Ｏ5を主たる成分とする炭酸ガス吸収材は、吸収および放出の温度条件が、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材に比べて低く、Ｂａ2ＴｉＯ4やＳｒ2ＴｉＯ4を主成分とする炭酸ガス吸収材のみを用いる場合に比べて、炭酸ガスの吸収および放出の温度条件の自由度を向上させることができる。
【００５８】
なお、上記実施例では、炭酸ガス吸収材が粉末状態である場合を例にとって説明したが、本願発明の炭酸ガス吸収材は、粉末の形態に限らず、ある程度大きな粒状の形態でも用いることが可能であり、さらには、例えば、立方体、直方体、球状などの種々の形状の成形体、シート状の成形体、さらには、それらを組み合わせた形状を有する構造体などの形態でも使用することも可能である。
【００５９】
なお、本願発明は上記の各実施例の構成に限定されるものではなく、炭酸ガス吸収材の出発原料の種類、具体的な合成方法、合成条件、本願発明の炭酸ガス吸収材を用いて行う炭酸ガスの吸収条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
上述のように、本願発明の炭酸ガス吸収材は、Ｂａ：Ｆｅ＝０．８〜１．２：１の範囲にある複合酸化物を主成分とするものであり、約７００℃から約９００℃の温度域において炭酸ガスを吸収し、約９００℃以上の温度域で炭酸ガスを放出することができる。
また、この炭酸ガス吸収材は、材料自体の蒸気圧が低く、耐久性にも優れており、長期間安定して使用することができる。
したがって、本願発明は、水素製造プロセスにおける燃焼前の炭酸ガスの分離、工場において発生する燃焼排ガス中の炭酸ガスの除去、自動車エンジンからの排ガス中の炭酸ガスの除去をはじめ、種々の分野で発生する炭酸ガスを含むガスからの炭酸ガスの分離に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本願発明の実施例にかかる炭酸ガス吸収材の結晶相をＸ線回折分析により調べた結果を示す図である。
【図２】本願発明の実施例にかかる炭酸ガス吸収材について行った、ＴＧ−ＤＴＡ分析の結果を示す図である。
【図３】本願発明の実施例にかかる炭酸ガス分離装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１        容器
２        ヒータ
３        炭酸ガス吸収材
Ａ，Ｂ    機構部
Ｃ        切替弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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