JPH0788362A - 炭酸ガス吸着体 - Google Patents
炭酸ガス吸着体Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気中の炭酸ガスを効率良く固定化すること
を可能とする低コストの炭酸ガス吸着体を提供すること
を目的とする。 【構成】 石炭灰又は高炉スラグからなる産業廃棄物に
水を加え、造粒又は破砕することにより得た、カルシウ
ム化合物の水和物を含有する粉状物、粒状物、又は破砕
状物からなる炭酸ガス吸着体。
を可能とする低コストの炭酸ガス吸着体を提供すること
を目的とする。 【構成】 石炭灰又は高炉スラグからなる産業廃棄物に
水を加え、造粒又は破砕することにより得た、カルシウ
ム化合物の水和物を含有する粉状物、粒状物、又は破砕
状物からなる炭酸ガス吸着体。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、炭酸ガス吸着体に係り、
特に原料として産業廃棄物を用いた炭酸ガス吸着体に関
する。
特に原料として産業廃棄物を用いた炭酸ガス吸着体に関
する。
【０００２】
【従来技術】近年、大気中の炭酸ガス濃度の増加による
地球の温暖化について議論され、その危険が叫ばれてい
るが、その対策としては、化石燃料の消費量を減らして
炭酸ガスの発生を少なくすることとともに、大気中の炭
酸ガスを固定化するための以下の方法が各国において研
究されているが、未だ実用化には至っていない。
地球の温暖化について議論され、その危険が叫ばれてい
るが、その対策としては、化石燃料の消費量を減らして
炭酸ガスの発生を少なくすることとともに、大気中の炭
酸ガスを固定化するための以下の方法が各国において研
究されているが、未だ実用化には至っていない。
【０００３】（１）物理的吸収法、（２）化学的吸収
法、（３）物理的吸着法、（４）膜分離法、（５）蒸留
法、（６）光合成 一方、コンクリ−ト構造物が、長い年月を経て徐々に鉄
筋を錆びさせる、いわゆるコンクリ−トの中性化現象が
知られている。この現象は、コンクリ−ト中のカルシウ
ム分が大気中の炭酸ガスと反応することによるものであ
り、この現象を利用して大気中の炭酸ガスを固定化する
ことが考えられる。
法、（３）物理的吸着法、（４）膜分離法、（５）蒸留
法、（６）光合成 一方、コンクリ−ト構造物が、長い年月を経て徐々に鉄
筋を錆びさせる、いわゆるコンクリ−トの中性化現象が
知られている。この現象は、コンクリ−ト中のカルシウ
ム分が大気中の炭酸ガスと反応することによるものであ
り、この現象を利用して大気中の炭酸ガスを固定化する
ことが考えられる。
【０００４】しかし、この現象は、１０年〜１００年と
いう極めて長い年月の間に生ずるものであって、このよ
うに遅くしか進行しない現象を利用することは、全く実
用的ではない。
いう極めて長い年月の間に生ずるものであって、このよ
うに遅くしか進行しない現象を利用することは、全く実
用的ではない。
【０００５】また、炭酸ガスの固定化速度の速い炭酸ガ
ス吸着体を用いることも考えられるが、大気中に大量に
存在する炭酸ガスを吸着体により固定化するには、大量
の吸着体が必要であり、そのためには、吸着体のコスト
が極めて低くなければならず、現在のところ、そのよう
な炭酸ガス吸着体は見出だされていない。
ス吸着体を用いることも考えられるが、大気中に大量に
存在する炭酸ガスを吸着体により固定化するには、大量
の吸着体が必要であり、そのためには、吸着体のコスト
が極めて低くなければならず、現在のところ、そのよう
な炭酸ガス吸着体は見出だされていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、大気中の
炭酸ガスの固定化のための実用的な方法を開発すること
は、その速度及びコストの点から非常に困難であって、
実用に耐える炭酸ガス吸着体を得ることが望まれてい
た。
炭酸ガスの固定化のための実用的な方法を開発すること
は、その速度及びコストの点から非常に困難であって、
実用に耐える炭酸ガス吸着体を得ることが望まれてい
た。
【０００７】本発明は、かかる事情の下になされたもの
であって、大気中の炭酸ガスを効率良く固定化すること
を可能とする低コストの炭酸ガス吸着体を提供すること
を目的とする。
であって、大気中の炭酸ガスを効率良く固定化すること
を可能とする低コストの炭酸ガス吸着体を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の炭酸ガス吸着体は、石炭灰又は高炉スラグ
からなる産業廃棄物を主成分とし、かつカルシウム化合
物の水和物を含有する粉状物、粒状物、又は破砕状物か
らなることを特徴とする。
に、本発明の炭酸ガス吸着体は、石炭灰又は高炉スラグ
からなる産業廃棄物を主成分とし、かつカルシウム化合
物の水和物を含有する粉状物、粒状物、又は破砕状物か
らなることを特徴とする。
【０００９】本発明の炭酸ガス吸着体の原料としては、
製鉄所から廃棄される高炉スラグ、火力発電所から廃棄
される石炭灰が使用される。これら廃棄物は、大量であ
ることと、アルカリ性であることから、その処理が困難
とされていたものである。即ち、高炉スラグは、現在、
年間約３，０００万トン排出され、石炭灰は年間約５０
０万トン排出されており、西暦２，０００年には約１，
１００万トンにも達するものと考えられている。
製鉄所から廃棄される高炉スラグ、火力発電所から廃棄
される石炭灰が使用される。これら廃棄物は、大量であ
ることと、アルカリ性であることから、その処理が困難
とされていたものである。即ち、高炉スラグは、現在、
年間約３，０００万トン排出され、石炭灰は年間約５０
０万トン排出されており、西暦２，０００年には約１，
１００万トンにも達するものと考えられている。
【００１０】吸着体の粒子サイズは、好ましくは数１０
μｍ〜数１０ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜５ｍｍ
であるのがよい。数１０ｍｍを越えると、炭酸ガスの吸
着速度が遅くなり、数１０μｍ未満では、その取扱いが
困難となる。
μｍ〜数１０ｍｍ、より好ましくは０．１ｍｍ〜５ｍｍ
であるのがよい。数１０ｍｍを越えると、炭酸ガスの吸
着速度が遅くなり、数１０μｍ未満では、その取扱いが
困難となる。
【００１１】本発明の炭酸ガス吸着体は、カルシウム化
合物の水和物を含有する限り、高炉スラグや石炭灰等の
産業廃棄物をそのまま、造粒又は破砕して使用すること
も可能である。しかし、通常は水和物を形成するために
水を加えて造粒することにより製造される。さらには破
砕カルシウム分を補充して吸着速度を促進するため、バ
インダ−としてセメント及び／又は消石灰を加え、更に
水を加えて混練し、造粒又は破砕することによって、好
ましい吸着体を得ることが出来る。
合物の水和物を含有する限り、高炉スラグや石炭灰等の
産業廃棄物をそのまま、造粒又は破砕して使用すること
も可能である。しかし、通常は水和物を形成するために
水を加えて造粒することにより製造される。さらには破
砕カルシウム分を補充して吸着速度を促進するため、バ
インダ−としてセメント及び／又は消石灰を加え、更に
水を加えて混練し、造粒又は破砕することによって、好
ましい吸着体を得ることが出来る。
【００１２】造粒には、ペレタイザ−や高速混合造粒機
を用いることが出来る。造粒体は、そのまま放置するこ
とにより固化し、吸着体が得られる。産業廃棄物とセメ
ント及び／又は消石灰との混合割合は、９５：５〜６
０：４０であるのが好ましい。
を用いることが出来る。造粒体は、そのまま放置するこ
とにより固化し、吸着体が得られる。産業廃棄物とセメ
ント及び／又は消石灰との混合割合は、９５：５〜６
０：４０であるのが好ましい。
【００１３】造粒に際しては、ポリビニルアルコ−ル等
の増粘剤、メチルセルロ−ス、ふのり等の接着剤、さら
にはコンクリ−ト用の急結剤、防水剤、発泡剤等を少量
加えることも可能である。
の増粘剤、メチルセルロ−ス、ふのり等の接着剤、さら
にはコンクリ−ト用の急結剤、防水剤、発泡剤等を少量
加えることも可能である。
【００１４】本発明の炭酸ガス吸着体の実際の使用に際
しては、例えば発電所で使用する場合、単に煙道中に炭
酸ガス吸着体を配置することにより、容易にかつ短時間
で炭酸ガスの吸着が完了する。使用済みの吸着体は、既
に中性となっており、コンクリ−トの骨材、道路の舗装
材、人工海浜用の砂、濾過砂、人工土壌等の用途に幅広
く好適に用いることが可能である。
しては、例えば発電所で使用する場合、単に煙道中に炭
酸ガス吸着体を配置することにより、容易にかつ短時間
で炭酸ガスの吸着が完了する。使用済みの吸着体は、既
に中性となっており、コンクリ−トの骨材、道路の舗装
材、人工海浜用の砂、濾過砂、人工土壌等の用途に幅広
く好適に用いることが可能である。
【００１５】
【作用】産業廃棄物である高炉スラグ及び石炭灰は、多
量のカルシウム分を含有している。例えば、高炉スラグ
は３０〜４０重量％、石炭灰（流動床灰）は１０〜３５
重量％のＣａＯを含有している。セメントは更に多量の
ＣａＯを含有している。これら高炉スラグ及び石炭灰、
セメントに水を加えると、以下の式によりＣａＯは水和
物となる。
量のカルシウム分を含有している。例えば、高炉スラグ
は３０〜４０重量％、石炭灰（流動床灰）は１０〜３５
重量％のＣａＯを含有している。セメントは更に多量の
ＣａＯを含有している。これら高炉スラグ及び石炭灰、
セメントに水を加えると、以下の式によりＣａＯは水和
物となる。
【００１６】ＣａＯ ＋ ＨＯ2 → Ｃａ（ＯＨ）2 なお、消石灰はそれ自体Ｃａ（ＯＨ）2 である。これら
水和物は、エトリンガイドの針状結晶であり、そのた
め、混練し、造粒することにより得た吸着体はポ−ラス
となっており、その結果、この吸着体による炭酸ガスの
吸着・固定の反応が短時間で進行する。
水和物は、エトリンガイドの針状結晶であり、そのた
め、混練し、造粒することにより得た吸着体はポ−ラス
となっており、その結果、この吸着体による炭酸ガスの
吸着・固定の反応が短時間で進行する。
【００１７】なお、本発明の炭酸ガス吸着体による炭酸
ガスの吸着・固定の反応は、以下の式で表される。 Ｃａ（ＯＨ）2 ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3
ガスの吸着・固定の反応は、以下の式で表される。 Ｃａ（ＯＨ）2 ＋ ＣＯ2 → ＣａＣＯ3
【００１８】
【実施例】以下、本発明の種々の実施例を示し、本発明
の効果をより具体的に説明する。 （実施例１）混合比８０：２０の石炭灰とセメントに適
量の水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２
４時間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸
着体を得た。この吸着体を容量５００ｃｃのポリエチレ
ン容器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉め
た。
の効果をより具体的に説明する。 （実施例１）混合比８０：２０の石炭灰とセメントに適
量の水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２
４時間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸
着体を得た。この吸着体を容量５００ｃｃのポリエチレ
ン容器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉め
た。
【００１９】約１分後にポリエチレン容器はしぼみ始
め、約１５分後に完全につぶれ、殆どの炭酸ガスが吸着
体に吸着されたことが確認された。 （実施例２）混合比８０：２０の石炭灰とセメントに適
量の水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２
４時間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸
着体を得た。この吸着体を容量１０００ｃｃのガラス容
器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉めた。
め、約１５分後に完全につぶれ、殆どの炭酸ガスが吸着
体に吸着されたことが確認された。 （実施例２）混合比８０：２０の石炭灰とセメントに適
量の水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２
４時間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸
着体を得た。この吸着体を容量１０００ｃｃのガラス容
器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉めた。
【００２０】２４時間放置後、ガラス容器内の炭酸ガス
濃度を測定したところ、ほぼ０％であった。 （実施例３）実施例２において炭酸ガスを吸着した吸着
体を密封容器内に収容し、この容器を内部が真空の他の
密封容器と接続し、吸着体に吸着されている炭酸ガスを
分離しようと試みた。しかし、いずれの密封容器におい
ても炭酸ガスは検出されず、炭酸ガスは吸着体に完全に
固定化されていることが確認された。
濃度を測定したところ、ほぼ０％であった。 （実施例３）実施例２において炭酸ガスを吸着した吸着
体を密封容器内に収容し、この容器を内部が真空の他の
密封容器と接続し、吸着体に吸着されている炭酸ガスを
分離しようと試みた。しかし、いずれの密封容器におい
ても炭酸ガスは検出されず、炭酸ガスは吸着体に完全に
固定化されていることが確認された。
【００２１】また、吸着体のＣａＣＯ3 の含有量を分析
したところ、炭酸ガスを吸着する前には８．６％であっ
たものが、吸着後には１３．４％と増加していた。この
ことも炭酸ガスが固定化されたことを示している。
したところ、炭酸ガスを吸着する前には８．６％であっ
たものが、吸着後には１３．４％と増加していた。この
ことも炭酸ガスが固定化されたことを示している。
【００２２】更に、炭酸ガスを吸着した吸着体を蒸留水
中に浸漬し、ｐＨを測定したことろ、約８であった。吸
着前の吸着体も同様に蒸留水中に浸漬し、ｐＨを測定し
たことろ、約１２であった。このことも、アルカリ性を
示すＣａ（ＯＨ）2 がＣＯ2と反応してＣａＣＯ3 が生
成されて中和したこと、即ち、炭酸ガスが固定化された
ことを示している。 （実施例４）混合比８：２の石炭灰とセメントに適量の
水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２４時
間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸着体
を得た。この吸着体３０ｇを容量１５００ｃｃのガラス
容器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉め
た。
中に浸漬し、ｐＨを測定したことろ、約８であった。吸
着前の吸着体も同様に蒸留水中に浸漬し、ｐＨを測定し
たことろ、約１２であった。このことも、アルカリ性を
示すＣａ（ＯＨ）2 がＣＯ2と反応してＣａＣＯ3 が生
成されて中和したこと、即ち、炭酸ガスが固定化された
ことを示している。 （実施例４）混合比８：２の石炭灰とセメントに適量の
水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２４時
間放置することにより粒径２．５〜０．３ｍｍの吸着体
を得た。この吸着体３０ｇを容量１５００ｃｃのガラス
容器に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉め
た。
【００２３】１２０分後に蓋を開け、ガラス容器内の炭
酸ガス濃度を測定したところ、４４％であった。これよ
り、本吸着体の炭酸ガス吸着速度は２８ｃｃ／ｇ・２ｈ
ｒと求められた。 （実施例５）石炭灰とセメントの混合比を７：３及び
６：４と変えて実施例４と同様の試験をしたところ、混
合比を７：３のものは約２．５分後に、混合比６：４の
ものは約４分後にポリエチレン容器はしぼみ始めた。
酸ガス濃度を測定したところ、４４％であった。これよ
り、本吸着体の炭酸ガス吸着速度は２８ｃｃ／ｇ・２ｈ
ｒと求められた。 （実施例５）石炭灰とセメントの混合比を７：３及び
６：４と変えて実施例４と同様の試験をしたところ、混
合比を７：３のものは約２．５分後に、混合比６：４の
ものは約４分後にポリエチレン容器はしぼみ始めた。
【００２４】実施例４と５の結果の比較により、石炭灰
とセメントの混合比が８：２の吸着体の炭酸ガス吸着性
能が優れていることがわかる。 （実施例６）混合比８：２の石炭灰とセメントの混合物
に水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２４
時間放置することにより、粒径を変えた４種の吸着体を
得た。この吸着体を容量５００ｃｃのポリエチレン容器
に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉めた。
とセメントの混合比が８：２の吸着体の炭酸ガス吸着性
能が優れていることがわかる。 （実施例６）混合比８：２の石炭灰とセメントの混合物
に水を加えて混合し、ペレタイザ−により造粒し、２４
時間放置することにより、粒径を変えた４種の吸着体を
得た。この吸着体を容量５００ｃｃのポリエチレン容器
に収容し、その中に炭酸ガスを満たして蓋を閉めた。
【００２５】ポリエチレン容器がしぼみ始めたてから２
時間以上経過した時点で再度炭酸ガスを満たして蓋を閉
め、同様の手順を１０回繰り返し、そのつどポリエチレ
ン容器がしぼみ始める時間を測定した。また、１０回目
の吸着体を蒸留水中に浸漬し、ｐＨを測定した。それら
の結果を下記表１に示す。
時間以上経過した時点で再度炭酸ガスを満たして蓋を閉
め、同様の手順を１０回繰り返し、そのつどポリエチレ
ン容器がしぼみ始める時間を測定した。また、１０回目
の吸着体を蒸留水中に浸漬し、ｐＨを測定した。それら
の結果を下記表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】上記表１から、粒径が小さい吸着体のほう
が吸着スピ−ドが速いことがわかる。特に、粒径が０．
３〜０．６ｍｍのものは、９回目以降、吸着スピ−ドが
極端に低下し、８回目までで吸着量が飽和していること
がわかる。また、ｐＨは中性となっている。 （実施例７）実施例６と同様の手順により、原料を種々
変えて７種の吸着体を製造し、実施例６と同様にしてポ
リエチレン容器がしぼみ始める時間を測定した。その結
果を下記表２に示す。
が吸着スピ−ドが速いことがわかる。特に、粒径が０．
３〜０．６ｍｍのものは、９回目以降、吸着スピ−ドが
極端に低下し、８回目までで吸着量が飽和していること
がわかる。また、ｐＨは中性となっている。 （実施例７）実施例６と同様の手順により、原料を種々
変えて７種の吸着体を製造し、実施例６と同様にしてポ
リエチレン容器がしぼみ始める時間を測定した。その結
果を下記表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】上記表２から、セメント量の多い吸着体の
方がＣａＯの含有量が多いにもかかわらず、炭酸ガスの
吸着スピ−ドが遅いことがわかる。これは、セメントの
量が多いことにより、造粒砂の組織が緻密となったため
と考えられる。即ち、吸着スピ−ドを速くするために
は、吸着体粒子がポ−ラスである方がよい。なおセメン
ト量が２０％のものについては、他の原料が変わっても
吸着スピ−ドはそれほど変わらないことがわかる。
方がＣａＯの含有量が多いにもかかわらず、炭酸ガスの
吸着スピ−ドが遅いことがわかる。これは、セメントの
量が多いことにより、造粒砂の組織が緻密となったため
と考えられる。即ち、吸着スピ−ドを速くするために
は、吸着体粒子がポ−ラスである方がよい。なおセメン
ト量が２０％のものについては、他の原料が変わっても
吸着スピ−ドはそれほど変わらないことがわかる。
【００３０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明による
と、その処理が困難であった産業廃棄物を原料として用
いることにより、炭酸ガス吸着体を極めて簡単な方法で
かつ低コストで得ることが可能である。
と、その処理が困難であった産業廃棄物を原料として用
いることにより、炭酸ガス吸着体を極めて簡単な方法で
かつ低コストで得ることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 18/10 ＺＡＢ Ａ 18/14 ＺＡＢ Ａ 28/02 ＺＡＢ
Claims (4)
- 【請求項１】 石炭灰又は高炉スラグからなる産業廃棄
物を主成分とし、かつカルシウム化合物の水和物を含有
する粉状物、粒状物、又は破砕状物からなる炭酸ガス吸
着体。 - 【請求項２】 前記産業廃棄物に水を加え、造粒又は破
砕することにより得た請求項１に記載の炭酸ガス吸着
体。 - 【請求項３】 更にセメントが添加された請求項１また
は２に記載の炭酸ガス吸着体。 - 【請求項４】 数１０μｍ〜数１０ｍｍの平均粒径を有
する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭酸ガス
吸着体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21272193A JPH0788362A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭酸ガス吸着体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21272193A JPH0788362A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭酸ガス吸着体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0788362A true JPH0788362A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=16627339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21272193A Pending JPH0788362A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭酸ガス吸着体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788362A (ja) |
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1993
- 1993-08-27 JP JP21272193A patent/JPH0788362A/ja active Pending
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