用于捕捉二氧化碳的方法和組合物的制作方法
【專利說明】用于捕捉二氧化碳的方法和組合物
[0001]本發明涉及用于捕捉二氧化碳的方法。該方法是放熱的，所生成的熱量可以得到良好利用。
[0002]出于環境方面的原因，對降低大氣的二氧化碳排放的需要越來越迫切。此外，提供一種從大氣中移除二氧化碳的方法也非常有益。
[0003]從大氣層捕獲二氧化碳的現有方法，一般使用以無機材料為支架的液態胺或胺類化合物。已知二氧化碳捕捉方法通常涉及捕捉二氧化碳，然后釋放并采集該氣體。以胺類捕捉二氧化碳后，將二氧化碳從胺類分離的步驟，需要大量的能量投入，因此限制了其對環境的有益效果。
[0004]本發明提供一種用于捕捉二氧化碳的方法，其可以被包含在高效過程中，以顯著提尚發電站的效率。
[0005]本發明的第一方面中，提供了一種捕捉二氧化碳的方法，所述方法包括以下步驟:
a.提供一種載有氨基化合物的纖維素質材料；以及
b.用所述纖維素質材料與包含二氧化碳的組合物接觸；
其中，捕捉所述步驟b中產生的部分熱能。
[0006]本方法包括提供纖維素質材料。合適的纖維素質材料包括:天然纖維素質材料和半合成或加工后的纖維素質材料。
[0007]在一些優選實施例中，本發明的方法中所用的纖維素質材料是纖維材料。所述纖維素質材料可以包括天然纖維和/或合成纖維和/或半合成纖維，例如再生纖維素產品。合適的合成纖維包括聚酰胺、聚酯和聚丙烯酸化物。優選地，所述材料包括天然纖維。
[0008]優選地，所述纖維素質材料為天然纖維素質材料。
[0009]使用天然纖維，可以改善本發明所述方法的環境影響。
[0010]優選地，本發明的方法的步驟a包括提供一種載有氨基化合物的纖維素質材料。
[0011]適用于本發明的天然纖維素質材料包含棉、大麻、亞麻、蠶絲、黃麻、洋麻、苧麻、劍麻、木棉、龍舌蘭、白藤、大豆、藤蔓、香蕉、椰殼纖維、莖桿纖維及其混合物。
[0012]在一些優選實施例中，所述纖維素質材料包括農業廢棄產物或副產物。所述纖維素質材料可以不具有或幾乎不具有用于除此之外的其他應用中的價值。合適的廢棄產物或畐IJ產物可以是莖桿、葉、作物(例如谷物或油菜籽)的外殼或外皮。最優選地，所述纖維素質材料為秸桿或木漿。
[0013]在一些實施例，所述纖維素質材料可以是精制木漿，例如TENSEL商標的在售材料。
[0014]在一些實施例，所述纖維素質材料可以是直接來自制漿廠的廢料，例如松木漿。
[0015]在一些實施例，所述纖維素質材料可以是來自谷物的秸桿材料，例如小麥、黑麥或大麥。
[0016]所述纖維素質材料宜為以磨碎的顆粒材料形式提供。所述纖維素質材料的平均粒徑宜為至少10微米，優選為至少50微米，更優選為至少100微米。所述纖維素質材料的平均粒徑至少為0.2_，優選為至少0.5_。所述纖維素質材料的平均粒徑可以多達10cm，宜為5cm，更優選為1cm，更優選為0.5cm。
[0017]在尤為優選的實施例中，所述纖維素質材料的平均粒徑為0.5_3mm。
[0018]平均粒徑宜為通過常規篩析法進行測量。
[0019]本發明的方法中，步驟a包括提供一種載有氨基化合物的纖維素質材料。所述纖維素質材料宜為與包含氨基化合物的組合物相接觸，從而令所述氨基滯留在所述纖維素質材料表面。
[0020]所述材料表面與氨基化合物之間宜為發生相互作用。可以發生任何類型的相互作用，取決于涉及的特定氨基化合物和材料。例如，可以發生簡單靜電作用、偶極-偶極相互作用、氫鍵結合，或在氨基化合物和材料表面之間形成完整的共價鍵。不受理論約束地，認為氨基功能團與表面之間產生氫鍵結合。
[0021]步驟(a)優選地可以包括，用纖維素質材料與包含氨基化合物的組合物接觸。所述氨基化合物可以選自任何包含氨基或取代氨基的化學部分，例如氨、脂肪胺或芳香胺、酰胺或尿素。優選地，所述氨基化合物選自氨或胺。
[0022]在一些優選實施例中，所述氨基化合物包含氨，在此意味著包括氫氧化銨，即氨水組合物。
[0023]合適的氨基化合物包括天然化合物和合成化合物。也可以使用兩種或更多種氨基化合物的混合物。
[0024]合適的胺類包括芳香胺和脂肪胺。所述胺類可以是取代或未取代的。合適的胺類的例子包括氨基酸、烷醇胺、烷基胺和烯基胺。本發明所用的胺類，尤為優選為烷基胺和烷醇胺。
[0025]所述氨基化合物可以選自氨、伯胺、仲胺或叔胺。本發明步驟(a)中所用的一些優選的胺類為伯胺、仲胺或其混合物。本發明尤為優選的胺類為伯烷基胺或仲烷基胺，尤其是具有多至12個碳原子的烷基胺，更優選為多至4個碳原子的烷基胺。本發明所用胺類優選為包括甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺及其混合物和同分異構體。
[0026]一些特別優選的氨基化合物為烷醇胺。合適的烷醇胺的例子包括乙醇胺、2-(甲胺基)乙醇、二乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和二異丙醇胺。特別優選的化合物之一為-氨基-2-甲基-1-丙醇。
[0027]所述氨基化合物宜為通式為R1R2R3N的化合物，其中每個R1、R2、R3獨立地選自氫、烷基和通式為HO-X-的基團，其中X代表烯烴基。優選地，每個R1、R2、R3獨立地選自氫、碳原子數為1-10的烷基，以及通式為HO-X-的基團，其中X代表碳原子數為1-10的烯烴基。優選地，每個R\R2、R3獨立地選自氫、碳原子數為1-4的烷基，以及通式為HO-X-的基團，其中X代表碳原子數為1-4的烯烴基。
[0028]在一些實施例中，所述組合物可以包括一種或多種天然氨基化合物。所述化合物可以是存在于廢料(例如人或動物尿素)中或從中衍生。使用源自廢料(例如人或動物尿素)的胺類，可以改善本發明所述方法的環境影響。
[0029]本發明中與所述纖維素質材料相接觸的組合物可以包括氣體或液體形式的凈濃縮氨基化合物，或其可以包含一種或兩種其他成分，例如稀釋劑或載體。優選地，所述組合物為液體組合物。
[0030]在一些優選的實施例中，所述氨基化合物是胺類，例如伯胺、仲胺或叔胺。所述實施例中，步驟(a)宜為包括，用含有至少10wt%氨基化合物、宜為至少40wt%、優選為至少60wt%或至少70wt%的氨基化合物的組合物，與所述纖維素質材料接觸。
[0031]上述數量指的是所述組合物中所含的所有氨基化合物總量。
[0032]優選地，含有胺類的所述組合物包含至少5被％水，優選為至少10被％水，最優選為至少15wt%水。
[0033]在一些特別優選的實施例中，所述組合物包含75-85%的胺類和15_25 wt%的水。
[0034]在一些優選實施例中，所述氨基化合物是氨(或氫氧化銨)。在所述實施例中，所述步驟(a)宜為包括:用包含至少I wt%，宜為至少5 wt%，優選為至少10 wt%或至少15 wt%的氫氧化銨的組合物，與所述纖維素質材料接觸。
[0035]優選地，所述包含氫氧化銨的組合物包含至少10 wt%水，優選為至少30 wt%水，最優選為至少50 wt%水，例如至少60 wt%o
[0036]在一些尤為優選的實施例中，所述組合物包括20-30 wt%氫氧化銨和70-80 wt%水。
[0037]在步驟(a)中，所述纖維素質材料宜為與包含氨基化合物的組合物接觸，其中所述含氨組合物與纖維素質材料的重量比例優選為至少0.1:1，優選為至少0.5:1，更優選為至少 1:1O
[0038]步驟(a)中，與所述纖維素質材料接觸的含氨組合物的重量比例宜為多至100:1(含氨組合物:材料)，優選為多至50:1，更優選為多至20:1，例如多至15:1。
[0039]在一些尤為優選的實施例中，與步驟(a)中的纖維素質材料接觸的包含氨基化合物的組合物的重量份為1.5-5，優選為2-3。
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