[发明专利]用于减少CO2量的可再生离子交换材料

说明书

本发明涉及通过使用可再生离子交换材料来减少在含二氧化碳源中的CO₂量的方法，以及可再生离子交换材料用于减少来自含二氧化碳源的CO₂量的用途。

气候系统改变的证据来自于观察到的全球平均空气和海洋温度的升高。此外，气候模型表明在21世纪期间，全球表面温度可能进一步上升约6℃。在此评估中，温室气体浓度的提高被认为扮演了重要角色。然而，排放的温室气体在很大程度上源自于人类活动例如砍伐森林和燃烧化石燃料(例如煤、汽油、石油等)，其中二氧化碳是排放的主要气体。

因此，在此方面的主要议题之一是减少目前温室气体的浓度，尤其是二氧化碳的浓度，此外，减少或避免此类气体排放到大气中。

在本领域中，已经提出数种用于减少大气中二氧化碳浓度和减少或避免此类气体排放到大气中的方法。例如，WO 2011/049759描述了用于减少来自不同类型含二氧化碳的气体排放源中的二氧化碳的工艺，包括通过使用离子交换材料来减少来自工业气体排放源的二氧化碳。US 2011/0091955A1描述了一种方法，包括(i)使包含CO₂的气体流与催化剂接触而形成包含水合CO₂的溶液；和(ii)处理该溶液以产生包含亚稳态碳酸盐的组合物。该亚稳态碳酸盐据描述在盐水中比在淡水中更稳定。亚稳态碳酸盐可以选自球霰石、文石、无定形碳酸钙及其组合。

此外，US 2011/041688A1描述了在进一步的结构和技术中使用吸附结构以结合载有二氧化碳的空气流中的二氧化碳，以及使用工艺热从吸附结构中分离二氧化碳并且使吸附结构再生。US 2010/258506A1描述了降低流体中CO₂浓度的方法，该方法包括把包含痕量或无CO₂的第一气流应用到包含第二气体、盐和液体的流体中，所述第二气体包含浓度至少比见于空气-水平衡中的浓度高的CO₂，由此固体碳酸盐在所述流体中形成，并且在所述流体中的所述CO₂的浓度降低。US 2008/289495A1描述了从大气中移除二氧化碳以减少全球变暖的系统，所述系统包括空气萃取系统，其通过介质从大气收集二氧化碳和从该介质中移除二氧化碳；固存系统，其把移除的二氧化碳隔离到至少一个存储位置，并且其可以提高可再生能源或非燃料产物例如肥料和建筑材料的可用性；和一个或更多个能源，其向空气萃取系统供应工艺热以从介质中移除二氧化碳，并且可以使移除的二氧化碳再生以持续使用。

US 2004/219090A1描述了通过把二氧化碳转化成固体稳定形式来从气流中选择性地移除二氧化碳的工艺。在固存工艺中，富含二氧化碳的空气经过气体扩散膜以把二氧化碳转移到流体介质中。然后，富含二氧化碳的流体经过包含特别针对二氧化碳的催化剂的基质，加速二氧化碳向碳酸的转化。在最后的步骤中，把矿物离子加入到反应中，由此形成碳酸盐的沉淀。US 7,314,847描述了生产吸附剂的方法，以协助从大气或从其它来源例如发电站中移除二氧化碳(CO₂)。

然而，所描述的用于减少大气中二氧化碳浓度和减少或避免此类气体排放到大气中的方法具有二氧化碳通常不是化学结合的缺点，此外，在所描述的方法期间消耗了使用的吸附材料。

因此，持续需要用于减少含二氧化碳源中的CO₂量的改进方法，所述方法解决前面描述的技术问题，尤其是允许在使使用的吸附材料再生的同时减少二氧化碳浓度。

由此，本发明的一个目的是提供一种使用可再生吸附材料来减少含二氧化碳源中的CO₂量的方法。另一个目的是提供一种用于减少含二氧化碳源中的CO₂量的方法，以使捕获的二氧化碳转化成随时间稳定的形式。又一个目的是提供一种用于减少含二氧化碳源中的CO₂量的方法，以使捕获的二氧化碳的稳定形式可以被简单地分离。还一个目的是提供一种用于减少含二氧化碳源中的CO₂量的方法，其可以在成本有效的条件下进行，即，减少基于人造资源的成本密集型原材料的含量或避免其使用。可以从本发明的以下说明中得出其他目的。

前述的和其他目的由本发明中上下文定义的主题来解决。

根据本发明的第一个方面，提供了一种通过使用可再生离子交换材料来减少含二氧化碳源中的CO₂量的方法，其中该方法包括以下步骤：

a)提供包含至少一种碱土金属阳离子的至少一种离子交换材料，

b)提供至少一种含二氧化碳源，