[發明專利]分離和/或純化氣體混合物的方法

無效

• 申請號: 200680042902.5
• 申請日: 2006-11-17
• 公開（公告）號: CN101355998A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 阿蘭·塞龍;法比安·德洛姆
• 申請（專利權）人: B.R.G.M.－地質礦業研究所
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳小瑛;劉春生

技術領域

本發明涉及分離和/或純化氣體混合物的方法，其中氣體混合物中的一些氣體能夠在水相中形成陰離子。

背景技術

多種已知用于分離和/或純化氣體混合物(特別是可能含有二氧化碳的氣體混合物)的方法，不管是物理的還是化學的，為純化二氧化碳所采用的最普遍的技術均基于胺類，尤其是基于單乙醇胺溶劑的應用。雖然這種方法是有效的，但是因為它的溶劑特性導致運輸方面的不足。另一方面，許多諸如NO_x和SO_x等雜質對胺類的不利影響降低了該方法的效率。

也提出了采用礦物質捕集器(mineral?trap)的方法，其利用了該捕集器的容量使提高孔隙度，由此改善氣體的毛細管凝結作用。這些捕集器主要由沸石或活性炭組成。然而，此技術存在的一個問題是，需要在高溫和高壓條件下形成該毛細管凝結現象。

最近也采用了一項技術，稱為抗升華(antisublimation)，在這項技術中，二氧化碳在-80℃到-110℃下，在冷凍交換器的外表面，從氣相直接變成固相的過程是在常壓下發生的。此方法需要消耗大量的電能。

最后，為了從氣體混合物中分離出想要的組分，提出了使氣體混合物流過由具有滲透性材料制成的膜(該滲透性取決于其成分)，在這個通路中分離出想要的組分。制成這種膜需要許多礦物材料和聚合材料。這個技術的缺陷在于只能在低氣流速率下進行有效的處理。

發明內容

為了分離/純化氣體混合物，本發明需要使用層狀雙氫氧化物(LDH)或者無定形混合氧化物，所述無定形混合氧化物通過對源自于天然或人工合成的LDHs進行溫和熱處理而形成。實際上，眾所周知，這些化合物具有許多與陰離子粘土相似之處，如陰離子粘土所具有的：層狀片樣結構，類質同晶取代(isomorphic?substitution)所形成的帶電層，用于補償電荷不足的可交換離子。

自然界中非常稀少的層狀雙氫氧化物(或者LDHs)可通過人工合成制得，如申請人提交的法國專利申請FR?0501948中所論述的。根據這個方法，層狀雙氫氧化物型化合物的合成是由前體在水相中完成，所述前體至少部分為固體原料，這個方法采用天然礦物或者工業副產品作為前體原料，其通過將這些前體原料至少部分溶解而得到二價陽離子和三價陽離子溶液，并利用堿使這些陽離子溶液共沉淀而完成。

共沉淀的穩定性，尤其是對于簡單的氫氧化物的情況，其穩定性對pH值特別敏感，大多數只有在中性以上的pH值下才表現穩定。然而，需要強調的是，存在于結構中的陽離子和陰離子對其穩定性有很大的影響。如，Cu²⁺/Cr³⁺或Ni²⁺/Al³⁺等成分在中性以下的pH值下是穩定的，而Ca²⁺/Al³⁺或Mg²⁺/Al³⁺類的成分則只有在大于8的pH值下才表現穩定。

已知，層狀雙氫氧化物型化合物最顯著的特性與它們的結構密切相關，已知它們的能力是可將大量二價和三價陽離子，以及某些單價陽離子(例如Li⁺)和四價陽離子(例如Sn⁴⁺)納入其結構中。層狀雙氫氧化物也能通過離子交換的方式以層間插入的形式吸附大量的陰離子。這種特性能廣泛應用在污染控制領域中以俘獲鉛、鋅、錫等重金屬和硫酸鹽、砷酸鹽和鉻酸鹽等陰離子。

本發明的目的在于提供一種利用特定氣體在水相中形成陰離子的特性，使用層狀雙氫氧化物分離/純化氣體的方法。

因此，本發明的目的在于提供一種分離/純化氣體混合物(M)的方法，其包括用于俘獲至少一種能夠通過在水相中分解生成陰離子的氣體的步驟，其特征在于該方法包括如下步驟：

-將吸附劑產品懸浮于所述水相中，所述吸附劑產品由層狀雙氫氧化物或無定形混合氧化物組成，該無定形混合氧化物通過對LDHs進行溫和熱處理而形成，所述吸附劑產品對待俘獲的氣體所分解產生的陰離子有親和力；

-將氣體混合物(M)分散在該活性相中，

-從懸浮液中的吸附劑產品回收吸附物。

本發明的方法優選包括一個附加步驟，即通過對回收的吸附劑進行熱處理，以釋放貯存在吸附劑中的氣體。為了相同的目的也可以使用化學方法，例如使用稀釋的酸或鹽溶液腐蝕(etching)吸附劑以破壞其結構，或者使用能夠實現陰離子置換的化學方法。為了保證吸附劑產品的回收，本方法還可以包括用于再生吸附劑產品的步驟，尤其包括在堿性介質中進行處理或者進行熱處理。