专利名称：：二氧化碳的捕捉方法
技术领域：
：本发明涉及一种可使二氧化碳(co2)减量的捕捉方法，特别是涉及一种以化学反应来将工业排放二氧化碳(co2)进行捕捉的方法。
背景技术：
：在大气环境中具有多种的化学物质，在一般的情况及浓度下都不会对生态造成影响，但随着工业化的脚步，使用各种的工业化机械及交通工具，所排的化学物质越来越多，并且排放的浓度超出标准，只要任一种化学物的浓度超出标准，即造成空气污染。现今的空气污染物有很多种，一般常见及被监测的空气污染物有二氧化碳(CarbondioxideC02)、一氧化碳(CarbonmonoxideCO)、二氧化硫(SulfurdioxideS02)、亚氧化氮(NitrogenoxidesN0x)、悬浮粒子(Suspendedparticulates)、臭氧(Ozone03)及挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompoundsV0Cs)。空气污染会对人类及环境成直接或间接的影响，其中直接的影响包含对生态圈生存的人类及动植物的健康造成伤害；而间接的影响包括酸雨及全球暖化所带来的相关环境问题。大气中最主要的「温室气体」为二氧化碳(C02)、甲烷(CH4)及二氧化氮(N02)等三种，所谓「温室气体」就是会造成地球气温上升的大气气体，地球气候的高温化是目前最受重视的环保课题，尤其以二氧化碳(C02)对全球气候暖化的影响最大，而气候高温化最主要的因素在在大气的温室气体增加，因此，如何使大气中的二氧化碳(C02)浓度降低，是目前地球环保最迫切的课题，各国无不积极进行二氧化碳(C02)排放减量的工作。在无法避免继续使用化石燃料的情况下，提高化石燃料的使用效率，并搭配二氧化碳的捕捉、封存与再利用技术，将可有效减缓温室效应的恶化，使人类继续享用「低价」的能源，逐步顺利过渡到未来的新能源纪元。其中，「二氧化碳封存」是指把二氧化碳存放在特定的自然或人工「容器」中，利用物理、化学、生化等机制，达到封存二氧化碳百年以上的目的。森林、海洋、地层、人工贮槽、化学反应器等都可做为封存二氧化碳的「容器」。而在国际间所提出「大规模」的二氧化碳封存方式，可分为地质封存、地表封存及海洋封存三大类。目前每公吨二氧化碳的捕获、运输及封存的操作成本，分别约为5-115美元、每百公里0.4-3.2美元与0.5-100美元。其中，新型气化复循环发电厂的每吨二氧化碳捕获成本约为13-37美元，而每吨二氧化碳的地质封存成本约为O.5-8美元，海洋封存成本约为5-30美元，地表矿化封存成本约为50-100美元。参见林镇国所著"二氧化碳的储存"，科学发展，2007年5月，413期，28-33页。在上述的封存二氧化碳的技术中，将面对是否有适当的封存「容器」，且此一封存技术亦未见成熟，亦有其稳定性及其后绩监控的问题。由此可见，上述现有的二氧化碳的捕捉方法在方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求3解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的二氧化碳的捕捉方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。有鉴于上述现有的捕捉方法存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的二氧化碳的捕捉方法，能够改进一般现有的捕捉方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容本发明的主要目的在于，克服现有的捕捉方法存在的缺陷，而提供一种新的二氧化碳的捕捉方法，所要解决的技术问题是使其可大量、快速并安全的捕捉二氧化碳，其减低全球二氧化碳浓度升高的困境，非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种二氧化碳的捕捉方法，其特征在于其包括以下步骤(1)电解饱和食盐水，取得氢氧化钠，其反应式为2NaCl+2H20—2Na0H+Cl2+H2;(2)在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙，其反应式为MgCl2+2Na0H—Mg(OH)2+2NaClCaCl2+2Na0H—Ca(OH)2+2NaCl;(3)导入二氧化碳在含氢氧化镁及氢氧化钙的水中，使其转换成碳酸镁及碳酸钙，其反应式为Mg(OH)2+C02—MgC03+H20Ca(OH)2+C02—CaC03+H20。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的二氧化碳的捕捉方法，其中所述的步骤(1)中的饱和食盐水是高盐浓度的卤水。前述的二氧化碳的捕捉方法，其中所述的卤水是海水淡化后的废弃产物。前述的二氧化碳的捕捉方法，其中所述的步骤(1)中的氢氧化钠亦可为电解食盐水生成氯气的副产物。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种二氧化碳的捕捉方法，其步骤包含(1)电解饱和食盐水，取得氢氧化钠；(2)在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙；(3)导入二氧化碳在含氢氧化镁及氢氧化钙的水中，使其转换成碳酸镁及碳酸钙。在上述的二氧化碳捕捉方法中，其中该步骤(1)中的饱和食盐水为高盐浓度的卤水，且较佳为海水淡化后的废弃产物。另，该步骤(1)中的氢氧化钠是可为电解食盐水生成氯气的副产物。借由上述技术方案，本发明二氧化碳的捕捉方法至少具有下列优点及有益效果1、化学反应速度较物理封存快；2、化学反应且较较物理反应为稳定，更易于安全储存；3、储存上对环境的影响较小；4、无需物理封存未来的监测成本；5、材料在大量运用下将可再降低成本；6、最终产品兼具诸多的附加价值。综上所述，本发明在技术上有显著的进步，具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。图1为本发明中电解饱和食盐水(卤水)的电解示意图。图2为本发明中氢氧化镁及氢氧化钙制备并捕捉二氧化碳的反应示意图。10:电解槽14:出口17:阳极20:反应槽24:氢氧化钠入口28:反应废液流出口具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的二氧化碳的捕捉方法其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。本发明所提供的一种二氧化碳捕捉方法，主要包含三个步骤(l)电解饱和食盐水，取得氢氧化钠；(2)在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙，其反应式为；(3)导入二氧化碳在含氢氧化镁及氢氧化钙的水中，使其转换成碳酸镁及碳酸钙。其中在氢氧化钠(NaOH)的制备中，该氢氧化钠是可为工业生成氯气过程的副产物，常见的作法是电解饱和食盐水直至氯元素全部变成氯气逸出，此时留在溶液里的只有氢氧化钠一种溶质，其反应方程式为2NaCl+2H20—2Na0H+Cl2+H2经由电解饱和食盐水，即可制得本发明二氧化碳捕捉方法中所需的反应物氢氧化12:入口16:离子交换膜18:阴极22:海水入口26:二氧化碳入口29:碳酸镁/碳酸钙沈淀物钠，其中该饱和食盐水是可从海水淡化后的废弃产物取得。早期海水淡化都聚集在干燥的中东地区，而工商业快速发展的现在，加上人口逐渐增加，全世界都需要大量的水，在水源开发日渐困难的今日，世界上的各个国家必需快速找寻新的水源，其中海水淡化技术来开发为先进国家最常采用的方法。地球上海洋占最大面积，海洋即为地球上最大的水库，最稳定的水源，一年四季，不管刮风下雨，海洋的总量变动不大且不会消失，加上晚近提升的海水淡化的技术，海水便成为最高质量的人类用水的来源。其中海水淡水化是一种处理水的技术，原理是把能源将盐水分开成两个部分，一部分为含盐份量低的淡水，另一部分是含高盐量的卣水，然后变成淡化水。部份淡化技术仍在试验阶段，而至2004年7月，两种最常用的淡化技术是逆渗透(全球淡化能力的47.2%)及多级闪蒸(全球淡化能力的36.5%)。而本发明的二氧化碳捕捉方法，可利用海水淡化后所得的废弃物「卤水」，来进行氢氧化钠的制备，有效的废物利用，同时将地球资源善加管理。而在制备氢氧化钠同时产生的氯气，亦广泛使用在制备聚氯乙烯-(CH2CHCl)n-的生产，而由于聚氯乙烯是由乙烯、氯和催化剂所制成，具防火耐热作用，故相关的聚氯乙烯亦可被广泛用于各行各业各式各样产品电线电缆、光纤电缆、鞋子、手提袋、袋子、饰物、招牌与广告牌、建筑装潢用品、家具、挂饰、滚轮、喉管、玩具、门帘、巻门、辅助医疗用品、手套、某些食物的保鲜纸、某些时装......等。在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙中，其反应式为MgCl2+2Na0H—Mg(OH)2+2NaClCaCl2+2Na0H—Ca(OH)2+2NaCl其中地球海水中的元素构成成份如下表一表一、地球海水中的元素构成成份<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>利用海水所含有的钙及镁元素，将此二元素在海水时的氯化镁及氯化钙的化合物加以运用，与氢氧化钠加以反应，以取得下一步骤的反应物氢氧化镁及氢氧化钙；而在本以有效降低本发明中二氧化碳捕捉方法的原料取得成本，同时亦同有效运用地球的自然资源。上述反应完成取得氢氧化镁及氢氧化钙之后，将工业排放的二氧化碳(C02)导入后，二氧化碳将与水中的氢氧化镁及氢氧化钙反应转化成碳酸镁与碳酸钙，其反应式为Mg(OH)2+C02—MgC03+H20Ca(OH)2+C02—CaC03+H20经由上述反应，而成功的将二氧化碳补捉并转换成碳酸镁与碳酸钙，可成功的运用目前产业所产生的废弃物(海水淡化的卤水)或附产品(制氯所得的氢氧化钠)来捕捉二氧化碳，不仅整个化学反应速度快(比较目前的物理法或生物法)，整体成本亦可有效降低。而经本发明二氧化碳捕捉法所得的终产物碳酸钙，其可被使用在防火建筑材料及油漆，亦可广泛运用于炼钢、高分子及造纸等生产作业；而碳酸镁，则可被运用在地板、防火、灭火产品、化妆品、擦粉及牙膏，并亦可应用于填料材料、或在塑料制品内产生冒烟抑制作用、或加入氯丁橡胶(NeopreneRubber)作为干燥剂、或肠的缓泻放松剂及食品颜色保留剂。下列实验设计说明，不应限制本发明的范畴，合理的变化，诸如对于熟习此项技艺者显而易见为合理者，可在不脱离本发明的范畴下进行。实施例1氢氧化钠(NaOH)的制备请参阅图1所示，是以连续式导入饱和食盐水或卤水(Brine)以保持电解反应得以连续进行，并可以连续取得氢氧化钠(NaOH)溶液，其中在一电解槽10中，通入稳定的电流40安培(A)，并将电位控制大于1.5伏特(V)，且在该电解槽10的中央设置一离子交换膜16，而在入口12处导入卤水，而该卤水流经该电解槽IO，在电解槽的阳极17的反应为2C1-—Cl2+2e-，电解产生氯气自阳极释出；而在电解槽的阴极18反应为2H20+2e_—20H—H2，电解产生氢气自阴极，而溶液中的钠离子(Na+)与氢氧离子(0H-)结合形成氢氧化钠溶液(NaOH(aq))而自出口14流出，并经连续24小时操作的结果，其结果平均每小时可得58克的氢氧化钠。氢氧化镁及氢氧化钙的制备并捕足二氧化碳请参阅图2所示，在一反应槽20中，具有一海水入口22，用在导入海水、一氢氧化钠入口24，用在导入上一步骤所得的氢氧化溶液、及一二氧化碳入口26，用在导入二氧化碳，并使该等反应物海水、氢氧化钠及二氧化碳在反应槽20中反应；反应形成的碳酸镁/碳酸钙沈淀物29是沈淀在该反应槽20的底部，而反应后的海水经反应废液流出口28流出，所包含的反应式如下MgCl2+2Na0H—Mg(0H)2+2NaClMg(OH)2+C02—MgC03+H20CaCl2+2Na0H—Ca(OH)2+2NaClCa(OH)2+C02—CaC03+H20其中，氯化镁与氢氧化钠反应生成氢氧化镁，该氢氧化镁再与通入的二氧化碳反应生成碳酸镁而沈淀在该反应槽20的底部；氯化钙与氢氧化钠反应生成氢氧化钙，该氢氧化钙再与通入的二氧化碳反应生成碳酸钙亦沈淀在该反应槽20的底部。在上述设备中，以海水一公斤加入90克的氢氧化钠后，并加入足量曝气的二氧化碳，平均可得445.9克碳酸镁及92.3克碳酸钙，经换算后，平均一公斤海水加入90克的氢氧化钠可捕足277克的二氧化碳。评估二氧化碳捕捉技术的成本经上述换算后，每一公斤海水加入90克的氢氧化钠可捕足277克的二氧化碳，而评估一公吨二氧化碳捕捉的成本如下表二所示表二、评估处理一公吨二氧化碳的成本支出项目所费成本总计_约62.638美金_经由估算后的成本约为捕捉每公吨二氧化碳需花费62.638美金，与目前地质封存技术成本每公吨二氧化碳需50-100美金相近，但本发明的二氧化碳捕捉方法具有A、化学反应速度较物理封存快；B、化学反应且较较物理反应为稳定，更易于安全储存；C、储存上对环境的影响较小；D、无需物理封存未来的监测成本；E、材料在大量运用下将可再降低成本；F、最终产品兼具诸多的附加价值。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以下文的申请专利范围所界定者为准。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。约31.511美金约5.351美金约1.338美金约23.438美金约1.000美金&备作料它电设操材其8权利要求一种二氧化碳的捕捉方法，其特征在于其包括以下步骤(1)电解饱和食盐水，取得氢氧化钠，其反应式为2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2；(2)在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙，其反应式为MgCl2+2NaOH→Mg(OH)2+2NaClCaCl2+2NaOH→Ca(OH)2+2NaCl；(3)导入二氧化碳在含氢氧化镁及氢氧化钙的水中，使其转换成碳酸镁及碳酸钙，其反应式为Mg(OH)2+CO2→MgCO3+H2OCa(OH)2+CO2→CaCO3+H2O。2.根据权利要求l所述的二氧化碳的捕捉方法，其特征在于其中所述的步骤(1)中的饱和食盐水是高盐浓度的卤水。3.根据权利要求2所述的二氧化碳的捕捉方法，其特征在于其中所述的卤水是海水淡化后的废弃产物。4.根据权利要求l所述的二氧化碳的捕捉方法，其特征在于其中所述的步骤(1)中的氢氧化钠亦可为电解食盐水生成氯气的副产物。全文摘要本发明是有关于一种二氧化碳的捕捉方法，其步骤包含(1)电解饱和食盐水，取得氢氧化钠；(2)在海水中加入氢氧化钠，使海水中的氯化镁及氯化钙转化成氢氧化镁及氢氧化钙；(3)导入二氧化碳在含氢氧化镁及氢氧化钙的水中，使其转换成碳酸镁及碳酸钙。本发明可有效、快速并安全地捕捉二氧化碳，减低大气中二氧化碳的含量，达至二氧化碳排放减量的效果。文档编号B01D53/78GK101773766SQ200810177078公开日2010年7月14日申请日期2008年11月21日优先权日2008年11月21日发明者林健峰申请人:林健峰