吸附剂及其制造方法、二氧化碳的除去方法、二氧化碳除去器、以及空调装置与流程

本发明涉及吸附剂及其制造方法、二氧化碳的除去方法、二氧化碳除去器、以及空调装置。

背景技术：

近年来，由温室效应气体的排放引起的全球变暖成为世界性问题。作为温室效应气体，可列举二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)、氟利昂类(cfcs等)等。在温室效应气体中，二氧化碳的影响最大，要求构建二氧化碳(例如，从火力发电厂、炼铁厂等排放的二氧化碳)的除去方法。

另外，已知二氧化碳会对人体产生影响，例如在吸入了包含高浓度二氧化碳的气体时会引起困倦、健康受损等。在人密度高的空间(建筑物、车辆等)中，由于人的呼气，使得室内的二氧化碳浓度(以下，根据情况称为“co2浓度”)容易上升，有时通过换气来调节co2浓度。

为了使室内空气与室外空气快速地换气，必须启动鼓风机等送风装置。另外，由于从外面引入的空气(室外空气)并未调节温度和湿度，因此必须在夏季启动冷气设备，在冬季启动暖气设备。由于这些理由，室内的co2浓度上升成为伴随空调的耗电增加的主要原因。

由换气带来的室内二氧化碳的减少量(co2减少量)由下述式表示。在下述式中，如果左边的co2减少量与由人的呼气引起的co2增加量同等，则能够将co2浓度保持为恒定。

co2减少量＝(室内的co2浓度-室外空气的co2浓度)×换气量

然而，近年来，由于室外空气的co2浓度增加，因此与室内的co2浓度差变小。因此，为了调节co2浓度而所需的换气量也增加。今后，在室外空气的co2浓度进一步增加的情况下，认为在通过换气来调节co2浓度时耗电会增加。

上述课题是因与室外空气的换气而产生的课题。因此，如果能够使用除换气以外的方法将二氧化碳选择性除去，则能够减少换气量，作为结果，有可能能够减少伴随空调的耗电。

另外，在存在空气且与室外空气隔绝的空间(空间站、潜水艇等)中，难以进行室外空气与室内空气的换气，因此需要通过除换气以外的方法将二氧化碳选择性除去。

作为上述课题的解决方案，例如可列举通过化学吸收法、物理吸收法、膜分离法、吸附分离法、深冷分离法等除去二氧化碳的方法。例如可列举使用co2吸附剂(以下，简称为“吸附剂”。)将二氧化碳分离和回收的方法(co2分离回收法)。作为吸附剂，例如已知沸石(例如，参照下述专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-140549号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

另外，对于使用了吸附剂的二氧化碳的除去方法，从提高二氧化碳的除去效率的观点考虑，要求提高吸附剂对二氧化碳的吸附量。

本发明是鉴于上述情况而作出的发明，其目的在于提供一种能够提高二氧化碳的吸附量的吸附剂及其制造方法。另外，本发明的目的还在于提供使用了上述吸附剂的二氧化碳的除去方法、二氧化碳除去器和空调装置。

用于解决课题的方法

本发明涉及的吸附剂的制造方法是一种吸附剂的制造方法，该吸附剂用于从含有二氧化碳的处理对象气体(成为处理对象的气体)中除去二氧化碳，该吸附剂的制造方法具备使混合物进行反应的反应工序，该混合物含有：四价铈；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。

根据本发明涉及的吸附剂的制造方法，可获得能够提高二氧化碳的吸附量的吸附剂。这样的吸附剂的co2吸附性(二氧化碳的吸附性、二氧化碳的捕捉能力)优异。

但是，对于使用沸石等吸附剂的方法，在处理对象气体的co2浓度低的情况下，存在二氧化碳的除去效率降低的倾向。另一方面，根据本发明，在处理对象气体的co2浓度低的情况下，能够提高二氧化碳在吸附剂上的吸附量。根据这样的本发明，在处理对象气体的co2浓度低的情况下，能够有效地除去二氧化碳。

上述混合物优选为：选自由氢氧化铈(iv)、硝酸铵铈(iv)和硫酸铵铈(iv)组成的组中的至少一种与选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种的化合物。

上述混合物可进一步含有除铈以外的稀土元素。

本发明涉及的吸附剂的制造方法可进一步具备使三价铈氧化而获得上述四价铈的工序。

本发明涉及的吸附剂的制造方法可以为下述方式：在上述反应工序中，将上述混合物保持为大于或等于25℃的温度。

本发明涉及的吸附剂的制造方法可进一步具备将上述混合物与碱混合的工序。

本发明涉及的吸附剂的第1实施方式为通过上述吸附剂的制造方法获得的吸附剂。本发明涉及的吸附剂的第2实施方式为一种吸附剂，其为用于从含有二氧化碳的处理对象气体中除去二氧化碳的吸附剂，该吸附剂具有由混合物反应所得的结构，该混合物含有：四价铈；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。

本发明涉及的二氧化碳的除去方法具备如下工序：使通过上述吸附剂的制造方法获得的吸附剂、或上述吸附剂与含有二氧化碳的处理对象气体接触，从而使二氧化碳吸附于吸附剂。根据本发明涉及的二氧化碳的除去方法，能够提高二氧化碳在吸附剂上的吸附量，能够提高二氧化碳的除去效率。

本发明涉及的二氧化碳除去器具备通过上述吸附剂的制造方法获得的吸附剂、或上述吸附剂。根据本发明涉及的二氧化碳除去器，能够提高二氧化碳在吸附剂上的吸附量，能够提高二氧化碳的除去效率。

本发明涉及的空调装置为用于包含处理对象气体的空调对象空间的空调装置，上述处理对象气体含有二氧化碳，上述空调装置具备与空调对象空间连接的流路，将处理对象气体所含的二氧化碳除去的除去部配置于流路，通过上述吸附剂的制造方法获得的吸附剂、或上述吸附剂配置于除去部，吸附剂与处理对象气体接触而使二氧化碳吸附于吸附剂。根据本发明涉及的空调装置，能够提高吸附剂对二氧化碳的吸附量，能够提高二氧化碳的除去效率。

上述处理对象气体的co2浓度可以小于或等于5000ppm，也可以小于或等于1000ppm。

发明效果

根据本发明，能够提高二氧化碳在吸附剂上的吸附量。特别是，根据本发明，在处理对象气体的co2浓度低的情况下，能够提高二氧化碳在吸附剂上的吸附量。根据本发明，能够提供一种吸附剂在从含有二氧化碳的处理对象气体中除去二氧化碳时的应用。

附图说明

[图1]图1是表示本发明的一个实施方式涉及的空调装置的示意图。

[图2]图2是表示本发明的一个实施方式涉及的空调系统的示意图。

[图3]图3是表示实施例和比较例的吸附剂的co2吸附量的图。

[图4]图4是表示吸附脱离试验的测定结果的图。

具体实施方式

本说明书中，使用“～”来表示的数值范围表示包含“～”前后所记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。在本说明书中阶段性记载的数值范围中，某个阶段的数值范围的上限值或下限值可以替换为其他阶段的数值范围的上限值或下限值。另外，在本说明书中所记载的数值范围中，其数值范围的上限值或下限值也可以替换为实施例所示的值。

本说明书中，关于“工序”一词，不仅包含独立的工序，即使在与其他工序不能明确区分的情况下，只要能够实现该工序的期望目的，则也包含在本用语中。本说明书所例示的材料只要没有特别说明，就可以单独使用一种或组合两种以上来使用。本说明书中，关于组合物中的各成分的含量，在组合物中存在多种相当于各成分的物质的情况下，只要没有特别说明，就是指组合物中存在的该多种物质的合计量。

以下，对用于实施本发明的方式进行详细说明。但是，本发明不限于以下的实施方式。

＜吸附剂的制造方法＞

本实施方式涉及的吸附剂的制造方法为如下的吸附剂的制造方法，该吸附剂用于从含有二氧化碳的处理对象气体中除去(例如回收)二氧化碳。只要使用吸附剂将处理对象气体中包含的至少一部分二氧化碳除去即可。本实施方式涉及的吸附剂的制造方法具备使混合物进行反应的反应工序，该混合物含有：四价铈(例如四价铈离子)；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。在反应工序中，通过四价铈与选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种的反应，能够获得包含铈氧化物(铈氧化物粒子等)的反应产物(沉淀物)。包含铈氧化物的反应产物可进一步包含铈的氢氧化物。

本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过使混合物进行反应而获得的吸附剂具有优异的co2吸附性，该混合物含有：四价铈；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。可获得这样的效果的原因虽不明确，但本发明人等推测如下。在本实施方式涉及的吸附剂的制造方法中，通过使用尿素、尿素衍生物或酰胺化合物，从而在包含水的混合物中，尿素、尿素衍生物或酰胺化合物逐渐水解，由此混合物(溶液等)的ph缓慢地上升。由此推测：由于生成均匀且微细的反应产物，因此可获得具有有利于捕捉co2的细孔的吸附剂。根据本实施方式涉及的吸附剂的制造方法，可获得尤其在处理对象气体的co2浓度低的情况下具有优异的co2吸附性的吸附剂。

从容易生成反应产物的观点考虑，混合物的ph(例如反应结束时的ph)优选大于或等于4，更优选大于或等于5。从容易生成反应产物的观点考虑，混合物的ph优选小于或等于9，更优选小于或等于7，进一步优选小于7，特别优选小于或等于6。混合物的ph例如为反应结束时的ph。水解速度根据与四价铈反应的化合物(尿素、尿素衍生物、酰胺化合物等)的种类和配合量、以及反应温度等而不同，可以通过对它们进行调节来调节反应产物的粒径等。

作为尿素衍生物，可列举：n-单烷基尿素、n,n-二烷基尿素、n,n’-二烷基尿素、n-烯丙基尿素、二乙酰基尿素、苯甲酰基尿素、苯磺酰基尿素、对甲苯磺酰基尿素、三烷基尿素、四烷基尿素、n-单苯基尿素、n,n-二苯基尿素、n,n’-二苯基尿素、n-(4-乙氧基苯基)-n’-乙烯基尿素、亚硝基尿素、联二脲、缩二脲、脒基脲、乙内酰脲、具有硅原子的尿素衍生物、其他脲基(ureide)化合物、异脲、异脲衍生物、氨基脲等。尿素衍生物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

酰胺化合物为分子中具有至少一个酰胺键的化合物(尿素和尿素衍生物除外)。作为酰胺化合物，可使用羧酸酰胺、n,n-二甲基甲酰胺。酰胺化合物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

在反应工序中，可以将上述混合物保持于下述反应温度。从容易获得包含铈氧化物的均匀的反应产物(例如容易获得合适的水解速度)的观点考虑，反应温度优选大于或等于25℃，更优选为60～100℃，进一步优选为80～95℃。上述反应温度的保持时间例如可以小于或等于10小时，也可以小于或等于4小时。

四价铈可以通过使用包含四价铈的化合物来供给。作为包含四价铈的化合物，可列举：氧化铈(iv)、氢氧化铈(iv)、硝酸铈(iv)、硝酸铵铈(iv)、硫酸铵铈(iv)、它们的水合物等。作为包含四价铈的化合物，从容易获得包含铈氧化物的反应产物的观点考虑，优选为选自由氢氧化铈(iv)、硝酸铵铈(iv)和硫酸铵铈(iv)组成的组中的至少一种。即，反应工序的上述混合物优选为选自由氢氧化铈(iv)、硝酸铵铈(iv)和硫酸铵铈(iv)组成的组中的至少一种与选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种的混合物。包含四价铈的化合物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

从容易获得包含铈氧化物的反应产物的观点考虑，包含四价铈的化合物的配合量相对于尿素、尿素衍生物和酰胺化合物的合计100质量份优选大于或等于5质量份，更优选大于或等于10质量份，进一步优选大于或等于20质量份。从容易获得包含铈氧化物的反应产物的观点考虑，包含四价铈的化合物的配合量相对于尿素、尿素衍生物和酰胺化合物的合计100质量份优选小于或等于100质量份，更优选小于或等于50质量份，进一步优选小于或等于30质量份。从这些观点考虑，包含四价铈的化合物的配合量相对于尿素、尿素衍生物和酰胺化合物的合计100质量份优选为5～100质量份，更优选为10～50质量份，进一步优选为20～30质量份。

四价铈也可以通过将三价铈(例如三价铈离子)氧化来供给。即，本实施方式涉及的吸附剂的制造方法可以进一步具备使三价铈氧化而获得四价铈的工序。三价铈可以通过使用包含三价铈的化合物来供给。包含四价铈的化合物可以通过将包含三价铈的化合物氧化来获得。例如，将包含三价铈的化合物和氧化剂(过氧化氢等)进行混合，将所获得的反应产物与酸成分(硝酸等)进行混合，从而能够获得包含四价铈的化合物(四价铈的氢氧化物等)。

作为包含三价铈的化合物，可列举：硝酸铈(iii)、草酸铈(iii)、乙酸铈(iii)、碳酸铈(iii)、它们的水合物等。包含三价铈的化合物例如可以通过将包含四价铈的化合物(氧化铈(iv)等)、过氧化氢和酸成分(硝酸等)进行混合而获得。包含三价铈的化合物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

从二氧化碳的吸附量进一步提高的观点考虑，反应工序的上述混合物可进一步含有除铈以外的稀土元素(例如稀土离子)。推测：通过反应工序的上述混合物含有稀土元素，从而在铈与稀土元素的复合部位的电荷偏移增加，可增强二氧化碳与正电荷的相互作用，因此二氧化碳的吸附量进一步提高。在反应工序的上述混合物含有稀土元素的情况下，反应产物(沉淀物)包含铈氧化物和稀土元素。

作为上述稀土元素，可列举镧系元素(镧、钕、镨等)、钇等。上述稀土元素可通过使用包含稀土元素的化合物来供给。作为包含稀土元素的化合物，可列举例如：硝酸镧、硝酸钕、硝酸镨、硝酸钇等稀土元素的硝酸盐和硝酸盐的水合物。包含稀土元素的化合物可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

从二氧化碳的吸附量进一步提高的观点考虑，在反应工序的上述混合物中，稀土元素(铈除外)相对于铈的配合比(摩尔比。稀土元素(铈除外)的含量/铈的含量)优选大于或等于0.001，更优选大于或等于0.1。从二氧化碳的吸附量进一步提高的观点考虑，上述配合比优选小于或等于1，更优选小于或等于0.5，进一步优选小于或等于0.3。从这些观点考虑，上述配合比优选0.001～1，更优选0.001～0.5，进一步优选0.1～0.3。

本实施方式涉及的吸附剂的制造方法可进一步具备将反应工序的上述混合物与碱进行混合的工序。由此，能够促进稀土元素的沉淀，因此能够促进反应产物的生成。另外，通过利用过滤将沉淀物与包含不需要的成分(硝酸根离子等)的滤液分离，能够除去不溶成分。碱可与上述混合物进行多次混合。作为碱，可列举氨、氢氧化钠等。碱可以单独使用一种，也可以并用两种以上。

通过吸滤、离心分离等方法将反应产物(沉淀物)分离后，对反应产物进行水洗和干燥，从而能够获得铈氧化物。也可以在获得反应产物之后对反应产物进行烧成(例如200～300℃)。

＜吸附剂＞

本实施方式涉及的吸附剂通过具备使混合物进行反应的反应工序的方法来制造，该混合物含有：四价铈；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。本实施方式涉及的吸附剂具有由混合物反应所得的结构，该混合物含有：四价铈；以及选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种。本实施方式涉及的吸附剂(二氧化碳捕捉剂)用于从含有二氧化碳的处理对象气体中除去二氧化碳。

本实施方式涉及的吸附剂也可以是通过具备使混合物进行反应的反应工序的方法而制造的吸附剂，该混合物含有：四价铈；选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种；以及除铈以外的稀土元素。这样的吸附剂具有由混合物反应所得的结构，该混合物含有：四价铈；选自由尿素、尿素衍生物和酰胺化合物组成的组中的至少一种；以及除铈以外的稀土元素。

本实施方式涉及的吸附剂可以含有铈氧化物(氧化铈)。作为铈氧化物，可列举ceox(x＝1.5～2.0)等，具体而言，可列举ceo2、ce2o3等。本实施方式涉及的吸附剂也可以含有稀土元素。稀土元素例如可作为氧化物、氢氧化物等含有。

吸附剂可以进行化学处理，例如，可以通过将填料(氧化铝、二氧化硅等)作为粘合剂而进行混合等来进行高比表面积化。

吸附剂中的铈氧化物的含量以吸附剂的总质量为基准计可以大于或等于30质量％，可以大于或等于70质量％，也可以大于或等于90质量％。吸附剂也可以为由铈氧化物构成的形态(铈氧化物的含量以吸附剂的总质量为基准计实质上为100质量％的形态)。铈氧化物的上述含量越多，越能够进一步提高二氧化碳的吸附量。铈氧化物的含量例如可以通过上述混合物中的四价铈的含量来调节。

作为吸附剂的形状，可列举粉状、颗粒状、粒状、蜂窝状等。吸附剂的形状只要考虑所需的反应速度、压力损失、吸附剂的吸附量、吸附于吸附剂的气体(吸附气体)的纯度(co2纯度)等来决定即可。

＜二氧化碳的除去方法＞

本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法具备吸附工序：使本实施方式涉及的吸附剂与含有二氧化碳的处理对象气体接触，从而使二氧化碳吸附于该吸附剂。

处理对象气体中的co2浓度以处理对象气体的总体积为基准计可以小于或等于5000ppm(小于或等于0.5体积％)。根据本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法，在co2浓度小于或等于5000ppm的情况下，能够有效地除去二氧化碳。实现这样效果的理由虽不明确，但本发明人等推测如下。在吸附工序中，认为二氧化碳并非物理吸附于铈氧化物的表面，而是通过二氧化碳与铈氧化物的表面化学键合而使二氧化碳吸附于吸附剂。在这种情况下，推测：在本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法中，吸附于吸附剂上的二氧化碳的分压依赖性小，即使处理对象气体的co2浓度小于或等于5000ppm，也能够有效地除去二氧化碳。

从容易确认即使在co2浓度低的情况下也有效地除去二氧化碳的效果的观点考虑，co2浓度以处理对象气体的总体积为基准计可以小于或等于2000ppm，可以小于或等于1500ppm，可以小于或等于1000ppm，可以小于或等于750ppm，也可以小于或等于500ppm。从二氧化碳的除去量容易变多的观点考虑，co2浓度以处理对象气体的总体积为基准计可以大于或等于100ppm，可以大于或等于200ppm，也可以大于或等于400ppm。从这些观点考虑，co2浓度以处理对象气体的总体积为基准计可以为100～5000ppm，可以为100～2000ppm，可以为100～1500ppm，可以为100～1000ppm，可以为200～1000ppm，可以为400～1000ppm，可以为400～750ppm，也可以为400～500ppm。需要说明的是，在劳动安全卫生法的办公室卫生标准规则中规定了室内的co2浓度应调节至小于或等于5000ppm。另外，已知在co2浓度超过1000ppm的情况下会引起困倦，在建筑物环境卫生管理标准中规定了co2浓度应调节至小于或等于1000ppm。因此，有时通过使co2浓度不超过5000ppm或1000ppm的方式进行换气来调节co2浓度。处理对象气体中的co2浓度不限于上述范围，可以为500～5000ppm，也可以为750～5000ppm。

处理对象气体只要是含有二氧化碳的气体就没有特别限制，也可以含有除二氧化碳以外的气体成分。作为除二氧化碳以外的气体成分，可列举水(水蒸气、h2o)、氧气(o2)、氮气(n2)、一氧化碳(co)、sox、nox、挥发性有机物(voc)等。作为处理对象气体的具体例子，可列举建筑物、车辆等室内的空气。在吸附工序中，在处理对象气体含有水、一氧化碳、sox、nox、挥发性有机物等的情况下，有时这些气体成分会被吸附剂吸附。

但是，对于沸石等吸附剂，在处理对象气体含有水的情况下，存在co2吸附性大幅降低的倾向。因此，在使用沸石等吸附剂的方法中，为了提高吸附剂的co2吸附性，在使处理对象气体与吸附剂接触之前需要进行从处理对象气体中除去水分的除湿工序。除湿工序例如使用除湿装置来进行，因此会导致设备的增加和能量消耗量的增加。另一方面，关于本实施方式涉及的吸附剂，即使在处理对象气体含有水的情况下，也具有优异的co2吸附性。因此，在本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法中，不需要除湿工序，即使在处理对象气体含有水的情况下，也能够有效地除去二氧化碳。

处理对象气体的露点可以大于或等于0℃。从增加铈氧化物表面的羟基，提高与co2的反应性的观点考虑，处理对象气体的露点可以大于或等于-40℃且小于或等于50℃，可以大于或等于0℃且小于或等于40℃，也可以大于或等于10℃且小于或等于30℃。

处理对象气体的相对湿度可以大于或等于0％，可以大于或等于30％，可以大于或等于50％，也可以大于或等于80％。从降低由除湿引起的能耗的观点考虑，处理对象气体的相对湿度优选小于或等于100％(即，在吸附剂上不结露)，更优选大于或等于0.1％且小于或等于90％，进一步优选大于或等于10％且小于或等于80％。上述相对湿度例如为30℃时的相对湿度。

在吸附工序中，通过调节在使处理对象气体与吸附剂接触时的吸附剂的温度t1，能够调节二氧化碳的吸附量。存在温度t1越高，吸附剂的co2吸附量变得越少的倾向。温度t1可以为-20～100℃，也可以为10～40℃。

吸附剂的温度t1可以通过将吸附剂加热或冷却来调节，也可以并用加热和冷却。另外，也可以通过将处理对象气体加热或冷却来间接地调节吸附剂的温度t1。作为将吸附剂加热的方法，可列举如下方法：使热介质(例如，加热后的气体或液体)直接与吸附剂接触的方法；使热介质(例如，加热后的气体或液体)在传热管等内流通，利用来自传热面的热传导来加热吸附剂的方法；利用电发热的电炉等来加热吸附剂的方法等。作为将吸附剂冷却的方法，可列举如下方法：使冷介质(例如，冷却后的气体或液体)直接与吸附剂接触的方法；使冷介质(例如，冷却后的气体或液体)在传热管等内流通，利用来自传热面的热传导进行冷却的方法等。

在吸附工序中，可以通过调节存在吸附剂的气氛的总压(例如，包含吸附剂的容器内的总压)来调节二氧化碳的吸附量。存在总压越高则吸附剂的co2吸附量变得越多的倾向。从二氧化碳的除去效率进一步提高的观点考虑，总压优选大于或等于0.1个大气压，更优选大于或等于1个大气压。从节能的观点考虑，总压可以小于或等于10个大气压，可以小于或等于2个大气压，也可以小于或等于1.3个大气压。总压也可以大于或等于5个大气压。

存在吸附剂的气氛的总压可以通过加压或减压来调节，也可以并用加压和减压。作为调节总压的方法，可列举：通过泵、压缩机等机械地调节压力的方法；导入具有与吸附剂的周边气氛的压力不同压力的气体的方法等。

在本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法中，可以将吸附剂担载于蜂窝状的基材而使用，也可以将吸附剂填充于容器而使用。吸附剂的使用方法只要考虑所需的反应速度、压力损失、吸附剂的吸附量、吸附于吸附剂的气体(吸附气体)的纯度(co2纯度)等来决定即可。

在将吸附剂填充于容器而使用的情况下，在提高吸附气体中的二氧化碳的纯度的情况下，空隙率越小越优选。在这种情况下，由于残留在空隙内的除二氧化碳以外的气体量变少，因此能够提高吸附气体中的二氧化碳的纯度。另一方面，在减小压力损失的情况下，空隙率越大越优选。

本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法也可以在上述吸附工序后进一步具备解吸工序：使二氧化碳从吸附剂解吸(脱离)。

作为使二氧化碳从吸附剂解吸的方法，可列举：利用吸附量的温度依赖性的方法(变温法。利用伴随温度变化的吸附剂的吸附量差的方法)；利用吸附量的压力依赖性的方法(变压法。利用伴随压力变化的吸附材的吸附量差的方法)等，也可以并用这些方法(变温·变压法)。

在利用吸附量的温度依赖性的方法中，例如使解吸工序中的吸附剂的温度高于吸附工序。作为对吸附剂进行加热的方法，可列举与上述吸附工序中加热吸附剂的方法同样的方法；利用周边的余热的方法等。从抑制加热所需的能量的观点考虑，优选利用周边的余热。

从节能的观点考虑，吸附工序中的吸附剂的温度t1与解吸工序中的吸附剂的温度t2的温度差(t2-t1)可以小于或等于200℃，可以小于或等于100℃，也可以小于或等于50℃。从容易使吸附于吸附剂的二氧化碳解吸的观点考虑，温度差(t2-t1)可以大于或等于10℃，可以大于或等于20℃，也可以大于或等于30℃。解吸工序中的吸附剂的温度t2例如可以为40～300℃，可以为50～200℃，也可以为80～120℃。

在利用吸附量的压力依赖性的方法中，存在吸附剂的气氛的总压(例如，包含吸附剂的容器内的总压)越高则co2吸附量变得越多，因此优选按照解吸工序的总压成为低于吸附工序的总压的压力的方式变化。总压可以通过加压或减压进行调节，也可以并用加压和减压。作为调节总压的方法，例如可列举与上述吸附工序同样的方法。从co2脱离量变多的观点考虑，解吸工序中的总压可以为周边大气的压力(例如1个大气压)，也可以小于1个大气压。

通过解吸工序解吸而回收的二氧化碳可以直接排放到室外空气中，也可以在利用二氧化碳的领域中再利用。例如，在面向温室栽培的塑料棚等中，由于可通过提高co2浓度来促进植物的生长，因此有时将co2浓度提高至1000ppm水平，因而也可以将所回收的二氧化碳再利用于提高co2浓度。

在sox、nox、煤灰等吸附于吸附剂的情况下，吸附工序中的吸附剂的co2吸附性有可能降低，因此优选处理对象气体不含sox、nox、煤灰等。在处理对象气体含有sox、nox、煤灰等的情况下(例如，处理对象气体为从燃煤火力发电厂等排放的废气的情况下)，从容易保持吸附剂的co2吸附性的观点考虑，本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法优选在吸附工序之前进一步具备将sox、nox、煤灰等杂质从处理对象气体中除去的杂质除去工序。杂质除去工序可以使用脱硝装置、脱硫装置、除尘装置等除去装置来进行，可以在这些装置的下游侧使处理对象气体与吸附剂接触。另外，在sox、nox、煤灰等杂质吸附于吸附剂的情况下，除更换吸附剂以外，也可以通过对吸附剂进行加热而将吸附于吸附剂的杂质除去。

解吸工序后的吸附剂可以再次用于吸附工序。在本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法中，也可以在解吸工序后反复进行吸附工序和解吸工序。在解吸工序中加热了吸附剂的情况下，可以通过上述方法将吸附剂冷却而用于吸附工序。也可以通过使含有二氧化碳的气体(例如，含有二氧化碳的处理对象气体)与吸附剂接触而将吸附剂冷却。

本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法可以在需要管理co2浓度的密闭空间中适宜地实施。作为需要管理co2浓度的空间，例如可列举：建筑物；车辆；汽车；空间站；潜水艇；食品或化学产品的制造工厂等。本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法特别是可以在co2浓度被限制为小于或等于5000ppm的空间(例如，建筑物、车辆等人密度高的空间)中适宜地实施。另外，由于在制造食品或化学产品等时二氧化碳有可能产生不良影响，因此本实施方式涉及的二氧化碳的除去方法可以在食品或化学产品的制造工厂等中适宜地实施。

＜二氧化碳除去器、二氧化碳除去装置和二氧化碳除去系统＞

本实施方式涉及的二氧化碳除去器具备本实施方式涉及的吸附剂。本实施方式涉及的二氧化碳除去装置具备本实施方式涉及的二氧化碳除去器(反应容器)。本实施方式涉及的二氧化碳除去装置例如为用于包含处理对象气体的空调对象空间的空调装置，上述处理对象气体含有二氧化碳。本实施方式涉及的空调装置具备与空调对象空间连接的流路，将处理对象气体所含的二氧化碳除去的除去部(二氧化碳除去器、二氧化碳除去部)配置于流路。在本实施方式涉及的空调装置中，本实施方式涉及的吸附剂配置于除去部，吸附剂与处理对象气体接触而使二氧化碳吸附于吸附剂。根据本实施方式，提供具备吸附工序的空调方法，上述吸附工序为：使空调对象空间的处理对象气体与吸附剂接触而使二氧化碳吸附于吸附剂。需要说明的是，含有二氧化碳的处理对象气体的详细情况与上述二氧化碳的除去方法中的处理对象气体同样。以下，使用图1，对作为二氧化碳除去装置的例子的空调装置进行说明。

如图1所示，本实施方式涉及的空调装置100具备：流路10、排气扇(排气单元)20、浓度测定器(浓度测定部)30、电炉(温度控制单元)40、压缩机(压力控制单元)50、以及控制装置(控制部)60。

流路10与包含含有二氧化碳的处理对象气体(室内气体)的空调对象空间r连接。流路10具有流路部10a、流路部10b、除去部(流路部。二氧化碳除去部)10c、流路部10d、流路部(循环流路)10e以及流路部(排气流路)10f，除去部10c配置于流路10。空调装置100具备除去部10c作为二氧化碳除去器。在流路10，配置有调节除去部10c中有无处理对象气体流入的阀70a、和调节处理对象气体的流动方向的阀70b。

流路部10a的上游端与空调对象空间r连接，流路部10a的下游端通过阀70a而与流路部10b的上游端连接。除去部10c的上游端与流路部10b的下游端连接。除去部10c的下游端与流路部10d的上游端连接。在流路10中比流路部10d更靠下游的一侧分支成流路部10e和流路部10f。流路部10d的下游端通过阀70b而与流路部10e的上游端和流路部10f的上游端连接。流路部10e的下游端与空调对象空间r连接。流路部10f的下游端与室外空气连接。

在除去部10c中配置有本实施方式涉及的吸附剂即吸附剂80。吸附剂80被填充于除去部10c的中央部。在除去部10c中，介由吸附剂80而形成了两个空间，除去部10c具有上游侧的空间s1、填充有吸附剂80的中央部s2、以及下游侧的空间s3。空间s1通过流路部10a、10b和阀70a而与空调对象空间r连接，含有二氧化碳的处理对象气体从空调对象空间r被供给至除去部10c的空间s1。被供给至除去部10c的处理对象气体经由中央部s2从空间s1移动至空间s3后，从除去部10c排放。

从空调对象空间r排放的处理对象气体在除去部10c中除去至少一部分二氧化碳。通过调节阀70b，除去了二氧化碳的处理对象气体可以返回到空调对象空间r，也可以排放到空调装置100的外部的室外空气中。例如，从空调对象空间r排放的处理对象气体可以从上游到下游经由流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d和流路部10e而流入到空调对象空间r。另外，从空调对象空间r排放的处理对象气体也可以从上游到下游经由流路部10a、流路部10b、除去部10c、流路部10d和流路部10f而排放到室外空气中。

排气扇20配置于空调对象空间r中的处理对象气体的排放位置。排气扇20将处理对象气体从空调对象空间r排放并供给至除去部10c。

浓度测定器30测定空调对象空间r的二氧化碳浓度。浓度测定器30配置于空调对象空间r内。

电炉40配置于空调装置100的除去部10c的外部，能够使吸附剂80的温度升温。压缩机50与空调装置100的除去部10c连接，能够调节除去部10c内的压力。

控制装置60能够进行空调装置100的运转控制，例如可以基于由浓度测定器30测定的二氧化碳浓度来控制除去部10c中有无处理对象气体的流入。具体地说，在通过浓度测定器30检测到由于呼气等而导致空调对象空间r内的二氧化碳浓度上升并达到了预定浓度的情况下，从浓度测定器30向控制装置60发送浓度信息。接收到浓度信息的控制装置60打开阀70a，并且按照从除去部10c排放的气体通过流路部10d和流路部10e而流入空调对象空间r的方式进行调节。然后，控制装置60启动排气扇20而将处理对象气体从空调对象空间r供给至除去部10c。进一步，控制装置60根据需要启动电炉40和/或压缩机50，并调节吸附剂80的温度、除去部10c内的压力等。

被供给至除去部10c的处理对象气体经由中央部s2从空间s1移动至空间s3时，处理对象气体与吸附剂80接触，从而使处理对象气体中的二氧化碳吸附于吸附剂80。由此，从处理对象气体中除去二氧化碳。在这种情况下，除去了二氧化碳的气体通过流路部10d和流路部10e而被供给至空调对象空间r。

吸附于吸附剂80的二氧化碳可以不从吸附剂80解吸而以吸附于吸附剂80的状态回收，也可以从吸附剂80解吸而回收。在解吸工序中，可以通过启动电炉40和/或压缩机50来调节吸附剂80的温度、除去部10c内的压力等，从而通过上述变温法、变压法等使二氧化碳从吸附剂80解吸。在这种情况下，例如按照从除去部10c排放的气体(含有解吸的二氧化碳的气体)通过流路部10f而排放到室外空气的方式调节阀70b，并可以根据需要将排放的二氧化碳回收。

本实施方式涉及的二氧化碳除去系统具备多个本实施方式涉及的二氧化碳除去装置。本实施方式涉及的二氧化碳除去系统例如为具备多个本实施方式涉及的空调装置的空调系统。本实施方式涉及的二氧化碳除去系统也可以具备控制多个二氧化碳除去装置的运转(例如，空调装置的空调运转)的控制部。例如，本实施方式涉及的二氧化碳除去系统统一控制多个二氧化碳除去装置的运转(例如，空调装置的空调运转)。以下，使用图2，对作为二氧化碳除去系统的例子的空调系统进行说明。

如图2所示，本实施方式涉及的空调系统1具备第1空调装置100a、第2空调装置100b、以及控制装置(控制部)62。控制装置62通过控制第1空调装置100a和第2空调装置100b中的上述控制装置60而控制第1空调装置100a和第2空调装置100b的空调运转。例如，控制装置62可以按照在相同条件下进行第1空调装置100a和第2空调装置100b的空调运转的方式进行调节，也可以按照在不同条件下进行第1空调装置100a和第2空调装置100b的空调运转的方式进行调节。控制装置62能够将与除去部10c中有无处理对象气体的流入等有关的信息发送至控制装置60。

二氧化碳除去器、二氧化碳除去装置(空调装置等)和二氧化碳除去系统(空调系统等)不限于上述实施方式，也可以在不脱离其宗旨的范围内进行适当变更。例如，二氧化碳除去器、二氧化碳除去装置和二氧化碳除去系统不限于用于空调，能够用于从含有二氧化碳的气体中除去二氧化碳的所有用途。

在空调装置中，吸附剂只要配置于除去部即可，也可以为不填充于除去部的中央部而是配置于内壁面的一部分的形态。空调装置的控制部的控制内容不限于控制除去部中有无处理对象气体的流入，控制部也可以调节除去部中的处理对象气体的流入量。

在空调装置中，也可以代替排气扇而使用送风机将处理对象气体供给至二氧化碳除去部，在利用自然对流将处理对象气体供给至二氧化碳除去部的情况下，也可以不使用排气单元。另外，温度控制单元和压力控制单元不限于电炉和压缩机，可以在吸附工序和解吸工序中使用上述各种单元。温度控制单元不限于加热单元，也可以为冷却单元。

在空调装置中，空调对象空间、二氧化碳除去部、排气单元、温度控制单元、压力控制单元、浓度测定部、控制装置等分别不限于一个，也可以配置有多个。空调装置也可以具备：用于调节处理对象气体的露点和相对湿度的调湿器；测定空调对象空间湿度的湿度测定器；脱硝装置、脱硫装置、除尘装置等除去装置等。

实施例

以下，使用实施例和比较例对本发明的内容进一步详细说明，但本发明不限于以下的实施例。

＜吸附剂的准备＞

(实施例1)

在烧杯中加入150ml纯水和40.0g尿素，并搅拌至均匀为止。接着，加入10.97g硝酸铵铈(iv)，并在30℃搅拌10分钟。之后，在继续搅拌的状态下用30分钟升温至90℃，并在90℃将温度保持3小时。此时，在达到90℃后的约1小时后产生了沉淀。产生沉淀时的ph为5～6。将溶液冷却至室温(25℃)后，在搅拌溶液的状态下加入1ml的30质量％氨水溶液。之后，通过吸滤将固体分离，然后进行水洗。然后，以120℃干燥1小时，从而获得黄白色的粉末(吸附剂)。

(实施例2)

在升温至90℃的前阶段，加入10.97g硝酸铵铈(iv)后在30℃搅拌10分钟，然后加入1.75g硝酸钕六水合物，并在30℃搅拌10分钟，除此以外，与实施例1同样地操作，获得绿白色的粉末(吸附剂)。

(比较例1)

通过以下步骤，在空气中烧成15g草酸铈(ce2(c2o4)3))。首先，利用电炉以5℃/分钟升温至120℃后，在120℃将温度保持1小时。之后，以5℃/分钟升温至300℃后，在300℃将温度保持1小时。由此，获得黄白色的粉末(吸附剂)。

(比较例2)

使用氢氧化铈(ce(oh)4))代替草酸铈，除此以外与比较例1同样地操作，获得黄白色的粉末(吸附剂)。

＜实验a：二氧化碳的吸附量的测定＞

首先，使用直径40mm的模具，使用压机以200kgf将吸附剂颗粒化。接着，将颗粒破碎后，使用筛子将其整粒成粒状(粒径：0.5～1.0mm)。然后，使用量筒量取1.0ml吸附剂，并固定于石英玻璃制的反应管中。

接着，作为前处理，一边使氦(he)在反应管内以150ml/分钟流通，一边使用电炉使吸附剂的温度升温至200℃后，以200℃保持1小时。由此，将杂质和吸附于吸附剂的气体除去。

接着，在吸附剂的温度冷却至50℃后，一边使用电炉将吸附剂的温度保持为50℃，一边通过co2脉冲吸附试验测定co2吸附量。co2脉冲吸附试验具体地说通过下述方法进行。将结果示于图3中。co2吸附量为26.5g/l(实施例1)、30.4g/l(实施例2)、12.9g/l(比较例1)、4.2g/l(比较例2)。

[co2脉冲吸附试验]

作为样品气体，使用10ml包含12体积％co2和88体积％he的混合气体(相对湿度：0％)。将该样品气体以脉冲状每隔4分钟导入2分钟。这时，将反应管内的总压调节为1个大气压。接着，通过气相色谱仪(载气：he)测定反应管出口的co2浓度。继续导入样品气体直至在反应管出口处测定的co2浓度饱和。根据直至co2浓度饱和为止所吸附的二氧化碳量(单位：g)求出co2吸附量(单位：g/l)。

＜实验b：二氧化碳的吸附脱离试验＞

使用实施例2的吸附剂，通过升温脱离测定(tpd：temperatureprogrammeddesorptionmeasurement)，按照以下步骤测定各温度时的co2脱离量。

首先，使用直径40mm的模具，使用压机以500kgf将吸附剂颗粒化。接着，将颗粒破碎后，使用筛子将其整粒成粒状(粒径：0.5～1.0mm)。然后，量取1.0ml吸附剂，将吸附剂固定于反应管中。接着，在大气下以120℃使吸附剂干燥。

接着，作为吸附工序，将吸附剂的温度调节至20℃，且使包含800ppm的co2、he(平衡气)、和2.3体积％水分(h2o)的混合气体以60cm³/min的流量在反应管内流通(反应管内的总压：1个大气压)。需要说明的是，水分通过使气体在鼓泡器中流通来导入。通过气相色谱仪对反应管的出口气体的co2浓度进行分析，使混合气体流通直至达到吸附饱和。

接着，作为脱离工序，将与吸附工序同样的混合气体作为流通气体并以60cm³/min的流量在反应管内流通，且使用电炉将吸附剂的温度以2℃/min从20℃升温至200℃(反应管内的总压：1个大气压)。测定反应管的出口气体的co2浓度，从而算出co2脱离量(出口气体的co2浓度-800ppm)。co2脱离量通过从出口气体的co2浓度除掉混合气体的co2浓度而算出。将测定结果示于图4中。

如图4所示，确认到：以浓度800ppm吸附于吸附剂的二氧化碳会随着温度上升而从吸附剂脱离。

符号说明

1：空调系统、10：流路、10a，10b，10d，10e，10f：流路部、10c：除去部(二氧化碳除去器)、20：排气扇、30：浓度测定器(浓度测定部)、40：电炉、50：压缩机、60，62：控制装置(控制部)、70a，70b：阀、80：吸附剂、100，100a，100b：空调装置、r：空调对象空间、s1，s3：空间、s2：中央部。