用于减少co2量的可再生离子交换材料的制作方法
用于减少co2量的可再生离子交换材料的制作方法
【专利说明】用于减少CO2量的可再生离子交换材料
[0001] 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CO 2量的用途。
[0002] 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°C。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。
[0003] 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。
[0004] 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〇) 2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。
[0005] 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CO 2，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。
[0006] 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)。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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 的〇)2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CO 2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 的〇) 2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〇) 2量的方法，其可以在成本有效的条件下进行，S卩，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。
[0010] 前述的和其他目的由本发明中上下文定义的主题来解决。
[0011] 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 氧化碳源中的〇) 2量的方法，其中该方法包括以下步骤：
[0012] 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，
[0013] b)提供至少一种含二氧化碳源，
[0014] c)提供至少一种阳离子的至少一种来源，该阳离子能够置换至少一种离子交换材 料的至少一种碱土金属阳离子，
[0015] d)提供至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源，
[0016] e)使步骤a)中的至少一种离子交换材料与步骤c)中的至少一种阳离子的至少一 种来源接触，以获得混合物，所述混合物包含
[0017] i)至少一种离子交换材料，和
[0018] ii)从步骤a)的至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子，
[0019] f)使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分 离，
[0020] g)使步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子与步骤b)中的至少一种含二氧化 碳源接触，以获得至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐，和
[0021] h)使步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中的至少一种碱土金属阳 离子的至少一种来源接触，以使步骤a)中的至少一种离子交换材料再生。
[0022] 发明人出乎意料地发现，根据本发明的前述方法导致了稳定的碱土金属碳酸盐产 物，g卩，可以被简单地分离并且通过使用可再生吸附材料避免了使用基于人造资源的成本 密集型原材料。更准确地，发明人发现，通过使用所定义的可再生离子交换材料，含二氧化 碳源中的二氧化碳的浓度可以通过把二氧化碳转化成所定义的碳酸盐而得到减少。
[0023] 应当理解，为了本发明的目的，以下术语具有以下含义：
[0024] 为了本发明的目的，术语"可再生"离子交换材料是指在方法循环过程中重新产生 的材料。
[0025] 为了本发明的目的，术语"离子交换材料"是指能够将碱土金属阳离子与能够置换 碱土金属阳离子的阳离子交换且反之亦然的材料。
[0026] 当下文中提及本发明的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量的方法的优选实施方案或技术细节时，应当理解这些优选实施方案或技术细节也是 指本文定义的本发明用途并且反之亦然（如果适用的话）。例如，如果指出本发明方法的至 少一种离子交换材料是天然离子交换材料和/或合成离子交换材料，那么本发明用途的至 少一种离子交换材料也是天然离子交换材料和/或合成离子交换材料。
[0027] 本发明将参照具体实施方案并参照附图来进行描述，但本发明不限于此，而仅由 权利要求书来限定。除非另外指出，否则下文列出的术语一般以它们的普通含义来理解。
[0028] 本说明书和权利要求书中使用术语"包含"的地方，不排除其它非特定的有主要或 次要功能上的重要性的要素。为了本发明的目的，认为术语"由......组成"是术语"包含" 的优选实施方案。如果下文中某一个组定义为包含至少一定数目的实施方案，那么这也要 理解为公开了一个组，该组优选地仅仅由这些实施方案组成。
[0029] 使用术语"包括"或"具有"时，这些术语意为等同上面定义的"包含"。
[0030] 在提到无数量词的单数名词时，这包括多个该名词，除非有些另外具体指出。
[0031] 根据本发明的另一个方面，提供了可再生离子交换材料用于减少来自含二氧化碳 源的〇) 2量的用途。优选地，可再生离子交换材料中包含膨润土。
[0032] 本发明的有利的实施方案在相应的从属权利要求中定义。
[0033] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料选自天然离子 交换材料、经改性的离子交换材料、合成离子交换材料及其混合物。
[0034] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料包含选自包 含层状硅酸盐、沸石、云母、蒙脱土、蓝黑镁铝石（mauritzite)及其混合物的组的天然离子 交换材料和/或选自EDTA、离子交换树脂及其混合物的组的合成离子交换材料，优选层状 硅酸盐。
[0035] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料包含选自包 含镁、钙、锶及其混合物的组的至少一种碱土金属阳离子，优选钙和/或镁。
[0036] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料以固体或水性 悬浮体或乳液或过滤材料或流化床的形式提供。
[0037] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮 体的形式提供，所述水性悬浮体具有按水性悬浮体的总重量计为2重量％到50重量％、优 选地5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％以及最优选地10重量％到20 重量％的离子交换材料含量。
[0038] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由膨润土组 成，所述膨润土包含选自包含蒙脱土和伴生矿物的组的各种粘土矿物，所述伴生矿物为例 如石英、云母、长石、硫铁矿、方解石、方石英及其混合物。
[0039] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由膨润土组成， 所述膨润土具有按膨润土的总重量计为至少60重量％、优选至少80重量％，例如在85重 量％到95重量％之间的蒙脱土含量。
[0040] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的离子交换材料由其夹层空间主要被 钙和/或镁离子所占据的膨润土组成。
[0041] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由重量中值 粒径d5(l为0· 02到100 μ m、0. 075到50 μ m、0. 1到5 μ m、优选0· 2到3 μ m的膨润土组成。
[0042] 根据本发明的又一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源选自气体、液 体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物，优选气体。
[0043] 根据本发明的一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源选自空气、工业 废气流、废弃气流、火山放气及其混合物。
[0044] 根据本发明的另一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源包含提供至 少0. 02Pa、优选至少0. 05Pa、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15Pa以及最优选至少 0. 2Pa分压的二氧化碳。
[0045] 根据本发明的再一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源和/ 或步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是水溶液，优选按水溶液的总重量 计包含至少50重量％、更优选至少75重量％以及最优选至少90重量％水的水溶液。
[0046] 根据本发明的一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源是至 少一种单价和/或二价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价和/或二价阳离子能 够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子；优选至少一种单价阳离子的天 然存在的来源，所述至少一种单价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土 金属阳离子。
[0047] 根据本发明的另一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源是 海水。
[0048] 根据本发明的又一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源、和/或步骤 c)中的能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子的至少一种阳离子的 至少一种来源、和/或至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是以水溶液的形式提供， 优选以pH在5到12之间、优选在6到11之间以及最优选在7到10. 5之间的水溶液的形 式提供。
[0049] 根据本发明的一个实施方案，步骤c)中至少一种阳离子的至少一种来源的所述 至少一种阳离子选自包含锂、钠、钾、镁、锶及其混合物的组，优选钠。
[0050] 根据本发明的另一个实施方案，步骤C)中至少一种阳离子的至少一种来源包含 量为0. 1到150g/L、优选1到100g/L、更优选5到75g/L以及最优选10到50g/L的所述至 少一种阳离子。
[0051] 根据本发明的又一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源是至少一种碱土金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
[0052] 根据本发明的一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来 源是硬度为5到130° dH、优选10到60° dH以 及最优选14到50° dH的硬质淡水。
[0053] 根据本发明的另一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源的所述至少一种碱土金属阳离子选自镁、钙、锶及其混合物，优选钙。
[0054] 根据本发明的又一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源包含量为〇. 1到200mg/L、优选0. 5到150mg/L、更优选1到100mg/L、甚至更优选5到 75mg/L以及最优选10到50mg/L的所述至少一种碱土金属阳离子。
[0055] 根据本发明的一个实施方案，进行接触步骤g)，使得将步骤b)中的至少一种含二 氧化碳源引入步骤f)中获得的水溶液。优选地，使步骤f)中获得的水溶液进一步与用于 增强二氧化碳的水合作用的至少一种催化剂接触。还优选地，用于增强二氧化碳的水合作 用的至少一种催化剂是至少一种酶，优选碳酸酐酶。
[0056] 根据本发明的另一个实施方案，接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接触步骤 g)和/或接触步骤h)在2°C到80°C、优选4°C到60°C以及最优选5°C到40°C的温度下进 行。
[0057] 根据本发明的又一个实施方案，接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接触步骤 g)和/或接触步骤h)在4到12之间、优选5到11之间以及最优选7到10. 5之间的pH下 进行。
[0058] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少200Pa以及最 优选至少300Pa的压力下进行。
[0059] 根据本发明的另一个实施方案，接触步骤h)在接触步骤g)之前和/或之中和/ 或之后进行。
[0060] 根据本发明的又一个实施方案，分离步骤f)通过过滤、离心、旋风分离、沉降或其 组合而进行。
[0061] 根据本发明的一个实施方案，所述方法还包括分离步骤g)中获得的至少一种碱 土金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。优选地，分离步骤k)通过过滤、离心、旋风分离、浓缩、蒸 发、沉降或其组合而进行。
[0062] 在下文中，提到了本发明进一步的细节，尤其是本发明的通过使用可再生离子交 换材料来减少含二氧化碳源中的CO 2量的方法的前述步骤。步骤a):提供至少一种离子交 换材料
[0063] 根据本发明的步骤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。
[0064] 表述"至少一种"离子交换材料意为一种或更多种离子交换材料可以在本方法中 使用。
[0065] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种离子交换材料在本方法中使用。根据本发 明的另一个实施方案，至少两种离子交换材料的混合物在本方法中使用。
[0066] 根据本发明的一个实施方案，至少一种离子交换材料选自天然离子交换材料、经 改性的离子交换材料、合成离子交换材料和其混合物。
[0067] 术语"天然"离子交换材料在本发明的意义中指的是天然来源的离子交换材料。
[0068] 术语"经改性的"离子交换材料在本发明的意义中指的是经化学处理过的天然离 子交换材料。
[0069] 术语"合成"离子交换材料在本发明的意义中指的是非天然来源的而是通过化学 反应人工制成的离子交换材料。
[0070] 例如，如果至少一种离子交换材料包含天然离子交换材料，那么该至少一种离子 交换材料优选地选自包含层状硅酸盐、沸石、云母、蒙脱土、蓝黑镁铝石及其混合物的组。
[0071] 如果至少一种离子交换材料包含合成离子交换材料，那么该至少一种离子交换材 料优选地选自包含EDTA、离子交换树脂及其混合物的组。
[0072] 可以用在本发明的方法中的合成离子交换材料的实例为美国陶氏化学公司的 C0WEX?MAC、Amberlite?、Ambers印"或 IMAC5' 系列的离子交换材料。
[0073] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料是至少一种天然离子交换材 料。例如，至少一种离子交换材料是一种天然离子交换材料。如果至少一种离子交换材料 是至少一种天然离子交换材料，那么该至少一种离子交换材料优选地包含层状硅酸盐。或 者，该至少一种离子交换材料由层状硅酸盐组成。
[0074] 如果至少一种离子交换材料包含层状硅酸盐，那么优选地其由层状硅酸盐组成， 层状硅酸盐优选地选自膨润土。因此，至少一种离子交换材料优选地包含膨润土，更优选地 由膨润土组成。
[0075] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土通常包含各 种粘土矿物，优选由各种粘土矿物组成，所述各种粘土矿物例如尤其是蒙脱土作为主要组 分，但也有石英、高岭石、云母、长石、硫铁矿、方解石和/或方石英。取决于其来源场所，这 些矿物可以以变量存在，其它组分也是如此。
[0076] 按膨润土的总重量计，蒙脱土含量为至少60重量％、优选地至少80重量％，例如 在85到95重量％之间的膨润土尤其适用于根据本发明的方法。
[0077] 本发明的一个特定要求在于，至少一种离子交换材料包含至少一种碱土金属阳离 子。
[0078] 表述"至少一种"碱土金属阳离子意为一种或更多种碱土金属阳离子可以存在于 至少一种离子交换材料中。
[0079] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种碱土金属阳离子存在于至少一种离子交换 材料中。根据本发明的另一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一 种离子交换材料中。
[0080] 根据本发明的一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一种 离子交换材料中。优选地，两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一种离子交换材料中。
[0081] 表述"碱土金属阳离子"指的是碱土金属的二价阳离子，即，具有两价的碱土金属 阳离子。
[0082] 另外地或备选地，至少一种碱土金属阳离子选自包含镁、钙、锶及其混合物的组。 例如，至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱 土金属阳离子包含钙。
[0083] 如果至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁，那么不排除其它碱土金属阳离子 的存在。例如，如果至少一种碱土金属阳离子包含钙，那么该至少一种离子交换材料还可以 包含镁和/或锶。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子包含钙和镁。
[0084] 在这方面，应当注意至少一种离子交换材料中的至少一种碱土金属阳离子的存在 不排除其它单价和/或二价和/或三价阳离子在至少一种离子交换材料中的存在，例如，碱 金属例如为钠、钾、锂及其混合物和/或二价阳离子例如为锌、锰、铁及其混合物和/或三价 阳离子例如为铁、铝及其混合物。
[0085] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土包含至少一 种碱土金属阳离子。例如，选择膨润土以使膨润土的夹层空间几乎独有地被作为至少一种 碱土金属阳离子的钙和/或镁离子所占据。在本发明的一个实施方案中，离子交换材料由 其夹层空间主要被作为至少一种碱土金属阳离子的钙离子所占据的膨润土组成。
[0086] 然而，至少一种碱土金属阳离子的存在并不排除碱金属阳离子或三价阳离子如铝 可以进一步占据膨润土的夹层空间。
[0087] 术语"夹层空间"在本发明的意义中指的是在至少一种离子交换材料的晶格中两 个带负电层之间的空间，其可以被夹层阳离子例如至少一种碱土金属阳离子和（如果存在 的话）其它单价和/或二价和/或三价阳离子所占据。
[0088] 应理解，本发明的至少一种离子交换材料在pH为7时具有至少60cmol+/kg的阳 离子交换能力，优选在pH为7时具有至少70cmol+/kg的阳离子交换能力，以及最优选在pH 为7时具有至少80cmol+/kg的阳离子交换能力。例如，本发明的至少一种离子交换材料在 pH为7时具有60到130cmol+/kg的阳离子交换能力，或在pH为7时具有70到120cmol+/ kg的阳离子交换能力。
[0089] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组 成，所述膨润土在pH为7时具有至少60cmol+/kg的阳离子交换能力，优选地在pH为7时具 有至少70cmol+/kg的阳离子交换能力，以及最优选地在pH为7时具有至少80cmol+/kg的 阳离子交换能力。例如，至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，所述膨润土在 pH为7时具有60到130cmol+/kg的阳离子交换能力或在pH为7时具有70到120cmol+/ kg所述膨润土。
[0090] 术语"阳离子交换能力"指的是在特定的pH值下至少一种离子交换材料能够容纳 的并且可用于离子交换的任意类全部阳离子的最大量。
[0091] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土优选地具有 0. 02到100 μ m、0. 075到50 μ m、或0. 1到5 μ m，优选地0. 2到3 μ m的重量中值粒径d5Q，如 通过Sedigraph 5120所测量的。
[0092] 贯穿本文件，粒状材料的"粒径"通过其粒径分布来描述。dx值代表相对于其按重 量计X%的颗粒的直径小于d x的直径。这意味着d 2(|值是所有颗粒的20重量％比此更小的 粒径，d75值是所有颗粒的75重量％比此更小的粒径。因此d 5(|值是重量中值粒径，S卩，所有 粒子的50重量％大于或小于此粒径。为了本发明的目的，粒径特指重量中值粒径d 5(l，另有 指出除外。为测定d5(l值在0. 4到2 μπι之间的颗粒的重量中值粒径d5(l值，可以使用来自美 国Micromeritics公司的Sedigraph 5120装置。为测定d5(l值低于0.4 μπι的颗粒的重量 中值粒径(15(|值，可以使用来自德国Malvern Instruments GmbH公司的Matersizer装置。
[0093] 优选地，步骤a)中的至少一种离子交换材料以固体或水性悬浮体或乳液或过滤 材料或流化床的形式提供。例如，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式 提供。
[0094] "水性悬浮体"或"水性浆料"在本发明的意义中包括不溶的固体和水，并且任选地 包含其它添加剂，通常包含大量固体，因此比形成它们的液体更为粘滞，而且可以有更高的 密度。然而，术语"水性悬浮体"或"水性浆料"不排除水中包含少量的至少一种与水可混 溶的溶剂。
[0095] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0096] 在本发明的一个实施方案中，按水性悬浮体的水相的总重量计，水性悬浮体包含 量为至少60重量％、优选至少70重量％、更优选至少80重量％、甚至更优选至少90重量％ 以及最优选至少92重量％的水。例如，按水性悬浮体的水相的总重量计，水性悬浮体包含 量在90重量％到100重量％之间、优选92重量％到100重量％之间、更优选94重量％到 100重量％之间以及最优选96重量％到100重量％之间的水。
[0097] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种离子交换材料的水性悬浮体不含与水 可混溶的溶剂。
[0098] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式提供， 所述水性悬浮体具有按水性悬浮体的总重量计为2重量％到50重量％的离子交换材料含 量。例如，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式提供，所述水性悬浮体 具有按水性悬浮体的总重量计为5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％ 以及最优选地10重量％到20重量％的离子交换材料含量。
[0099] 选择至少一种离子交换材料的含量使得用Brookfield粘度计测量（如实施例所 描述的）的水性悬浮体的粘度在10到5000mPas之间、优选地在100到2500mPas之间、尤 其是在150到IOOOmPas之间。最佳含量依赖于发生的情况，S卩，至少一种离子交换材料的 化学和矿物学组成以及其溶胀性，这进而影响粘度。
[0100] 步骤b):提供至Φ-种含二氣化碳源
[0101] 根据本发明的步骤b)，提供至少一种含二氧化碳源。
[0102] 表述"至少一种"含二氧化碳源意为一种或更多种含二氧化碳源可以在本方法中 使用。
[0103] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种含二氧化碳源在发明方法中使用。根据本 发明的另一个实施方案，至少两种含二氧化碳源的混合物在发明方法中使用。
[0104] 在本发明的一个实施方案中，仅有一种含二氧化碳源在发明方法中使用。
[0105] 表述"含二氧化碳源"指的是能够释放二氧化碳的任一来源。
[0106] 至少一种含二氧化碳源包括任一便利的含二氧化碳源。特别地，至少一种含二氧 化碳源可以选自气 体、液体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物。
[0107] 根据本发明的一个实施方案，至少一种含二氧化碳源以气态形式提供。
[0108] 气体二氧化碳可以是基本上纯的二氧化碳或包含多种组分的气态二氧化碳，所述 多种组分包括二氧化碳和一种或更多种另外的气体和/或其它物质例如粒状材料如灰。
[0109] 根据本发明的一个实施方案，至少一种含二氧化碳源选自空气、工业废气流、废弃 气流、火山放气及其混合物。
[0110] 例如，至少一种含二氧化碳源是废气流例如由工厂产生的。工厂可以选自很多种 类。例如，至少一种含二氧化碳源由工厂所产生的废气流产生，所述工厂选自电厂、化学和 机械加工厂、精炼厂和其它产生二氧化碳的工厂，例如作为燃料燃烧或其它加工步骤的副 产物。
[0111] 适合的废弃气流选自燃烧例如煤、石油、天然气的化石燃料和例如沥青砂、重油、 油页岩等的燃料产物的工厂产生的废弃气流。
[0112] 至少一种含二氧化碳源可以包含二氧化碳作为主要组分，或可以包含另外的组分 例如氮氧化物（NOx)，硫氧化物（SOx)和至少一种另外的气体和/或粒状组分。另外的气体 和/或粒状组分可以包括一氧化碳、卤化物例如氯化氢和氟化氢、金属例如汞、砷、铍、硼、 镉、铬、钴、铅、锰、钼、硒、锶、铊、钒等，有机物例如碳氢化合物、二恶英、和PAH化合物（多 环芳族碳氢化合物）和/或尘埃颗粒例如典型地在燃烧过程中获得的。
[0113] 在本发明的一个实施方案中，至少一种含二氧化碳源包含提供至少〇.〇2Pa、优选 至少0. 05Pa、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15Pa以及最优选至少0. 2Pa分压的二 氧化碳。
[0114] 另外或备选地，至少一种含二氧化碳源包含按至少一种含二氧化碳源的总体积计 量为至少2体积％、优选至少5体积％、更优选至少10体积％、甚至更优选至少15体积％ 以及最优选至少20体积％的二氧化碳。
[0115] 在本发明的一个实施方案中，将至少一种含二氧化碳源引入水中以形成水溶液。 "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒和任选地 少量离散固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语"溶解的" 在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的一个实施 方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地< 7. 5重 量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0116] 如果至少一种含二氧化碳源以水溶液的形式提供，水溶液的pH优选地具有在5到 12之间、更优选在6到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。
[0117] 步骤c):提供至Φ-种阳离子的至小一种来源
[0118] 根据本发明的步骤c)，提供了至少一种阳离子的至少一种来源，所述至少一种阳 离子能够置换至少一种离子交换材料中的至少一种碱土金属阳离子。
[0119] 表述至少一种阳离子的"至少一种"来源意为至少一种阳离子的一种或更多种来 源可以在本方法中使用。
[0120] 根据本发明的一个实施方案，至少一种阳离子的仅一种来源在本方法中使用。根 据本发明的另一个实施方案，至少一种阳离子的至少两种来源的组合在本方法中使用。
[0121] 表述"至少一种"阳离子的至少一种来源意为在本方法中可以提供一种或更多种 阳呙子。
[0122] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种阳离子在本方法中使用。根据本发明的另 一个实施方案，至少两种阳离子的混合物在本方法中使用。
[0123] 根据本发明的一个实施方案，至少一种阳离子的至少一种来源是至少两种阳离子 的混合物的一种来源。或者，至少一种阳离子的至少一种来源是一种阳离子的一种来源。
[0124] 关于至少一种阳离子，应当注意对于阳离子的种类没有特别限制，只要至少一种 阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子即可。
[0125] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源包含至少一种单价 阳离子。另外或备选地，至少一种阳离子的至少一种来源包含至少一种二价阳离子。
[0126] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳 离子优选地选自包含锂、钠、钾、镁、锶及其混合物的组。
[0127] 相应地，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至少一种 单价阳离子，那么该至少一种单价阳离子优选地是至少一种碱金属阳离子。如果至少一种 阳离子是至少一种碱金属阳离子，那么至少一种阳离子优选地选自包含锂、钠、钾及其混合 物的组。
[0128] 备选地或另外，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至 少一种二价阳离子，那么该至少一种二价阳离子优选地是不同于步骤a)中至少一种离子 交换材料中的至少一种碱土金属阳离子和不同于步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子的 碱土金属阳离子。
[0129] 例如，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至少一种碱 土金属阳离子，那么该至少一种阳离子优选地选自包含镁、锶及其混合物的组。
[0130] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳 离子是钠。
[0131] 优选地，至少一种阳离子的至少一种来源是包含所述至少一种阳离子的水溶液。 "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒和任选的 少量离散的固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语"溶解 的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的一个实 施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地< 7. 5 重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0132] 术语"水"溶液不排除含水溶剂包含少量的至少一种与水可混溶的溶剂。
[0133] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0134] 在本发明的一个实施方案中，水溶液包含至少一种按水溶液中溶剂相的总重量计 量< 40重量％、优选地< 30重量％、更优选地< 20重量％以及最优选地< 10重量％的与 水可混溶的溶剂。
[0135] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种阳离子的水溶液不含与水可混溶的溶 剂。
[0136] 另外或备选地，如果至少一种阳离子的至少一种来源以水溶液的形式提供，那么 所述水溶液包含按水溶液的总重量计至少50重量％、更优选至少75重量％以及最优选至 少90重量％的水。
[0137] 例如，水溶液包含按水溶液的总重量计在90到99重量％之间、更优选在91到99 重量％之间以及最优选在92到98重量％之间的水。
[0138] 另外或备选地，至少一种阳离子的至少一种来源包含量为0. 1到150g/L、优选地1 到100g/L或5到75g/L的所述至少一种阳离子。在本发明的一个实施方案中，至少一种阳 离子的至少一种来源包含量为10到50g/L的所述至少一种阳离子。
[0139] 如果至少一种阳离子的至少一种来源以水溶液的形式提供，水溶液优选地具有在 5到12之间的pH，更优选在6到11之间，最优选在7到10. 5之间。
[0140] 优选地，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种阳离子的天然存在的来源， 所述阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子。在本发明的一个 实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子和/或二价阳离子的 天然存在的来源，所述单价阳离子和/或二价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至 少一种碱土金属阳离子。
[0141] 例如，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子的天然存在的来 源，所述单价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子。
[0142] 例如，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子的天然存在的来 源，例如地下盐水，其可以是二价阳离子、单价阳离子或其混合物的便利的来源。
[0143] 地下盐水包含浓缩的水性盐水组合物。地下盐水优选地从地下位点获得，例如略 低于地球表面的地下位点如地球的海洋或湖泊。
[0144] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是海水。海水经常 是单价和/或二价阳离子的便利的来源，所述单价和/或二价阳离子能够置换至少一种离 子交换材料的至少一种碱土金属阳离子，其能够置换至少一种离子交换材料中的至少一种 碱土金属阳离子。可以使用任一种海水，只要提供足量的至少一种阳离子即可。特别地，海 水中至少一种阳离子的量不应当< 0. lg/Ι、优选地< lg/Ι、更优选地< 5g/l以及最优选地 10g/l〇
[0145] 另外或备选地，按水中溶解的盐的总量计，至少一种阳离子的至少一种来源是盐 度在3重量％到35重量％之间、优选在3重量％到20重量％之间、更优选在3重量％到10 重量％之间以及最优选在3重量％到5重量％之间的水。例如，按水中溶解的盐的总量计， 水具有3重量％到4. 5重量％之间或3. 1重量％到4重量％之间的盐度。
[0146] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是在23°C下密度至 少为I. 010kg/l的海水、优选地在23°C下密度至少为I. 020kg/l的海水以及最优选地在 23°C下密度在1.020到1.030kg/l之间的海水。例如，海水的密度在23°C下在1.020到 I. 025kg/l 之间。
[0147] 步骤d):提供至Φ-种碱土金属阳离子的至Φ-种来源
[0148] 根据本发明的步骤d)，提供了至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源。
[0149] 表述至少一种碱土金属阳离子的"至少一种"来源意为至少一种碱土金属阳离子 的一种或更多种来源可以在本方法中使用。
[0150] 根据本发明的一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的仅一种来源在本方法中 使用。根据本发明的另一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的至少两种来源的组合在 本方法中使用。
[0151] 表述"至少一种"碱土金属阳离子的至少一种来源意为在本方法中可以提供一种 或更多种碱土金属阳离子。
[0152] 根据本发明的一个实施方案，仅一种碱土金属阳离子在本方法中使用。根据本发 明的另一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物在本方法中使用。
[0153] 根据本发明的一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少两 种碱土金属阳离子的混合物的一种来源。或者，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源 是一种碱土金属阳离子的一种来源。
[0154] 关于至少一种碱土金属阳离子，应当注意对于碱土金属阳离子的种类没有特别限 制，只要至少一种碱土金属阳离子能够置换步骤c)中提供的至少一种阳离子即可。
[0155] 另外或备选地，优选步骤d)中提供的至少一种碱土金属阳离子和步骤a)中离子 交换材料的至少一种碱土金属阳离子是相同的种类。
[0156] 另外或备选地，至少一种碱土金属阳离子选自包含镁、钙、锶及其混合物的组。
[0157] 在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁。例如，至 少一种碱土金属阳离子包含钙。
[0158] 如果至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁，那么不排除在至少一种碱土金属 阳离子的至少一种来源中其它碱土金属阳离子的存在。例如，如果至少一种碱土金属阳离 子的至少一种来源包含钙，那么至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源还可以包含镁和 /或锶。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源包含钙和 镁。
[0159] 在本发明的一个实施方案中，步骤d)中提供的至少一种碱土金属阳离子和步骤 C)中提供的至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是不同的。例如，如果 步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙，那么步骤C)中的至少一种阳离子包含锂、 钠、钾、镁、锶及其混合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含镁，那么步骤c) 中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、钙、锶及其混合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金 属阳离子包含锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、镁、钙及其混合物。
[0160] 或者，如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙和镁，那么步骤c)中的至 少一种阳离子包含锂、钠、钾、锶及其混 合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包 含钙和锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、镁及其混合物。如果步骤d)中 的至少一种碱土金属阳离子包含镁和锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、 钙及其混合物。
[0161] 还要理解的是，如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙、镁和锶，那么 步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾及其混合物。
[0162] 优选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是包含至少一种碱土金属阳离 子的水溶液。
[0163] "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒 和任选的少量离散的固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术 语"溶解的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的 一个实施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地 < 7. 5重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。术 语"水"溶液不排除含水溶剂中包含少量的至少一种与水可混溶的溶剂。
[0164] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0165] 在本发明的一个实施方案中，水溶液包含至少一种按水溶液中溶剂相的总重量计 量< 40重量％、优选地< 30重量％、更优选地< 20重量％以及最优选地< 10重量％的与 水可混溶的溶剂。
[0166] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种碱土金属阳离子的水溶液不含与水可 混溶的溶剂。
[0167] 另外的或备选地，如果至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源以水溶液的形式 提供，那么所述水溶液包含按水溶液的总重量计至少50重量％、更优选地至少75重量％以 及最优选地至少90重量％的水。
[0168] 例如，水溶液包含按水溶液的总重量计在90到99重量％之间、更优选在91到99 重量％之间以及最优选在92到98重量％之间的水。
[0169] 另外或备选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源包含至少一种量为0. 1 到200mg/L、优选0· 5到150mg/L、更优选1到100mg/L、甚至更优选5到75mg/L以及最优选 10到50mg/L的所述碱土金属阳离子。
[0170] 如果至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是以水溶液的形式提供的，那么所 述水溶液的PH优选地在5到12之间、更优选在6到11之间以及最优选地在7到10.5之 间。
[0171] 优选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少一种碱土金属阳离子的 天然存在的来源。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源 是至少一种碱土金属阳离子的天然存在的来源，所述至少一种碱土金属阳离子能够置换步 骤C)中提供的至少一种阳离子。
[0172] 例如，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是钙的天然存在的来源。
[0173] 在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少一 种碱土金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
[0174] 可以使用任意种类的硬质淡水，只要提供足量的至少一种碱土金属阳离子（优选 钙）即可。特别地，硬质淡水中的至少一种碱土金属阳离子（优选钙）的量不应当<〇. Ig/ 1、优选地< 0. 5g/l、更优选地< lg/Ι、甚至更优选地< 5g/l以及最优选地< 10g/l。
[0175] 另外或备选地，选择硬质淡水以使其具有5到130° dH、优选10到60° dH以及最 优选14到50° dH的硬度。
[0176] 为了本发明的目的，硬度指的是德国硬度并且以"德国硬性程度，° dH"表达。在 这方面，硬度指的是包含碱土碳酸氢盐的水溶液中碱土金属阳离子的总量，其在PHlO下通 过使用乙二胺四乙酸（EDTA)和EriochromeT作为当量点指示剂的络合滴定来测量。
[0177] 硬质淡水可以选自任意天然存在的来源，例如湖泊和/或河流和/或内海。
[0178] 另外或备选地，硬质淡水可以是人为产生的。例如，软质淡水可以与至少一种碱土 金属阳离子接触，以便制备适合于发明方法的硬质淡水。在本发明的一个实施方案中，把二 价阳离子例如钙和/或镁加入到软质淡水中。还要理解的是，可以由水的再矿化过程获得 硬质淡水。水再矿化的过程描述于例如US 7,374,694、EP 0 520826、W0 2010/12691、欧洲 专利申请11 175 012. 1、欧洲专利申请10 172 771. 7和欧洲专利申请11 179 541. 5中。
[0179] 步骤e):伸至Φ-种离子夺换材料与至小一种阳离子的至Φ-种来源接触
[0180] 根据本发明的步骤e)，步骤a)中的至少一种离子交换材料与步骤c)中至少一种 阳离子的至少一种来源接触。该接触提供了包含：i)至少一种离子交换材料和ii)从步骤 a)的至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子的混合物。
[0181] 步骤a)中的至少一种离子交换材料与至少一种阳离子的至少一种来源的接触可 以通过技术人员所知的任意常规手段完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术 人员将根据其工艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0182] 特别地，要理解的是，方法步骤e)中的接触可以通过本领域技术人员熟知的任一 种用于结合和/或混合和/或搅拌包含粒状材料例如离子交换材料的悬浮体的槽箱和/或 容器来完成。例如，接触步骤e)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在 竖立混合单元中进行。
[0183] 优选地，用于接触步骤e)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0184] 另外或备选地，步骤a)中的至少一种离子交换材料与至少一种阳离子的至少一 种来源的接触可以通过将水溶液形式的至少一种阳离子的至少一种来源注入到包含至少 一种离子交换材料的水性悬浮体或乳液中来完成。如果步骤a)中的至少一种离子交换材 料以固体或过滤材料或流化床的形式提供，那么步骤a)中的至少一种离子交换材料与至 少一种阳离子的至少一种来源的接触可以通过加入水溶液形式的至少一种阳离子的至少 一种来源来完成。在这方面，应当注意混合状况可以通过被引入到至少一种离子交换材料 中的至少一种阳离子的至少一种来源的流动来完成。
[0185] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤e)在2°C到80°C、优选地4°C到60°C以及 最优选地5°C到40°C的温度下进行。
[0186] 例如，接触步骤e)可以在室温下，即在20°C下或在其它温度下进行。
[0187] 根据本发明的一个实施方案，方法步骤e)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0188] 在本发明的一个实施方案中，在接触步骤e)中获得的混合物是水性悬浮体的形 式。如果获得水性悬浮体，那么接触步骤e)优选地在5到12之间、更优选在6到11之间 以及最优选地在7到10. 5之间的pH下进行。
[0189] 接触步骤e)中获得的混合物包含i)至少一种离子交换材料和ii)从至少一种离 子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子。特别地，应当注意在接触步骤e)期间，结 合到步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子的至少一部分与步骤c) 中的至少一种阳离子交换。
[0190] 步骤ii)中的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)中的至少一种离子交换材料在 分离步骤f)中分离。
[0191] 步骤f):从至Φ-种离子夺换材料中分离至Φ-种碱土金属阳离子
[0192] 根据本发明的步骤f)，步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种 离子交换材料中分离。
[0193] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤f)在2°C到80°C、优选地4°C到60°C以及 最优选地5°C到40°C的温度下进行。例如，分离步骤f)可以在室温下，即在20°C下或在其 它温度下进行。
[0194] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤f)在5到12之间、更优选在6到11之间 以及最优选在7到10. 5之间的pH下进行。
[0195] 步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料的分离 可以通过技术人员所知的任一常规分离手段来完成。例如，步骤ii)的至少一种碱土金属 阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料的分离通过过滤、离心、旋风分离、沉降或其组 合来完成。
[0196] 如果步骤e)中获得的混合物是水溶液的形式，那么步骤ii)的至少一种碱土金属 阳离子优选地通过过滤与步骤i)的至少一种离子交换材料分离，例如，通过膜过滤单元， 以使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离。
[0197] 用于使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料 分离的至少一种膜过滤单元可以是技术人员所知的并且典型地用于过滤包含粒状材料的 水性悬浮体/溶液的任一种膜过滤器。例如，可以使用错流膜微滤装置和/或错流膜超滤 装置。
[0198] 要理解的是，在膜过滤单元的内部和周围环境之间有压力差，使得悬浮的粒状离 子交换材料与悬浮体/溶液分离并获得包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的澄清水 溶液。优选地，膜过滤单元内部的压力高于周围环境的压力。
[0199] "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒 和任选地少量离散固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语 "溶解的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的 一个实施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地 < 7. 5重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0200] 例如，用于使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换 材料分离的至少一种膜过滤单元是错流膜过滤装置。另外或备选地，用于使步骤ii)的至 少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离的至少一种膜过滤单元是 错流膜超滤装置。
[0201] 错流膜过滤装置为技术人员所知。可以适合于本发明方法的一种错流膜过滤装置 包括作为Mycrodyn Modul CMB 150从德国Microdyn-Nadir GMBH商购的错流膜过滤装置。
[0202] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液的硬度为5到130° dH、优选10到60° dH以及最优选14到50° dH。
[0203] 另外或备选地，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子 交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶液的PH在4到 12之间、优选地在5到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。
[0204] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液具有至少lmg/1、优选至少100mg/l、更优选至少1000mg/l、甚至更优选至少2500mg/l以 及最优选至少5000mg/l的所述至少一种碱土金属阳离子的浓度。例如，使步骤ii)的至少 一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的 至少一种碱土金属阳离子的水溶液具有至少7500mg/l或至少lOOOOmg/1的所述至少一种 碱土金属阳离子的浓度。
[0205] 另外或备选地，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离 子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶液具有1到 30000mg/l、优选 100 到 25000mg/l、更优选 1000 到 20000mg/l、甚至更优选 2500 到 15000mg/ 1以及最优选5000到12500mg/l的所述至少一种碱土金属阳离子的浓度。
[0206] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离 子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液的浊度值低于I. 0NTU、优选地低于0. 5NTU以及最优选地低于0. 3NTU。
[0207] 使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离 之后获得的所述至少一种碱土金属阳离子，在方法步骤g)中进一步与步骤b)中的至少一 种含二氧化碳源接触。使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子 交换材料分离之后获得的所述至少一种离子交换材料，在方法步骤h)中进一步与步骤d) 中的至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触。
[0208] 步骤g):伸至Φ-种碱土金属阳离子与至Φ-种含二氣化碳源接触
[0209] 根据本发明的步骤g)，步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子与步骤b)中的 至少一种含二氧化碳源接触。该接触提供了至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐。
[0210] 至少一种碱土金属阳离子与至少一种含二氧化碳源的接触可以通过技术人员所 知的任一常规手段来完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术人员将根据其工 艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0211] 在本发明的一个实施方案中，步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子是水溶 液的形式。
[0212] 要理解的是，如果提供了水溶液，那么方法步骤g)中的接触可以通过本领域技术 人员熟知的用于结合和/或混合和/或搅拌水溶液的任一种槽箱和/或容器来完成。例 如，接触步骤g)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在竖立混合单元中 进行。
[0213] 优选地，用于接触步骤g)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0214] 在本发明的一个实施方案中，将含二氧化碳源（优选气态二氧化碳）引入、优选注 入包含步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子的水溶液，形成二氧化碳气泡在溶液中 的分散体并且允许气泡溶解在其中。
[0215] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少200Pa以及最 优选至少300Pa的压力下进行。
[0216] 例如，将二氧化碳在压力下引入包含步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子 的水溶液。
[0217] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤g)在2°C到80°C、优选4°C到60°C以及最 优选5°C到40°C的温度下进行。例如，接触步骤g)可以在室温下，即在20°C下或在其它温 度下进行。
[0218] 根据本发明的一个实施方案，方法步骤g)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0219] 另外或备选地，接触步骤g)优选地在5到12之间、更优选6到11之间以及最优 选7到10. 5之间的pH下进行。在本发明的一个实施方案中，接触步骤g)在8到10. 5之 间，或8. 2到10. 5之间的pH下进行。
[0220] 根据本发明的一个实施方案，步骤f)中获得的水溶液进一步与用于增强二氧化 碳水合作用的至少一种催化剂接触。例如，用于增强二氧化碳水合作用的至少一种催化剂 是至少一种酶。在本发明的一个实施方案中，用于增强二氧化碳水合作用的至少一种催化 剂是碳酸酐酶。
[0221] 根据方法步骤g)，至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐通过使至少一种碱土金属阳 离子与至少一种含二氧化碳源接触而获得。
[0222] 在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是该至 少一种碱土金属阳离子的不溶于水的碳酸盐。例如，所获得的至少一种碱土金属阳离子的 碳酸盐在25°C下在水中的溶解度< 1000mg/l、优选<500mg/l、更优选< 200mg/l以及最优 选< 150mg/l。例如，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐在25°C下在水中的溶解 度< 100mg/l或< 50mg/l。在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离 子的碳酸盐在25°C下在水中的溶解度< 30mg/l或< 20mg/l。
[0223] 在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是碳酸 钙。
[0224] 在本发明的一个实施方案中，所述方法还包含分离步骤g)中获得的至少一种碱 土金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。
[0225] 根据步骤k)，分离步骤g)中获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐可以通过 技术人员所知的任一常规分离手段来完成。例如，分离步骤g)中获得的至少一种碱土金属 阳离子的碳酸盐通过过滤、离心、旋风分离、浓缩、蒸发、沉降或其组合来完成。
[0226] 如果步骤g)中获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是水溶液的形式，那么 该至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐优选地通过过滤，例如通过膜过滤单元从水相中分 离。
[0227] 用于根据步骤k)分离步骤g)中获得的碳酸盐的至少一种膜过滤单元可以是技术 人员所知的并且典型地用于过滤包含粒状材料的水性悬浮体/溶液的任一种膜过滤器。例 如，可以使用错流膜微滤装置和/或错流膜超滤装置。
[0228] 在本发明的一个实施方案中，用于分离步骤g)中获得的碳酸盐的至少一种膜过 滤单元是错流膜过滤装置和/或错流膜超滤装置，如上面进一步所限定的。
[0229] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液具 有1到100° dH、优选2到50° dH以及最优选3到25° dH的硬度。
[0230] 另外或备选地，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的pH在4到12之 间、优选在5到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。在本发明的一个实施方案中，分离 步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的pH在8到10. 5之间或8. 2到10. 5之间。
[0231] 另外或备选地，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的至少一种碱土 金属阳离子的浓度为< 10mg/l、优选< 5mg/l、更优选< lmg/1以及最优选< 0. 5mg/l。
[0232] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的 浊度值低于I. 0NTU、优选低于0. 5NTU以及最优选低于0. 3NTU。
[0233] 步骤k)中分离的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐优选地作为过滤器中的沉淀 获得。所获得的碳酸盐可以用本领域所知的任一适合的方法来干燥。至少一种碱土金属阳 离子的碳酸盐可以例如以热方式如通过喷雾干燥器或微波炉或烘箱，或以机械方式如通过 降低含水量被干燥。
[0234] 步骤h):伸至Φ-种离子夺换材料与至Φ-种碱土金属阳离子的至Φ-种来源 接触
[0235] 根据本发明的步骤h)，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中至少 一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触。该接触使步骤a)中的至少一种离子交换材料 再生。
[0236] 至少一种离子交换材料与至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源的接触可以 通过技术人员所知的任一常规手段来完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术 人员将根据其工艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0237] 在本发明的一个实施方案中，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料是水性悬 浮体的形式。
[0238] 要理解的是，如果提供了水性悬浮体，那么方法步骤h)中的接触可以通过本领域 技术人员熟知的用于结合和/或混合和/或搅拌水性悬浮体的任一种槽箱和/或容器来完 成。例如，接触步骤h)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在竖立混合 单元中进行。
[0239] 优选地，用于接触步骤h)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0240] 另外或备选地，可以进行接触步骤h)，使得在步骤f)中获得的至少一种离子交换 材料以过滤材料或流化床的形式提供，将步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源加入其中，以使步骤a)中的至少一种离子交换材料再生。
[0241] 要理解的是，接触步骤g)和接触步骤h)彼此独立地进行。因此，根据方法步骤 h)，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少 一种来源的接触在接触步骤g)之前和/或之中和/或之后进行。
[0242] 如果步骤f)中获得的离子交换材料和/或步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的 至少一种来源是水溶液或水性悬浮体的形式，那么接触步骤h)可以在任一温度下进行，任 选地施加压力，水溶液或水性悬浮体在此时保持液态。
[0243] 相应地，接触步骤h)在-KTC到+80°C、优选-2°C到70°C、更优选4°C到60°C以及 最优选5°C到40°C的温度下进行。例如，接触步骤h)可以在室温下，即在20°C下或在其它 温度下进行。
[0244] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤h)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0245] 另外或备选地，接触步骤h)优选地在5到12之间、更优选6到11之间以及最优 选7到10. 5之间的pH下进行。在本发明的一个实施方案中，接触步骤h)在8到10. 5之 间，或8. 2到10. 5之间的pH下进行。
[0246] 根据方法步骤h)，至少一种离子交换材料通过使步骤f)中获得的至少一种离子 交换材料与步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触而再生。
[0247] 因此，要理解的是，步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子 和步骤d)中至少一种来源的至少一种碱土金属阳离子是相同的。在本发明的一个实施方 案中，步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子和步骤d)中至少一种 来源的至少一种碱土金属阳离子是钙。
[0248] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤h)中再生的至少一种离子交换材料作为 步骤a)中的至少一种离子交换材料重复使用。
[0249] 如果在使至少一种离子交换材料与至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接 触之后获得了水性悬浮体，那么再生的至少一种离子交换材料可以从水相中分离。此分离 可以通过技术人员所知的任一常规分离手段来完成，如上面的步骤f)所限定的。
[0250] 如上面描述的根据方法步骤h)获得的经再生的至少一种离子交换材料可以用本 领域所知的任一适合的方法浓缩和/或干燥。经再生的至少一种离子交换材料可以例如以 热方式如通过喷雾干燥器或微波炉或烘箱，或以机械方式如通过过滤或降低水的含量被浓 缩和/或干燥。
[0251] 相应地，根据本发明前述的方法导致了稳定的碱土金属碳酸盐产物，S卩，可以简单 地分离并且避免使用基于人造资源的成本密集型原材料。此外，该方法使用了可再生的离 子交换材料，以使吸附材料不被消耗。
[0252] 鉴于获得了非常好的结果，本发明在另一方面涉及可再生离子交换材料用于减少 含二氧化碳源中〇) 2量的用途。在本发明的一个实施方案中，可再生的离子交换材料包含 膨润土。
[0253] 基于以下的实施例将更好地理解本发明的范围和利益，所述实施例旨在阐明本发 明的某些实施方案，并且是非限制性的。
[0254] 附图
[0255] 图1是指在去离子水和3. 5重量％的NaCl溶液中依赖于膨润土含量的自由钙离 子的浓度。第三条曲线涉及在给定的膨润土浓度下释放的自由钙离子在去离子水和3. 5重 量％的NaCl溶液之间的浓度差。
[0256] 图2涉及释放的钙离子量对数次试验（D、E、F、G、H)的过程时间的函数，所述试验 通过用不同进给速率的NaCl溶液冲洗离子交换剂来进行，同时对于每次试验来说溶液中 的NaCl浓度是相同的。
[0257] 图3涉及释放的钙离子量对数次试验（F、I、J)的过程时间的函数，所述试验通过 用不同浓度的NaCl溶液冲洗离子交换剂来进行，同时对于每次试验来说进给速率是相同 的（4ml/分钟）。 实施例
[0258] 1、测量方法 [0259] pH 测量
[0260] pH 是在 25 °C 下使 用 Mettler Toledo Seven Easy pH 计和 Mettler Toledo InLab? Expert Pro pH电极测量的。首先，在20°C下使用pH值为4、7和10的市 售缓冲溶液（来自Aldrich)进行仪器的三点校正（根据分段方法）。记录的pH值是仪器 检测的终点值（终点是当测量信号与最后6秒的平均值相差少于0. ImV时）。
[0261] 布氏粘度
[0262] 使用RVT型Brookfield?粘度计，在25°C的温度下用N° 1到5号适当的盘状转 子以IOOrpm(每分钟转数）的转动速度，在搅拌1分钟之后测量布氏粘度。
[0263] 粒状材料的粒径分布（直径< X的颗粒的质量％ )和重量中值粒径（d5Q)
[0264] 粒状材料的重量中值粒径和粒径质量分布由沉降方法来测定，即在重力场中对沉 降行为的分析。用来自德国Malvern Instruments GmbH的Mastersizer 2000进行测量。 或者，用来自美国Micromeritics的Sedigraph5120装置进行测量。
[0265] 该方法和仪器是技术人员已知的并且普遍用于测定填料和颜料的粒子尺寸。样品 使用高速搅拌器和超声来分散。
[0266] d98值表明了 98重量％的颗粒直径小于此值的直径值。
[0267] X-射线荧光光谱
[0268] XRF数据通过使用技术人员已知的并且普遍用于测定样品组成的方法和仪器而获 得。
[0269] 悬浮体中材料的固体重量（重量％ )
[0270] 固体重量通过把固体材料的重量除以水性悬浮体的总重量而确定。固体重量含量 在160°C下使用Mettler Toledo水分分析仪MJ 33测定。
[0271] 浊度
[0272] 浊度用Hach Lange 2100AN IS实验室浊度计测量，并且使用<0· 1、20、200、1000、 4000和7500NTU的StabCal浊度标准（福尔马肼标准）进行校正。
[0273] 测定硬度（德国硬度，以"。dH"表示）
[0274] 硬度指的是包含碱土碳酸氢盐的水溶液中碱土离子的总量，通过络合滴定来测 量，使用乙二胺四乙酸（EDTA ;商品名称Titriplex III)和Eriochrome T作为当量点指示 剂。
[0275] EDTA(螯合剂）与离子Ca2+和Mg2+形成可溶的、稳定的螯合络合物。将2mL的25% 氨水溶液、氨水/乙酸按缓冲剂（pH为10)和络黑T (Eriochrome black T)指示剂加入到 IOOml待测的水样品中。指示剂和缓冲剂通常作为所谓的"指示剂-缓冲剂片剂"可购得。 当用黄色染料掩蔽时，指示剂与Ca 2+和Mg2+离子形成红色的络合物。在滴定的终点，即当所 有离子与螯合剂结合时，剩余的铬黑T指示剂呈其自由形式，显示绿色的。当未掩蔽指示剂 时，那么颜色从品红改变到蓝色。总硬度可以从已使用的EDTA的量计算。
[0276] 下表1示出了水硬度的不同单位的转换。
[0277] [表 1]
【主权项】
1. 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CO 2量的方法，所述方 法包括W下步骤： a) 提供包含至少一种碱±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， C)提供至少一种阳离子的至少一种来源，所述阳离子能够置换所述至少一种离子交换 材料中的所述至少一种碱上金属阳离子， d) 提供至少一种碱±金属阳离子的至少一种来源， e) 使步骤a)中的所述至少一种离子交换材料与步骤C)中所述至少一种阳离子的至少 一种来源接触，W获得混合物，所述混合物包含 i) 至少一种离子交换材料，和 ii) 从步骤a)的所述至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱±金属阳离子， f) 使步骤ii)的所述至少一种碱±金属阳离子与步骤i)的所述至少一种离子交换材 料分离， g) 使步骤f)中获得的所述至少一种碱±金属阳离子与步骤b)中的所述至少一种含二 氧化碳源接触，W获得所述至少一种碱±金属阳离子的碳酸盐，W及 h) 使步骤f)中获得的所述至少一种离子交换材料与步骤d)中所述至少一种碱±金属 阳离子的至少一种来源接触，W再生步骤a)中的至少一种离子交换材料。
2. 根据权利要求1的方法，其中步骤a)的所述至少一种离子交换材料选自天然离子交 换材料、经改性的离子交换材料、合成离子交换材料及其混合物。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料包含选自 包含层状娃酸盐、沸石、云母、蒙脱±、藍黑儀侣石及其混合物的组的天然离子交换材料和/ 或选自包含邸TA、离子交换树脂及其混合物的组的合成离子交换材料，优选层状娃酸盐。
4. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 包含选自包含儀、巧、锁及其混合物中的至少一种碱±金属阳离子，优选巧和/或儀。
5. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 W固体或水性悬浮体或乳液或过滤材料或流化床的形式提供。
6. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 W水性悬浮体的形式提供，所述水性悬浮体具有按所述水性悬浮体的总重量计为2重量％ 到50重量％、优选地5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％ ^及最优选 地10重量％到20重量％的离子交换材料含量。
7. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由膨润±组成，所述膨润±包含选自包含蒙脱±和伴生矿物的组的各种粘±矿物，所述伴 生矿物为例如石英、云母、高岭石、长石、硫铁矿、方解石、方石英及其混合物。
8. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由膨润±组成，所述膨润±具有按所述膨润±的总重量计为至少60重量％、优选至少80重 量％，例如在85重量％到95重量％之间的蒙脱±含量。
9. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述离子交换材料由其夹层 空间主要被巧和/或儀离子所占据的膨润±组成。
10. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由重量中值粒径dso为0. 〇2至Ij 100 y m、0. 〇75到5〇 y m，或0. 1到5 y m、优选0. 2到3 y m的 膨润±组成。
11. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 选自气体、液体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物，优选气体。
12. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 选自空气、工业废气流、废弃气流、火山放气及其混合物。
13. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 包含提供至少0. 02化、优选至少0. 05化、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15化W及最 优选至少0. 2化分压的二氧化碳。
14. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源和/或步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离子的至少一种来源是水溶液，优选 按所述水溶液的总重量计包含至少50重量％、更优选至少75重量％ W及最优选至少90重 量％的水的水溶液。
15. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源是至少一种单价和/或二价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价和/或 二价阳离子能够置换所述至少一种离子交换材料的至少一种碱±金属阳离子；优选至少一 种单价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价阳离子能够置换所述至少一种离子交 换材料的至少一种碱上金属阳离子。
16. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源是海水。
17. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳 源、和/或步骤C)中的能够置换所述至少一种离子交换材料的至少一种碱±金属阳离子的 所述至少一种阳离子的至少一种来源、和/或所述至少一种碱上金属阳离子的至少一种来 源是W水溶液的形式提供，优选W抑在5到12之间、优选在6到11之间化及最优选在7 到10. 5之间的水溶液形式提供。
18. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源的所述至少一种阳离子选自裡、钢、钟、儀、锁及其混合物，优选钢。
19. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源包含量为0. 1至Ij 150g/L、优选1至Ij lOOg/L、更优选5到75g/L W及最优选10到 50g/L的所述至少一种阳离子。
20. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源是至少一种碱±金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
21. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源是硬度为5到130°地、优选10到60。地W及最优选14到50。地的 硬质淡水。
22. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源的所述至少一种碱上金属阳离子选自儀、巧、锁及其混合物，优选巧。
23. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源包含量为0. 1到200mg/L、优选0. 5到150mg/L、更优选1到lOOmg/L、甚 至更优选5到75mg/L W及最优选10到50mg/L的所述至少一种碱±金属阳离子。
24. 根据权利要求6到23中任一项的方法，其中进行接触步骤g) W将步骤b)中的所 述至少一种含二氧化碳源引入步骤f)中获得的水溶液。
25. 根据权利要求24的方法，其中使步骤f)中获得的所述水溶液进一步与用于增强二 氧化碳的水合作用的至少一种催化剂接触。
26. 根据权利要求25的方法，其中用于增强二氧化碳的水合作用的所述至少一种催化 剂是至少一种酶，优选碳酸酢酶。
27. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接 触步骤g)和/或接触步骤h)在2°C到80°C、优选在4°C到60°C W及最优选在5°C到40°C 的温度下进行。
28. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接 触步骤g)和/或接触步骤h)在4到12之间、优选在5到11之间W及最优选在7到10. 5 之间的抑下进行。
29. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少 200化W及最优选至少300Pa的压力下进行。
30. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤h)在接触步骤g)之前和/或之 中和/或之后进行。
31. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中分离步骤f)通过过滤、离屯、、旋风分离、 沉降或其组合而进行。
32. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法还包括分离步骤g)中获得的所 述至少一种碱±金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。
33. 根据权利要求32的方法，其中分离步骤k)通过过滤、离屯、、旋风分离、浓缩、蒸发、 沉降或其组合而进行。
34. 根据权利要求1到10中任一项的可再生离子交换材料用于减少来自含二氧化碳源 的〇化的量的用途。
35. 根据权利要求34的可再生离子交换材料的用途，其中所述可再生离子交换材料包 含膨润上。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C01F11-18, B01D53-14, B01J20-12, C02F1-66, C01F5-24, B01D53-62, C02F5-08, C02F5-06
【公开号】CN104540575
【申请号】CN201380041673
【发明人】米歇尔·申克尔, 帕特里克·A·C·加纳, 约阿希姆·舍尔科普夫, 丹尼尔·甘滕拜因
【申请人】欧米亚国际集团
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年7月16日
【公告号】CA2879243A1, EP2695661A1, EP2882515A1, US20150165372, WO2014023530A1
【专利说明】用于减少CO2量的可再生离子交换材料
[0001] 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CO 2量的用途。
[0002] 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°C。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。
[0003] 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。
[0004] 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〇) 2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。
[0005] 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CO 2，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。
[0006] 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)。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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 的〇)2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CO 2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 的〇) 2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〇) 2量的方法，其可以在成本有效的条件下进行，S卩，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。
[0010] 前述的和其他目的由本发明中上下文定义的主题来解决。
[0011] 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 氧化碳源中的〇) 2量的方法，其中该方法包括以下步骤：
[0012] 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，
[0013] b)提供至少一种含二氧化碳源，
[0014] c)提供至少一种阳离子的至少一种来源，该阳离子能够置换至少一种离子交换材 料的至少一种碱土金属阳离子，
[0015] d)提供至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源，
[0016] e)使步骤a)中的至少一种离子交换材料与步骤c)中的至少一种阳离子的至少一 种来源接触，以获得混合物，所述混合物包含
[0017] i)至少一种离子交换材料，和
[0018] ii)从步骤a)的至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子，
[0019] f)使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分 离，
[0020] g)使步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子与步骤b)中的至少一种含二氧化 碳源接触，以获得至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐，和
[0021] h)使步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中的至少一种碱土金属阳 离子的至少一种来源接触，以使步骤a)中的至少一种离子交换材料再生。
[0022] 发明人出乎意料地发现，根据本发明的前述方法导致了稳定的碱土金属碳酸盐产 物，g卩，可以被简单地分离并且通过使用可再生吸附材料避免了使用基于人造资源的成本 密集型原材料。更准确地，发明人发现，通过使用所定义的可再生离子交换材料，含二氧化 碳源中的二氧化碳的浓度可以通过把二氧化碳转化成所定义的碳酸盐而得到减少。
[0023] 应当理解，为了本发明的目的，以下术语具有以下含义：
[0024] 为了本发明的目的，术语"可再生"离子交换材料是指在方法循环过程中重新产生 的材料。
[0025] 为了本发明的目的，术语"离子交换材料"是指能够将碱土金属阳离子与能够置换 碱土金属阳离子的阳离子交换且反之亦然的材料。
[0026] 当下文中提及本发明的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量的方法的优选实施方案或技术细节时，应当理解这些优选实施方案或技术细节也是 指本文定义的本发明用途并且反之亦然（如果适用的话）。例如，如果指出本发明方法的至 少一种离子交换材料是天然离子交换材料和/或合成离子交换材料，那么本发明用途的至 少一种离子交换材料也是天然离子交换材料和/或合成离子交换材料。
[0027] 本发明将参照具体实施方案并参照附图来进行描述，但本发明不限于此，而仅由 权利要求书来限定。除非另外指出，否则下文列出的术语一般以它们的普通含义来理解。
[0028] 本说明书和权利要求书中使用术语"包含"的地方，不排除其它非特定的有主要或 次要功能上的重要性的要素。为了本发明的目的，认为术语"由......组成"是术语"包含" 的优选实施方案。如果下文中某一个组定义为包含至少一定数目的实施方案，那么这也要 理解为公开了一个组，该组优选地仅仅由这些实施方案组成。
[0029] 使用术语"包括"或"具有"时，这些术语意为等同上面定义的"包含"。
[0030] 在提到无数量词的单数名词时，这包括多个该名词，除非有些另外具体指出。
[0031] 根据本发明的另一个方面，提供了可再生离子交换材料用于减少来自含二氧化碳 源的〇) 2量的用途。优选地，可再生离子交换材料中包含膨润土。
[0032] 本发明的有利的实施方案在相应的从属权利要求中定义。
[0033] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料选自天然离子 交换材料、经改性的离子交换材料、合成离子交换材料及其混合物。
[0034] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料包含选自包 含层状硅酸盐、沸石、云母、蒙脱土、蓝黑镁铝石（mauritzite)及其混合物的组的天然离子 交换材料和/或选自EDTA、离子交换树脂及其混合物的组的合成离子交换材料，优选层状 硅酸盐。
[0035] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料包含选自包 含镁、钙、锶及其混合物的组的至少一种碱土金属阳离子，优选钙和/或镁。
[0036] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料以固体或水性 悬浮体或乳液或过滤材料或流化床的形式提供。
[0037] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮 体的形式提供，所述水性悬浮体具有按水性悬浮体的总重量计为2重量％到50重量％、优 选地5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％以及最优选地10重量％到20 重量％的离子交换材料含量。
[0038] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由膨润土组 成，所述膨润土包含选自包含蒙脱土和伴生矿物的组的各种粘土矿物，所述伴生矿物为例 如石英、云母、长石、硫铁矿、方解石、方石英及其混合物。
[0039] 根据本发明的一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由膨润土组成， 所述膨润土具有按膨润土的总重量计为至少60重量％、优选至少80重量％，例如在85重 量％到95重量％之间的蒙脱土含量。
[0040] 根据本发明的另一个实施方案，步骤a)中的离子交换材料由其夹层空间主要被 钙和/或镁离子所占据的膨润土组成。
[0041] 根据本发明的又一个实施方案，步骤a)中的至少一种离子交换材料由重量中值 粒径d5(l为0· 02到100 μ m、0. 075到50 μ m、0. 1到5 μ m、优选0· 2到3 μ m的膨润土组成。
[0042] 根据本发明的又一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源选自气体、液 体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物，优选气体。
[0043] 根据本发明的一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源选自空气、工业 废气流、废弃气流、火山放气及其混合物。
[0044] 根据本发明的另一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源包含提供至 少0. 02Pa、优选至少0. 05Pa、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15Pa以及最优选至少 0. 2Pa分压的二氧化碳。
[0045] 根据本发明的再一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源和/ 或步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是水溶液，优选按水溶液的总重量 计包含至少50重量％、更优选至少75重量％以及最优选至少90重量％水的水溶液。
[0046] 根据本发明的一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源是至 少一种单价和/或二价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价和/或二价阳离子能 够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子；优选至少一种单价阳离子的天 然存在的来源，所述至少一种单价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土 金属阳离子。
[0047] 根据本发明的另一个实施方案，步骤c)中的至少一种阳离子的至少一种来源是 海水。
[0048] 根据本发明的又一个实施方案，步骤b)中的至少一种含二氧化碳源、和/或步骤 c)中的能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子的至少一种阳离子的 至少一种来源、和/或至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是以水溶液的形式提供， 优选以pH在5到12之间、优选在6到11之间以及最优选在7到10. 5之间的水溶液的形 式提供。
[0049] 根据本发明的一个实施方案，步骤c)中至少一种阳离子的至少一种来源的所述 至少一种阳离子选自包含锂、钠、钾、镁、锶及其混合物的组，优选钠。
[0050] 根据本发明的另一个实施方案，步骤C)中至少一种阳离子的至少一种来源包含 量为0. 1到150g/L、优选1到100g/L、更优选5到75g/L以及最优选10到50g/L的所述至 少一种阳离子。
[0051] 根据本发明的又一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源是至少一种碱土金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
[0052] 根据本发明的一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来 源是硬度为5到130° dH、优选10到60° dH以 及最优选14到50° dH的硬质淡水。
[0053] 根据本发明的另一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源的所述至少一种碱土金属阳离子选自镁、钙、锶及其混合物，优选钙。
[0054] 根据本发明的又一个实施方案，步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源包含量为〇. 1到200mg/L、优选0. 5到150mg/L、更优选1到100mg/L、甚至更优选5到 75mg/L以及最优选10到50mg/L的所述至少一种碱土金属阳离子。
[0055] 根据本发明的一个实施方案，进行接触步骤g)，使得将步骤b)中的至少一种含二 氧化碳源引入步骤f)中获得的水溶液。优选地，使步骤f)中获得的水溶液进一步与用于 增强二氧化碳的水合作用的至少一种催化剂接触。还优选地，用于增强二氧化碳的水合作 用的至少一种催化剂是至少一种酶，优选碳酸酐酶。
[0056] 根据本发明的另一个实施方案，接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接触步骤 g)和/或接触步骤h)在2°C到80°C、优选4°C到60°C以及最优选5°C到40°C的温度下进 行。
[0057] 根据本发明的又一个实施方案，接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接触步骤 g)和/或接触步骤h)在4到12之间、优选5到11之间以及最优选7到10. 5之间的pH下 进行。
[0058] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少200Pa以及最 优选至少300Pa的压力下进行。
[0059] 根据本发明的另一个实施方案，接触步骤h)在接触步骤g)之前和/或之中和/ 或之后进行。
[0060] 根据本发明的又一个实施方案，分离步骤f)通过过滤、离心、旋风分离、沉降或其 组合而进行。
[0061] 根据本发明的一个实施方案，所述方法还包括分离步骤g)中获得的至少一种碱 土金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。优选地，分离步骤k)通过过滤、离心、旋风分离、浓缩、蒸 发、沉降或其组合而进行。
[0062] 在下文中，提到了本发明进一步的细节，尤其是本发明的通过使用可再生离子交 换材料来减少含二氧化碳源中的CO 2量的方法的前述步骤。步骤a):提供至少一种离子交 换材料
[0063] 根据本发明的步骤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。
[0064] 表述"至少一种"离子交换材料意为一种或更多种离子交换材料可以在本方法中 使用。
[0065] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种离子交换材料在本方法中使用。根据本发 明的另一个实施方案，至少两种离子交换材料的混合物在本方法中使用。
[0066] 根据本发明的一个实施方案，至少一种离子交换材料选自天然离子交换材料、经 改性的离子交换材料、合成离子交换材料和其混合物。
[0067] 术语"天然"离子交换材料在本发明的意义中指的是天然来源的离子交换材料。
[0068] 术语"经改性的"离子交换材料在本发明的意义中指的是经化学处理过的天然离 子交换材料。
[0069] 术语"合成"离子交换材料在本发明的意义中指的是非天然来源的而是通过化学 反应人工制成的离子交换材料。
[0070] 例如，如果至少一种离子交换材料包含天然离子交换材料，那么该至少一种离子 交换材料优选地选自包含层状硅酸盐、沸石、云母、蒙脱土、蓝黑镁铝石及其混合物的组。
[0071] 如果至少一种离子交换材料包含合成离子交换材料，那么该至少一种离子交换材 料优选地选自包含EDTA、离子交换树脂及其混合物的组。
[0072] 可以用在本发明的方法中的合成离子交换材料的实例为美国陶氏化学公司的 C0WEX?MAC、Amberlite?、Ambers印"或 IMAC5' 系列的离子交换材料。
[0073] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料是至少一种天然离子交换材 料。例如，至少一种离子交换材料是一种天然离子交换材料。如果至少一种离子交换材料 是至少一种天然离子交换材料，那么该至少一种离子交换材料优选地包含层状硅酸盐。或 者，该至少一种离子交换材料由层状硅酸盐组成。
[0074] 如果至少一种离子交换材料包含层状硅酸盐，那么优选地其由层状硅酸盐组成， 层状硅酸盐优选地选自膨润土。因此，至少一种离子交换材料优选地包含膨润土，更优选地 由膨润土组成。
[0075] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土通常包含各 种粘土矿物，优选由各种粘土矿物组成，所述各种粘土矿物例如尤其是蒙脱土作为主要组 分，但也有石英、高岭石、云母、长石、硫铁矿、方解石和/或方石英。取决于其来源场所，这 些矿物可以以变量存在，其它组分也是如此。
[0076] 按膨润土的总重量计，蒙脱土含量为至少60重量％、优选地至少80重量％，例如 在85到95重量％之间的膨润土尤其适用于根据本发明的方法。
[0077] 本发明的一个特定要求在于，至少一种离子交换材料包含至少一种碱土金属阳离 子。
[0078] 表述"至少一种"碱土金属阳离子意为一种或更多种碱土金属阳离子可以存在于 至少一种离子交换材料中。
[0079] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种碱土金属阳离子存在于至少一种离子交换 材料中。根据本发明的另一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一 种离子交换材料中。
[0080] 根据本发明的一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一种 离子交换材料中。优选地，两种碱土金属阳离子的混合物存在于至少一种离子交换材料中。
[0081] 表述"碱土金属阳离子"指的是碱土金属的二价阳离子，即，具有两价的碱土金属 阳离子。
[0082] 另外地或备选地，至少一种碱土金属阳离子选自包含镁、钙、锶及其混合物的组。 例如，至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱 土金属阳离子包含钙。
[0083] 如果至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁，那么不排除其它碱土金属阳离子 的存在。例如，如果至少一种碱土金属阳离子包含钙，那么该至少一种离子交换材料还可以 包含镁和/或锶。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子包含钙和镁。
[0084] 在这方面，应当注意至少一种离子交换材料中的至少一种碱土金属阳离子的存在 不排除其它单价和/或二价和/或三价阳离子在至少一种离子交换材料中的存在，例如，碱 金属例如为钠、钾、锂及其混合物和/或二价阳离子例如为锌、锰、铁及其混合物和/或三价 阳离子例如为铁、铝及其混合物。
[0085] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土包含至少一 种碱土金属阳离子。例如，选择膨润土以使膨润土的夹层空间几乎独有地被作为至少一种 碱土金属阳离子的钙和/或镁离子所占据。在本发明的一个实施方案中，离子交换材料由 其夹层空间主要被作为至少一种碱土金属阳离子的钙离子所占据的膨润土组成。
[0086] 然而，至少一种碱土金属阳离子的存在并不排除碱金属阳离子或三价阳离子如铝 可以进一步占据膨润土的夹层空间。
[0087] 术语"夹层空间"在本发明的意义中指的是在至少一种离子交换材料的晶格中两 个带负电层之间的空间，其可以被夹层阳离子例如至少一种碱土金属阳离子和（如果存在 的话）其它单价和/或二价和/或三价阳离子所占据。
[0088] 应理解，本发明的至少一种离子交换材料在pH为7时具有至少60cmol+/kg的阳 离子交换能力，优选在pH为7时具有至少70cmol+/kg的阳离子交换能力，以及最优选在pH 为7时具有至少80cmol+/kg的阳离子交换能力。例如，本发明的至少一种离子交换材料在 pH为7时具有60到130cmol+/kg的阳离子交换能力，或在pH为7时具有70到120cmol+/ kg的阳离子交换能力。
[0089] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组 成，所述膨润土在pH为7时具有至少60cmol+/kg的阳离子交换能力，优选地在pH为7时具 有至少70cmol+/kg的阳离子交换能力，以及最优选地在pH为7时具有至少80cmol+/kg的 阳离子交换能力。例如，至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，所述膨润土在 pH为7时具有60到130cmol+/kg的阳离子交换能力或在pH为7时具有70到120cmol+/ kg所述膨润土。
[0090] 术语"阳离子交换能力"指的是在特定的pH值下至少一种离子交换材料能够容纳 的并且可用于离子交换的任意类全部阳离子的最大量。
[0091] 如果至少一种离子交换材料包含膨润土或由膨润土组成，那么膨润土优选地具有 0. 02到100 μ m、0. 075到50 μ m、或0. 1到5 μ m，优选地0. 2到3 μ m的重量中值粒径d5Q，如 通过Sedigraph 5120所测量的。
[0092] 贯穿本文件，粒状材料的"粒径"通过其粒径分布来描述。dx值代表相对于其按重 量计X%的颗粒的直径小于d x的直径。这意味着d 2(|值是所有颗粒的20重量％比此更小的 粒径，d75值是所有颗粒的75重量％比此更小的粒径。因此d 5(|值是重量中值粒径，S卩，所有 粒子的50重量％大于或小于此粒径。为了本发明的目的，粒径特指重量中值粒径d 5(l，另有 指出除外。为测定d5(l值在0. 4到2 μπι之间的颗粒的重量中值粒径d5(l值，可以使用来自美 国Micromeritics公司的Sedigraph 5120装置。为测定d5(l值低于0.4 μπι的颗粒的重量 中值粒径(15(|值，可以使用来自德国Malvern Instruments GmbH公司的Matersizer装置。
[0093] 优选地，步骤a)中的至少一种离子交换材料以固体或水性悬浮体或乳液或过滤 材料或流化床的形式提供。例如，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式 提供。
[0094] "水性悬浮体"或"水性浆料"在本发明的意义中包括不溶的固体和水，并且任选地 包含其它添加剂，通常包含大量固体，因此比形成它们的液体更为粘滞，而且可以有更高的 密度。然而，术语"水性悬浮体"或"水性浆料"不排除水中包含少量的至少一种与水可混 溶的溶剂。
[0095] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0096] 在本发明的一个实施方案中，按水性悬浮体的水相的总重量计，水性悬浮体包含 量为至少60重量％、优选至少70重量％、更优选至少80重量％、甚至更优选至少90重量％ 以及最优选至少92重量％的水。例如，按水性悬浮体的水相的总重量计，水性悬浮体包含 量在90重量％到100重量％之间、优选92重量％到100重量％之间、更优选94重量％到 100重量％之间以及最优选96重量％到100重量％之间的水。
[0097] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种离子交换材料的水性悬浮体不含与水 可混溶的溶剂。
[0098] 在本发明的一个实施方案中，至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式提供， 所述水性悬浮体具有按水性悬浮体的总重量计为2重量％到50重量％的离子交换材料含 量。例如，步骤a)中的至少一种离子交换材料以水性悬浮体的形式提供，所述水性悬浮体 具有按水性悬浮体的总重量计为5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％ 以及最优选地10重量％到20重量％的离子交换材料含量。
[0099] 选择至少一种离子交换材料的含量使得用Brookfield粘度计测量（如实施例所 描述的）的水性悬浮体的粘度在10到5000mPas之间、优选地在100到2500mPas之间、尤 其是在150到IOOOmPas之间。最佳含量依赖于发生的情况，S卩，至少一种离子交换材料的 化学和矿物学组成以及其溶胀性，这进而影响粘度。
[0100] 步骤b):提供至Φ-种含二氣化碳源
[0101] 根据本发明的步骤b)，提供至少一种含二氧化碳源。
[0102] 表述"至少一种"含二氧化碳源意为一种或更多种含二氧化碳源可以在本方法中 使用。
[0103] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种含二氧化碳源在发明方法中使用。根据本 发明的另一个实施方案，至少两种含二氧化碳源的混合物在发明方法中使用。
[0104] 在本发明的一个实施方案中，仅有一种含二氧化碳源在发明方法中使用。
[0105] 表述"含二氧化碳源"指的是能够释放二氧化碳的任一来源。
[0106] 至少一种含二氧化碳源包括任一便利的含二氧化碳源。特别地，至少一种含二氧 化碳源可以选自气 体、液体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物。
[0107] 根据本发明的一个实施方案，至少一种含二氧化碳源以气态形式提供。
[0108] 气体二氧化碳可以是基本上纯的二氧化碳或包含多种组分的气态二氧化碳，所述 多种组分包括二氧化碳和一种或更多种另外的气体和/或其它物质例如粒状材料如灰。
[0109] 根据本发明的一个实施方案，至少一种含二氧化碳源选自空气、工业废气流、废弃 气流、火山放气及其混合物。
[0110] 例如，至少一种含二氧化碳源是废气流例如由工厂产生的。工厂可以选自很多种 类。例如，至少一种含二氧化碳源由工厂所产生的废气流产生，所述工厂选自电厂、化学和 机械加工厂、精炼厂和其它产生二氧化碳的工厂，例如作为燃料燃烧或其它加工步骤的副 产物。
[0111] 适合的废弃气流选自燃烧例如煤、石油、天然气的化石燃料和例如沥青砂、重油、 油页岩等的燃料产物的工厂产生的废弃气流。
[0112] 至少一种含二氧化碳源可以包含二氧化碳作为主要组分，或可以包含另外的组分 例如氮氧化物（NOx)，硫氧化物（SOx)和至少一种另外的气体和/或粒状组分。另外的气体 和/或粒状组分可以包括一氧化碳、卤化物例如氯化氢和氟化氢、金属例如汞、砷、铍、硼、 镉、铬、钴、铅、锰、钼、硒、锶、铊、钒等，有机物例如碳氢化合物、二恶英、和PAH化合物（多 环芳族碳氢化合物）和/或尘埃颗粒例如典型地在燃烧过程中获得的。
[0113] 在本发明的一个实施方案中，至少一种含二氧化碳源包含提供至少〇.〇2Pa、优选 至少0. 05Pa、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15Pa以及最优选至少0. 2Pa分压的二 氧化碳。
[0114] 另外或备选地，至少一种含二氧化碳源包含按至少一种含二氧化碳源的总体积计 量为至少2体积％、优选至少5体积％、更优选至少10体积％、甚至更优选至少15体积％ 以及最优选至少20体积％的二氧化碳。
[0115] 在本发明的一个实施方案中，将至少一种含二氧化碳源引入水中以形成水溶液。 "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒和任选地 少量离散固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语"溶解的" 在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的一个实施 方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地< 7. 5重 量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0116] 如果至少一种含二氧化碳源以水溶液的形式提供，水溶液的pH优选地具有在5到 12之间、更优选在6到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。
[0117] 步骤c):提供至Φ-种阳离子的至小一种来源
[0118] 根据本发明的步骤c)，提供了至少一种阳离子的至少一种来源，所述至少一种阳 离子能够置换至少一种离子交换材料中的至少一种碱土金属阳离子。
[0119] 表述至少一种阳离子的"至少一种"来源意为至少一种阳离子的一种或更多种来 源可以在本方法中使用。
[0120] 根据本发明的一个实施方案，至少一种阳离子的仅一种来源在本方法中使用。根 据本发明的另一个实施方案，至少一种阳离子的至少两种来源的组合在本方法中使用。
[0121] 表述"至少一种"阳离子的至少一种来源意为在本方法中可以提供一种或更多种 阳呙子。
[0122] 根据本发明的一个实施方案，仅有一种阳离子在本方法中使用。根据本发明的另 一个实施方案，至少两种阳离子的混合物在本方法中使用。
[0123] 根据本发明的一个实施方案，至少一种阳离子的至少一种来源是至少两种阳离子 的混合物的一种来源。或者，至少一种阳离子的至少一种来源是一种阳离子的一种来源。
[0124] 关于至少一种阳离子，应当注意对于阳离子的种类没有特别限制，只要至少一种 阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子即可。
[0125] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源包含至少一种单价 阳离子。另外或备选地，至少一种阳离子的至少一种来源包含至少一种二价阳离子。
[0126] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳 离子优选地选自包含锂、钠、钾、镁、锶及其混合物的组。
[0127] 相应地，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至少一种 单价阳离子，那么该至少一种单价阳离子优选地是至少一种碱金属阳离子。如果至少一种 阳离子是至少一种碱金属阳离子，那么至少一种阳离子优选地选自包含锂、钠、钾及其混合 物的组。
[0128] 备选地或另外，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至 少一种二价阳离子，那么该至少一种二价阳离子优选地是不同于步骤a)中至少一种离子 交换材料中的至少一种碱土金属阳离子和不同于步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子的 碱土金属阳离子。
[0129] 例如，如果至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是至少一种碱 土金属阳离子，那么该至少一种阳离子优选地选自包含镁、锶及其混合物的组。
[0130] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳 离子是钠。
[0131] 优选地，至少一种阳离子的至少一种来源是包含所述至少一种阳离子的水溶液。 "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒和任选的 少量离散的固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语"溶解 的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的一个实 施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地< 7. 5 重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0132] 术语"水"溶液不排除含水溶剂包含少量的至少一种与水可混溶的溶剂。
[0133] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0134] 在本发明的一个实施方案中，水溶液包含至少一种按水溶液中溶剂相的总重量计 量< 40重量％、优选地< 30重量％、更优选地< 20重量％以及最优选地< 10重量％的与 水可混溶的溶剂。
[0135] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种阳离子的水溶液不含与水可混溶的溶 剂。
[0136] 另外或备选地，如果至少一种阳离子的至少一种来源以水溶液的形式提供，那么 所述水溶液包含按水溶液的总重量计至少50重量％、更优选至少75重量％以及最优选至 少90重量％的水。
[0137] 例如，水溶液包含按水溶液的总重量计在90到99重量％之间、更优选在91到99 重量％之间以及最优选在92到98重量％之间的水。
[0138] 另外或备选地，至少一种阳离子的至少一种来源包含量为0. 1到150g/L、优选地1 到100g/L或5到75g/L的所述至少一种阳离子。在本发明的一个实施方案中，至少一种阳 离子的至少一种来源包含量为10到50g/L的所述至少一种阳离子。
[0139] 如果至少一种阳离子的至少一种来源以水溶液的形式提供，水溶液优选地具有在 5到12之间的pH，更优选在6到11之间，最优选在7到10. 5之间。
[0140] 优选地，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种阳离子的天然存在的来源， 所述阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子。在本发明的一个 实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子和/或二价阳离子的 天然存在的来源，所述单价阳离子和/或二价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至 少一种碱土金属阳离子。
[0141] 例如，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子的天然存在的来 源，所述单价阳离子能够置换至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子。
[0142] 例如，至少一种阳离子的至少一种来源是至少一种单价阳离子的天然存在的来 源，例如地下盐水，其可以是二价阳离子、单价阳离子或其混合物的便利的来源。
[0143] 地下盐水包含浓缩的水性盐水组合物。地下盐水优选地从地下位点获得，例如略 低于地球表面的地下位点如地球的海洋或湖泊。
[0144] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是海水。海水经常 是单价和/或二价阳离子的便利的来源，所述单价和/或二价阳离子能够置换至少一种离 子交换材料的至少一种碱土金属阳离子，其能够置换至少一种离子交换材料中的至少一种 碱土金属阳离子。可以使用任一种海水，只要提供足量的至少一种阳离子即可。特别地，海 水中至少一种阳离子的量不应当< 0. lg/Ι、优选地< lg/Ι、更优选地< 5g/l以及最优选地 10g/l〇
[0145] 另外或备选地，按水中溶解的盐的总量计，至少一种阳离子的至少一种来源是盐 度在3重量％到35重量％之间、优选在3重量％到20重量％之间、更优选在3重量％到10 重量％之间以及最优选在3重量％到5重量％之间的水。例如，按水中溶解的盐的总量计， 水具有3重量％到4. 5重量％之间或3. 1重量％到4重量％之间的盐度。
[0146] 在本发明的一个实施方案中，至少一种阳离子的至少一种来源是在23°C下密度至 少为I. 010kg/l的海水、优选地在23°C下密度至少为I. 020kg/l的海水以及最优选地在 23°C下密度在1.020到1.030kg/l之间的海水。例如，海水的密度在23°C下在1.020到 I. 025kg/l 之间。
[0147] 步骤d):提供至Φ-种碱土金属阳离子的至Φ-种来源
[0148] 根据本发明的步骤d)，提供了至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源。
[0149] 表述至少一种碱土金属阳离子的"至少一种"来源意为至少一种碱土金属阳离子 的一种或更多种来源可以在本方法中使用。
[0150] 根据本发明的一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的仅一种来源在本方法中 使用。根据本发明的另一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的至少两种来源的组合在 本方法中使用。
[0151] 表述"至少一种"碱土金属阳离子的至少一种来源意为在本方法中可以提供一种 或更多种碱土金属阳离子。
[0152] 根据本发明的一个实施方案，仅一种碱土金属阳离子在本方法中使用。根据本发 明的另一个实施方案，至少两种碱土金属阳离子的混合物在本方法中使用。
[0153] 根据本发明的一个实施方案，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少两 种碱土金属阳离子的混合物的一种来源。或者，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源 是一种碱土金属阳离子的一种来源。
[0154] 关于至少一种碱土金属阳离子，应当注意对于碱土金属阳离子的种类没有特别限 制，只要至少一种碱土金属阳离子能够置换步骤c)中提供的至少一种阳离子即可。
[0155] 另外或备选地，优选步骤d)中提供的至少一种碱土金属阳离子和步骤a)中离子 交换材料的至少一种碱土金属阳离子是相同的种类。
[0156] 另外或备选地，至少一种碱土金属阳离子选自包含镁、钙、锶及其混合物的组。
[0157] 在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁。例如，至 少一种碱土金属阳离子包含钙。
[0158] 如果至少一种碱土金属阳离子包含钙和/或镁，那么不排除在至少一种碱土金属 阳离子的至少一种来源中其它碱土金属阳离子的存在。例如，如果至少一种碱土金属阳离 子的至少一种来源包含钙，那么至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源还可以包含镁和 /或锶。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源包含钙和 镁。
[0159] 在本发明的一个实施方案中，步骤d)中提供的至少一种碱土金属阳离子和步骤 C)中提供的至少一种阳离子的至少一种来源的所述至少一种阳离子是不同的。例如，如果 步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙，那么步骤C)中的至少一种阳离子包含锂、 钠、钾、镁、锶及其混合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含镁，那么步骤c) 中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、钙、锶及其混合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金 属阳离子包含锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、镁、钙及其混合物。
[0160] 或者，如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙和镁，那么步骤c)中的至 少一种阳离子包含锂、钠、钾、锶及其混 合物。如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包 含钙和锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、镁及其混合物。如果步骤d)中 的至少一种碱土金属阳离子包含镁和锶，那么步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾、 钙及其混合物。
[0161] 还要理解的是，如果步骤d)中的至少一种碱土金属阳离子包含钙、镁和锶，那么 步骤c)中的至少一种阳离子包含锂、钠、钾及其混合物。
[0162] 优选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是包含至少一种碱土金属阳离 子的水溶液。
[0163] "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒 和任选的少量离散的固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术 语"溶解的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的 一个实施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地 < 7. 5重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。术 语"水"溶液不排除含水溶剂中包含少量的至少一种与水可混溶的溶剂。
[0164] 例如，至少一种与水可混溶的溶剂优选地选自甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、四氢呋喃及 其混合物。
[0165] 在本发明的一个实施方案中，水溶液包含至少一种按水溶液中溶剂相的总重量计 量< 40重量％、优选地< 30重量％、更优选地< 20重量％以及最优选地< 10重量％的与 水可混溶的溶剂。
[0166] 在本发明的一个实施方案中，包含至少一种碱土金属阳离子的水溶液不含与水可 混溶的溶剂。
[0167] 另外的或备选地，如果至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源以水溶液的形式 提供，那么所述水溶液包含按水溶液的总重量计至少50重量％、更优选地至少75重量％以 及最优选地至少90重量％的水。
[0168] 例如，水溶液包含按水溶液的总重量计在90到99重量％之间、更优选在91到99 重量％之间以及最优选在92到98重量％之间的水。
[0169] 另外或备选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源包含至少一种量为0. 1 到200mg/L、优选0· 5到150mg/L、更优选1到100mg/L、甚至更优选5到75mg/L以及最优选 10到50mg/L的所述碱土金属阳离子。
[0170] 如果至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是以水溶液的形式提供的，那么所 述水溶液的PH优选地在5到12之间、更优选在6到11之间以及最优选地在7到10.5之 间。
[0171] 优选地，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少一种碱土金属阳离子的 天然存在的来源。在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源 是至少一种碱土金属阳离子的天然存在的来源，所述至少一种碱土金属阳离子能够置换步 骤C)中提供的至少一种阳离子。
[0172] 例如，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是钙的天然存在的来源。
[0173] 在本发明的一个实施方案中，至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源是至少一 种碱土金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
[0174] 可以使用任意种类的硬质淡水，只要提供足量的至少一种碱土金属阳离子（优选 钙）即可。特别地，硬质淡水中的至少一种碱土金属阳离子（优选钙）的量不应当<〇. Ig/ 1、优选地< 0. 5g/l、更优选地< lg/Ι、甚至更优选地< 5g/l以及最优选地< 10g/l。
[0175] 另外或备选地，选择硬质淡水以使其具有5到130° dH、优选10到60° dH以及最 优选14到50° dH的硬度。
[0176] 为了本发明的目的，硬度指的是德国硬度并且以"德国硬性程度，° dH"表达。在 这方面，硬度指的是包含碱土碳酸氢盐的水溶液中碱土金属阳离子的总量，其在PHlO下通 过使用乙二胺四乙酸（EDTA)和EriochromeT作为当量点指示剂的络合滴定来测量。
[0177] 硬质淡水可以选自任意天然存在的来源，例如湖泊和/或河流和/或内海。
[0178] 另外或备选地，硬质淡水可以是人为产生的。例如，软质淡水可以与至少一种碱土 金属阳离子接触，以便制备适合于发明方法的硬质淡水。在本发明的一个实施方案中，把二 价阳离子例如钙和/或镁加入到软质淡水中。还要理解的是，可以由水的再矿化过程获得 硬质淡水。水再矿化的过程描述于例如US 7,374,694、EP 0 520826、W0 2010/12691、欧洲 专利申请11 175 012. 1、欧洲专利申请10 172 771. 7和欧洲专利申请11 179 541. 5中。
[0179] 步骤e):伸至Φ-种离子夺换材料与至小一种阳离子的至Φ-种来源接触
[0180] 根据本发明的步骤e)，步骤a)中的至少一种离子交换材料与步骤c)中至少一种 阳离子的至少一种来源接触。该接触提供了包含：i)至少一种离子交换材料和ii)从步骤 a)的至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子的混合物。
[0181] 步骤a)中的至少一种离子交换材料与至少一种阳离子的至少一种来源的接触可 以通过技术人员所知的任意常规手段完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术 人员将根据其工艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0182] 特别地，要理解的是，方法步骤e)中的接触可以通过本领域技术人员熟知的任一 种用于结合和/或混合和/或搅拌包含粒状材料例如离子交换材料的悬浮体的槽箱和/或 容器来完成。例如，接触步骤e)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在 竖立混合单元中进行。
[0183] 优选地，用于接触步骤e)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0184] 另外或备选地，步骤a)中的至少一种离子交换材料与至少一种阳离子的至少一 种来源的接触可以通过将水溶液形式的至少一种阳离子的至少一种来源注入到包含至少 一种离子交换材料的水性悬浮体或乳液中来完成。如果步骤a)中的至少一种离子交换材 料以固体或过滤材料或流化床的形式提供，那么步骤a)中的至少一种离子交换材料与至 少一种阳离子的至少一种来源的接触可以通过加入水溶液形式的至少一种阳离子的至少 一种来源来完成。在这方面，应当注意混合状况可以通过被引入到至少一种离子交换材料 中的至少一种阳离子的至少一种来源的流动来完成。
[0185] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤e)在2°C到80°C、优选地4°C到60°C以及 最优选地5°C到40°C的温度下进行。
[0186] 例如，接触步骤e)可以在室温下，即在20°C下或在其它温度下进行。
[0187] 根据本发明的一个实施方案，方法步骤e)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0188] 在本发明的一个实施方案中，在接触步骤e)中获得的混合物是水性悬浮体的形 式。如果获得水性悬浮体，那么接触步骤e)优选地在5到12之间、更优选在6到11之间 以及最优选地在7到10. 5之间的pH下进行。
[0189] 接触步骤e)中获得的混合物包含i)至少一种离子交换材料和ii)从至少一种离 子交换材料中释放的至少一种碱土金属阳离子。特别地，应当注意在接触步骤e)期间，结 合到步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子的至少一部分与步骤c) 中的至少一种阳离子交换。
[0190] 步骤ii)中的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)中的至少一种离子交换材料在 分离步骤f)中分离。
[0191] 步骤f):从至Φ-种离子夺换材料中分离至Φ-种碱土金属阳离子
[0192] 根据本发明的步骤f)，步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种 离子交换材料中分离。
[0193] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤f)在2°C到80°C、优选地4°C到60°C以及 最优选地5°C到40°C的温度下进行。例如，分离步骤f)可以在室温下，即在20°C下或在其 它温度下进行。
[0194] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤f)在5到12之间、更优选在6到11之间 以及最优选在7到10. 5之间的pH下进行。
[0195] 步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料的分离 可以通过技术人员所知的任一常规分离手段来完成。例如，步骤ii)的至少一种碱土金属 阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料的分离通过过滤、离心、旋风分离、沉降或其组 合来完成。
[0196] 如果步骤e)中获得的混合物是水溶液的形式，那么步骤ii)的至少一种碱土金属 阳离子优选地通过过滤与步骤i)的至少一种离子交换材料分离，例如，通过膜过滤单元， 以使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离。
[0197] 用于使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料 分离的至少一种膜过滤单元可以是技术人员所知的并且典型地用于过滤包含粒状材料的 水性悬浮体/溶液的任一种膜过滤器。例如，可以使用错流膜微滤装置和/或错流膜超滤 装置。
[0198] 要理解的是，在膜过滤单元的内部和周围环境之间有压力差，使得悬浮的粒状离 子交换材料与悬浮体/溶液分离并获得包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的澄清水 溶液。优选地，膜过滤单元内部的压力高于周围环境的压力。
[0199] "水溶液"在本发明的意义中指的是在含水溶剂中仅仅包含、优选包含溶解的颗粒 和任选地少量离散固体颗粒的体系。优选地，水溶液包含溶解在含水溶剂中的颗粒。术语 "溶解的"在本发明的意义中指的是溶剂中观察不到离散的固体颗粒的体系。在本发明的 一个实施方案中，水溶液在含水溶剂中包含按水溶液的总重量计量< 10重量％、更优选地 < 7. 5重量％、甚至更优选地< 5重量％以及最优选地< 2重量％的离散的固体颗粒。
[0200] 例如，用于使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换 材料分离的至少一种膜过滤单元是错流膜过滤装置。另外或备选地，用于使步骤ii)的至 少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离的至少一种膜过滤单元是 错流膜超滤装置。
[0201] 错流膜过滤装置为技术人员所知。可以适合于本发明方法的一种错流膜过滤装置 包括作为Mycrodyn Modul CMB 150从德国Microdyn-Nadir GMBH商购的错流膜过滤装置。
[0202] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液的硬度为5到130° dH、优选10到60° dH以及最优选14到50° dH。
[0203] 另外或备选地，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子 交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶液的PH在4到 12之间、优选地在5到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。
[0204] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液具有至少lmg/1、优选至少100mg/l、更优选至少1000mg/l、甚至更优选至少2500mg/l以 及最优选至少5000mg/l的所述至少一种碱土金属阳离子的浓度。例如，使步骤ii)的至少 一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的 至少一种碱土金属阳离子的水溶液具有至少7500mg/l或至少lOOOOmg/1的所述至少一种 碱土金属阳离子的浓度。
[0205] 另外或备选地，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离 子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶液具有1到 30000mg/l、优选 100 到 25000mg/l、更优选 1000 到 20000mg/l、甚至更优选 2500 到 15000mg/ 1以及最优选5000到12500mg/l的所述至少一种碱土金属阳离子的浓度。
[0206] 在本发明的一个实施方案中，使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离 子与步骤i)的 至少一种离子交换材料分离之后获得的包含步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子的水溶 液的浊度值低于I. 0NTU、优选地低于0. 5NTU以及最优选地低于0. 3NTU。
[0207] 使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子交换材料分离 之后获得的所述至少一种碱土金属阳离子，在方法步骤g)中进一步与步骤b)中的至少一 种含二氧化碳源接触。使步骤ii)的至少一种碱土金属阳离子与步骤i)的至少一种离子 交换材料分离之后获得的所述至少一种离子交换材料，在方法步骤h)中进一步与步骤d) 中的至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触。
[0208] 步骤g):伸至Φ-种碱土金属阳离子与至Φ-种含二氣化碳源接触
[0209] 根据本发明的步骤g)，步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子与步骤b)中的 至少一种含二氧化碳源接触。该接触提供了至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐。
[0210] 至少一种碱土金属阳离子与至少一种含二氧化碳源的接触可以通过技术人员所 知的任一常规手段来完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术人员将根据其工 艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0211] 在本发明的一个实施方案中，步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子是水溶 液的形式。
[0212] 要理解的是，如果提供了水溶液，那么方法步骤g)中的接触可以通过本领域技术 人员熟知的用于结合和/或混合和/或搅拌水溶液的任一种槽箱和/或容器来完成。例 如，接触步骤g)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在竖立混合单元中 进行。
[0213] 优选地，用于接触步骤g)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0214] 在本发明的一个实施方案中，将含二氧化碳源（优选气态二氧化碳）引入、优选注 入包含步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子的水溶液，形成二氧化碳气泡在溶液中 的分散体并且允许气泡溶解在其中。
[0215] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少200Pa以及最 优选至少300Pa的压力下进行。
[0216] 例如，将二氧化碳在压力下引入包含步骤f)中获得的至少一种碱土金属阳离子 的水溶液。
[0217] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤g)在2°C到80°C、优选4°C到60°C以及最 优选5°C到40°C的温度下进行。例如，接触步骤g)可以在室温下，即在20°C下或在其它温 度下进行。
[0218] 根据本发明的一个实施方案，方法步骤g)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0219] 另外或备选地，接触步骤g)优选地在5到12之间、更优选6到11之间以及最优 选7到10. 5之间的pH下进行。在本发明的一个实施方案中，接触步骤g)在8到10. 5之 间，或8. 2到10. 5之间的pH下进行。
[0220] 根据本发明的一个实施方案，步骤f)中获得的水溶液进一步与用于增强二氧化 碳水合作用的至少一种催化剂接触。例如，用于增强二氧化碳水合作用的至少一种催化剂 是至少一种酶。在本发明的一个实施方案中，用于增强二氧化碳水合作用的至少一种催化 剂是碳酸酐酶。
[0221] 根据方法步骤g)，至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐通过使至少一种碱土金属阳 离子与至少一种含二氧化碳源接触而获得。
[0222] 在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是该至 少一种碱土金属阳离子的不溶于水的碳酸盐。例如，所获得的至少一种碱土金属阳离子的 碳酸盐在25°C下在水中的溶解度< 1000mg/l、优选<500mg/l、更优选< 200mg/l以及最优 选< 150mg/l。例如，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐在25°C下在水中的溶解 度< 100mg/l或< 50mg/l。在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离 子的碳酸盐在25°C下在水中的溶解度< 30mg/l或< 20mg/l。
[0223] 在本发明的一个实施方案中，所获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是碳酸 钙。
[0224] 在本发明的一个实施方案中，所述方法还包含分离步骤g)中获得的至少一种碱 土金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。
[0225] 根据步骤k)，分离步骤g)中获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐可以通过 技术人员所知的任一常规分离手段来完成。例如，分离步骤g)中获得的至少一种碱土金属 阳离子的碳酸盐通过过滤、离心、旋风分离、浓缩、蒸发、沉降或其组合来完成。
[0226] 如果步骤g)中获得的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐是水溶液的形式，那么 该至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐优选地通过过滤，例如通过膜过滤单元从水相中分 离。
[0227] 用于根据步骤k)分离步骤g)中获得的碳酸盐的至少一种膜过滤单元可以是技术 人员所知的并且典型地用于过滤包含粒状材料的水性悬浮体/溶液的任一种膜过滤器。例 如，可以使用错流膜微滤装置和/或错流膜超滤装置。
[0228] 在本发明的一个实施方案中，用于分离步骤g)中获得的碳酸盐的至少一种膜过 滤单元是错流膜过滤装置和/或错流膜超滤装置，如上面进一步所限定的。
[0229] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液具 有1到100° dH、优选2到50° dH以及最优选3到25° dH的硬度。
[0230] 另外或备选地，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的pH在4到12之 间、优选在5到11之间以及最优选地在7到10. 5之间。在本发明的一个实施方案中，分离 步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的pH在8到10. 5之间或8. 2到10. 5之间。
[0231] 另外或备选地，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的至少一种碱土 金属阳离子的浓度为< 10mg/l、优选< 5mg/l、更优选< lmg/1以及最优选< 0. 5mg/l。
[0232] 在本发明的一个实施方案中，分离步骤g)中获得的碳酸盐之后获得的水溶液的 浊度值低于I. 0NTU、优选低于0. 5NTU以及最优选低于0. 3NTU。
[0233] 步骤k)中分离的至少一种碱土金属阳离子的碳酸盐优选地作为过滤器中的沉淀 获得。所获得的碳酸盐可以用本领域所知的任一适合的方法来干燥。至少一种碱土金属阳 离子的碳酸盐可以例如以热方式如通过喷雾干燥器或微波炉或烘箱，或以机械方式如通过 降低含水量被干燥。
[0234] 步骤h):伸至Φ-种离子夺换材料与至Φ-种碱土金属阳离子的至Φ-种来源 接触
[0235] 根据本发明的步骤h)，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中至少 一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触。该接触使步骤a)中的至少一种离子交换材料 再生。
[0236] 至少一种离子交换材料与至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源的接触可以 通过技术人员所知的任一常规手段来完成。优选地，该接触可以在混合条件下进行。技术 人员将根据其工艺设备调整混合条件例如混合速度和温度。
[0237] 在本发明的一个实施方案中，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料是水性悬 浮体的形式。
[0238] 要理解的是，如果提供了水性悬浮体，那么方法步骤h)中的接触可以通过本领域 技术人员熟知的用于结合和/或混合和/或搅拌水性悬浮体的任一种槽箱和/或容器来完 成。例如，接触步骤h)可以在竖立混合单元和/或水平混合单元中进行，优选在竖立混合 单元中进行。
[0239] 优选地，用于接触步骤h)的混合单元包括搅拌装置。例如，搅拌装置选自机械搅 拌装置例如典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的悬浮体的搅拌桨。 或者，搅拌装置选自典型地用于在槽箱和/或容器中搅动和混合包含粒状材料的更浓缩的 悬浮体的粉末-液体混合装置。
[0240] 另外或备选地，可以进行接触步骤h)，使得在步骤f)中获得的至少一种离子交换 材料以过滤材料或流化床的形式提供，将步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种 来源加入其中，以使步骤a)中的至少一种离子交换材料再生。
[0241] 要理解的是，接触步骤g)和接触步骤h)彼此独立地进行。因此，根据方法步骤 h)，步骤f)中获得的至少一种离子交换材料与步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少 一种来源的接触在接触步骤g)之前和/或之中和/或之后进行。
[0242] 如果步骤f)中获得的离子交换材料和/或步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的 至少一种来源是水溶液或水性悬浮体的形式，那么接触步骤h)可以在任一温度下进行，任 选地施加压力，水溶液或水性悬浮体在此时保持液态。
[0243] 相应地，接触步骤h)在-KTC到+80°C、优选-2°C到70°C、更优选4°C到60°C以及 最优选5°C到40°C的温度下进行。例如，接触步骤h)可以在室温下，即在20°C下或在其它 温度下进行。
[0244] 根据本发明的一个实施方案，接触步骤h)进行至少1秒，优选地至少1分钟，例 如，至少15分钟、30分钟、1小时、2小时、4小时、6小时、8小时或10小时。
[0245] 另外或备选地，接触步骤h)优选地在5到12之间、更优选6到11之间以及最优 选7到10. 5之间的pH下进行。在本发明的一个实施方案中，接触步骤h)在8到10. 5之 间，或8. 2到10. 5之间的pH下进行。
[0246] 根据方法步骤h)，至少一种离子交换材料通过使步骤f)中获得的至少一种离子 交换材料与步骤d)中至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接触而再生。
[0247] 因此，要理解的是，步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子 和步骤d)中至少一种来源的至少一种碱土金属阳离子是相同的。在本发明的一个实施方 案中，步骤a)中至少一种离子交换材料的至少一种碱土金属阳离子和步骤d)中至少一种 来源的至少一种碱土金属阳离子是钙。
[0248] 在本发明的一个实施方案中，接触步骤h)中再生的至少一种离子交换材料作为 步骤a)中的至少一种离子交换材料重复使用。
[0249] 如果在使至少一种离子交换材料与至少一种碱土金属阳离子的至少一种来源接 触之后获得了水性悬浮体，那么再生的至少一种离子交换材料可以从水相中分离。此分离 可以通过技术人员所知的任一常规分离手段来完成，如上面的步骤f)所限定的。
[0250] 如上面描述的根据方法步骤h)获得的经再生的至少一种离子交换材料可以用本 领域所知的任一适合的方法浓缩和/或干燥。经再生的至少一种离子交换材料可以例如以 热方式如通过喷雾干燥器或微波炉或烘箱，或以机械方式如通过过滤或降低水的含量被浓 缩和/或干燥。
[0251] 相应地，根据本发明前述的方法导致了稳定的碱土金属碳酸盐产物，S卩，可以简单 地分离并且避免使用基于人造资源的成本密集型原材料。此外，该方法使用了可再生的离 子交换材料，以使吸附材料不被消耗。
[0252] 鉴于获得了非常好的结果，本发明在另一方面涉及可再生离子交换材料用于减少 含二氧化碳源中〇) 2量的用途。在本发明的一个实施方案中，可再生的离子交换材料包含 膨润土。
[0253] 基于以下的实施例将更好地理解本发明的范围和利益，所述实施例旨在阐明本发 明的某些实施方案，并且是非限制性的。
[0254] 附图
[0255] 图1是指在去离子水和3. 5重量％的NaCl溶液中依赖于膨润土含量的自由钙离 子的浓度。第三条曲线涉及在给定的膨润土浓度下释放的自由钙离子在去离子水和3. 5重 量％的NaCl溶液之间的浓度差。
[0256] 图2涉及释放的钙离子量对数次试验（D、E、F、G、H)的过程时间的函数，所述试验 通过用不同进给速率的NaCl溶液冲洗离子交换剂来进行，同时对于每次试验来说溶液中 的NaCl浓度是相同的。
[0257] 图3涉及释放的钙离子量对数次试验（F、I、J)的过程时间的函数，所述试验通过 用不同浓度的NaCl溶液冲洗离子交换剂来进行，同时对于每次试验来说进给速率是相同 的（4ml/分钟）。 实施例
[0258] 1、测量方法 [0259] pH 测量
[0260] pH 是在 25 °C 下使 用 Mettler Toledo Seven Easy pH 计和 Mettler Toledo InLab? Expert Pro pH电极测量的。首先，在20°C下使用pH值为4、7和10的市 售缓冲溶液（来自Aldrich)进行仪器的三点校正（根据分段方法）。记录的pH值是仪器 检测的终点值（终点是当测量信号与最后6秒的平均值相差少于0. ImV时）。
[0261] 布氏粘度
[0262] 使用RVT型Brookfield?粘度计，在25°C的温度下用N° 1到5号适当的盘状转 子以IOOrpm(每分钟转数）的转动速度，在搅拌1分钟之后测量布氏粘度。
[0263] 粒状材料的粒径分布（直径< X的颗粒的质量％ )和重量中值粒径（d5Q)
[0264] 粒状材料的重量中值粒径和粒径质量分布由沉降方法来测定，即在重力场中对沉 降行为的分析。用来自德国Malvern Instruments GmbH的Mastersizer 2000进行测量。 或者，用来自美国Micromeritics的Sedigraph5120装置进行测量。
[0265] 该方法和仪器是技术人员已知的并且普遍用于测定填料和颜料的粒子尺寸。样品 使用高速搅拌器和超声来分散。
[0266] d98值表明了 98重量％的颗粒直径小于此值的直径值。
[0267] X-射线荧光光谱
[0268] XRF数据通过使用技术人员已知的并且普遍用于测定样品组成的方法和仪器而获 得。
[0269] 悬浮体中材料的固体重量（重量％ )
[0270] 固体重量通过把固体材料的重量除以水性悬浮体的总重量而确定。固体重量含量 在160°C下使用Mettler Toledo水分分析仪MJ 33测定。
[0271] 浊度
[0272] 浊度用Hach Lange 2100AN IS实验室浊度计测量，并且使用<0· 1、20、200、1000、 4000和7500NTU的StabCal浊度标准（福尔马肼标准）进行校正。
[0273] 测定硬度（德国硬度，以"。dH"表示）
[0274] 硬度指的是包含碱土碳酸氢盐的水溶液中碱土离子的总量，通过络合滴定来测 量，使用乙二胺四乙酸（EDTA ;商品名称Titriplex III)和Eriochrome T作为当量点指示 剂。
[0275] EDTA(螯合剂）与离子Ca2+和Mg2+形成可溶的、稳定的螯合络合物。将2mL的25% 氨水溶液、氨水/乙酸按缓冲剂（pH为10)和络黑T (Eriochrome black T)指示剂加入到 IOOml待测的水样品中。指示剂和缓冲剂通常作为所谓的"指示剂-缓冲剂片剂"可购得。 当用黄色染料掩蔽时，指示剂与Ca 2+和Mg2+离子形成红色的络合物。在滴定的终点，即当所 有离子与螯合剂结合时，剩余的铬黑T指示剂呈其自由形式，显示绿色的。当未掩蔽指示剂 时，那么颜色从品红改变到蓝色。总硬度可以从已使用的EDTA的量计算。
[0276] 下表1示出了水硬度的不同单位的转换。
[0277] [表 1]
【主权项】
1. 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CO 2量的方法，所述方 法包括W下步骤： a) 提供包含至少一种碱±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， C)提供至少一种阳离子的至少一种来源，所述阳离子能够置换所述至少一种离子交换 材料中的所述至少一种碱上金属阳离子， d) 提供至少一种碱±金属阳离子的至少一种来源， e) 使步骤a)中的所述至少一种离子交换材料与步骤C)中所述至少一种阳离子的至少 一种来源接触，W获得混合物，所述混合物包含 i) 至少一种离子交换材料，和 ii) 从步骤a)的所述至少一种离子交换材料中释放的至少一种碱±金属阳离子， f) 使步骤ii)的所述至少一种碱±金属阳离子与步骤i)的所述至少一种离子交换材 料分离， g) 使步骤f)中获得的所述至少一种碱±金属阳离子与步骤b)中的所述至少一种含二 氧化碳源接触，W获得所述至少一种碱±金属阳离子的碳酸盐，W及 h) 使步骤f)中获得的所述至少一种离子交换材料与步骤d)中所述至少一种碱±金属 阳离子的至少一种来源接触，W再生步骤a)中的至少一种离子交换材料。
2. 根据权利要求1的方法，其中步骤a)的所述至少一种离子交换材料选自天然离子交 换材料、经改性的离子交换材料、合成离子交换材料及其混合物。
3. 根据权利要求1或2的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料包含选自 包含层状娃酸盐、沸石、云母、蒙脱±、藍黑儀侣石及其混合物的组的天然离子交换材料和/ 或选自包含邸TA、离子交换树脂及其混合物的组的合成离子交换材料，优选层状娃酸盐。
4. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 包含选自包含儀、巧、锁及其混合物中的至少一种碱±金属阳离子，优选巧和/或儀。
5. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 W固体或水性悬浮体或乳液或过滤材料或流化床的形式提供。
6. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 W水性悬浮体的形式提供，所述水性悬浮体具有按所述水性悬浮体的总重量计为2重量％ 到50重量％、优选地5重量％到40重量％、更优选地7. 5重量％到30重量％ ^及最优选 地10重量％到20重量％的离子交换材料含量。
7. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由膨润±组成，所述膨润±包含选自包含蒙脱±和伴生矿物的组的各种粘±矿物，所述伴 生矿物为例如石英、云母、高岭石、长石、硫铁矿、方解石、方石英及其混合物。
8. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由膨润±组成，所述膨润±具有按所述膨润±的总重量计为至少60重量％、优选至少80重 量％，例如在85重量％到95重量％之间的蒙脱±含量。
9. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述离子交换材料由其夹层 空间主要被巧和/或儀离子所占据的膨润±组成。
10. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤a)中的所述至少一种离子交换材料 由重量中值粒径dso为0. 〇2至Ij 100 y m、0. 〇75到5〇 y m，或0. 1到5 y m、优选0. 2到3 y m的 膨润±组成。
11. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 选自气体、液体、固体、复合物、离子交换材料及其混合物，优选气体。
12. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 选自空气、工业废气流、废弃气流、火山放气及其混合物。
13. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳源 包含提供至少0. 02化、优选至少0. 05化、更优选至少0. IPa、甚至更优选至少0. 15化W及最 优选至少0. 2化分压的二氧化碳。
14. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源和/或步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离子的至少一种来源是水溶液，优选 按所述水溶液的总重量计包含至少50重量％、更优选至少75重量％ W及最优选至少90重 量％的水的水溶液。
15. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源是至少一种单价和/或二价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价和/或 二价阳离子能够置换所述至少一种离子交换材料的至少一种碱±金属阳离子；优选至少一 种单价阳离子的天然存在的来源，所述至少一种单价阳离子能够置换所述至少一种离子交 换材料的至少一种碱上金属阳离子。
16. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源是海水。
17. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤b)中的所述至少一种含二氧化碳 源、和/或步骤C)中的能够置换所述至少一种离子交换材料的至少一种碱±金属阳离子的 所述至少一种阳离子的至少一种来源、和/或所述至少一种碱上金属阳离子的至少一种来 源是W水溶液的形式提供，优选W抑在5到12之间、优选在6到11之间化及最优选在7 到10. 5之间的水溶液形式提供。
18. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源的所述至少一种阳离子选自裡、钢、钟、儀、锁及其混合物，优选钢。
19. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤C)中的所述至少一种阳离子的至少 一种来源包含量为0. 1至Ij 150g/L、优选1至Ij lOOg/L、更优选5到75g/L W及最优选10到 50g/L的所述至少一种阳离子。
20. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源是至少一种碱±金属阳离子的天然存在的来源，例如硬质淡水。
21. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源是硬度为5到130°地、优选10到60。地W及最优选14到50。地的 硬质淡水。
22. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源的所述至少一种碱上金属阳离子选自儀、巧、锁及其混合物，优选巧。
23. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤d)中的所述至少一种碱±金属阳离 子的至少一种来源包含量为0. 1到200mg/L、优选0. 5到150mg/L、更优选1到lOOmg/L、甚 至更优选5到75mg/L W及最优选10到50mg/L的所述至少一种碱±金属阳离子。
24. 根据权利要求6到23中任一项的方法，其中进行接触步骤g) W将步骤b)中的所 述至少一种含二氧化碳源引入步骤f)中获得的水溶液。
25. 根据权利要求24的方法，其中使步骤f)中获得的所述水溶液进一步与用于增强二 氧化碳的水合作用的至少一种催化剂接触。
26. 根据权利要求25的方法，其中用于增强二氧化碳的水合作用的所述至少一种催化 剂是至少一种酶，优选碳酸酢酶。
27. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接 触步骤g)和/或接触步骤h)在2°C到80°C、优选在4°C到60°C W及最优选在5°C到40°C 的温度下进行。
28. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤e)和/或分离步骤f)和/或接 触步骤g)和/或接触步骤h)在4到12之间、优选在5到11之间W及最优选在7到10. 5 之间的抑下进行。
29. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤g)在至少lOOPa、更优选至少 200化W及最优选至少300Pa的压力下进行。
30. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中接触步骤h)在接触步骤g)之前和/或之 中和/或之后进行。
31. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中分离步骤f)通过过滤、离屯、、旋风分离、 沉降或其组合而进行。
32. 根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法还包括分离步骤g)中获得的所 述至少一种碱±金属阳离子的碳酸盐的步骤k)。
33. 根据权利要求32的方法，其中分离步骤k)通过过滤、离屯、、旋风分离、浓缩、蒸发、 沉降或其组合而进行。
34. 根据权利要求1到10中任一项的可再生离子交换材料用于减少来自含二氧化碳源 的〇化的量的用途。
35. 根据权利要求34的可再生离子交换材料的用途，其中所述可再生离子交换材料包 含膨润上。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C01F11-18, B01D53-14, B01J20-12, C02F1-66, C01F5-24, B01D53-62, C02F5-08, C02F5-06
【公开号】CN104540575
【申请号】CN201380041673
【发明人】米歇尔·申克尔, 帕特里克·A·C·加纳, 约阿希姆·舍尔科普夫, 丹尼尔·甘滕拜因
【申请人】欧米亚国际集团
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2013年7月16日
【公告号】CA2879243A1, EP2695661A1, EP2882515A1, US20150165372, WO2014023530A1
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