知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-14
(54)【発明の名称】ガスフィルタ
(51)【国際特許分類】
B01D 53/04 20060101AFI20231207BHJP
B01J 20/04 20060101ALI20231207BHJP
B01J 20/34 20060101ALI20231207BHJP
B01J 20/30 20060101ALI20231207BHJP
B01D 53/62 20060101ALI20231207BHJP
B01D 53/82 20060101ALI20231207BHJP
B01D 53/96 20060101ALI20231207BHJP
【ＦＩ】
B01D53/04 110
B01J20/04 A ZAB
B01J20/04 B
B01J20/34 H
B01J20/30
B01D53/04 220
B01D53/62
B01D53/82
B01D53/96
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023557834
(86)(22)【出願日】2021-12-07
(85)【翻訳文提出日】2023-08-07
(86)【国際出願番号】 GB2021053197
(87)【国際公開番号】W WO2022123230
(87)【国際公開日】2022-06-16
(31)【優先権主張番号】2019318.1
(32)【優先日】2020-12-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523211062
【氏名又は名称】ユニヴァーシティ オブ バース
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100123777
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 さつき
(74)【代理人】
【識別番号】100111796
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 博信
(74)【代理人】
【識別番号】100123766
【弁理士】
【氏名又は名称】松田 七重
(72)【発明者】
【氏名】ペレラ セマリ プリヤンティ
(72)【発明者】
【氏名】クリッテンデン バリー デイヴィッド
(72)【発明者】
【氏名】カミュ オリヴィエ
(72)【発明者】
【氏名】チュウ ヨン－ミン
(72)【発明者】
【氏名】ジー ラムヤ
【テーマコード（参考）】
4D002
4D012
4G066
【Ｆターム（参考）】
4D002AA09
4D002AC10
4D002BA04
4D002CA07
4D002DA01
4D002DA16
4D002DA35
4D002DA45
4D002DA46
4D002DA47
4D002EA08
4D002FA01
4D002GA01
4D002GB11
4D002GB12
4D012BA01
4D012CA03
4D012CB05
4D012CD04
4D012CE03
4D012CF08
4D012CF10
4D012CG01
4D012CG05
4G066AA14D
4G066AA20C
4G066AA43B
4G066AA64C
4G066AA72C
4G066AC02C
4G066AC12C
4G066AC15C
4G066AC17C
4G066AC24C
4G066AC27C
4G066AC31C
4G066BA09
4G066BA20
4G066BA22
4G066BA24
4G066BA36
4G066CA35
4G066DA03
4G066FA03
4G066FA22
4G066FA37
4G066GA01
(57)【要約】
本発明は、活性要素、及び前記活性要素のためのハウジング構造体を含むガスフィルタであって、前記ハウジング構造体が、ガス吸入口とガス排出口とを含み、前記活性要素が、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、ガスフィルタを提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
活性要素、及び前記活性要素のためのハウジング構造体を含むガスフィルタであって、前記ハウジング構造体が、ガス吸入口とガス排出口とを含み、前記活性要素が、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、前記ガスフィルタ。
【請求項2】
マトリックス材料が、セラミック材料及び／又はポリマーを含むか、これらからなるか、又はこれらから実質的になる、請求項１に記載のガスフィルタ。
【請求項3】
マトリックス材料がセラミック材料であり、前記セラミック材料が無機鉱物を含む、請求項１又は２に記載のガスフィルタ。
【請求項4】
セラミック材料が粘土材料を含む、請求項２又は３に記載のガスフィルタ。
【請求項5】
粘土材料が、カオリナイト、モンモリロナイト－スメクタイト、イライト、緑泥石粘土、又は粘土のうちのいずれか１種又は複数から選択される、請求項４に記載のガスフィルタ。
【請求項6】
粘土材料が、クリノプタライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、ベントナイトのうちのいずれか１種又は複数から選択される、請求項４又は５に記載のガスフィルタ。
【請求項7】
マトリックス材料がポリマーを含むか、ポリマーからなるか、又はポリマーから実質的になる、請求項１又は２に記載のガスフィルタ。
【請求項8】
ポリマーが泡形成ポリマーである、請求項７に記載のガスフィルタ。
【請求項9】
ポリマーが、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、本質的に微孔質のポリマー（ＰＩＭ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロース又は生分解性ポリマー、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）及び乳酸グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含む、請求項７又は８に記載のガスフィルタ。
【請求項10】
ポリマーが、ポリイミドを含むか、又はポリイミドからなるか、又はポリイミドから実質的になる、請求項７～９のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項11】
マトリックス材料が、メソ孔及び／又はマクロ孔を含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項12】
ＣＯ2収着剤が、アルカリ金属炭酸塩、例えば、Ｋ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｌｉ2ＣＯ3のうちの１種又は複数から選択される、請求項１～１１のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項13】
水がマトリックス材料中に埋め込まれている、請求項１～１２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項14】
水の少なくとも一部、又は水のすべてが、追加の固体材料によって提供される、請求項１～１３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項15】
追加の固体材料が、粒子状であり、酸化アルミニウム、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種又は複数から選択される、請求項１４に記載のガスフィルタ。
【請求項16】
追加の固体材料が、粒子状酸化アルミニウム（例えば、アルファアルミナ粉末、Ａｌ2Ｏ3）から選択され、酸化アルミニウムの粒子サイズが、５０μｍ未満であってもよい、請求項１４又は１５に記載のガスフィルタ。
【請求項17】
活性要素が、（ｉ）セラミック材料、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料と、（ｉｉ）ポリマー、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料との組み合わせを含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項18】
ＣＯ2収着剤が、その前駆体の形態、例えば少なくとも１種の重炭酸塩の形態で存在する、請求項１～１７のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【請求項19】
ガス流から二酸化炭素を除去する方法であって、ガス流に、請求項１から１８のいずれか１項に記載のガスフィルタを通過させることを含む、前記方法。
【請求項20】
ガスフィルタ又は活性マトリックスを加熱してＣＯ2収着剤を生み出す（再生する）、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
請求項１に記載のガスフィルタにおける使用に適した活性要素であって、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、前記活性要素。
【請求項22】
請求項２～１８のいずれか１項に準拠していることをさらに特徴とする、請求項２１に記載の活性要素。
【請求項23】
活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成することを含む、前記方法。
【請求項24】
活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成すること、活性要素に、ＣＯ2収着剤又はその前駆体を含浸させることを含み、ＣＯ2収着剤又はその前駆体が、溶液中にある、前記方法。
【請求項25】
活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、ポリマーマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、第１のモノマー、第１のモノマーのための溶媒、第１の触媒、水、及び任意に少なくとも１種の添加剤を含む、第１の混合物を形成すること、
第２のモノマー、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、第２の触媒を含む第２の混合物を形成すること、
前記第１及び第２の混合物を組み合わせて、前記ポリマーマトリックスを形成すること
を含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガスフィルタ、その作製の方法及びその使用に関する。より特定的には、本発明は、空気フィルタ、その作製の方法及びその使用に関する。特に、フィルタは、ガス流又は空気流から、二酸化炭素（ＣＯ2）を除去するために使用されうる。本発明はまた、前記ガス（空気）フィルタにおける使用に好適な活性要素、その作製の方法及びその使用に関する。
【背景技術】
【0002】
環境中の過剰量の二酸化炭素に関して、問題が認識されていることは周知である。大気中、及び様々な他の環境、例えば、産業、事業又は家庭において生み出された排ガス又は廃棄ガスからの、より一般には、閉鎖的な環境空間、例えば乗用車及びオフィスにおける、二酸化炭素のレベルを低減する方法について、重大且つ持続的な必要性がある。本発明は、これらの問題に対処することを試みる。
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様では、活性要素、及び前記活性要素のためのハウジング構造体を含むガスフィルタであって、前記ハウジング構造体が、ガス吸入口とガス排出口とを含み、前記活性要素が、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、ガスフィルタを提供する。
本発明に準拠したガス（例えば空気）フィルタは、健康産業及び交通産業、例えば航空及び自動車産業を含む、様々な環境又は用途における使用に好適である。空気フィルタは、乗用車及び貨車のキャビンを含む、航空機のキャビン又は自動車のキャビンにおいて使用してもよい。例えば、空気フィルタは、電気自動車の空気システムに使用してもよい。空気フィルタは、呼吸装置、産業廃棄ガススタック、ドラフトチャンバー、空気清浄機、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、並びにダイビングリブリーザーに使用してもよい。
第２の態様では、ガス流から二酸化炭素を除去する方法であって、ガス流に、本発明の第１の態様に準拠したガスフィルタを通過させることを含む、方法を提供する。ガス流は、ガス吸入口においてガスフィルタに入り、マトリックス材料を通過し、ＣＯ2収着剤と接触し、ガス排出口においてガスフィルタを出る。二酸化炭素のレベルは、空気フィルタを通過し、ＣＯ2収着剤と接触した後には低減している。本発明の方法では、ガスフィルタは、前記フィルタを活性化させるために、加熱してもよい。例えば、ＣＯ2収着剤が、アルカリ金属炭酸塩を含む、アルカリ金属炭酸塩からなる、又はアルカリ金属炭酸塩から実質的になる場合、使用中に、アルカリ金属炭酸塩は、少なくとも部分的に、対応するアルカリ金属重炭酸塩に変換される。熱を適用することによって、アルカリ金属重炭酸塩は、元の対応するアルカリ金属炭酸塩に変換される。ガスフィルタは、「活性」又は「不活性」の状態又は形態のいずれかで製造されうる。例えば、ガスフィルタは、当初、マトリックス材料が重炭酸塩を含んで生産されてもよい。重炭酸塩のみが存在し、炭酸塩が存在しない状況では、ガスフィルタは、ここでは、不活性形態にあると記載されうる。炭酸塩のみが存在し、重炭酸塩が存在しない状況では、ガスフィルタは、ここでは、活性形態にあると記載されうる。炭酸塩と重炭酸塩との両方が存在する状況では、ガスフィルタは、活性形態又は部分的に活性形態にあると記載されうる。
本発明に準拠したガス（例えば空気）フィルタは、健康産業及び交通産業、例えば航空及び自動車産業を含む、様々な環境又は用途における使用に好適である。空気フィルタは、乗用車及び貨車のキャビンを含む、航空機のキャビン又は自動車のキャビンにおいて使用してもよい。例えば、空気フィルタは、電気自動車の空気システムに使用してもよい。空気フィルタは、呼吸装置、産業廃棄ガススタック、ドラフトチャンバー、空気清浄機、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システム、並びにダイビングリブリーザーに使用してもよい。
第２の態様では、ガス流から二酸化炭素を除去する方法であって、ガス流に、本発明の第１の態様に準拠したガスフィルタを通過させることを含む、方法を提供する。ガス流は、ガス吸入口においてガスフィルタに入り、マトリックス材料を通過し、ＣＯ2収着剤と接触し、ガス排出口においてガスフィルタを出る。二酸化炭素のレベルは、空気フィルタを通過し、ＣＯ2収着剤と接触した後には低減している。本発明の方法では、ガスフィルタは、前記フィルタを活性化させるために、加熱してもよい。例えば、ＣＯ2収着剤が、アルカリ金属炭酸塩を含む、アルカリ金属炭酸塩からなる、又はアルカリ金属炭酸塩から実質的になる場合、使用中に、アルカリ金属炭酸塩は、少なくとも部分的に、対応するアルカリ金属重炭酸塩に変換される。熱を適用することによって、アルカリ金属重炭酸塩は、元の対応するアルカリ金属炭酸塩に変換される。ガスフィルタは、「活性」又は「不活性」の状態又は形態のいずれかで製造されうる。例えば、ガスフィルタは、当初、マトリックス材料が重炭酸塩を含んで生産されてもよい。重炭酸塩のみが存在し、炭酸塩が存在しない状況では、ガスフィルタは、ここでは、不活性形態にあると記載されうる。炭酸塩のみが存在し、重炭酸塩が存在しない状況では、ガスフィルタは、ここでは、活性形態にあると記載されうる。炭酸塩と重炭酸塩との両方が存在する状況では、ガスフィルタは、活性形態又は部分的に活性形態にあると記載されうる。
【0004】
第３の態様では、本発明の第１の態様において参照した活性要素を提供する。以上のように、本発明は、本発明の第１及び第２の態様における使用に好適な活性要素にも及ぶ。
第４の態様では、活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理（green）物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成することを含む、方法を提供する。
第５の態様では、活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成すること、活性要素に、ＣＯ2収着剤又はその前駆体を含浸させることを含む、方法を提供する。ＣＯ2収着剤又はその前駆体は、溶液であってもよく、例えば、部分的に又は全体的に溶解していてもよい。
第４の態様では、活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理（green）物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成することを含む、方法を提供する。
第５の態様では、活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成すること、活性要素に、ＣＯ2収着剤又はその前駆体を含浸させることを含む、方法を提供する。ＣＯ2収着剤又はその前駆体は、溶液であってもよく、例えば、部分的に又は全体的に溶解していてもよい。
【0005】
第６の態様では、活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、ポリマーマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
第１のモノマー、溶媒、第１の触媒、水、及び任意に少なくとも１種の添加剤を含む、第１の混合物を形成すること、
第２のモノマー、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、第２の触媒を含む第２の混合物を形成すること、
前記第１及び第２の混合物を組み合わせる（又は反応させる）こと
を含む、方法を提供する。
少なくとも１種の添加剤は、シリコン油でありうる。第１及び第２の触媒は、互いに独立して、アミン触媒、スズ触媒から選択されうる。前記第１及び第２の混合物を組み合わせると、ポリマー泡形成反応が開始して、ポリマー発泡体マトリックスの形成が起こりうる。第１及び第２のモノマーは、互いに独立して、任意の組み合わせで、無水物（例えばＰＭＤＡ）、イソシアネート（例えばポリ［（フェニルイソシアネート）－コ－ホルムアルデヒド］、Ｐ－ＭＤＩと省略されうる）から選択されうる。無水物の他の好適な例は、オキシ（ｏｘｉ）ジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）のうちの１種又は複数から選択されうる。好適なイソシアネートモノマーは、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）である。
第１のモノマー、溶媒、第１の触媒、水、及び任意に少なくとも１種の添加剤を含む、第１の混合物を形成すること、
第２のモノマー、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、第２の触媒を含む第２の混合物を形成すること、
前記第１及び第２の混合物を組み合わせる（又は反応させる）こと
を含む、方法を提供する。
少なくとも１種の添加剤は、シリコン油でありうる。第１及び第２の触媒は、互いに独立して、アミン触媒、スズ触媒から選択されうる。前記第１及び第２の混合物を組み合わせると、ポリマー泡形成反応が開始して、ポリマー発泡体マトリックスの形成が起こりうる。第１及び第２のモノマーは、互いに独立して、任意の組み合わせで、無水物（例えばＰＭＤＡ）、イソシアネート（例えばポリ［（フェニルイソシアネート）－コ－ホルムアルデヒド］、Ｐ－ＭＤＩと省略されうる）から選択されうる。無水物の他の好適な例は、オキシ（ｏｘｉ）ジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）のうちの１種又は複数から選択されうる。好適なイソシアネートモノマーは、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）である。
【0006】
本発明の第４、第５及び第６の態様では、形成された活性要素において、水の供給源を提供する固体材料（例えば、吸湿性物質、親水性物質又は吸湿剤）をさらに組み合わせてもよい。吸湿剤は一般に、吸湿性材料の一種として考えられる。この固体材料は、第４、第５及び第６の態様における水の供給源となることもあり、且つ／又は追加の水の供給源となることもある。第４及び第５の態様では、前記固体材料を、ペーストと組み合わせてもよい。第６の態様では、前記固体材料を、第１及び／又は第２の混合物に組み合わせてもよい。固体材料は、溶液若しくは部分的な溶液に、又は分散体若しくはスラリーに組み込んでもよい。固体材料は、酸化アルミニウム（例えばＡｌ2Ｏ3）、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせから選択されうる。前記固体材料の使用はまた、本発明の最初の３つの態様にも適用可能である。
【0007】
本発明の様々な材料において、ＣＯ2収着剤を、不活性形態で組み合わせてもよい。不活性の要素は、ＣＯ2収着剤を活性形態に変換するために、加熱されうる。例えば、ＣＯ2収着剤は、重炭酸塩の形態で加えた後、加熱して炭酸塩に変換してもよい。参照を容易にするため、ＣＯ2収着剤は、活性形態であることを指しても、不活性形態であることを指してもよい。ここでは、ＣＯ2収着剤前駆体を指すこともある。例えば、重炭酸カリウムは、ＣＯ2収着剤である炭酸カリウムに容易に変換されうるため、ＣＯ2収着剤前駆体として記載されうる。したがって、本発明の様々な態様及び実施形態におけるＣＯ2収着剤への言及はいずれも、ＣＯ2収着剤前駆体という特色によって置き換えてもよい。
本発明の様々な態様では、活性要素を粒子に形成してもよい。例えば、活性要素を破砕、磨砕又は粉砕してもよく、ふるい分けしてもよい。
本発明の様々な態様では、活性要素を粒子に形成してもよい。例えば、活性要素を破砕、磨砕又は粉砕してもよく、ふるい分けしてもよい。
【0008】
ここでは、ＣＯ2収着剤は、ＣＯ2反応性材料を指すこともある。ＣＯ2反応性材料又は収着剤の機能は、ガス流を介して流れる、ガス流中のＣＯ2の量を低減することである。これは、任意の組み合わせを含む、吸着、吸収又は化学反応を通じて起こりうる。
本発明の様々な態様では、ガスは空気であってもよく、排ガス、例えば燃焼機関からの排ガス、又は産業プロセスにおいて生み出されるガスであってもよい。
本発明に関して、多数の利点がある。例えば、本発明に準拠した空気フィルタは、サイズの経済性、より大きな装填量、改善された効率のうちの１つ又は複数を提供し、反復的使用のために容易且つ効率的に再生される。
ここで、このような及び他の本発明の態様を、本発明の実施形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に記載する。
本発明の様々な態様では、ガスは空気であってもよく、排ガス、例えば燃焼機関からの排ガス、又は産業プロセスにおいて生み出されるガスであってもよい。
本発明に関して、多数の利点がある。例えば、本発明に準拠した空気フィルタは、サイズの経済性、より大きな装填量、改善された効率のうちの１つ又は複数を提供し、反復的使用のために容易且つ効率的に再生される。
ここで、このような及び他の本発明の態様を、本発明の実施形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1a】活性要素が、マイクロチャネルを含むミニリス（ｍｉｎｉｌｉｔｈ）の形態である、本発明に準拠した活性要素の図示である。
【図1b】活性要素が、ポリマーを含むマトリックス材料の形態である、本発明に準拠した活性要素の図示である。
【図3a】いくつかのマイクロチャネルを含む、実施例１に準拠して作製された押出成形ミニリスを示す図である。
【図3b】実施例１に準拠して作製された炭酸塩／ベントナイト／アルミナミニリスのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡写真）を示す図である。
【図3c】ラボベンチ上に周囲条件下で２４時間放置した後の、実施例１に準拠して作製された炭酸塩／ベントナイト／アルミナミニリスのＳＥＭを示す図である。
【図3e】４％のＣＯ2及び９３％の水分によって、３２℃、１ｂａｒ且つ５００ｍｌ／分の流量のＣＯ2において試験した後、１６５℃において再生された、図１に準拠して作製された重炭酸塩／ベントナイト／アルミナ（２０％）押出物のＳＥＭを示す図であり、大きな表面積のメソ／マクロ孔質構造（活性形態）を示している。
【図4a-4d】１ｌ／分の流量のＣＯ2を基準とする、実施例１～３からのサンプルを使用したＣＯ2漏出曲線を示すグラフである。 図４ａは、４％のＣＯ2を使用した、実施例１の場合のミニリス押出物についての結果（時間に対してプロットしたＣt／Ｃ0）を示す。 図４ｂは、０．５％のＣＯ2を使用した、実施例１の場合のミニリス押出物についての結果（時間に対してプロットしたＣt／Ｃ0）を示す。 図４ｃは、４％のＣＯ2を使用した、実施例２の場合のミニリス押出物についての結果（時間に対してプロットしたＣt／Ｃ0）を示す。 図４ｄは、４％のＣＯ2を使用した、実施例３の場合のミニリス押出物についての結果（時間に対してプロットしたＣt／Ｃ0）を示す。
【図5a-5d】実施例４及び５に関するＳＥＭ画像を示す図である。 図５ａは、実施例４に準拠して作製された重炭酸塩発泡体のＳＥＭ画像を示す図である。 図５ｂは、実施例４に準拠して作製し、再生して炭酸塩を形成した後の発泡体のＳＥＭ画像を示す図である。 図５ｃは、実施例５に準拠して作製し、水分及びＣＯ2によって試験した後の炭酸塩マトリックスのＳＥＭ画像を示す図である。 図５ｄは、実施例５に準拠して作製し、続いて再生し、水分及びＣＯ2によって試験した後の炭酸塩マトリックスのＳＥＭ画像を示す図である。
【図6a-6(i)】実施例５に準拠したＳＥＭ画像を示す図である。 図６ａは、１６５℃において２４時間再生することによる、ＫＨＣＯ3粉末に由来するＫ2ＣＯ3を示す、１００倍の図である。 図６ｂは、１６５℃において２４時間再生することによる、ＫＨＣＯ3粉末に由来するＫ2ＣＯ3を示す、３０００倍の図である。 図６ｃは、１６５℃における２４時間再生後の、ポリイミドマトリックス中のＫＨＣＯ3由来のＫ2ＣＯ3を示す図である。 図６ｄは、純粋なＫＨＣＯ3を示す１００倍の図である（不活性形態）。 図６ｅは、純粋なＫＨＣＯ3を示す３０００倍の図である（不活性形態）。 図６ｆは、ＣＯ2及び水分に曝露した後、ポリイミド発泡体中のＫ2ＣＯ3がＫＨＣＯ3に変換されていることを示す図である。 図６ｇは、７～４５μｍの範囲内の粒子サイズを有する重炭酸塩粉末を示す図であり、平滑な表面に白色斑点を呈している。 図６ｈは、１回目の再生構造を示す図であり、すなわち、重炭酸塩が加熱され、炭酸塩形態に初めて変換されている。活性形態（炭酸塩）は、大表面積の「脳状」（外観において）テクスチャとして記載されうるものを呈し、これによって、ＣＯ2及び水分を容易に捕捉できる。ＣＯ2及び水分への曝露は、炭酸塩の、図６ｇに示される白色斑点を有する重炭酸塩への変換をもたらす。 図６ｉは、２回目の再生構造を示す図であり、すなわち、重炭酸塩が加熱され、炭酸塩形態に２回目に変換されている。活性形態（炭酸塩）は、大表面積の「脳状」テクスチャとして記載されうるものを呈し、これによって、ＣＯ2及び水分を容易に捕捉できる。ＣＯ2及び水分への曝露は、炭酸塩の、白色斑点を有する重炭酸塩への変換をもたらす。
【図7a-7c】空気中の４体積％ＣＯ2によって、２０℃、３２℃及び４５℃において４時間チャレンジした、ポリイミド（ＰＩ）／アルミナ（４０質量％）／ＫＨＣＯ3（４０質量％）の２種のサンプル（実施例４に準拠）の吸着漏出曲線に対する、温度の効果を示すグラフである。 図７ａ：２０－ＢＣ（２０℃において試験した活性発泡体）。 図７ｂ：３２－ＢＣ（３２℃において試験した活性発泡体）。 図７ｃ：４５－ＢＣ＋押出物と比較した、４５－ＢＣ（４５℃において試験した活性発泡体）。
【図7d】ＣＯ2の反応及び除去に対する再生サイクルの数の効果、並びに６回の再生サイクル後に観測された安定な重炭酸／炭酸発泡体（表４、実施例５に準拠）を表すグラフである。
【図7e】ＣＯ2の反応及び除去、並びに炭酸塩発泡体の関連する性能に対する、運用温度の効果を表すグラフである。この図は、４５℃の温度において、容量が増加したこと及び安定な反応条件であることを表す（表５、実施例５に準拠）。
【図8】本発明に準拠して試験したサンプルの収着／反応性特性を判定するために使用される、吸着フロー－漏出装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
ガスフィルタ
ガスフィルタは、空気を濾過するのに好適な形態であってもよく、他のガスの供給源若しくはガス流を濾過するのに好適な形態であってもよい。例えば、排ガス、例えば燃焼機関によって放出される排ガスを濾過するために使用されうる。実質的に、厳密な用途とは関係なく、ガスフィルタは同じ要素を含み、この同じ要素とはガス吸入口とガス排出口とである。ここでは、「ガス」というあらゆる言及は、ガスの一種である「空気」への言及も含むものとして受け取られたい。本発明に準拠したガス（例えば空気）フィルタは、健康産業及び交通産業、例えば航空及び自動車産業を含む、様々な環境又は用途における使用に好適である。空気フィルタは、航空機のキャビン又は自動車のキャビンにおいて使用してもよい。
ガスフィルタは、空気を濾過するのに好適な形態であってもよく、他のガスの供給源若しくはガス流を濾過するのに好適な形態であってもよい。例えば、排ガス、例えば燃焼機関によって放出される排ガスを濾過するために使用されうる。実質的に、厳密な用途とは関係なく、ガスフィルタは同じ要素を含み、この同じ要素とはガス吸入口とガス排出口とである。ここでは、「ガス」というあらゆる言及は、ガスの一種である「空気」への言及も含むものとして受け取られたい。本発明に準拠したガス（例えば空気）フィルタは、健康産業及び交通産業、例えば航空及び自動車産業を含む、様々な環境又は用途における使用に好適である。空気フィルタは、航空機のキャビン又は自動車のキャビンにおいて使用してもよい。
【0011】
ガスフィルタは、活性要素を格納するための構造体を含んでもよい。ハウジング構造体は、典型的にはガス吸入口とガス排出口とを含んでもよく、ガス吸入口におけるガスがガスフィルタに入ったとき、より均等に行き渡ることを確実にし、したがって、ガスフィルタの活性部分をより効率的にする、ガス分配器、例えばガス分配プレートも含んでもよい。ハウジング構造体は周知であり、典型的には、ガスフィルタの活性部分への取り付けの手段を含む。マトリックス材料は、効果的には充填マトリックス材料であり、ここではそのように称することもある。充填マトリックス材料はまた、ここではより一般的に、活性要素と称することもある。活性要素は、水若しくは水分、又は水若しくは水分の供給源も含む。典型的には、水は、ＣＯ2収着剤と一緒に、ポリマーマトリックス中に埋め込まれている。好適な水の供給源としては、１種又は複数の吸湿性物質、例えば吸湿剤材料が挙げられる。本発明者らは、粒子状形態の酸化アルミニウム（例えばアルファＡｌ2Ｏ3）が、水又は水分の供給源として特に有用であり、マトリックス材料中に容易に埋め込まれうることを見出した。
例として、ＣＯ2収着剤がアルカリ金属炭酸塩、例えば炭酸カリウムである場合が考えられうる。炭酸カリウムがガスフィルタ中でＣＯ2を除去する方法は、下の式１（Ｅｑｎ １）を参照して考えてもよい。
Ｋ2ＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ2 ⇔ ２ＫＨＣＯ3 ・・・・・Ｅｑｎ １
例として、ＣＯ2収着剤がアルカリ金属炭酸塩、例えば炭酸カリウムである場合が考えられうる。炭酸カリウムがガスフィルタ中でＣＯ2を除去する方法は、下の式１（Ｅｑｎ １）を参照して考えてもよい。
Ｋ2ＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ2 ⇔ ２ＫＨＣＯ3 ・・・・・Ｅｑｎ １
【0012】
Ｅｑｎ １が指示する通り、反応は可逆的であり、ガスフィルタが再生されうるメカニズムを提供する。炭酸カリウムは、水及び二酸化炭素と反応して、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ3）を形成し、したがって、空気などのガス流からＣＯ2が除去される。重炭酸カリウムを好適な温度に加熱することによって、反応が右から左へ移動し、炭酸カリウムが形成され、したがって、さらなる使用のために準備されたガスフィルタが提供される。加熱した後、構造体又はガスフィルタは、再生された、又はリサイクルされた、又は活性形態にあると言うことができる。
ガスフィルタの厳密な設計は、空気のフロー速度、設置構成、許容可能な圧力低下及び寿命要件を含む、主として所望のレベルのＣＯ2の除去を達成することに関するいくつかの変数に依存しうる。本発明に準拠したガスフィルタは、最小限の圧力低下、最小限の質量、高い圧潰強度、改善されたエネルギーの節減、及び長い実用寿命のうちの１種又は複数を提供することを求めている。
ガスフィルタの厳密な設計は、空気のフロー速度、設置構成、許容可能な圧力低下及び寿命要件を含む、主として所望のレベルのＣＯ2の除去を達成することに関するいくつかの変数に依存しうる。本発明に準拠したガスフィルタは、最小限の圧力低下、最小限の質量、高い圧潰強度、改善されたエネルギーの節減、及び長い実用寿命のうちの１種又は複数を提供することを求めている。
【0013】
マトリックス材料
マトリックス材料は、ＣＯ2収着剤を支持する。ＣＯ2収着剤の少なくとも一部、又は実質的にすべて、又はすべてが、マトリックス材料中に埋め込まれている。以上のように、マトリックス材料は、ここでは、充填マトリックス材料と称することもある。典型的には、ＣＯ2収着剤は、マトリックス材料にくまなく分布し、マトリックス材料中に埋め込まれており、その結果、収着剤の大部分は、マトリックス材料によって包囲される。しかしながら、収着剤の一部は埋め込まれていなくてもよく、マトリックス材料の表面に存在してもよい。以上のように、マトリックス材料は、ＣＯ2収着剤によってコーティングされうるが、しかしながら、少なくともいくらかの、マトリックス中に埋め込まれているＣＯ2収着剤が存在することが要件である。典型的には、ＣＯ2収着剤は、マトリックス材料中にランダムに分布しており、そのため、均一に分布していない。
マトリックスは、ポリマーから形成されてもよく、セラミック材料から形成されてもよい。
マトリックス材料は、ＣＯ2収着剤を支持する。ＣＯ2収着剤の少なくとも一部、又は実質的にすべて、又はすべてが、マトリックス材料中に埋め込まれている。以上のように、マトリックス材料は、ここでは、充填マトリックス材料と称することもある。典型的には、ＣＯ2収着剤は、マトリックス材料にくまなく分布し、マトリックス材料中に埋め込まれており、その結果、収着剤の大部分は、マトリックス材料によって包囲される。しかしながら、収着剤の一部は埋め込まれていなくてもよく、マトリックス材料の表面に存在してもよい。以上のように、マトリックス材料は、ＣＯ2収着剤によってコーティングされうるが、しかしながら、少なくともいくらかの、マトリックス中に埋め込まれているＣＯ2収着剤が存在することが要件である。典型的には、ＣＯ2収着剤は、マトリックス材料中にランダムに分布しており、そのため、均一に分布していない。
マトリックスは、ポリマーから形成されてもよく、セラミック材料から形成されてもよい。
【0014】
マトリックス材料は、多孔質であってもよい。以上のように、いくつかの細孔又はチャネル又は空隙が、マトリックス材料中に存在しうる。細孔の一部は、相互に接続されていてもよい。細孔又はチャネルの存在によって、ＣＯ2が拡散しうる道筋が提供される。ＣＯ2分子が吸収される、吸着される又は反応するまでに、マトリックス材料を介して移動しなければならない距離は、ここでは、拡散経路長と称することもある。好ましくは、マトリックス材料は、メソ孔質且つ／又はマクロ孔質である。メソ孔質材料とは、２ｎｍから５０ｎｍの間の直径を有する細孔を含有する材料である。マクロ孔質材料とは、直径５０ｎｍよりも大きな細孔を有する材料である。したがって、材料は、ある範囲の、異なるタイプの多孔性を使用した分類を呈することができる。細孔の寸法は、電子顕微鏡又は窒素吸着を使用して測定されうる。
本発明者らは、マトリックス材料中の細孔の少なくとも一部、実質的にすべて、又はすべての寸法が、以下：
ａ）約２００μｍ～約６００μｍ、例えば約２００μｍ～約５００μｍの細孔直径、
ｂ）約３００μｍ～約４００μｍ、例えば約３２０μｍ～約３５０μｍの平均細孔直径、
ｃ）約３００μｍ～約９００μｍ、例えば約４００μｍ～約８００μｍ、例えば約５００μｍ～約８００μｍの細孔窓直径、
ｄ）約５００μｍ～約８００μｍ、例えば約６００μｍ～約７００μｍの平均細孔窓直径
のうちの少なくとも１つ又は組み合わせを有しうることを見出した。
本発明者らは、マトリックス材料中の細孔の少なくとも一部、実質的にすべて、又はすべての寸法が、以下：
ａ）約２００μｍ～約６００μｍ、例えば約２００μｍ～約５００μｍの細孔直径、
ｂ）約３００μｍ～約４００μｍ、例えば約３２０μｍ～約３５０μｍの平均細孔直径、
ｃ）約３００μｍ～約９００μｍ、例えば約４００μｍ～約８００μｍ、例えば約５００μｍ～約８００μｍの細孔窓直径、
ｄ）約５００μｍ～約８００μｍ、例えば約６００μｍ～約７００μｍの平均細孔窓直径
のうちの少なくとも１つ又は組み合わせを有しうることを見出した。
【0015】
上記の寸法は、マトリックス（又は活性要素）について、大きなＣＯ2容量を達成することを求める際に特に好ましく、これは、より高い割合のＣＯ2が、ガスから除去されうることを意味する。上記範囲では、細孔直径とは、所与の細孔についての直径の範囲を指す。細孔窓直径とは、細孔の開口における細孔の直径である。電子顕微鏡法、例えば走査型電子顕微鏡を使用して、様々な寸法が測定されうる。
本発明者らはまた、ＣＯ2収着剤が、細孔の表面に又は表面に沿って集中することがあり、これが有利であることを見出した。細孔の表面とは、これを介してＣＯ2が拡散する、マトリックス中の細孔（又はチャネル又は空隙）の表面を意味するものとして受け取られる。所与の細孔又はチャネルを、中空パイプ状の構造であると想定する場合、その表面とは、パイプの内側に得られる表面であり、そのため、内表面と称することもある。ＣＯ2収着剤の濃度は、細孔の表面の所与の面積当たりで表されうる。ＣＯ2収着剤の濃度は、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔窓において最大でありうる。例えば、ＣＯ2収着剤の濃度は、内表面の端部からマトリックスの本体の方向に測定する場合、組み合わせた表面積が約５０μｍ2を上回り、約１μｍの深さまで測定してもよい、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔窓において最大である。
ＣＯ2収着剤（又はその前駆体）はまた、ＣＯ2が最初に入射する、マトリックスの表面において、又はマトリックスの表面に向かって集中しうる。
マトリックス材料は、活性要素の総質量を基準として、約２０質量％～約９５質量％の量で存在しうる。例えば、その範囲は、最大約６０質量％、又は最大約５０質量％、又は最大約４０質量％でありうる。
本発明者らはまた、ＣＯ2収着剤が、細孔の表面に又は表面に沿って集中することがあり、これが有利であることを見出した。細孔の表面とは、これを介してＣＯ2が拡散する、マトリックス中の細孔（又はチャネル又は空隙）の表面を意味するものとして受け取られる。所与の細孔又はチャネルを、中空パイプ状の構造であると想定する場合、その表面とは、パイプの内側に得られる表面であり、そのため、内表面と称することもある。ＣＯ2収着剤の濃度は、細孔の表面の所与の面積当たりで表されうる。ＣＯ2収着剤の濃度は、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔窓において最大でありうる。例えば、ＣＯ2収着剤の濃度は、内表面の端部からマトリックスの本体の方向に測定する場合、組み合わせた表面積が約５０μｍ2を上回り、約１μｍの深さまで測定してもよい、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔窓において最大である。
ＣＯ2収着剤（又はその前駆体）はまた、ＣＯ2が最初に入射する、マトリックスの表面において、又はマトリックスの表面に向かって集中しうる。
マトリックス材料は、活性要素の総質量を基準として、約２０質量％～約９５質量％の量で存在しうる。例えば、その範囲は、最大約６０質量％、又は最大約５０質量％、又は最大約４０質量％でありうる。
【0016】
ポリマー
マトリックスがポリマーから形成される場合、得られるマトリックス材料は、泡形成ポリマー（foamed polymer）又はポリマースポンジでありうる。
ポリマー発泡体は、多様な用途、例えば、包装及び断熱に使用される。ポリマー発泡体は、互いに混合して発泡体を形成している、固体と気相とから構成される。得られる発泡体は、独立気泡又は開放気泡構造と称することもある、気泡及び／又は空気のトンネルが組み込まれたポリマーマトリックスを有する。発泡体中に使用されるガスは発泡剤と呼ばれ、性質上、化学的又は物理的でありうる。物理的発泡剤は、泡形成プロセスによって化学的に反応しないガスであり、そのため、マトリックスを形成するポリマーに対して不活性である。化学的発泡剤は、反応に加わる、又は分解してプロセスに化学物質を放出する化学物質である。発泡剤は、窒素ガス、二酸化炭素ガス又は有機ガスのいずれか１種、又は任意の組み合わせを含んでもよく、これらからなってもよい。好適な有機ガスは、Ｃ１～Ｃ６アルカンから選択されうるが、アルカンは、非置換であっても、フッ素及び／又は塩素によって置換されていてもよい。発泡剤は、ポリマーマトリックスが合成されているときに、ｉｎ－ｓｉｔｕで形成されてもよい。
マトリックスがポリマーから形成される場合、得られるマトリックス材料は、泡形成ポリマー（foamed polymer）又はポリマースポンジでありうる。
ポリマー発泡体は、多様な用途、例えば、包装及び断熱に使用される。ポリマー発泡体は、互いに混合して発泡体を形成している、固体と気相とから構成される。得られる発泡体は、独立気泡又は開放気泡構造と称することもある、気泡及び／又は空気のトンネルが組み込まれたポリマーマトリックスを有する。発泡体中に使用されるガスは発泡剤と呼ばれ、性質上、化学的又は物理的でありうる。物理的発泡剤は、泡形成プロセスによって化学的に反応しないガスであり、そのため、マトリックスを形成するポリマーに対して不活性である。化学的発泡剤は、反応に加わる、又は分解してプロセスに化学物質を放出する化学物質である。発泡剤は、窒素ガス、二酸化炭素ガス又は有機ガスのいずれか１種、又は任意の組み合わせを含んでもよく、これらからなってもよい。好適な有機ガスは、Ｃ１～Ｃ６アルカンから選択されうるが、アルカンは、非置換であっても、フッ素及び／又は塩素によって置換されていてもよい。発泡剤は、ポリマーマトリックスが合成されているときに、ｉｎ－ｓｉｔｕで形成されてもよい。
【0017】
ポリマー発泡体は、ポリマー発泡体の形成における使用に好適なポリマーを含んでもよい。例えば、ポリマー発泡体は、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、本質的に微孔質のポリマー（polymers of intrinsic microporosity、ＰＩＭ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロース又は生分解性ポリマー、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）及び乳酸グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含んでもよい。本発明においては、ポリイミドが特に好ましい。ポリイミドは、マトリックス中に存在する唯一のポリマーであってもよく、ポリイミドを他のポリマーと組み合わせてもよい。ポリマー又はポリマー発泡体は、適当なモノマーを使用して調製されうる。例えば、モノマーは、互いに独立して任意の組み合わせで、無水物（例えばＰＭＤＡ）、イソシアネート、例えば、鎖延長剤若しくは架橋剤として使用されうる、ポリ［（フェニルイソシアネート）－コ－ホルムアルデヒド］、（Ｐ－ＭＤＩ）、又はトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）から選択されうる。無水物の他の好適な例は、オキシ（ｏｘｉ）ジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）のうちの１種又は複数から選択されうる。
ポリマーマトリックスは、多孔質、例えば、メソ孔質及び／又はマクロ孔質であってもよい。
ポリマーマトリックスは、多孔質、例えば、メソ孔質及び／又はマクロ孔質であってもよい。
【0018】
セラミック
セラミックマトリックスは、セラミック形成組成物又はセラミック前駆体組成物から形成される。典型的には、セラミック前駆体組成物は、未処理状態において形成され、次いで、焼成して最終的なセラミックマトリックス材料を形成する。未処理体は、主な構成成分が弱く結びついた粘土材料であり、通常は、焼結又は焼成されるまで、結合粉末又はプレートの形態である物体である。焼成条件は、未処理形態が変換されて、最終的なセラミック形態となる条件である。焼成は、１段階又はいくつかの段階において行われうる。例えば、未処理体又は未処理物品は、温度を初期温度、例えば約１００℃～約１２０℃まで、最大約２０時間の期間にわたって、より具体的には約１１０℃まで、約１８時間の期間にわたってゆっくりと上昇させ、続いて、約８時間～約１２時間、例えば約１０時間にわたってより短期に、約８００℃～約１１００℃の温度まで上昇させることによって加熱されうる。
セラミックマトリックスは、セラミック形成組成物又はセラミック前駆体組成物から形成される。典型的には、セラミック前駆体組成物は、未処理状態において形成され、次いで、焼成して最終的なセラミックマトリックス材料を形成する。未処理体は、主な構成成分が弱く結びついた粘土材料であり、通常は、焼結又は焼成されるまで、結合粉末又はプレートの形態である物体である。焼成条件は、未処理形態が変換されて、最終的なセラミック形態となる条件である。焼成は、１段階又はいくつかの段階において行われうる。例えば、未処理体又は未処理物品は、温度を初期温度、例えば約１００℃～約１２０℃まで、最大約２０時間の期間にわたって、より具体的には約１１０℃まで、約１８時間の期間にわたってゆっくりと上昇させ、続いて、約８時間～約１２時間、例えば約１０時間にわたってより短期に、約８００℃～約１１００℃の温度まで上昇させることによって加熱されうる。
【0019】
セラミックマトリックスは、粘土を含んでも、粘土からなっても、粘土から実質的になってもよい。
セラミック材料は、カオリナイト、モンモリロナイト－スメクタイト、イライト、緑泥石粘土、クリノプタライト（ｃｌｉｎｏｐｔａｌｉｔｅ）、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、ベントナイトを含んでも、これらからなっても、これらから実質的になってもよい。これらの材料の１種、２種以上又は任意の組み合わせが、セラミック材料中に存在してもよい。
セラミック材料は、通例、原材料の組成及び粒構造によって、並びに乾燥及び焼成中の水の追い出しによって決定される、固有の空隙率で提供される。高い空隙率レベルを有する様々なセラミック生成物が開発されている。細孔の実装は、通例、いわゆるポロゲンによって、すなわち、例えば、グラファイト、ポリマービース、微粉末又は繊維など、加熱時に残留物を残すことなく燃焼、蒸発又は気化する細孔形成材料によって得られる。好適なポリマーとしては、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）が挙げられる。ポロゲンは、通例、セラミック前駆体と予備混合され、焼成工程中に揮発し、したがって、当初はポロゲン粒子によって占められていた空間に対応する細孔が、セラミック体に残る。
セラミック材料は、カオリナイト、モンモリロナイト－スメクタイト、イライト、緑泥石粘土、クリノプタライト（ｃｌｉｎｏｐｔａｌｉｔｅ）、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、ベントナイトを含んでも、これらからなっても、これらから実質的になってもよい。これらの材料の１種、２種以上又は任意の組み合わせが、セラミック材料中に存在してもよい。
セラミック材料は、通例、原材料の組成及び粒構造によって、並びに乾燥及び焼成中の水の追い出しによって決定される、固有の空隙率で提供される。高い空隙率レベルを有する様々なセラミック生成物が開発されている。細孔の実装は、通例、いわゆるポロゲンによって、すなわち、例えば、グラファイト、ポリマービース、微粉末又は繊維など、加熱時に残留物を残すことなく燃焼、蒸発又は気化する細孔形成材料によって得られる。好適なポリマーとしては、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）が挙げられる。ポロゲンは、通例、セラミック前駆体と予備混合され、焼成工程中に揮発し、したがって、当初はポロゲン粒子によって占められていた空間に対応する細孔が、セラミック体に残る。
【0020】
以上のように、少なくとも１種の細孔形成剤又はポロゲンも、セラミック前駆体組成物（又は未処理体）中に存在してもよい。焼成プロセス中に、ポロゲンが揮発して、細孔又は細孔のネットワークが残る。細孔の少なくとも一部は、相互に接続されていてもよい。本発明に関する使用に好適な細孔形成剤の例としては、炭素、例えば、グラファイト、活性炭、例えばＮｕｃｈａｒ（登録商標）活性炭ＳＡ－２０、ヤグルマギク、小麦粉、ワックス、例えばｌｉｃｏｗａｘが挙げられる。
焼成してセラミック構造体を形成する前に、セラミック前駆体組成物を押出成形して、押出物を形成してもよい。
セラミックマトリックスは、モノリス構造であっても、ミニリス構造であってもよい。モノリス構造及び／又はミニリス構造は、典型的には、押出物として形成される。ミニリス構造は、モノリス構造と同様の構造であり、マイクロ寸法であるチャネルを含むことを特徴とする。これは、チャネルが１ｍｍ未満の直径を有することを意味する。チャネルの寸法は、電子顕微鏡を使用して測定されうる。
ガスフィルタは、いくつかのセラミックマトリックス活性要素を含んでもよい。セラミックマトリックスは、磨砕又は粉砕してもよい。セラミックマトリックスは、粒子状の形態であってもよい。
焼成してセラミック構造体を形成する前に、セラミック前駆体組成物を押出成形して、押出物を形成してもよい。
セラミックマトリックスは、モノリス構造であっても、ミニリス構造であってもよい。モノリス構造及び／又はミニリス構造は、典型的には、押出物として形成される。ミニリス構造は、モノリス構造と同様の構造であり、マイクロ寸法であるチャネルを含むことを特徴とする。これは、チャネルが１ｍｍ未満の直径を有することを意味する。チャネルの寸法は、電子顕微鏡を使用して測定されうる。
ガスフィルタは、いくつかのセラミックマトリックス活性要素を含んでもよい。セラミックマトリックスは、磨砕又は粉砕してもよい。セラミックマトリックスは、粒子状の形態であってもよい。
【0021】
ＣＯ2収着剤
ＣＯ2収着剤は、二酸化炭素を吸着及び／若しくは吸収し、並びに／又は二酸化炭素と化学反応しうる。以下の議論において、言及が、アルカリ金属炭酸塩（特に炭酸カリウム）の使用に焦点を合わせている場合があるが、しかしながら、他のＣＯ2収着剤又は反応物質は、本発明に関する使用に好適である。他の例としては、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）及び／又は炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）が挙げられる。
炭酸カリウムなどの収着剤がガスフィルタ中でＣＯ2を除去する方法は、下の式１（Ｅｑｎ １）を参照して考えてもよい。
Ｋ2ＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ2 ⇔ ２ＫＨＣＯ3 ・・・・・Ｅｑｎ １
炭酸カリウムは、水の存在下で二酸化炭素と反応して、重炭酸塩を形成し、このようにして、入射ガス流から二酸化炭素を除去し、又は二酸化炭素を化学吸着し、二酸化炭素と反応する。
典型的には、反応は、約３０℃～約５０℃、例えば約３２℃～約４５℃の温度範囲において、例えば約４０℃において起こる。
ＣＯ2収着剤は、二酸化炭素を吸着及び／若しくは吸収し、並びに／又は二酸化炭素と化学反応しうる。以下の議論において、言及が、アルカリ金属炭酸塩（特に炭酸カリウム）の使用に焦点を合わせている場合があるが、しかしながら、他のＣＯ2収着剤又は反応物質は、本発明に関する使用に好適である。他の例としては、炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）及び／又は炭酸リチウム（Ｌｉ2ＣＯ3）が挙げられる。
炭酸カリウムなどの収着剤がガスフィルタ中でＣＯ2を除去する方法は、下の式１（Ｅｑｎ １）を参照して考えてもよい。
Ｋ2ＣＯ3 ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ＣＯ2 ⇔ ２ＫＨＣＯ3 ・・・・・Ｅｑｎ １
炭酸カリウムは、水の存在下で二酸化炭素と反応して、重炭酸塩を形成し、このようにして、入射ガス流から二酸化炭素を除去し、又は二酸化炭素を化学吸着し、二酸化炭素と反応する。
典型的には、反応は、約３０℃～約５０℃、例えば約３２℃～約４５℃の温度範囲において、例えば約４０℃において起こる。
【0022】
Ｅｑｎ １が指示する通り、反応は可逆的であり、平衡が左に移動すると、重炭酸カリウムから炭酸カリウムが生み出され又は再生されうるため、ガスフィルタをある期間にわたって再使用できる。再生は、熱の印加によって実施され、好適な温度範囲は、約１００℃～約１８０℃、例えば約１００℃～約１６５℃である。
本発明者らは、炭酸塩材料を使用する場合には、まず対応する重炭酸塩を装填して充填マトリックス材料を形成し、次いで、熱の印加によって重炭酸塩材料を生み出し（再生し）、活性な炭酸塩を形成するのが有利でありうることを見出した。重炭酸塩は、ここでは、前駆体ＣＯ2収着剤又は前駆体ＣＯ2反応物質と称することもある。重炭酸塩は、粒子状の形態で存在してもよい。例えば、重炭酸塩の粒子サイズは、約１μｍ～約５０μｍ、又は約５μｍ～約５０μｍ、又は約７μｍ～約５０μｍ、又は約１μｍ～約１０μｍ、又は約５μｍ～約５０μｍ、又は約７μｍ～約４５μｍの範囲内でありうる。
後に明らかとなる理由から、二酸化炭素に曝露したマトリックス材料は、炭酸塩と重炭酸塩とを含みうる。これは、炭酸塩の一部のみがＣＯ2に曝露して重炭酸塩に変換されうるため、又は重炭酸塩の一部のみが、例えば熱の印加によって再生され、対応する炭酸塩を形成しうるためでありうる。或いは、ＣＯ2収着剤又は反応物質が、（実質的に）１００質量％の炭酸塩若しくは重炭酸塩、又は少なくとも約９８質量％の炭酸塩若しくは重炭酸塩であることもある。
本発明者らは、炭酸塩材料を使用する場合には、まず対応する重炭酸塩を装填して充填マトリックス材料を形成し、次いで、熱の印加によって重炭酸塩材料を生み出し（再生し）、活性な炭酸塩を形成するのが有利でありうることを見出した。重炭酸塩は、ここでは、前駆体ＣＯ2収着剤又は前駆体ＣＯ2反応物質と称することもある。重炭酸塩は、粒子状の形態で存在してもよい。例えば、重炭酸塩の粒子サイズは、約１μｍ～約５０μｍ、又は約５μｍ～約５０μｍ、又は約７μｍ～約５０μｍ、又は約１μｍ～約１０μｍ、又は約５μｍ～約５０μｍ、又は約７μｍ～約４５μｍの範囲内でありうる。
後に明らかとなる理由から、二酸化炭素に曝露したマトリックス材料は、炭酸塩と重炭酸塩とを含みうる。これは、炭酸塩の一部のみがＣＯ2に曝露して重炭酸塩に変換されうるため、又は重炭酸塩の一部のみが、例えば熱の印加によって再生され、対応する炭酸塩を形成しうるためでありうる。或いは、ＣＯ2収着剤又は反応物質が、（実質的に）１００質量％の炭酸塩若しくは重炭酸塩、又は少なくとも約９８質量％の炭酸塩若しくは重炭酸塩であることもある。
【0023】
本発明者らは、重炭酸塩が再生されて炭酸塩を形成する回数が多いほど、ガスフィルタがＣＯ2の除去において、より効率的となることを見出した。重炭酸塩が加熱されて炭酸塩を形成する回数は、ここでは、サイクルの数と称することもある。有利には、本発明に準拠したガスフィルタは、多くの回数、例えば、最大１０回、又は１０回未満、リサイクルすることができる。ガスフィルタ（又は活性材料）がリサイクルされる場合、得られる構造体は表面積が増加する。有利には、これによって、ＣＯ2が移動することができる、いわゆる経路長がより長くなり、ＣＯ2が収着剤材料（及び／又は水）と相互作用する公算が上昇する。
所与の活性要素について、拡散経路長は、約２００ｎｍ～約４０００ｎｍ、例えば約３００ｎｍ～約３５００ｎｍ、又は約５００ｎｍ～約３０００ｎｍ、又は約７００ｎｍ～約２８００ｎｍの範囲内でありうる。所与の構造体についてのサイクルの数が増加する場合、経路長は増加しうる。
重炭酸塩の炭酸塩への変換又はリサイクルは、約１００℃～約１７０℃、例えば約１００℃～約１６５℃、又は約１５０℃～約１６５℃、又は約１７０℃までの温度範囲内において起こりうる。
ＣＯ2収着剤は、活性要素の総質量を基準として、約５質量％～約８０質量％、例えば約１０質量％～約７０質量％、又は約１５質量％まで、又は約２０質量％まで、又は約３０質量％まで、又は約４０質量％までの量で存在しうる。
所与の活性要素について、拡散経路長は、約２００ｎｍ～約４０００ｎｍ、例えば約３００ｎｍ～約３５００ｎｍ、又は約５００ｎｍ～約３０００ｎｍ、又は約７００ｎｍ～約２８００ｎｍの範囲内でありうる。所与の構造体についてのサイクルの数が増加する場合、経路長は増加しうる。
重炭酸塩の炭酸塩への変換又はリサイクルは、約１００℃～約１７０℃、例えば約１００℃～約１６５℃、又は約１５０℃～約１６５℃、又は約１７０℃までの温度範囲内において起こりうる。
ＣＯ2収着剤は、活性要素の総質量を基準として、約５質量％～約８０質量％、例えば約１０質量％～約７０質量％、又は約１５質量％まで、又は約２０質量％まで、又は約３０質量％まで、又は約４０質量％までの量で存在しうる。
【0024】
水
水は、いくつかの方法のうちの１種又は複数を通じて導入されうる。本発明者らは、水の供給源をマトリックス材料（の本体）中に組み込むことができ、水が事実上、その中に埋め込まれている場合に、有利であることを見出した。水は、さらなる固体材料によって提供されてもよい。水は、吸湿性材料又は吸湿剤材料によって提供されてもよい。吸湿性材料又は吸湿剤材料は、固体でありうる。
吸湿剤は、典型的には、乾燥剤として使用できる吸湿性物質として記載される。吸湿剤の周知の例はシリカゲルであり、存在する水分又は水蒸気の量を低減することによって、包装品の乾燥を保つためにしばしば使用される。本発明に関して使用される場合、吸湿剤は、Ｅｑｎ １に概説される反応のために、水の供給源を提供する（又は水を保存する）。水又は水分の供給源として機能することによって、吸湿剤は、二酸化炭素の収着又は除去を効果的に促進し、溶液中の反応を促進しうる。この吸湿剤は、反応のための水又は水分を提供していることを考えれば、ｉｎ－ｓｉｔｕでは、典型的な吸湿剤としては作用していない。したがって、本発明の目的上、この吸湿剤は、約２０～２５℃の温度、約１０１ｋＰａの圧力、且つ約４０～５０％の湿度において、及び活性要素若しくはマトリックス材料中に含まれていない、又は別の材料と組み合わせていない場合は、吸湿剤として記載されうる（吸湿剤として働く限り）。しかしながら、本発明に関して使用し、マトリックス材料中に存在する場合、吸着、吸収及び／又はＣＯ2との反応を支援するための水の供給源として作用する。
水は、いくつかの方法のうちの１種又は複数を通じて導入されうる。本発明者らは、水の供給源をマトリックス材料（の本体）中に組み込むことができ、水が事実上、その中に埋め込まれている場合に、有利であることを見出した。水は、さらなる固体材料によって提供されてもよい。水は、吸湿性材料又は吸湿剤材料によって提供されてもよい。吸湿性材料又は吸湿剤材料は、固体でありうる。
吸湿剤は、典型的には、乾燥剤として使用できる吸湿性物質として記載される。吸湿剤の周知の例はシリカゲルであり、存在する水分又は水蒸気の量を低減することによって、包装品の乾燥を保つためにしばしば使用される。本発明に関して使用される場合、吸湿剤は、Ｅｑｎ １に概説される反応のために、水の供給源を提供する（又は水を保存する）。水又は水分の供給源として機能することによって、吸湿剤は、二酸化炭素の収着又は除去を効果的に促進し、溶液中の反応を促進しうる。この吸湿剤は、反応のための水又は水分を提供していることを考えれば、ｉｎ－ｓｉｔｕでは、典型的な吸湿剤としては作用していない。したがって、本発明の目的上、この吸湿剤は、約２０～２５℃の温度、約１０１ｋＰａの圧力、且つ約４０～５０％の湿度において、及び活性要素若しくはマトリックス材料中に含まれていない、又は別の材料と組み合わせていない場合は、吸湿剤として記載されうる（吸湿剤として働く限り）。しかしながら、本発明に関して使用し、マトリックス材料中に存在する場合、吸着、吸収及び／又はＣＯ2との反応を支援するための水の供給源として作用する。
【0025】
吸湿剤材料は、一般に、当業者には周知である。本発明における使用の場合、粒子状のアルミナが好ましい。好適な吸湿剤の他の例としては、ゼオライト、シリケート、例えばシリカゲル、金属有機構造体（ＭＯＦ）又は粘土鉱物が挙げられる。アルミナは、アルファアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の形態であってもよい。
吸湿剤は、典型的には、粒子状の形態で提供される。例えば、酸化アルミニウムは、約０．５μｍ～約１００μｍの粒子サイズ分布で提供されうる。
吸湿剤又は水の供給源は、収着剤の付近に位置しうる。例えば、吸湿剤又は水の供給源は、収着剤と直接接触していてもよい。吸湿剤又は水の供給源の一部は、最も近い収着剤から約０．５μｍ～約４０μｍの距離内にありうる。吸湿剤又は水の供給源の少なくとも２０質量％は、最も近い収着剤から約０．２μｍ～約２０μｍの範囲内にありうる。
吸湿剤は、典型的には、粒子状の形態で提供される。例えば、酸化アルミニウムは、約０．５μｍ～約１００μｍの粒子サイズ分布で提供されうる。
吸湿剤又は水の供給源は、収着剤の付近に位置しうる。例えば、吸湿剤又は水の供給源は、収着剤と直接接触していてもよい。吸湿剤又は水の供給源の一部は、最も近い収着剤から約０．５μｍ～約４０μｍの距離内にありうる。吸湿剤又は水の供給源の少なくとも２０質量％は、最も近い収着剤から約０．２μｍ～約２０μｍの範囲内にありうる。
【0026】
言及した通り、水が導入されうる多数の方法がある。例えば、活性要素を、加湿器（加湿空気）に曝露して、水蒸気又は水分をマトリックス材料中に取り入れ、保存してもよい。
水は、ここで言及した方法のうちの１種、又はこれらの任意の組み合わせのいずれかによって導入してもよい。
水は、活性要素の総質量を基準として、約５質量％～約４０質量％の量で存在しうる。例えば、最大約３０質量％又は最大約２０質量％でありうる。
追加の固体、又は吸湿性材料、又は吸湿剤は、活性要素の総質量を基準として、約２０質量％～最大約６０質量％の量で存在しうる。例えば、最大約５０質量％、又は最大約４０質量％、又は最大約３０質量％でありうる。
水は、ここで言及した方法のうちの１種、又はこれらの任意の組み合わせのいずれかによって導入してもよい。
水は、活性要素の総質量を基準として、約５質量％～約４０質量％の量で存在しうる。例えば、最大約３０質量％又は最大約２０質量％でありうる。
追加の固体、又は吸湿性材料、又は吸湿剤は、活性要素の総質量を基準として、約２０質量％～最大約６０質量％の量で存在しうる。例えば、最大約５０質量％、又は最大約４０質量％、又は最大約３０質量％でありうる。
【0027】
ガスフィルタの運用
ガスフィルタを運用する温度は、ここでは、運用又は反応温度と称することがあり、「反応」とは、ＣＯ2とＣＯ2収着剤と（水と）の間の反応を示す。運用温度は、最大約６０℃又は最大約５０℃、例えば約１０℃～約６０℃、又は約２０℃～約６０℃、又は約３０℃～約６０℃でありうる。約４０℃～約４５℃の運用温度が好ましい。
図１ａは、全体として（１）で指示される活性要素の図示であり、マトリックス材料（５）、この場合はセラミック粘土を含み、その中に、ＣＯ2収着剤又は反応物質（１０）、例えば、炭酸カリウムと、水の供給源（１２）、この場合はアルミナ粒子とが、埋め込まれ又は封入されている。構造体中の開放チャネル又は空隙である、いくつかのマイクロチャネル（１４）も示されている。ＣＯ2収着剤又は反応物質は、その前駆体の形態、例えば、重炭酸カリウムなどの重炭酸塩であってもよい。重炭酸塩は、例えば熱の印加によって、ＣＯ2を除去する活性バージョンに変換されうる。
図１ｂは、全体として（２）で指示される活性要素の図示であり、マトリックス材料（２０）、この場合はポリマー、例えばポリイミドを含み、その中に、ＣＯ2収着剤又は反応物質（２２）、例えば、炭酸カリウムと、水の供給源（２６）、この場合はアルミナ粒子とが、埋め込まれ又は封入されている。ＣＯ2収着剤又は反応物質は、その前駆体の形態、例えば、重炭酸カリウムなどの重炭酸塩であってもよい。重炭酸塩は、例えば熱の印加によって、ＣＯ2を除去する活性バージョンに変換されうる。
ガスフィルタを運用する温度は、ここでは、運用又は反応温度と称することがあり、「反応」とは、ＣＯ2とＣＯ2収着剤と（水と）の間の反応を示す。運用温度は、最大約６０℃又は最大約５０℃、例えば約１０℃～約６０℃、又は約２０℃～約６０℃、又は約３０℃～約６０℃でありうる。約４０℃～約４５℃の運用温度が好ましい。
図１ａは、全体として（１）で指示される活性要素の図示であり、マトリックス材料（５）、この場合はセラミック粘土を含み、その中に、ＣＯ2収着剤又は反応物質（１０）、例えば、炭酸カリウムと、水の供給源（１２）、この場合はアルミナ粒子とが、埋め込まれ又は封入されている。構造体中の開放チャネル又は空隙である、いくつかのマイクロチャネル（１４）も示されている。ＣＯ2収着剤又は反応物質は、その前駆体の形態、例えば、重炭酸カリウムなどの重炭酸塩であってもよい。重炭酸塩は、例えば熱の印加によって、ＣＯ2を除去する活性バージョンに変換されうる。
図１ｂは、全体として（２）で指示される活性要素の図示であり、マトリックス材料（２０）、この場合はポリマー、例えばポリイミドを含み、その中に、ＣＯ2収着剤又は反応物質（２２）、例えば、炭酸カリウムと、水の供給源（２６）、この場合はアルミナ粒子とが、埋め込まれ又は封入されている。ＣＯ2収着剤又は反応物質は、その前駆体の形態、例えば、重炭酸カリウムなどの重炭酸塩であってもよい。重炭酸塩は、例えば熱の印加によって、ＣＯ2を除去する活性バージョンに変換されうる。
【0028】
図１ｃは、全体として（３）で指示される活性要素の図示であり、図１ａと１ｂとに準拠して記載される活性マトリックスの組み合わせを含む。図１ｃは、活性要素（２）同士の間に挟まれた、いくつかの活性要素（１）を示す。
図２ａ～２ｃは、ガス（例えば空気）フィルタに組み込まれた、活性要素と称する図１ａ～１ｃに記載される実施形態を示す。
図２ａには、フィルタハウジング（３５）内に位置する活性要素（１）が示される。空気フィルタは、全体として（３０）で指示され、空気吸入口（３２）と、任意に空気分配プレート（３４）とを含む。空気は吸入口（３２）において空気フィルタに入り、存在する場合、空気分配プレート（３４）を通過し、通過するにつれて、活性要素（１）を通じて空気が均等に行き渡る。空気は、活性要素（１）を通過した後、空気排出口（３６）を通じて空気フィルタを出る。空気の吸入口及び排出口は、適当な形状から互いに独立して選択してよく、例えば、その（又はそれらの）形状は、断面が円形又は正方形又は長方形であってもよい。
図２ａ～２ｃは、ガス（例えば空気）フィルタに組み込まれた、活性要素と称する図１ａ～１ｃに記載される実施形態を示す。
図２ａには、フィルタハウジング（３５）内に位置する活性要素（１）が示される。空気フィルタは、全体として（３０）で指示され、空気吸入口（３２）と、任意に空気分配プレート（３４）とを含む。空気は吸入口（３２）において空気フィルタに入り、存在する場合、空気分配プレート（３４）を通過し、通過するにつれて、活性要素（１）を通じて空気が均等に行き渡る。空気は、活性要素（１）を通過した後、空気排出口（３６）を通じて空気フィルタを出る。空気の吸入口及び排出口は、適当な形状から互いに独立して選択してよく、例えば、その（又はそれらの）形状は、断面が円形又は正方形又は長方形であってもよい。
【0029】
図２ｂには、フィルタハウジング（３５ｂ）内に位置する活性要素（２）が示される。空気フィルタは、全体として（３０ｂ）で指示され、空気吸入口（３２ｂ）と、任意に空気分配プレート（３４ｂ）とを含む。空気は吸入口（３２ｂ）において空気フィルタに入り、存在する場合、空気分配プレート（３４ｂ）を通過し、通過するにつれて、活性要素（２）を通じて空気が均等に行き渡る。空気は、活性要素（２）を通過した後、空気排出口（３６ｂ）を通じて空気フィルタを出る。空気の吸入口及び排出口は、適当な形状から互いに独立して選択してよく、例えば、その（又はそれらの）形状は、断面が円形又は正方形又は長方形であってもよい。
図２ｃには、フィルタハウジング（３５ｃ）内に位置する活性要素（３）が示される。空気フィルタは、全体として（３０ｃ）で指示され、空気吸入口（３２ｃ）と、任意に空気分配プレート（３４ｃ）とを含む。空気は吸入口（３２ｃ）において空気フィルタに入り、存在する場合、空気分配プレート（３４ｃ）を通過し、通過するにつれて、活性要素（３）を通じて空気が均等に行き渡る。空気は、活性要素（３）を通過した後、空気排出口（３６ｃ）を通じて空気フィルタを出る。空気の吸入口及び排出口は、適当な形状から互いに独立して選択してよく、例えば、その（又はそれらの）形状は、断面が円形又は正方形又は長方形であってもよい。
図２ｃには、フィルタハウジング（３５ｃ）内に位置する活性要素（３）が示される。空気フィルタは、全体として（３０ｃ）で指示され、空気吸入口（３２ｃ）と、任意に空気分配プレート（３４ｃ）とを含む。空気は吸入口（３２ｃ）において空気フィルタに入り、存在する場合、空気分配プレート（３４ｃ）を通過し、通過するにつれて、活性要素（３）を通じて空気が均等に行き渡る。空気は、活性要素（３）を通過した後、空気排出口（３６ｃ）を通じて空気フィルタを出る。空気の吸入口及び排出口は、適当な形状から互いに独立して選択してよく、例えば、その（又はそれらの）形状は、断面が円形又は正方形又は長方形であってもよい。
【実施例】
【0030】
以下の実施例を参照しながら、単なる例によって、限定することなく、本発明をここに記載する。
実施例１～３：炭酸塩とアルミナとを含むセラミックマトリックス
（実施例１）
アルファアルミナ粉末、粘土及び細孔形成剤を混合することによって、ペースト調合物を準備した。水を加えてペーストを形成し、続いて、重炭酸カリウム（バインダ及び吸湿剤の総質量を基準として２０～８０質量％）を加えた。アルミナは、サイズが１μｍ未満と２０～５０μｍとの粒子の、質量による５０：５０混合物を含む、アルファアルミナ粉末であった。試験した粘土は、クリノプタライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト及びベントナイトであった。試験した細孔形成剤は、Ｎｕｃｈａｒ ｃａｒｂｏｎ ＳＡ－２０、ＰＶＰ、トウモロコシ粉又はｌｉｃｏｗａｘであった。細孔形成剤は、混合物の総質量を基準として、３～１０質量％の量で存在した。ペーストを徹底的に混合し、１～２日の期間、タオルに包んで放置した後、約３ｍｍ～約１ｃｍの範囲内の直径を有する、マイクロチャネルのあるミニリスに押出成形した。次いで、非焼成、すなわち未処理の構造体を、温度を１１０℃まで、１８時間の期間にわたってゆっくりと上昇させ、続いて、１０時間にわたってより短期に、８００～１１００℃の温度まで上昇させることによって焼成した。サンプルを冷却し、漏出試験のための吸着カラムにサンプルを充填し、又は磨砕及びふるい分けをして、直径１．４ｍｍ未満の粒子を得た。
実施例１～３：炭酸塩とアルミナとを含むセラミックマトリックス
（実施例１）
アルファアルミナ粉末、粘土及び細孔形成剤を混合することによって、ペースト調合物を準備した。水を加えてペーストを形成し、続いて、重炭酸カリウム（バインダ及び吸湿剤の総質量を基準として２０～８０質量％）を加えた。アルミナは、サイズが１μｍ未満と２０～５０μｍとの粒子の、質量による５０：５０混合物を含む、アルファアルミナ粉末であった。試験した粘土は、クリノプタライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト及びベントナイトであった。試験した細孔形成剤は、Ｎｕｃｈａｒ ｃａｒｂｏｎ ＳＡ－２０、ＰＶＰ、トウモロコシ粉又はｌｉｃｏｗａｘであった。細孔形成剤は、混合物の総質量を基準として、３～１０質量％の量で存在した。ペーストを徹底的に混合し、１～２日の期間、タオルに包んで放置した後、約３ｍｍ～約１ｃｍの範囲内の直径を有する、マイクロチャネルのあるミニリスに押出成形した。次いで、非焼成、すなわち未処理の構造体を、温度を１１０℃まで、１８時間の期間にわたってゆっくりと上昇させ、続いて、１０時間にわたってより短期に、８００～１１００℃の温度まで上昇させることによって焼成した。サンプルを冷却し、漏出試験のための吸着カラムにサンプルを充填し、又は磨砕及びふるい分けをして、直径１．４ｍｍ未満の粒子を得た。
【0031】
（実施例２）
４０ｇのベントナイト、３６０ｇのアルミナ（実施例１において使用したものと同じサンプル）、１２ｇのＮｕｃｈａｒ ｃａｒｂｏｎ及び２５２ｇの水を組み合わせることによって、混合物を調製した。ペーストを徹底的に混合し、２日間放置した。ペーストを４．４ｍｍのダイを通じて押出成形し、１１００℃においてか焼を行い、およそ直径３．８ｍｍのロッドが生じた。押出成形ロッドを室温で乾燥させ、１１００℃の炉内で、空気の雰囲気において１０時間焼成した。次いで、多孔質ベントナイト－アルミナマトリックスに、４００ｍｌの水中、２５０ｇの重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ3）の溶液を、ロータリーエバポレータにおいて９０℃で混合することによって含浸させた。続いて、含浸多孔質ロッドを、１６５℃に２日間加熱した。２６．７質量％のＫＨＣＯ3を含浸させ、試験前にＫ2ＣＯ3に変換した、多孔質ベントナイト－アルミナマトリックスロッドの充填床のＣＯ2漏出試験を実行して、ＣＯ2除去容量を評価した。
４０ｇのベントナイト、３６０ｇのアルミナ（実施例１において使用したものと同じサンプル）、１２ｇのＮｕｃｈａｒ ｃａｒｂｏｎ及び２５２ｇの水を組み合わせることによって、混合物を調製した。ペーストを徹底的に混合し、２日間放置した。ペーストを４．４ｍｍのダイを通じて押出成形し、１１００℃においてか焼を行い、およそ直径３．８ｍｍのロッドが生じた。押出成形ロッドを室温で乾燥させ、１１００℃の炉内で、空気の雰囲気において１０時間焼成した。次いで、多孔質ベントナイト－アルミナマトリックスに、４００ｍｌの水中、２５０ｇの重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ3）の溶液を、ロータリーエバポレータにおいて９０℃で混合することによって含浸させた。続いて、含浸多孔質ロッドを、１６５℃に２日間加熱した。２６．７質量％のＫＨＣＯ3を含浸させ、試験前にＫ2ＣＯ3に変換した、多孔質ベントナイト－アルミナマトリックスロッドの充填床のＣＯ2漏出試験を実行して、ＣＯ2除去容量を評価した。
【0032】
（実施例３）
この実施例では、マイクロチャネルを有するアルミナ粒子を装填した粘土に、重炭酸カリウムの水性溶液を含浸させた。マイクロチャネル構造は、アルミナ（７０質量％）、重炭酸カリウム（２０質量％）及びベントナイト（１０質量％）を、水（１．６部の固体につき、１部の水）と混合することによって生じた。アルミナは、実施例１及び２において使用したものと同じであった。３質量％の細孔形成剤Ｎｕｃｈａｒ（登録商標） ｃａｒｂｏｎ ＳＡ－２０を、固体混合物に組み込んだ。ペーストを形成し、１～２日間放置した後に押出成形し、続いて乾燥させ、７００℃～１１００℃で焼成した。焼成温度は、強い構造体を提供するように、及びアルミナのアルファ相からガンマ相への相転移を回避するように、注意深く選択した。構造体を切断、磨砕及びふるい分けした。２５０ｇの重炭酸カリウムを、４００ｍｌの水中に６０℃で溶解させて、飽和溶液を作製した。粒子状材料を１６５℃の炉内で一晩乾燥させて、水が吸着していないことの確保を含む、清浄な表面を確保した。粒子を、管状炉への嵌合に好適なガラス管に入れた。重炭酸溶液に十分に浸漬した多孔質粒子を含有するガラス管を、管状炉に載置し、ロータリーエバポレータに連結した。追加の重炭酸塩の組み込みを、１００℃において、低真空下、１時間３０分、実行した。４０分、温度を２２０℃に上昇させて、溶液中の水の一部を蒸発させた。次いで、多孔質粒子を残りの溶液から取り出し、乾燥させ、１６５℃のオーブンで少なくとも４８時間か焼して、重炭酸塩の炭酸塩への完全な変換を確保した。
この実施例では、マイクロチャネルを有するアルミナ粒子を装填した粘土に、重炭酸カリウムの水性溶液を含浸させた。マイクロチャネル構造は、アルミナ（７０質量％）、重炭酸カリウム（２０質量％）及びベントナイト（１０質量％）を、水（１．６部の固体につき、１部の水）と混合することによって生じた。アルミナは、実施例１及び２において使用したものと同じであった。３質量％の細孔形成剤Ｎｕｃｈａｒ（登録商標） ｃａｒｂｏｎ ＳＡ－２０を、固体混合物に組み込んだ。ペーストを形成し、１～２日間放置した後に押出成形し、続いて乾燥させ、７００℃～１１００℃で焼成した。焼成温度は、強い構造体を提供するように、及びアルミナのアルファ相からガンマ相への相転移を回避するように、注意深く選択した。構造体を切断、磨砕及びふるい分けした。２５０ｇの重炭酸カリウムを、４００ｍｌの水中に６０℃で溶解させて、飽和溶液を作製した。粒子状材料を１６５℃の炉内で一晩乾燥させて、水が吸着していないことの確保を含む、清浄な表面を確保した。粒子を、管状炉への嵌合に好適なガラス管に入れた。重炭酸溶液に十分に浸漬した多孔質粒子を含有するガラス管を、管状炉に載置し、ロータリーエバポレータに連結した。追加の重炭酸塩の組み込みを、１００℃において、低真空下、１時間３０分、実行した。４０分、温度を２２０℃に上昇させて、溶液中の水の一部を蒸発させた。次いで、多孔質粒子を残りの溶液から取り出し、乾燥させ、１６５℃のオーブンで少なくとも４８時間か焼して、重炭酸塩の炭酸塩への完全な変換を確保した。
【0033】
再生
いくつかのＣＯ2収着剤の実験を行った後、重炭酸塩を元の対応する炭酸塩に変換するために、加熱することによって構造体を再生した。サンプルを１６５℃の真空オーブン中に、少なくとも６時間、１２時間又は２４時間、載置した。再生は、より一般的には、約１２０℃～１６５℃の温度範囲内で行われうる。
結果
実施例１に関して、以下の結果が得られた。図３（ａ）は、重炭酸カリウムを含む、実施例１に準拠して調製された押出成形ミニリスを示す。図３（ｂ）は、実施例１に準拠して作製された炭酸カリウム／ベントナイト／アルミナミニリスのＳＥＭであり、押出物中の炭酸塩の存在を示している。図３（ｃ）は、炭酸塩／ベントナイト及びアルミナのＳＥＭ（×３０００）である。図３（ｄ）は、４％のＣＯ2及び９３．０％の水分（ＲＨ）によって、３２℃、１ｂａｒ且つ５００ｍＬ／分において試験した後の、重炭酸塩のＳＥＭである。図３（ｅ）は、４％のＣＯ2及び９３％の水分によって、３２℃、１ｂａｒ且つ５００ｍＬ／分の流量において試験した後、１６５℃において再生された炭酸塩／ベントナイト／アルミナ（２０％）押出物のＳＥＭである。ＳＥＭは、重炭酸塩から炭酸塩へのスイッチバック（すなわち再生）に起因する、構造における変化を示している。
いくつかのＣＯ2収着剤の実験を行った後、重炭酸塩を元の対応する炭酸塩に変換するために、加熱することによって構造体を再生した。サンプルを１６５℃の真空オーブン中に、少なくとも６時間、１２時間又は２４時間、載置した。再生は、より一般的には、約１２０℃～１６５℃の温度範囲内で行われうる。
結果
実施例１に関して、以下の結果が得られた。図３（ａ）は、重炭酸カリウムを含む、実施例１に準拠して調製された押出成形ミニリスを示す。図３（ｂ）は、実施例１に準拠して作製された炭酸カリウム／ベントナイト／アルミナミニリスのＳＥＭであり、押出物中の炭酸塩の存在を示している。図３（ｃ）は、炭酸塩／ベントナイト及びアルミナのＳＥＭ（×３０００）である。図３（ｄ）は、４％のＣＯ2及び９３．０％の水分（ＲＨ）によって、３２℃、１ｂａｒ且つ５００ｍＬ／分において試験した後の、重炭酸塩のＳＥＭである。図３（ｅ）は、４％のＣＯ2及び９３％の水分によって、３２℃、１ｂａｒ且つ５００ｍＬ／分の流量において試験した後、１６５℃において再生された炭酸塩／ベントナイト／アルミナ（２０％）押出物のＳＥＭである。ＳＥＭは、重炭酸塩から炭酸塩へのスイッチバック（すなわち再生）に起因する、構造における変化を示している。
【0034】
図４ａ～４ｄは、実施例１～３の場合のＣＯ2漏出調査について得たグラフを示す。漏出調査は、１ｌ／分の流量及び４％又は０．５％のＣＯ2濃度を使用して実行した。図４（ａ）は、４％のＣＯ2を使用して、実施例１の場合のミニリス押出物について得た結果を示す。図４（ｂ）は、０．５％のＣＯ2チャレンジを使用して、実施例１の場合のミニリス押出物について得た結果を示す。図４（ｃ）は、実施例２且つ４％のＣＯ2チャレンジの場合の押出物についての結果を示す。図４（ｄ）は、４％のＣＯ2を使用した、実施例３の場合の押出物についての結果を示す。
装填量の詳細を表１にまとめるが、これは、３２℃の空気中、４体積％及び０．５体積％のＣＯ2によってチャレンジした重炭酸塩ミニリス／押出物における、ＣＯ2の平衡装填量を示している。
装填量の詳細を表１にまとめるが、これは、３２℃の空気中、４体積％及び０．５体積％のＣＯ2によってチャレンジした重炭酸塩ミニリス／押出物における、ＣＯ2の平衡装填量を示している。
【表1】
【0035】
ｑeq（質量％）ＣＯ2装填量とは、ミニリスにおけるＣＯ2の平衡装填量である。
実施例４～５：ポリマー、アルミナ及び重炭酸塩（炭酸塩に変換される）を含むポリマーマトリックス
（実施例４）
実施例４では、アルミナと重炭酸カリウムとが埋め込まれた、非常に多孔質なポリマーマトリックスを調製した。ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）及びＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を１：７の質量比で、アミン触媒（約５０μｌ）、蒸留水（２ｍｌ）及びシリコン油（１．６５ｇ）とともに、ホモジナイザーを使用して６５００ｒｐｍで３０秒、混合することによって、第１の混合物を調製した。アルミナ粉末（１０μｍ未満を１０ｇと２０～５０μｍを１０ｇ）、重炭酸カリウム粉末（２０ｇ）及びスズ触媒（約２５μｌ）を混合することによって、第２の混合物を調製した。第２の混合物を、ホモジナイザーを使用して６５００ｒｐｍで３０秒、撹拌した。次いで、この第２の混合物を５ｇのイソシアネートに加え、ホモジナイザーにおいて６５００ｒｍｐで５秒、混合した。
実施例４～５：ポリマー、アルミナ及び重炭酸塩（炭酸塩に変換される）を含むポリマーマトリックス
（実施例４）
実施例４では、アルミナと重炭酸カリウムとが埋め込まれた、非常に多孔質なポリマーマトリックスを調製した。ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）及びＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）を１：７の質量比で、アミン触媒（約５０μｌ）、蒸留水（２ｍｌ）及びシリコン油（１．６５ｇ）とともに、ホモジナイザーを使用して６５００ｒｐｍで３０秒、混合することによって、第１の混合物を調製した。アルミナ粉末（１０μｍ未満を１０ｇと２０～５０μｍを１０ｇ）、重炭酸カリウム粉末（２０ｇ）及びスズ触媒（約２５μｌ）を混合することによって、第２の混合物を調製した。第２の混合物を、ホモジナイザーを使用して６５００ｒｐｍで３０秒、撹拌した。次いで、この第２の混合物を５ｇのイソシアネートに加え、ホモジナイザーにおいて６５００ｒｍｐで５秒、混合した。
【0036】
最後の混合ステップ中、構造体中に炭酸塩粉末を封入し、アルミナ粉末を結合させる１ステップ法を伴う、ポリマー泡形成プロセスが開始した。発泡反応と重合反応とは同時に起こり、マトリックスにメソ孔性とマクロ孔性とを創出した。発泡反応中にイソシアネートと水とが反応して、ＣＯ2とポリマーとが生成し、ポリマーは事実上、マトリックスにおけるバインダとして作用した。アルミナ粒子は、大表面積の多孔質構造の創出を支援するだけでなく、ＣＯ2の除去を支援する、水分の供給源として作用した。均一化によって、ＣＯ2のための核生成サイトとしての役割を果たす、多くのマイクロバブルが生成した。反応によってより多くのＣＯ2が生成するにつれて、気泡の膨張によってマトリックスが膨らんだ。アミン触媒によって、発泡反応の速度が制限され、より堅実で制御可能な膨らみが得られる。
【0037】
創出された非常に多孔質のマトリックスによって、効果的にＫＨＣＯ3が封入され、これによって、反応性が高く、反応についての物質移動抵抗が最小限の表面領域が生じた。マトリックスをベンチ表面に静置して、あらゆる残存溶媒を除去した。存在するあらゆる溶媒をゆっくりと蒸発させることで、構造体の収縮率が減少した。
ポリマーマトリックスを、飽和ＫＨＣＯ3溶液（５００ｍｌの蒸留水中、１００ｇのＫＨＣＯ3）中に浸し、続いて１００℃のオーブンにおいて、マトリックスの質量における変化が記録されなくなるまで乾燥させることによって、より多くの重炭酸塩が装填され、力学的に強く安定な構造を達成した。ＣＯ2を除去する能力を試験するため、サンプルを重炭酸塩から炭酸塩に変換した。
実施例４に準拠して調製したサンプルを、空気からＣＯ2を除去する能力について、ある範囲の温度（運用温度）において試験した。試験したサンプルを、表２に準拠して述べる。「ＢＣ」とは、重炭酸塩の省略形である。
ポリマーマトリックスを、飽和ＫＨＣＯ3溶液（５００ｍｌの蒸留水中、１００ｇのＫＨＣＯ3）中に浸し、続いて１００℃のオーブンにおいて、マトリックスの質量における変化が記録されなくなるまで乾燥させることによって、より多くの重炭酸塩が装填され、力学的に強く安定な構造を達成した。ＣＯ2を除去する能力を試験するため、サンプルを重炭酸塩から炭酸塩に変換した。
実施例４に準拠して調製したサンプルを、空気からＣＯ2を除去する能力について、ある範囲の温度（運用温度）において試験した。試験したサンプルを、表２に準拠して述べる。「ＢＣ」とは、重炭酸塩の省略形である。
【0038】
【表2】
【0039】
「２０」、「３２」及び「４５」という用語は℃における運用温度を示し、「Ｈ」は加熱サイクルの数を示し、「Ｓ」は同じ調合を有するが異なる発泡体サンプルを示す。
（実施例５）
ポリイミド、アルミナ及び重炭酸カリウムを含む、いくつかの充填ポリマー発泡体を調製した。充填ポリイミドの総質量を基準として、充填ポリイミド／アルミナの量は６０質量％であり、重炭酸カリウムの量は４０質量％であった。
ＰＭＤＡ：ＮＭＰ（質量により１：８）、蒸留水（２ｍＬ）、アミン触媒（約５０μＬ）、シリコン油（１．６５ｇ）を、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｐｍで３０秒、混合することによって、第１の混合物を調製した。
アルミナ粉末（１μｍ未満）（１０ｇ）、アルミナ粉末（２０～５０μｍ）（１０ｇ）、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ3）粉末（２０ｇ）及びスズ触媒（約２５μＬ）を混合物に加え、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｐｍで３０秒、撹拌して、第２の混合物を生み出した。次いで、第２の混合物を５ｇのイソシアネートに加え、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｍｐで５秒、混合した。
（実施例５）
ポリイミド、アルミナ及び重炭酸カリウムを含む、いくつかの充填ポリマー発泡体を調製した。充填ポリイミドの総質量を基準として、充填ポリイミド／アルミナの量は６０質量％であり、重炭酸カリウムの量は４０質量％であった。
ＰＭＤＡ：ＮＭＰ（質量により１：８）、蒸留水（２ｍＬ）、アミン触媒（約５０μＬ）、シリコン油（１．６５ｇ）を、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｐｍで３０秒、混合することによって、第１の混合物を調製した。
アルミナ粉末（１μｍ未満）（１０ｇ）、アルミナ粉末（２０～５０μｍ）（１０ｇ）、重炭酸カリウム（ＫＨＣＯ3）粉末（２０ｇ）及びスズ触媒（約２５μＬ）を混合物に加え、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｐｍで３０秒、撹拌して、第２の混合物を生み出した。次いで、第２の混合物を５ｇのイソシアネートに加え、ホモジナイザーを使用して、６５００ｒｍｐで５秒、混合した。
【0040】
最後の混合のステップ中、「発泡」を伴うポリイミドの泡形成が始まり、同時に重合反応が起こった。発泡反応中、イソシアネートが蒸留水と反応して中間生成物であるカルバミン酸を生成し、これが分解してＣＯ2及び第一級アミンを生成する。生み出されたＣＯ2は、発泡体中に細孔を創出する。
混合中に創出された小さな気泡は、ＣＯ2のための核生成サイトとしての役割を果たした。ＣＯ2は拡散して小さな気泡となり、より多くのＣＯ2が生み出されるにつれて、バブルが膨張し、発泡体が膨らみ始める。アミン触媒は、イソシアネート基と水との間の反応を制御する。同時に、重合反応において、第一級アミンがＰＭＤＡと反応してアミド酸を生成し、アミド酸は続いてイミド化してイミドを生成し、同時に、水が再生する。泡形成プロセス中の水の存在は、反応に重要である。
混合中に創出された小さな気泡は、ＣＯ2のための核生成サイトとしての役割を果たした。ＣＯ2は拡散して小さな気泡となり、より多くのＣＯ2が生み出されるにつれて、バブルが膨張し、発泡体が膨らみ始める。アミン触媒は、イソシアネート基と水との間の反応を制御する。同時に、重合反応において、第一級アミンがＰＭＤＡと反応してアミド酸を生成し、アミド酸は続いてイミド化してイミドを生成し、同時に、水が再生する。泡形成プロセス中の水の存在は、反応に重要である。
【0041】
重合中、薄い壁を有するガス充填セルが形成される。この重合反応は、スズ触媒によって触媒される。泡形成プロセスでは、混合物が膨らみ、重合するのにおよそ１０～１５秒かかるが、これは他の公知の方法と比較すると、費用対効果が高い。
次いで、スポンジから重炭酸塩がにじみ出るのを回避するため）、及び残存ポリマーの相反転を可能にするため、重合したＫＨＣＯ3含有発泡体を、ＫＨＣＯ3（５００ｍＬの蒸留水中、１００ｇのＫＨＣＯ3）で満たしたバスに浸した。前記デバイスを１００℃のオーブン中で、発泡体の質量における変化が観察されなくなるまで乾燥させた。これらの炭酸塩スポンジの再生は、８０～１６５℃において可能であった。
図５（ａ）～５（ｄ）は、実施例４及び５に準拠して作製したサンプルについてのＳＥＭ発泡体分析を示す。
図６（ａ）～６（ｉ）は、実施例５に準拠して作製したサンプルについてのＳＥＭ分析を示す。
実施例４に準拠して調製したサンプルを、空気からＣＯ2を除去する能力について、ある範囲の温度（運用温度）において試験した。試験したサンプルを、上の表２に準拠して述べる。
次いで、スポンジから重炭酸塩がにじみ出るのを回避するため）、及び残存ポリマーの相反転を可能にするため、重合したＫＨＣＯ3含有発泡体を、ＫＨＣＯ3（５００ｍＬの蒸留水中、１００ｇのＫＨＣＯ3）で満たしたバスに浸した。前記デバイスを１００℃のオーブン中で、発泡体の質量における変化が観察されなくなるまで乾燥させた。これらの炭酸塩スポンジの再生は、８０～１６５℃において可能であった。
図５（ａ）～５（ｄ）は、実施例４及び５に準拠して作製したサンプルについてのＳＥＭ発泡体分析を示す。
図６（ａ）～６（ｉ）は、実施例５に準拠して作製したサンプルについてのＳＥＭ分析を示す。
実施例４に準拠して調製したサンプルを、空気からＣＯ2を除去する能力について、ある範囲の温度（運用温度）において試験した。試験したサンプルを、上の表２に準拠して述べる。
【0042】
結果は、サンプルを再生する（すなわち周期変動させる）効果によって、拡散経路長及び細孔サイズに変化が生じた（増加した）ことを示していた。これらの変化を下に述べる。これらの変化は、再生サイクルの数によって増加した。拡散経路長及び／又は細孔サイズの増加は、入射ガスから除去されたＣＯ2（及び水分）の量が増加することを意味していた。
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
表３は、アルミナ（４０質量％）及び重炭酸カリウム（４０質量％）を充填したポリイミドのマトリックスを、１０回の再生又は加熱サイクル後、２０℃の空気中、４体積％のＣＯ2によって、４時間チャレンジした平均平衡装填量を示す。表３において、「２０」は運用温度（℃）を示し、「Ｈ」は加熱サイクルの数を示す。
【表5】
【0045】
表４は、アルミナ（４０質量％）及び重炭酸カリウム（４０質量％）を充填したポリイミドのマトリックスを、６回の加熱サイクル後、３２℃の空気中、４体積％のＣＯ2によって、４時間チャレンジした平均平衡装填量を示す。表４において、「３２」は運用温度（℃）を示し、「Ｈ」は加熱サイクルの数を示す。
【表6】
【0046】
結果を図７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に提示する。図７（ａ）～（ｃ）において、Ｃｔは、ＣＯ2の排出口濃度であり、Ｃｏは、ＣＯ2の初期濃度である。図７（ｄ）は、ＣＯ2の反応及び除去に対する再生サイクルの数の効果、並びに６回の再生サイクル後に観測された安定な重炭酸／炭酸発泡体（表４、実施例５に準拠）を表す。
結果は、同じ調合を有するＰＩ（２０質量％）／アルミナ（４０質量％）／ＫＨＣＯ3（４０質量％）多孔質マトリックスの２種のサンプルから得られる漏出曲線に対する、加熱サイクルの数の効果を示している。２種のサンプルは、同じ条件を使用して製造し、両方とも１６５℃において再生され、すべての吸着実験の前に水で予備装填した（４時間運用した）。
図７に示されるように、運用温度を４５℃に上昇させることで、Ｃｔ／Ｃｏが０に低下し、これは、ＣＯ2のすべてがマトリックスから除去されていることを示すものであった。実験は、あらゆる水の蓄積を排除し、ＣＯ2分析機器を保護するために、４時間実行した。図７（ｅ）は、ＣＯ2の反応及び除去、並びに炭酸塩発泡体の関連する性能に対する、運用温度（２０～４５℃）の効果を表す。この図は、４５℃の温度において、容量が増加したこと及び安定な反応条件であることを表す（表５、実施例５に準拠）。
結果は、同じ調合を有するＰＩ（２０質量％）／アルミナ（４０質量％）／ＫＨＣＯ3（４０質量％）多孔質マトリックスの２種のサンプルから得られる漏出曲線に対する、加熱サイクルの数の効果を示している。２種のサンプルは、同じ条件を使用して製造し、両方とも１６５℃において再生され、すべての吸着実験の前に水で予備装填した（４時間運用した）。
図７に示されるように、運用温度を４５℃に上昇させることで、Ｃｔ／Ｃｏが０に低下し、これは、ＣＯ2のすべてがマトリックスから除去されていることを示すものであった。実験は、あらゆる水の蓄積を排除し、ＣＯ2分析機器を保護するために、４時間実行した。図７（ｅ）は、ＣＯ2の反応及び除去、並びに炭酸塩発泡体の関連する性能に対する、運用温度（２０～４５℃）の効果を表す。この図は、４５℃の温度において、容量が増加したこと及び安定な反応条件であることを表す（表５、実施例５に準拠）。
【0047】
表５は、７回目及び８回目の再生サイクル後、４５℃の空気中、４体積％のＣＯ2で４時間チャレンジした、発泡体組み合わせカラムによる、ＰＩ（２０質量％）／アルミナ（４０質量％）／ＫＨＣＯ3（４０質量％）及び重炭酸塩押出物の平均平衡装填量を示す。表５において、「４５」は運用温度（℃）を示し、「Ｈ」は再生サイクルの数を示す。
【表7】
【0048】
運用温度（２０℃～３２℃）は、セラミックマトリックスと、ポリマー性／炭酸塩マトリックスとの両方の場合に、ＣＯ2吸着容量に対する有意な効果を有していた。運用温度の４５℃へのさらなる上昇は、再生サイクルの数の効果と比較した場合、ＣＯ2吸着容量に対して、より強い効果を有していた（ＣＯ2装填量が３６質量％増加）。最適な運用温度は、約４５℃であることが見出された。運用温度の上昇によって、炭酸塩化の速度が上昇した場合があり、したがって、同じ時間スパン内（４時間）で、より大きな吸着容量が達成された。炭酸塩化反応が可逆的且つ発熱性であることに起因して、運用温度の上昇において得られる利益には限度がありうる。６０℃超の温度における運用は、最大反応速度を上昇させたが、変換（Ｋ2ＣＯ3をＫＨＣＯ3へ）速度を下降させた。
サンプルが空気からＣＯ2を除去する能力を試験するための手順は、以下の通りであり、図８を参照しながら記載する。
サンプルが空気からＣＯ2を除去する能力を試験するための手順は、以下の通りであり、図８を参照しながら記載する。
【0049】
サンプルの収着／反応性特性を判定するために使用される、吸着フロー－漏出装置の模式図を図８に示し、全体として（４０）で指示する。装置は、ＣＯ2収着／反応カラム（４２）、供給ガスフローシステム（４３）、及び収着カラムを出るガス流中のＣＯ2濃度を記録するためのデータロガー（４６）を含む。マトリックスサンプル材料を充填したカラム（４２）を、温度制御キャビネット（４４）中に載置した。一様なフロー分配を創出するのを補助するために、サンプルの吸入口の前に、焼結プレートフロー分配器を取り付けた。（４８）で指示される質量フローコントローラ（ＭＦＣ、例えばＢｒｏｏｋｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、０２５４）を使用して、ＣＯ2の収着カラムへの供給フロー速度を制御した。収着実験の前に、各未使用マトリックスサンプルを、所望の温度（約１００～約３００℃）に２４時間の期間曝露しながら、加熱したオーブンを通って流れる純粋窒素ガスに曝露した。壁におけるガス漏れを防止するため、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）テープを使用して、カラムの内側に載置する前に、各マトリックスサンプルの終端の周囲にシールを創出した。これによって確実に、ＣＯ2はもっぱらマトリックスを通って流れ、発泡体壁の周囲を流れない。相対湿度が安定レベル（いくつかの場合、５０％～９０％ＲＨ）に達するまで、空気中の圧縮ＣＯ2（例えば４％）（５０）を、湿度発生器（５６）を通して誘導した。圧縮器は、（６０）で指示される。除去することができるＣＯ2濃度は、約４００ｐｐｍ～１００％ｖの範囲にわたった。次いで、空気フローをＣＯ2収着カラムを通して誘導した。赤外線ガスセンサ（５２）を使用して、時間に対する排出口濃度を測定し、漏出曲線をプロットした。ベントは、（５８）で指示される。
【0050】
赤外線ガス分析機器（Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ Ｓｅｎｓｏｒｓ）を使用して、カラム排出口のＣＯ2濃度をモニタリングした。排出口ＣＯ2濃度を、データロガーを介して、コンピュータ（５４）（例えばＰｉｃｏｌｏｇソフトウェア）によって２秒毎に記録した。試験しているサンプルを、すべての収着実験について、空気中、４体積％のＣＯ2でチャレンジした。すべての収着実験は、５００ｍＬ分-1の供給ガスフロー速度によって、２０℃、３２℃又は４５℃の温度且つ１ｂａｒの圧力において行った。完全なマトリックスカラムの寸法は、全体で２７ｃｍの高さ及び３．７ｃｍの直径であった。
押出物サンプルを加湿するため、ガラスウールを２枚の細かい金網の間に載置し、試験カラム（４２）の底部に挿入して、吸入口が閉塞することを防止し、これによって、ガスの混合が改善した。次いで、押出物（粒子状の形態における）をシリンダ型容器に注ぎ込んだ後、強く叩いて、均等な押出物の分布を促進した。押出物充填カラムをリグに挿入し、ＣＯ2フローをバイパスを通して誘導した。圧縮空気を、相対湿度が安定レベル（いくつかの場合、５０％～９０％）に達するまで、湿度発生器（５６）、例えば水入りビーカーを通して誘導し、ＣＯ2濃度はおよそ４％（４００ｐｐｍ～４０体積％）で安定なままであった。次いで、空気フローをＣＯ2収着カラムを通して誘導した。時間に対する排出口濃度を測定し、漏出曲線をプロットした。所望の時間制限に達した後、シリンダをリグから取り出し、質量を再び記録した。
押出物サンプルを加湿するため、ガラスウールを２枚の細かい金網の間に載置し、試験カラム（４２）の底部に挿入して、吸入口が閉塞することを防止し、これによって、ガスの混合が改善した。次いで、押出物（粒子状の形態における）をシリンダ型容器に注ぎ込んだ後、強く叩いて、均等な押出物の分布を促進した。押出物充填カラムをリグに挿入し、ＣＯ2フローをバイパスを通して誘導した。圧縮空気を、相対湿度が安定レベル（いくつかの場合、５０％～９０％）に達するまで、湿度発生器（５６）、例えば水入りビーカーを通して誘導し、ＣＯ2濃度はおよそ４％（４００ｐｐｍ～４０体積％）で安定なままであった。次いで、空気フローをＣＯ2収着カラムを通して誘導した。時間に対する排出口濃度を測定し、漏出曲線をプロットした。所望の時間制限に達した後、シリンダをリグから取り出し、質量を再び記録した。
【0051】
吸着実験から生み出された漏出曲線を使用して、漏出及び平衡時間、並びに平衡装填量を含むパラメータを決定した。吸着実験から漏出曲線を創出し、平衡時間Ｔeq及び装填量を決定した。漏出時間Ｔbとは、排出口濃度が設定値（典型的には１％又は５％）を超えて上昇する時間であり、平衡時間とは、排出口二酸化炭素濃度Ｃtが、吸入口濃度Ｃ0に等しい時間を示す。平衡装填量ｑebとは、Ｔeq後に吸着したＣＯ2の総質量であり、容量とは、構造体中の吸着材の質量当たりの装填量である。
疑義を回避するため記すが、本出願は、以下の番号付きの項における主題事項に及ぶ。
１．活性要素、及び前記活性要素のためのハウジング構造体を含むガスフィルタであって、前記ハウジング構造体が、ガス吸入口とガス排出口とを含み、前記活性要素が、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、ガスフィルタ。
２．マトリックス材料が、セラミック材料及び／又はポリマーを含む、これらからなる、又はこれらから実質的になる、項１に記載のガスフィルタ。
３．マトリックス材料がセラミック材料であり、前記セラミック材料が無機鉱物を含む、項１～２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
疑義を回避するため記すが、本出願は、以下の番号付きの項における主題事項に及ぶ。
１．活性要素、及び前記活性要素のためのハウジング構造体を含むガスフィルタであって、前記ハウジング構造体が、ガス吸入口とガス排出口とを含み、前記活性要素が、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、ガスフィルタ。
２．マトリックス材料が、セラミック材料及び／又はポリマーを含む、これらからなる、又はこれらから実質的になる、項１に記載のガスフィルタ。
３．マトリックス材料がセラミック材料であり、前記セラミック材料が無機鉱物を含む、項１～２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【0052】
４．セラミック材料が粘土材料を含む、項２～３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
５．粘土材料が、カオリナイト、モンモリロナイト－スメクタイト、イライト、緑泥石粘土、又は粘土のうちのいずれか１種又は複数から選択される、項４に記載のガスフィルタ。
６．粘土材料が、クリノプタライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、ベントナイトのうちのいずれか１種又は複数から選択される、項４～５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
７．マトリックス材料がポリマーを含む、ポリマーからなる、又はポリマーから実質的になる、項１又は２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
８．ポリマーが泡形成ポリマーである、項７に記載のガスフィルタ。
９．泡形成ポリマーが、ガス充填セル又は細孔を含む、項８に記載のガスフィルタ。
１０．ガスが、二酸化炭素、窒素又は有機ガス、例えばＣ１～Ｃ６アルカンのうちの１種又は複数から選択され、アルカンが非置換であっても、フッ素及び／又は塩素によって置換されていてもよい、項９に記載のガスフィルタ。
５．粘土材料が、カオリナイト、モンモリロナイト－スメクタイト、イライト、緑泥石粘土、又は粘土のうちのいずれか１種又は複数から選択される、項４に記載のガスフィルタ。
６．粘土材料が、クリノプタライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、ベントナイトのうちのいずれか１種又は複数から選択される、項４～５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
７．マトリックス材料がポリマーを含む、ポリマーからなる、又はポリマーから実質的になる、項１又は２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
８．ポリマーが泡形成ポリマーである、項７に記載のガスフィルタ。
９．泡形成ポリマーが、ガス充填セル又は細孔を含む、項８に記載のガスフィルタ。
１０．ガスが、二酸化炭素、窒素又は有機ガス、例えばＣ１～Ｃ６アルカンのうちの１種又は複数から選択され、アルカンが非置換であっても、フッ素及び／又は塩素によって置換されていてもよい、項９に記載のガスフィルタ。
【0053】
１１．ポリマーが、ホモポリマー又はコポリマーである、項７～１０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１２．ポリマーが、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、本質的に微孔質のポリマー（ＰＩＭ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロース又は生分解性ポリマー、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）及び乳酸グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含む、項７～１１のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１３．ポリマーが、ポリイミドを含む、又はポリイミドからなる、又はポリイミドから実質的になる、項７～１２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１４．マトリックス材料が、メソ孔及び／又はマクロ孔を含む、項１～１３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１５．ＣＯ2収着剤が固体である、項１～１４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１６．ＣＯ2収着剤が、マトリックス材料の実質的に全体にくまなく分布している、項１～１５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１７．ＣＯ2収着剤が、マトリックス材料中に不均一（又はランダム、又は不規則）に埋め込まれている、項１～１６のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１２．ポリマーが、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリ（ビニルピロリドン）（ＰＶＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、本質的に微孔質のポリマー（ＰＩＭ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、セルロース又は生分解性ポリマー、例えばポリ乳酸（ＰＬＡ）及び乳酸グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含む、項７～１１のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１３．ポリマーが、ポリイミドを含む、又はポリイミドからなる、又はポリイミドから実質的になる、項７～１２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１４．マトリックス材料が、メソ孔及び／又はマクロ孔を含む、項１～１３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１５．ＣＯ2収着剤が固体である、項１～１４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１６．ＣＯ2収着剤が、マトリックス材料の実質的に全体にくまなく分布している、項１～１５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
１７．ＣＯ2収着剤が、マトリックス材料中に不均一（又はランダム、又は不規則）に埋め込まれている、項１～１６のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【0054】
１８．ＣＯ2収着剤が、マトリックス材料の少なくとも１つの外表面にも存在する、項１７に記載のガスフィルタ。
１９．マトリックス材料がＣＯ2収着剤によってコーティングされている、項１～１８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２０．マトリックス材料が、完全にコーティングされているか、部分的にコーティングされているかのいずれかである、項１９に記載のガスフィルタ。
２１．ＣＯ2収着剤が、アルカリ金属炭酸塩、例えば、Ｋ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｌｉ2ＣＯ3のうちの１種又は複数から選択される、項１～２０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２２．ＣＯ2収着剤が、Ｋ2ＣＯ3からなる、Ｋ2ＣＯ3から実質的になる、又はＫ2ＣＯ3を含む、項１～２１のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２３．水がマトリックス材料中に埋め込まれている、項１～２２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２４．水が、マトリックス材料に実質的にくまなく分布している、項２３に記載のガスフィルタ。
１９．マトリックス材料がＣＯ2収着剤によってコーティングされている、項１～１８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２０．マトリックス材料が、完全にコーティングされているか、部分的にコーティングされているかのいずれかである、項１９に記載のガスフィルタ。
２１．ＣＯ2収着剤が、アルカリ金属炭酸塩、例えば、Ｋ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3、Ｌｉ2ＣＯ3のうちの１種又は複数から選択される、項１～２０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２２．ＣＯ2収着剤が、Ｋ2ＣＯ3からなる、Ｋ2ＣＯ3から実質的になる、又はＫ2ＣＯ3を含む、項１～２１のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２３．水がマトリックス材料中に埋め込まれている、項１～２２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２４．水が、マトリックス材料に実質的にくまなく分布している、項２３に記載のガスフィルタ。
【0055】
２５．水の少なくとも一部、又は水のすべてが、追加の固体材料によって提供される、項１～２４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２６．水の少なくとも９０質量％が追加の固体材料によって提供され、最大約１００質量％が追加の固体材料によって提供されてもよい、項１～２５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２７．追加の固体材料が、活性要素に含まれない場合、約２０～２５℃の温度、約１０１ｋＰａの圧力且つ約４０～５０％の湿度において、吸湿剤として作用する、項２５又は２６に記載のガスフィルタ。
２８．追加の固体材料が、粒子状であり、酸化アルミニウム、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種又は複数から選択される、項２５～２７のいずれかに１項に記載のガスフィルタ。
２９．追加の固体材料が、粒子状酸化アルミニウム（例えば、アルファアルミナ粉末、Ａｌ2Ｏ3）から選択され、酸化アルミニウムの粒子サイズが、５０μｍ未満であってもよい、項２５～２８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２６．水の少なくとも９０質量％が追加の固体材料によって提供され、最大約１００質量％が追加の固体材料によって提供されてもよい、項１～２５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
２７．追加の固体材料が、活性要素に含まれない場合、約２０～２５℃の温度、約１０１ｋＰａの圧力且つ約４０～５０％の湿度において、吸湿剤として作用する、項２５又は２６に記載のガスフィルタ。
２８．追加の固体材料が、粒子状であり、酸化アルミニウム、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種又は複数から選択される、項２５～２７のいずれかに１項に記載のガスフィルタ。
２９．追加の固体材料が、粒子状酸化アルミニウム（例えば、アルファアルミナ粉末、Ａｌ2Ｏ3）から選択され、酸化アルミニウムの粒子サイズが、５０μｍ未満であってもよい、項２５～２８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【0056】
３０．活性要素又はマトリックス材料が開放チャネルを含む、項１～２９のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３１．開放チャネルが、最も広い箇所において、直径約１ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約８ｍｍである、項３０に記載のガスフィルタ。
３２．開放チャネルの少なくとも一部又はすべてが、実質的に互いに平行に延びている、項３０又は３１に記載のガスフィルタ。
３３．ＣＯ2収着剤が、炭酸カリウムを含む、又は炭酸カリウムからなる、又は炭酸カリウムから実質的になる、項１～３２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３４．ＣＯ2収着剤が、活性要素の総質量を基準として、５質量％～８０質量％の量で存在する、項１～３３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３５．マトリックス材料が、活性要素の総質量を基準として、２０質量％～９５質量％の量で存在する、項１～３４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３６．水が、活性要素の総質量を基準として、５質量％～４０質量％の量で存在する、項１～３５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３１．開放チャネルが、最も広い箇所において、直径約１ｍｍ～約１０ｍｍ、例えば約３ｍｍ～約８ｍｍである、項３０に記載のガスフィルタ。
３２．開放チャネルの少なくとも一部又はすべてが、実質的に互いに平行に延びている、項３０又は３１に記載のガスフィルタ。
３３．ＣＯ2収着剤が、炭酸カリウムを含む、又は炭酸カリウムからなる、又は炭酸カリウムから実質的になる、項１～３２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３４．ＣＯ2収着剤が、活性要素の総質量を基準として、５質量％～８０質量％の量で存在する、項１～３３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３５．マトリックス材料が、活性要素の総質量を基準として、２０質量％～９５質量％の量で存在する、項１～３４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３６．水が、活性要素の総質量を基準として、５質量％～４０質量％の量で存在する、項１～３５のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【0057】
３７．追加の固体が、活性要素の総質量を基準として、２０質量％～６０質量％の量で存在する、項２５～３６のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３８．活性要素が押出成形されており、磨砕されていてもよい、項１～３７のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３９．活性要素がモノリス構造の形態である、項１～３８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４０．活性要素がミニリス構造の形態である、項１～３８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４１．空気フィルタが、前記活性要素の２種以上を含む、項１～４０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４２．空気フィルタが、活性要素の１種のみを含む、項１～４０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４３．マトリックス材料が、単一のパーツとして提供される、項１～４２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３８．活性要素が押出成形されており、磨砕されていてもよい、項１～３７のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
３９．活性要素がモノリス構造の形態である、項１～３８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４０．活性要素がミニリス構造の形態である、項１～３８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４１．空気フィルタが、前記活性要素の２種以上を含む、項１～４０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４２．空気フィルタが、活性要素の１種のみを含む、項１～４０のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４３．マトリックス材料が、単一のパーツとして提供される、項１～４２のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
【0058】
４４．マトリックス材料が、細孔、例えばメソ孔及び／又はマクロ孔を含み、マトリックス材料中の細孔の少なくとも一部、実質的にすべて、又はすべての寸法が、以下：
ａ）約２００μｍ～約６００μｍ、例えば約２００μｍ～約５００μｍの細孔直径、
ｂ）約３００μｍ～約４００μｍ、例えば約３２０μｍ～約３５０μｍの平均細孔直径、
ｃ）約３００μｍ～約９００μｍ、例えば約４００μｍ～約８００μｍ、例えば約５００μｍ～約８００μｍの細孔窓直径、
ｄ）約５００μｍ～約８００μｍ、例えば約６００μｍ～約７００μｍの平均細孔窓直径
のうちの少なくとも１つ又は組み合わせを有する、項１～４３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４５．マトリックス材料が細孔を含み、前記細孔が、内表面、及び細孔開口又は細孔窓を含み、ＣＯ2収着剤の濃度が、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔開口若しくは細孔窓において最大である、項１～４４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４６．ＣＯ2収着剤の濃度が、細孔の内表面の端部からマトリックスの本体の方向に測定する場合、組み合わせた表面積が約５０μｍ2を上回り、約１μｍの深さまで測定してもよい、細孔の内表面において、及び／又は細孔窓において最大である、項４５に記載のガスフィルタ。
ａ）約２００μｍ～約６００μｍ、例えば約２００μｍ～約５００μｍの細孔直径、
ｂ）約３００μｍ～約４００μｍ、例えば約３２０μｍ～約３５０μｍの平均細孔直径、
ｃ）約３００μｍ～約９００μｍ、例えば約４００μｍ～約８００μｍ、例えば約５００μｍ～約８００μｍの細孔窓直径、
ｄ）約５００μｍ～約８００μｍ、例えば約６００μｍ～約７００μｍの平均細孔窓直径
のうちの少なくとも１つ又は組み合わせを有する、項１～４３のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４５．マトリックス材料が細孔を含み、前記細孔が、内表面、及び細孔開口又は細孔窓を含み、ＣＯ2収着剤の濃度が、細孔の内表面若しくはその付近において、及び／又は細孔開口若しくは細孔窓において最大である、項１～４４のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４６．ＣＯ2収着剤の濃度が、細孔の内表面の端部からマトリックスの本体の方向に測定する場合、組み合わせた表面積が約５０μｍ2を上回り、約１μｍの深さまで測定してもよい、細孔の内表面において、及び／又は細孔窓において最大である、項４５に記載のガスフィルタ。
【0059】
４７．追加の固体材料の少なくとも一部が、収着剤と直接接触しており、又は追加の固体材料の少なくとも一部が、最も近い収着剤から約０．５～約４０μｍの距離内にある、項２５～４６のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
４８．追加の固体材料の少なくとも２０質量％が、最も近い収着剤から約０．２～約２０μｍ以内にある、項４７に記載のガスフィルタ。
４９．活性要素が、（ｉ）セラミック材料、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料と、（ｉｉ）ポリマー、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料との組み合わせを含む、項１～４８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
５０．ＣＯ2収着剤が、その前駆体の形態、例えば少なくとも１種の重炭酸塩の形態で存在する、項１～４９のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
５１．ガス流から二酸化炭素を除去する方法であって、ガス流に、項１～５０のいずれか１項に準拠したガスフィルタを通過させることを含む、方法。
５２．ＣＯ2収着剤を生み出す（再生する）ために、ガスフィルタ又は活性マトリックスが加熱される、項５１に記載の方法。
４８．追加の固体材料の少なくとも２０質量％が、最も近い収着剤から約０．２～約２０μｍ以内にある、項４７に記載のガスフィルタ。
４９．活性要素が、（ｉ）セラミック材料、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料と、（ｉｉ）ポリマー、ＣＯ2収着剤及び水であるマトリックス材料であって、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス中に埋め込まれている、マトリックス材料との組み合わせを含む、項１～４８のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
５０．ＣＯ2収着剤が、その前駆体の形態、例えば少なくとも１種の重炭酸塩の形態で存在する、項１～４９のいずれか１項に記載のガスフィルタ。
５１．ガス流から二酸化炭素を除去する方法であって、ガス流に、項１～５０のいずれか１項に準拠したガスフィルタを通過させることを含む、方法。
５２．ＣＯ2収着剤を生み出す（再生する）ために、ガスフィルタ又は活性マトリックスが加熱される、項５１に記載の方法。
【0060】
５３．ＣＯ2収着剤が、約１２０℃～約１６５℃の温度範囲において加熱することによって生み出される、又は再生される、項５２に記載の方法。
５４．ＣＯ2収着剤を、少なくとも１回、又は２回以上、任意に最大１０回、再生する、項５１～５３のいずれか１項に記載の方法。
５５．約３０℃～約５０℃、例えば約３２℃～約４５℃の温度範囲において、例えば約４０℃において、又は約４５℃において行われる、項５１～５４のいずれか１項に記載の方法。
５６．項１に準拠したガスフィルタにおける使用に好適な活性要素であって、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、活性要素。
５７．項２～５０のいずれか１項に準拠していることをさらに特徴とする、項５６に記載の活性要素。
５８．活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成することを含む、方法。
５４．ＣＯ2収着剤を、少なくとも１回、又は２回以上、任意に最大１０回、再生する、項５１～５３のいずれか１項に記載の方法。
５５．約３０℃～約５０℃、例えば約３２℃～約４５℃の温度範囲において、例えば約４０℃において、又は約４５℃において行われる、項５１～５４のいずれか１項に記載の方法。
５６．項１に準拠したガスフィルタにおける使用に好適な活性要素であって、マトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれている、活性要素。
５７．項２～５０のいずれか１項に準拠していることをさらに特徴とする、項５６に記載の活性要素。
５８．活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成することを含む、方法。
【0061】
５９．活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、セラミックマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成すること、活性要素に、ＣＯ2収着剤又はその前駆体を含浸させることを含み、ＣＯ2収着剤又はその前駆体が、溶液中にある、方法。
６０．活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、ポリマーマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
第１のモノマー、第１のモノマーのための溶媒、第１の触媒、水、及び任意に少なくとも１種の添加剤を含む、第１の混合物を形成すること、
第２のモノマー、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、第２の触媒を含む第２の混合物を形成すること、
前記第１及び第２の混合物を組み合わせて、前記ポリマーマトリックスを形成すること
を含む、方法。
少なくとも１種の粘土材料、細孔形成剤及び水を組み合わせて、ペーストを形成すること、ペーストを成形して、未処理物品を形成すること、並びに未処理物品を焼成して、活性要素を形成すること、活性要素に、ＣＯ2収着剤又はその前駆体を含浸させることを含み、ＣＯ2収着剤又はその前駆体が、溶液中にある、方法。
６０．活性要素を作製する方法であって、前記活性要素が、ポリマーマトリックス材料、ＣＯ2収着剤及び水を含むか、又はこれらからなり、ＣＯ2収着剤の少なくとも一部が、マトリックス材料中に埋め込まれており、
第１のモノマー、第１のモノマーのための溶媒、第１の触媒、水、及び任意に少なくとも１種の添加剤を含む、第１の混合物を形成すること、
第２のモノマー、ＣＯ2収着剤又はその前駆体、第２の触媒を含む第２の混合物を形成すること、
前記第１及び第２の混合物を組み合わせて、前記ポリマーマトリックスを形成すること
を含む、方法。
【0062】
６１．第１及び第２の混合物を組み合わせると、又は組み合わせた後、泡形成反応が開始し、泡形成剤が形成される、項６０に記載の方法。
６２．泡形成剤がＣＯ2である、項６１に記載の方法。
６３．第１のモノマーが、無水物又は二無水物であり、第２のモノマーが、イソシアネート又はジイソシアネートである、項６０～６２のいずれか１項に記載の方法。
６４．第１のモノマーが、オキシ（ｏｘｉ）ジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）のうちの１種又は複数から選択され、第２のモノマーが、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）又はＰ－ＭＤＩから選択される、項６０～６３のいずれか１項に記載の方法。
６５．少なくとも１種の添加剤がシリコン油であり、且つ／又は第１及び第２の触媒が、互いに独立して、アミン触媒及びスズ触媒から選択される、項６０～６４のいずれか１項に記載の方法。
６２．泡形成剤がＣＯ2である、項６１に記載の方法。
６３．第１のモノマーが、無水物又は二無水物であり、第２のモノマーが、イソシアネート又はジイソシアネートである、項６０～６２のいずれか１項に記載の方法。
６４．第１のモノマーが、オキシ（ｏｘｉ）ジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）のうちの１種又は複数から選択され、第２のモノマーが、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）又はＰ－ＭＤＩから選択される、項６０～６３のいずれか１項に記載の方法。
６５．少なくとも１種の添加剤がシリコン油であり、且つ／又は第１及び第２の触媒が、互いに独立して、アミン触媒及びスズ触媒から選択される、項６０～６４のいずれか１項に記載の方法。
【0063】
６６．溶媒がＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）である、項６０～６５のいずれか１項に記載の方法。
６７．ポリマーマトリックスが、ポリイミドを含む、又はポリイミドからなる、項６０～６６のいずれか１項に記載の方法。
６８．ポリマーマトリックスが泡形成ポリマーマトリックスである、項６０～６７のいずれか１項に記載の方法。
６９．水の少なくとも一部又はすべてが、追加の固体材料によって提供される、項５８～６８のいずれか１項に記載の方法。
６７．ポリマーマトリックスが、ポリイミドを含む、又はポリイミドからなる、項６０～６６のいずれか１項に記載の方法。
６８．ポリマーマトリックスが泡形成ポリマーマトリックスである、項６０～６７のいずれか１項に記載の方法。
６９．水の少なくとも一部又はすべてが、追加の固体材料によって提供される、項５８～６８のいずれか１項に記載の方法。
【0064】
７０．追加の固体材料を、（ｉ）組み合わせて項５８若しくは５９におけるペーストを形成する、又は（ｉｉ）項６０における第１及び／若しくは第２の混合物に組み合わせる、項６９に記載の方法。
７１．さらなる固体材料が、酸化アルミニウム（例えばＡｌ2Ｏ3）、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含む、又はこれらからなる、項６９又は７０に記載の方法。
７２．ＣＯ2収着剤を活性形態又は不活性形態において組み合わせる、項５８～７１のいずれか１項に記載の方法。
７３．ＣＯ2収着剤を不活性形態において組み合わせ、活性要素を加熱して、ＣＯ2収着剤を活性形態に変換する、項７２に記載の方法。
７１．さらなる固体材料が、酸化アルミニウム（例えばＡｌ2Ｏ3）、ゼオライト、シリケート（例えばシリカゲル）、金属有機構造体（ＭＯＦ）、粘土（例えばカオリナイト）のうちの１種若しくは複数、又は任意の組み合わせを含む、又はこれらからなる、項６９又は７０に記載の方法。
７２．ＣＯ2収着剤を活性形態又は不活性形態において組み合わせる、項５８～７１のいずれか１項に記載の方法。
７３．ＣＯ2収着剤を不活性形態において組み合わせ、活性要素を加熱して、ＣＯ2収着剤を活性形態に変換する、項７２に記載の方法。
【0065】
７４．ＣＯ2収着剤の不活性形態がアルカリ金属重炭酸塩であり、活性形態がアルカリ金属炭酸塩である、項７２又は７３に記載の方法。
７５．アルカリ金属重炭酸塩が重炭酸カリウムであり、アルカリ金属炭酸塩が炭酸カリウムである、項７４に記載の方法。
７６．活性要素が粒子に形成される、例えば、活性要素を破砕、磨砕又は粉砕し、ふるい分けしてもよい、項５８～７５のいずれか１項に記載の方法。
７５．アルカリ金属重炭酸塩が重炭酸カリウムであり、アルカリ金属炭酸塩が炭酸カリウムである、項７４に記載の方法。
７６．活性要素が粒子に形成される、例えば、活性要素を破砕、磨砕又は粉砕し、ふるい分けしてもよい、項５８～７５のいずれか１項に記載の方法。
【図1a】
【図1b】
【図1c】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図3d】
【図3e】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図4d】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図6f】
【図6g】
【図6h】
【図6i】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図7d】
【図7e】
【図8】
【国際調査報告】