CN101925391A - 包含co2封存添加剂的非胶结性组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了非胶结性CO₂封存组合物。本发明的组合物含CO₂封存添加剂如CO₂封存碳酸盐组合物。本发明的其他方面包括制备和使用所述非胶结性CO₂封存组合物的方法。

Description

包含CO2封存添加剂的非胶结性组合物

交叉引用

本申请要求2008年10月31日提交的名为“Non-cementitious Compositions Comprising CO₂ Sequestering Additives(包含CO₂封存添加剂的非胶结性组合物)”的美国临时申请61/110,495、2009年2月4日提交的名为“Non-cementitious Compositions Comprising CO₂ Sequestering Additives(包含CO₂封存添加剂的非胶结性组合物)”的美国临时申请61/149,949和2009年5月26日提交的名为“Compositions and Methods Using Substances with Negative Delta 13C Values(使用具有负δ¹³C值的组合物和方法)”的美国临时申请61/181,250的权益，所述申请通过引用结合到本文中。

发明背景

二氧化碳(CO₂)排放已被确认为是全球变暖和海洋酸化现象的主要元凶。CO₂是燃烧的副产物，带来操作、经济和环境问题。预计CO₂和其他温室气体的大气浓度的升高将促成更大量的热贮存在大气内，从而导致地表温度的升高和快速的气候变化。CO₂还一直与海洋相互作用，使海洋pH降向8.0。CO₂监控表明，大气CO₂已从20世纪50年代的约280ppm升至今天的约380ppm，且预计在下个十年中将超过400ppm。气候变化的影响很可能是经济上昂贵且环境上有害的。降低气候变化的潜在风险需要封存大气CO₂。

发明概述

在一些实施方案中，本发明提供了一种含CO₂封存添加剂的非胶结性组合物，其中所述CO₂封存添加剂含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述CO₂封存添加剂为碳酸盐化合物。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述碳酸盐化合物组合物含来自含碱土金属的水的沉淀物。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述自其形成碳酸盐化合物组合物沉淀物的含碱土金属的水含源自工业废物流的CO₂。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为纸产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为聚合物产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为润滑剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为粘合剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为橡胶。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为粉笔。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为沥青产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为油漆。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为除漆研磨剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为个人护理产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为个人护理产品的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为化妆品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为个人护理产品的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为清洁用品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为个人护理产品的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为个人卫生用品。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为可摄取产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为可摄取产品的非胶结性组合物，其中所述可摄取产品为液体。在一些实施方案中，本发明提供了一种为可摄取产品的非胶结性组合物，其中所述可摄取产品为固体。在一些实施方案中，本发明提供了一种为可摄取产品的非胶结性组合物，其中所述可摄取产品为动物可摄取产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为农业产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为农业产品的非胶结性组合物，其中所述农业产品为土壤改良产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为农业产品的非胶结性组合物，其中所述农业产品为杀虫剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种非胶结性组合物，其中所述非胶结性组合物为环境修复产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种为环境修复产品的非胶结性组合物，其中所述环境修复产品为森林土壤恢复。在一些实施方案中，本发明提供了一种为环境修复产品的非胶结性组合物，其中所述环境修复产品为过酸化水的中和。

在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述方法包括获得CO₂封存添加剂和制备含所述CO₂封存添加剂的非胶结性组合物，其中所述CO₂封存添加剂含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述CO₂封存添加剂为碳酸盐化合物组合物。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述碳酸盐化合物组合物含来自含碱土金属的水的沉淀物。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述含碱土金属的水含源自工业废物流的CO₂。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为纸产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为润滑剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为粘合剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为橡胶。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为粉笔。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为沥青产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为油漆。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为除漆研磨剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为个人护理产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为个人护理产品的非胶结性组合物的方法，其中所述个人护理产品为化妆品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为个人护理产品的非胶结性组合物的方法，其中所述个人护理产品为清洁用品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为个人护理产品的非胶结性组合物的方法，其中所述个人护理产品为个人卫生用品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为可摄取产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为可摄取产品的非胶结性组合物的方法，其中所述可摄取产品为液体。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为可摄取产品的非胶结性组合物的方法，其中所述可摄取产品为固体。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为动物可摄取产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为农业产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为农业产品的非胶结性组合物的方法，其中所述农业产品为土壤改良产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为农业产品的非胶结性组合物的方法，其中所述农业产品为杀虫剂。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备非胶结性组合物的方法，其中所述非胶结性组合物为环境修复。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为环境修复产品的非胶结性组合物的方法，其中所述环境修复产品为森林土壤恢复。在一些实施方案中，本发明提供了一种制备为环境修复产品的非胶结性组合物的方法，其中所述环境修复产品为过酸化水的中和。

在一些实施方案中，本发明提供了一种封存二氧化碳的方法，所述方法包括自含碱土金属的水沉淀CO₂封存碳酸盐化合物组合物、制备包含所述碳酸盐化合物组合物的CO₂封存添加剂和制备包含所述CO₂封存添加剂的非胶结性组合物，其中所述碳酸盐化合物组合物含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳。在一些实施方案中，本发明提供了一种封存二氧化碳的方法，其中所述含碱土金属的水在沉淀步骤前与工业废物流接触。

引用结合

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请案以如同将每个单独的出版物、专利或专利申请案具体并分别地指出通过引用几何的程度通过引用结合。

附图简述

本发明的新特征在附随的权利要求书中具体阐明。结合下面阐述采用本发明的原理的示意性实施方案的详细描述及附图，本发明的特征和优势可得到更好的理解。在附图中：

图1给出了根据本发明的实施方案的CO₂封存添加剂制备方法的示意图。

发明详述

本发明提供了非胶结性CO₂封存组合物。本发明的组合物含CO₂封存添加剂如CO₂封存碳酸盐组合物。本发明的其他方面包括制备和使用所述非胶结性CO₂封存组合物的方法。

在更详细地描述本发明之前，应理解本发明不限于本文中所述的特定实施方案，因为这样的实施方案当然是可变的。还应理解，本文中用到的术语仅出于描述特定实施方案的目的，而非意在限制，因为本发明的范围仅由附随的权利要求书限定。

在给出了值的范围的情况下，应理解，介于该范围的上下限之间的各个插入值(除非上下文另有明确指出，否则到所述下限单位的十分之一)及该指定范围中的任何其他指定或插入值均涵盖在本发明内。这些较小范围的上下限可独立地包括在所述较小范围内并也涵盖在本发明内，指定的范围中任何明确排除的极限除外。当指定的范围包括两个极限中的一个或两个时，排除那些所包括的极限中的任一或二者的范围也包括在本发明中。

本文中给出的某些范围在数值前冠有术语“约”。术语“约”在本文中用来为其后的确切数以及与该术语后的数接近或近似的数提供文字支持。在确定一个数是否接近或近似于某个明确给出数时，接近或近似的未述及数可为在给出其的上下文中提供所述明确给出数的实质等价物的数。

本文中用到的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域技术人员通常所理解的相同的含义，另有指出除外。下面将对代表性的示例性方法和材料予以描述，但本发明的实施或试验中也可使用与本文中所述的那些相似或等价的任何方法和材料。

本说明书中引用的所有出版物和专利通过引用结合到本文中就好像将每一单个出版物或专利具体且单个地指出通过引用并入一样并通过引用结合到本文中以公开和描述与所引用的出版物有关的方法和/或材料。任何出版物的引用针对的是本发明提交日前的公开但不应理解为承认本发明无权依据在先发明先于这类出版物。此外，所给出的公开日期可能与实际公开日期不同，实际公开日期可能需要独立确认。

应指出，本文中及附随的权利要求书中用到的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，上下文中另有明确指出除外。还应指出，权利要求书可撰写成排除任何任选的要素。因此，该陈述意在用作叙述权利要求要素时使用排他性术语如“单单”、“仅”等或使用“否定的”限制条件的引用基础。

阅读本公开后本领域技术人员显而易见的是，本文中所述和所示的每一单个实施方案具有分立的组成部分和特征，其可易于与任一其他若干实施方案的特征分开或组合而不偏离本发明的范围或精神。任何所提及的方法均可按所提及的事件顺序或按逻辑上可能的任何其他顺序进行。

在进一步描述本发明时，将首先更详细地描述非胶结性CO₂封存组合物的实施方案以及其制备方法和系统。接着将对使用所述CO₂封存组合物的方法的实施例给予进一步的综述。

非胶结性CO₂封存组合物

本发明提供了非胶结性CO₂封存组合物。“CO₂封存组合物”指含源自人类使用的燃料的碳如化石燃料源的碳的组合物。例如，根据本发明的方面的CO₂封存组合物含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳。在某些实施方案中，CO₂封存组合物中封存的碳呈碳酸盐化合物的形式。因此，在某些实施方案中，根据本发明的方面的CO₂封存组合物含碳酸盐化合物，其中所述碳酸盐化合物中的至少部分碳源自人类使用的燃料如化石燃料。因此，本发明的组合物的制备将把CO₂置于贮存稳定的形式如非胶结性组合物的稳定组分中。本发明的CO₂封存组合物的制备因此将防止CO₂气体进入大气。本发明的组合物提供了以使组合物中封存(即固定)的CO₂不变为大气的一部分的方式贮存CO₂。本发明的组合物将在所述组合物的基本整个使用寿命内(如果不是更长的话)使其封存的CO₂保持固定而无显著(如果有的话)的CO₂从所述组合物释放。因此，当所述组合物为可消耗的组合物时，其中固定的CO₂将在所述消耗品的寿命内(如果不是更长的话)保持固定。

本发明的CO₂封存组合物包括含碳酸盐和/或碳酸氢盐的组合物，其可与二价阳离子如钙和/或镁或与一价阳离子如钠组合。所述碳酸盐和/或碳酸氢盐可为溶液形式、呈固体形式、或为溶液和固体形式的组合(如淤浆)。所述碳酸盐和/或碳酸氢盐可含来自二氧化碳源的二氧化碳；在一些实施方案中，所述二氧化碳源自化石燃料的燃烧，因此所述碳酸盐和/或碳酸氢盐中的一些(如至少10、50、60、70、80、90、95％)或基本全部(如至少99、99.5或99.9％)碳是化石燃料源即植物源的。正如我们所知，植物源的碳和无机源的碳具有不同的稳定同位素(¹³C和¹²C)比率，因此在一些实施方案中，所述碳酸盐和/或碳酸氢盐中的碳的δ¹³C低于例如-10‰、或低于-15‰、或低于-20‰、或低于-35‰、或低于-30‰、或低于-35‰，这将在下文中进一步描述。

本发明的组合物含CO₂封存添加剂。CO₂封存添加剂为以贮存稳定的形式贮存大量CO₂以便CO₂气体不易自产品产生并释放进大气中的组分。在某些实施方案中，对于每1000吨本发明的组合物，所述CO₂封存添加剂可贮存50吨或更多CO₂，例如100吨或更多CO₂，包括250吨或更多CO₂，例如500吨或更多CO₂，例如750吨或更多CO₂，包括900吨或更多CO₂。在某些实施方案中，本发明的组合物的CO₂封存添加剂包含约5％或更多CO₂，例如约10％或更多CO₂，包括约25％或更多CO₂，例如约50％或更多CO₂，例如约75％或更多CO₂，包括约90％或更多CO₂(例如以一种或多种碳酸盐化合物存在)。

本发明的CO₂封存添加剂可含一种或多种碳酸盐化合物。如通过库仑分析法使用库仑滴定中所述的方法测得，CO₂封存添加剂中碳酸盐的量可为40％或更高，例如70％或更高，包括80％或更高。在一些实施方案中，当其中Mg源为镁铁质矿物(如美国临时申请序号61/079,790中所述，其通过引用结合到本文中)或灰烬(如美国临时申请序号61/073,319中所述，其通过引用结合到本文中)时，所得产物可为含二氧化硅以及碳酸盐的组合物。在这些实施方案中，产物的碳酸盐含量可低至10％。

CO₂封存添加剂的碳酸盐化合物可为自水如咸水沉淀的亚稳碳酸盐化合物，这将在下面更详细地描述。本发明的碳酸盐化合物组合物含沉淀的结晶和/或无定形碳酸盐化合物。所感兴趣的具体的碳酸盐矿物包括但不限于：碳酸钙矿物、碳酸镁矿物和碳酸钙镁矿物。所感兴趣的碳酸钙矿物包括但不限于：方解石(CaCO₃)、霰石(CaCO₃)、六方碳钙石(CaCO₃)、六水碳钙石(CaCO₃·6H₂O)和无定形碳酸钙(CaCO₃·nH₂O)。所感兴趣的碳酸镁矿物包括但不限于：菱镁矿(MgCO₃)、水碳镁石(MgCO₃·2H₂O)、三水菱镁矿(MgCO₃·3H₂O)、五水菱镁矿(MgCO₃·5H₂O)和无定形碳酸镁钙(MgCO₃·nH₂O)。所感兴趣的碳酸钙镁矿物包括但不限于白云石(CaMgCO₃)、碳钙镁石(CaMg₃(CO₃)₄)和水碳钙镁石(Ca₂Mg₁₁(CO₃)₁₃·H₂O)。在某些实施方案中，非碳酸盐化合物如水镁石(Mg(OH)₂)也可与上面列出的矿物组合地形成。如上面所指出，所述碳酸盐化合物组合物的化合物可为在咸水中比在淡水中更稳定的亚稳碳酸盐化合物(并可含一种或多种亚稳氢氧化物)，以便其在与任何pH的淡水接触时溶解并再沉淀成其他淡水稳定的化合物如矿物如低Mg方解石。

本发明的CO₂封存添加剂源自、例如沉淀自水(这将在下面更详细地描述)。由于所述CO₂封存产品自水沉淀，故其可能含其所源自的水中存在的一种或多种添加剂。例如，当所述水为咸水时，CO₂封存产品可能含咸水源中存在的一种或多种化合物。这些化合物可用来标识(identify)来自咸水源的组合物的固体沉淀，其中这些标识组分及其量在本文中统称为咸水源标识物。例如，如果咸水源为海水，则组合物的沉淀固体中可能存在的标识化合物包括但不限于：氯离子、钠、硫、钾、溴离子、硅、锶等。任何这类源标识或“标志物”元素通常以小量存在，例如以20,000ppm或更少的量存在，例如2000ppm或更少的量。在某些实施方案中，“标志物”化合物为锶，其可结合进例如霰石晶格中并占10,000ppm或更少，在某些实施方案中在3-10,000ppm范围内，例如5-5000ppm，包括5-1000ppm，例如5-500ppm，包括5-100ppm。所感兴趣的另一“标志物”化合物为镁，其可以至高20％摩尔的量取代碳酸盐化合物中的钙而存在。组合物的咸水源标识物可随用来制备源自咸水的碳酸盐组合物的具体咸水源而异。还感兴趣的是标识水源的同位素标志物。

存在的CO₂封存添加剂的量可随特定的非胶结性材料或产品而异。有时，CO₂封存添加剂的量在5-75％w/w范围内，例如5-50％w/w，包括5-25％w/w，包括5-10％w/w。

本发明的组合物可被视为低碳足迹组合物。低碳足迹组合物比缺乏CO₂封存添加剂的相应组合物具有减少的碳足迹(其中本文中的“相应”指除本发明的CO₂封存添加剂的存在外均相同的组合物)。使用任何方便的碳足迹计算器可知，本发明的组合物与缺乏CO₂封存添加剂的相应组合物相比碳足迹减少的幅度可为5％或更多，例如10％或更多，包括25％、50％、75％或甚至100％或更多。在某些实施方案中，本发明的低碳足迹组合物可以是碳中性的，因为用例如与所感兴趣的特定组合物相关的任何方便的碳足迹计算器算出其基本没有(如果有的话)碳足迹。本发明的碳中性组合物包括碳足迹为50磅CO₂/yd³材料或更少、例如为10磅CO₂/yd³材料或更少、包括5磅CO₂/yd³材料或更少的那些组合物，其中在某些实施方案中，碳中性组合物具有为零或负的CO₂磅数/yd³材料，例如负1或更负，如负3或更负的CO₂磅数/yd³材料。有时，所述低碳足迹组合物具有相当负的碳足迹，例如-100磅CO₂/yd³或更少。

在某些实施方案中，本发明的组合物将含来自化石燃料的碳；由于其化石燃料源，故这类组合物的碳同位素分馏(δ¹³C)值将与含无机碳如石灰石的组合物不同。如本领域中熟知的，化石燃料所源自的植物在¹²C和¹³C中优先利用¹²C，从而分馏碳同位素，以致其比率值通常不同于大气中的；当与标准值(PeeDee Belemnite或PDB标准)对比时，该值被称为碳同位素分馏(δ¹³C)值。煤的δ¹³C值通常在-30到-20‰范围内，甲烷的δ¹³C值可低到-20‰到-40‰或甚至-40‰到-80‰。大气CO₂的δ¹³C值为-10‰到-7‰，石灰石为+3‰到-3‰，海洋碳酸氢盐为0‰。即便非胶结性材料含一些天然石灰石或δ¹³C值比化石燃料高(较不负)的其他C源，其δ¹³C值通常仍将是负的并低于(更负于)石灰石或大气CO₂的值。在一些实施方案中，非胶结性材料或产品含包含碳酸盐、碳酸氢盐或其组合的CO₂-封存添加剂，其中所述碳酸盐、碳酸氢盐或其组合的碳同位素分馏(δ¹³C)值低于-5.00‰。本发明的组合物因此含δ¹³C低于-10‰、例如低于-12‰、-14‰、-16‰、-18‰、-20‰、-22‰、-24‰、-26‰、-28‰或低于-30‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-10‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-14‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-18‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-20‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-24‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-28‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-30‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-32‰的非胶结性材料或产品。在一些实施方案中，本发明提供了一种δ¹³C低于-34‰的非胶结性材料或产品。这样的非胶结性材料或产品可为如上所述含碳酸盐的材料或产品，例如含至少10、20、30、40、50、60、70、80或90％w/w的碳酸盐、例如至少50％w/w的碳酸盐的非胶结性材料或产品。

单位为‰(千分之一)的相对碳同位素组成(δ¹³C)值是碳的两种稳定同位素即¹²C和¹³C的浓度比率相对于化石化箭石标准(PDB标准)的量度。

δ¹³C‰＝[(¹³C/¹²C_样品-¹³C/¹²C _PDB标准)/(¹³C/¹²C _PDB标准)]x 1000

由于其质量较轻，故植物在光合作用过程中及其他使用无机碳的生物过程中将优先吸收¹²C。¹²C较轻的质量将使其可比¹³C更高效地进行动力学控制的反应。因此，源自植物体的材料如化石燃料所具有的相对碳同位素组成值比源自无机源的那些要低。燃烧化石燃料所产生的烟道气中的二氧化碳将反映化石化的有机材料的相对碳同位素组成值。表1为比较的目的列出了相关碳源的相对碳同位素组成值的范围。

结合了来自化石燃料燃烧的碳的材料反映的δ¹³C值更像源自植物的材料的那些，即低于结合了来自大气或非植物海洋源的碳的那些。通过二氧化碳封存方法产生的材料由来自化石燃料燃烧的碳所组成的验证可包括测定所得材料的δ¹³C值和确认其不与大气二氧化碳的值相似，也不与海洋碳源的值相似。

表1：所感兴趣的碳源的相对碳同位素组成(δ¹³C)值

1.Holdgate，G.R.等，Global and Planetary Change，65(2009)pp.89-103.

2.Elswick，E.R.等，Applied Geochemistry，22(2007)pp.2065-2077.

在一些实施方案中，本发明提供了一种表征组合物的方法，所述方法包括测定其相对碳同位素组成(δ¹³C)值。在一些实施方案中，所述组合物为含碳酸盐如碳酸镁和/或碳酸钙的组合物。δ¹³C值的测定可采用任何适宜的方法，例如质谱法或离轴积分腔输出光谱法(离轴ICOS)。

碳同位素间的一个不同在于其质量。我们拥有的任何可足够灵敏地测定碳的量的质量辨识技术均可用来得到¹³C对¹²C同位素浓度的比率。常使用质谱法来得到δ¹³C值。市售的台式离轴积分腔输出光谱(离轴ICOS)设备也能确定δ¹³C值。这些值通过二氧化碳中¹²C和¹³C同位素所构成的碳-氧双键中的能量差得到。来自碳封存方法的碳酸盐沉淀物的δ¹³C值可充当CO₂气体源的指纹，因为该值将随源的不同而不同，但在大多数碳封存情况下，δ¹³C通常将在-9‰到-35‰范围内。

在一些实施方案中，所述方法还包括测定组合物中碳的量。碳的测定可采用任何适宜的技术，例如库仑分析法。

包含一种或多种源自工业CO₂的合成碳酸盐的沉淀物质将反映所述工业CO₂(来自化石燃料的燃烧)所源自的化石燃料(如煤、石油、天然气或烟道气)的相对碳同位素组成(δ¹³C)。单位为‰(千分之一)的相对碳同位素组成(δ¹³C)值是碳的两种稳定同位素即¹²C和¹³C的浓度比率相对于化石化箭石标准(PDB标准)的量度。

δ¹³C‰＝[(¹³C/¹²C_样品-¹³C/¹²C _PDB标准)/(¹³C/¹²C _PDB标准)]x 1000

因此，CO₂封存添加剂的δ¹³C值可充当CO₂气体源的指纹。δ¹³C值可随来源的不同(如化石燃料源)而不同，但本发明的组合物的δ¹³C值通常但非一定在-9‰到-35‰范围内。在一些实施方案中，CO₂封存添加剂的δ¹³C值在-1‰到-50‰之间、-5‰到-40‰之间、-5‰到-35‰之间、-7‰到-40‰之间、-7‰到-35‰之间、-9‰到-40‰之间、或-9‰到-35‰之间。在一些实施方案中，CO₂封存添加剂的δ¹³C值低于(即更负于)-3‰、-5‰、-6‰、-7‰、-8‰、-9‰、-10‰、-11‰、-12‰、-13‰、-14‰、-15‰、-16‰、-17‰、-18‰、-19‰、-20‰、-21‰、-22‰、-23‰、-24‰、-25‰、-26‰、-27‰、-28‰、-29‰、-30‰、-31‰、-32‰、-33‰、-34‰、-35‰、-36‰、-37‰、-38‰、-39‰、-40‰、-41‰、-42‰、-43‰、-44‰、或-45‰，其中δ¹³C值越负，含合成碳酸盐的组合物中越富含¹²C。可采用任何适宜的方法来测定δ¹³C值，这些方法包括但不限于质谱法或离轴积分腔输出光谱法(离轴ICOS)。

本发明的组合物可差别很大。“非胶结性的”指组合物不为可凝固(settable)的组合物如水硬水泥。因此，所述组合物不为当与凝固流体如水混合时将凝固产生固体产物的干燥组合物。下面将对根据本发明的某些实施方案的示意性组合物给予更详细的综述。但下面对组合物的综述并非要限制本发明，而是仅提供以进一步描述本发明的示例性实施方案。

纸产品

本发明包括向纸产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。术语“纸产品”用来指适用于在其上书写、在其上印刷或包装中的一者或多者的薄材料，包括通常所说的纸、卡纸和纸板产品。卡纸为比纸厚并更耐久但比纸板(如卡板纸)更柔韧的纸类型。本发明的纸产品通过将呈浆料组合物形式的湿纤维(如纤维素、聚合物)挤压在一起并然后干燥所述经挤压的纤维以形成不同厚度的纸张而产生。本发明的纸产品可按常规制造方法生产，不同的是采用了一定量的CO₂封存组合物。在生产本发明的纸产品时，一定量的CO₂封存组合物可用作浆料组合物的填料、吸收剂或着色剂。“着色剂”指能赋予产品颜色的化合物。由于本发明的CO₂封存沉淀物的颜色固有地为白色，故其能改善已为白色的纸产品的白颜色并减轻不为白色的纸产品的颜色。

浆料组合物可源自的组分包括但不限于桉木浆、香蕉树皮、香蕉茎纤维、棉纤维、硫化聚合物、纤维素纤维、兽皮(如小牛皮、绵羊皮、山羊皮)、纸莎草、高密度聚乙烯纤维、大麻、竹、草、破布或源自任何适宜的树的木浆。浆料组合物的含水量可在5％-10％范围内变化，例如6％，包括7％。有时，CO₂封存组合物可作为吸收剂加到浆料组合物中以减少纸中的含水量。

本发明的纸产品的密度可差别很大。“纸”的密度在100kg/m³到1500kg/m³范围内，例如250kg/m³到1250kg/m³，包括500kg/m³到800kg/m³。“纸卡”或“卡纸”的密度在1500kg/m³到3000kg/m³范围内，例如1700kg/m³到2500kg/m³，包括2000kg/m³到2250kg/m³。“纸板”的密度可为3000kg/m³或更高，例如3500kg/m³或更高，包括5000kg/m³或更高。本发明的纸产品的厚度也可差别很大。“纸”的厚度在0.05mm到0.18mm范围内，例如0.07mm到0.18mm，包括0.1mm到0.15mm。“纸卡”的厚度在0.18mm到0.25mm范围内，例如0.18mm到0.2mm，包括0.19mm。“纸板”的厚度可为0.25mm或更厚，例如0.3mm或更厚，包括1mm或更厚。本发明的纸产品的定量可差别很大。“定量”指每单位面积纸产品的质量，通常以g/m²量度。“纸”的定量可在20g/m²到160g/m²范围内，例如60g/m²到150g/m²，包括80g/m²到120g/m²。“纸卡”的定量可在160g/m²到500g/m²范围内，例如175g/m²到400g/m²，包括200g/m²到300g/m²。“纸板”的定量可为500g/m²或更重，例如750g/m²或更重，包括2000g/m²或更重。

在制造本发明的纸产品时，纸产品的浆料组合物前体可含一种或多种其他组分如施胶剂、其他填料(如粘土、瓷土)和颜料。纸成品中CO₂封存添加剂的量可不同并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多。在制造过程中，在制备含CO₂封存添加剂的浆料后，浆料可经挤压、干燥并根据需要切割以产生所需尺寸的产品。在产生成纸产品后，所述纸也可经改性(例如漂白、用施胶剂处理或表面涂布)。

聚合物产品

本发明还包括向聚合物产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。CO₂封存添加剂可以所需的各种量存在于聚合物产品中并可作为填料和/或其他目的存在。因此，聚合组合物中CO₂封存添加剂的量可不同并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多。在某些实施方案中，聚合物产品为塑料。术语“塑料”以其一般意义使用，指适于制造工业产品(如膜、纤维、板、管、瓶、盒)的广泛的合成或半合成有机固体材料。塑料可为高分子量的聚合物并可含用以改进性能的其他物质，所述其他物质可包括但不限于除酸剂、抗微生物剂、抗氧化剂、抗静电剂、抗真菌剂、澄清剂、阻燃剂、胺类光稳定剂、UV吸收剂、光学增白剂、光选择性添加剂、加工稳定剂等。本发明的塑料可为丙烯酸类、聚酯、硅酮、聚氨酯或卤化塑料。所感兴趣的塑料包括但不限于：聚丙烯(例如如食品容器、器具、车挡中所采用的)、聚苯乙烯(例如如包装泡沫、食品容器、一次性杯、板、刀具、CD和磁带盒中所采用的)、高抗冲聚苯乙烯(例如如冰箱衬里、食品包装、自动售货机杯中所采用的)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(例如如在电子设备情况下如计算机监视器、打印机、键盘中所采用的)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如如碳酸饮料瓶、罐、塑料膜、微波炉用包装中所采用的)、聚酯(例如如纤维、纺织品中所采用的)、聚酰胺(例如如纤维、牙刷刷毛、钓鱼线、车盖下引擎模塑物中所采用的)、聚(氯乙烯)(例如如水暖管件和排水系统、淋浴帘、窗框、地板中所采用的)、聚氨酯(例如如缓冲泡沫、热绝缘泡沫、表面涂层、印染辊中所采用的)、聚碳酸酯(例如如光盘、眼镜、防暴盾、防盗窗、交通信号灯、透镜中所采用的)、聚偏二氯乙烯(例如如食品包装、莎纶中所采用的)、聚乙烯(例如如超市袋、塑料瓶中所采用的)和聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(例如如汽车内件和外件中所采用的)。本发明的聚合物产品如塑料可按这类组合物的常规制造方法制备，不同的是采用了一定量的本发明的CO₂封存添加剂。因此，可将一定量的CO₂封存添加剂与塑料前体组合物或进料的其他添加剂合并，然后模制、流延、挤出为最终所需的塑料产品。

润滑剂

本发明还包括向润滑剂中引入CO₂封存组合物的新型制剂。CO₂封存组合物可以所需的各种量存在于润滑剂中并可作为填料和/或其他目的存在。润滑剂中CO₂封存添加剂的量可不同并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多。润滑油组合物可为商业目的配制以用于内燃机中，例如汽油和柴油发动机、曲轴箱润滑等。所述油(有时称为“基础油”)为润滑粘度的油并为润滑剂的主要液体组分，向其中共混了添加剂及可能其他油以产生最终润滑剂(本文中的“润滑组合物”)。基础油可选自天然(植物、动物或矿物)和合成润滑油及其混合物。其在粘度上可从轻馏分矿物油到重润滑油，如汽油机润滑油、矿物润滑油、机动车油和重型柴油机油。有时，所述油在100℃下的粘度在2-30mm²s^-1范围内，例如5-20mm²s^-1。

天然油包括动物油和植物油、煤油及石蜡、环烷基和石蜡-环烷基混合类型的加氢精制、溶剂处理或酸处理矿物润滑油。源自煤或页岩的润滑粘度的油也是可用的原油。合成润滑油包括烃油和卤素取代的烃油如聚合和互聚烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、氯化聚丁烯、聚(1-己烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-癸烯))；烷基苯(例如十二烷基苯、十四烷基苯、二壬基苯、二(2-乙基己基)苯)；聚苯(例如联苯、三联苯、烷基化多酚)；和烷基化二苯醚和烷基化二苯硫醚及衍生物；其类似物和同系物。其中端羟基已通过例如酯化或醚化改性的环氧烷聚合物和互聚物及其衍生物构成另一类熟知的合成润滑油。另一类适宜的合成润滑油包括二羧酸的酯。可用作合成油的酯也包括自C₅-C₁₂单羧酸与多元醇及多元醇醚如新戊二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和三季戊四醇制得的那些。基于硅的油如聚烷基-、聚芳基-、聚烷氧基-或聚芳氧基硅氧烷油及硅酸盐油构成另一类有用的合成润滑剂。

未精制油、精制油和再精制油可用在本发明的润滑剂中。未精制油为直接自天然或合成源获得而不经进一步纯化处理的那些。例如，直接自干馏操作获得而不经进一步处理即使用的页岩油、直接自蒸馏获得而不经进一步处理即使用的石油或直接自酯化过程获得而不经进一步处理即使用的酯油将为未精制油。精制油与未精制油相似，不同的是其经在一个或多个纯化步骤中进一步处理以改进一种或多种性质。许多这类纯化技术如蒸馏、溶剂萃取、酸或碱萃取、过滤和渗滤是本领域技术人员熟知的。再精制油通过对已用过的精制油应用与用来获得精制油的那些相似的方法获得。这类再精制油也称再生油或再处理油并常还通过移除用过的添加剂和油分解产物的技术处理。还可存在一种或多种共添加剂。熟知的添加剂可与本发明的添加剂一起引入到润滑剂组合物中。其可例如包括分散剂；其他洗涤剂，如单一或混合的洗涤剂体系；防锈剂；抗磨剂；抗氧化剂；腐蚀抑制剂；摩擦改进剂或减摩剂；降倾点剂；消泡剂；粘度调节剂；和表面活性剂。其可按本领域中熟知的比例组合。一些添加剂可提供多种效应；因此，单一的添加剂可例如用作分散剂和用作氧化抑制剂。

在某些情况下，添加剂为分散剂。分散剂为主要功能是使固体和液体污染物保持在悬浮体中从而使其钝化并在减少淤渣沉积的同时减少发动机沉积物的润滑剂添加剂。因此，分散剂将例如使润滑剂的使用过程中因氧化产生的不溶于油的物质保持在悬浮体中，从而防止淤渣絮凝和沉淀或沉积在发动机的金属件上。分散剂常是“无灰的”，为燃烧时基本不形成灰烬的非金属有机材料，与含金属并因此形成灰烬的材料大不相同。其包含具有极性头的长链烃，所述极性源自例如O、P或N原子的存在。所述烃为赋予油溶性的亲油基，具有例如40-500个碳原子。因此，无灰分散剂可包含油溶性的聚合烃主链，所述主链具有能协助颗粒分散的官能团。通常，所述分散剂包含胺、醇、酰胺或酯极性部分，所述极性部分经由桥联基团与聚合物主链相连。无灰分散剂可例如选自长链烃取代的单-和二羧酸或其酸酐的油溶性盐、酯、氨基-酯、酰胺、酰亚胺和唑啉；长链烃的硫代羧酸盐衍生物；其上直接连接了多胺的长链脂族烃，和通过使长链取代酚与甲醛和多亚烷基多胺缩合而形成的Mannich缩合产物，如美国专利3,442,808中所述。分散剂包括例如长链烃取代的羧酸的衍生物，实例有高分子量烃基取代的琥珀酸的衍生物。

值得一提的一组分散剂为例如通过使上述酸(或衍生物)与含氮化合物反应制得的烃取代琥珀酰亚胺，所述含氮化合物优选多亚烷基多胺如多亚乙基多胺。特别优选的是多亚烷基多胺与链烯基琥珀酸酐的反应产物，例如美国专利3,202,678、3,154,560、3,172,892、3,024,195、3,024,237、3,219,666和3,216,936及BE-A-66,875中所述，其可经后处理以改进其性质，例如硼酸化(如美国专利3,087,936和3,254,025中所述)、氟化和氧化。例如，硼酸化可通过用选自氧化硼、卤化硼、硼酸或硼酸酯的硼化合物处理酰基含氮分散剂实现。所感兴趣的还有抗磨和抗氧化剂。二烃基二硫代磷酸金属盐常用在润滑剂中作为抗磨和抗氧化剂。所述金属可为碱金属或碱土金属或铝、铅、锡、锌、钼、锰、镍或铜。锌盐最常以占润滑剂总重量的0.1-10％质量、优选0.2-2％质量的量用在润滑油中。其可按已知技术制备，做法是常通过使一种或多种醇或酚与P₂S₅反应而首先形成二烃基二硫代磷酸(DDPA)，然后用锌化合物中和所形成的DDPA。二烃基二硫代磷酸锌可自混合的DDPA制得，所述混合的DDPA可自混合醇制得。或者，可制得多种二烃基二硫代磷酸锌并随后混合。本发明的润滑剂可按这类组合物的常规制造方法制备，不同的是采用了一定量的本发明的CO₂封存添加剂。因此，可将一定量的CO₂封存添加剂与润滑剂的其他组分合并并合并到最终所需的润滑剂产品中。

粘合剂

本发明还包括向粘合剂中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“粘合剂”指粘附到基材或将两个基材粘结到一起的化合物。本发明的粘合剂可按常规制造方法生产，不同的是采用了一定量的CO₂封存组合物。在生产本发明的粘合剂时，一定量的CO₂封存组合物可用作着色剂、填料及以改进流变性和提高拉伸强度。

本发明的粘合剂的物理性质可随所采用的化学体系类型及所加CO₂封存组合物的量而有很大差别。粘度可在1.0cP到750000cP范围内，例如100cP到10000cP，包括500cP到5000cP，并包括1500cP到3000cP。粘合剂的有效温度可在-75℃到500℃之间，例如0℃到200℃，包括50℃到150℃。“有效温度”指其中粘合剂物理性质或效用不表现出显著变化(即基材粘结中的变化不明显)的温度范围。粘合剂的拉伸强度可在0.1MPa到75MPa范围内，例如10MPa到50MPa，包括15-35MPa。粘合剂的伸长能力可在1.0％到150％范围内，例如40％到100％，包括50％到75％。

当加入时，CO₂封存组合物可提高粘合剂的粘度、储能模量和耗能模量，且有时将赋予假塑性和触变性。本发明的粘合剂中CO₂封存组合物的量可在5-40％重量范围内变化，例如5-25％重量，包括10-15％重量。

本发明的粘合剂可以是天然的或合成的。天然粘合剂自无机矿物源或生物源如植物性物质、糊精或其他天然树脂制备。合成粘合剂常包含化学体系(如聚合物质)、粘结剂(如聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂)、水或有机溶剂和一种或多种添加剂。示例性化学体系可包括聚甲醚、丙烯酸类、聚丙烯酯、双马来酰亚胺、丁基橡胶、氰基丙烯酸盐、环氧树脂、乙烯共聚物、含氟聚合物、聚异戊二烯、聚酰胺、聚苯硫醚、多硫化物、聚丙烯、聚丁二烯、聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酚、硅酮、淀粉、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、乙烯树脂、聚碳酸乙烯酯、橡胶、弹性体及其相容的混合物。

在一些实施方案中，本发明的粘合剂可为采用溶剂的液体组合物。示例性溶剂可包括但不限于二甲苯、甲醇、甲苯、矿油精、丙酮、乙酸丁酯、溴化溶剂、其混合物等。溶剂的量占液体组合物的约10％到90％，例如50％到75％，包括60％到70％。液体组合物可通过刷、喷、滚动、将基材浸渍在组合物中或任何其他方便的向表面施加涂层的方法施加。有时，液体粘合剂组合物可用作填缝剂或密封剂，具体取决于溶剂的量。还有时，液体粘合剂组合物通过配制粘合剂与适宜的推进剂而可用气溶胶喷射器分配。示例性的推进剂包括但不限于氟化推进剂(如HFCs)、烃(如丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷)、氮气、二氧化碳及其任何相容的混合物。推进剂的量可在10％到30％范围内变化，例如15％到25％，包括15％到20％。含可喷射推进剂的组合物可通过任何方便的方法包装成气溶胶。

在其他实施方案中，本发明的粘合剂可为粘性液体、凝胶、软固体或粉。在生产粘性液体、软固体、固体和凝胶粘合剂时，可用任何方便的方法共混及混合各组分。共混各组分的示例性方法包括但不限于班伯里密炼机、西格马型桨式混合机、双臂混合器、涡流混合器、采用声处理的混合器、采用剧烈搅动的混合器等。本发明的固体、软固体和凝胶粘合剂可然后再通过挤出、旋转压制、冲压、切割、层压或模塑成型以产生最终的粘合剂产品。在制造本发明的粘合剂时，上面提到的组成还可含一种或多种其他组分如消泡剂、润湿剂、增稠剂、增塑剂、抗氧化剂和金属螯合剂。也可加入总体上或对特定表面提高组合物的粘附的增粘剂。示例性的增粘剂包括聚萜烯树脂、松香、松香酯和其他松香衍生物、油溶性酚醛树脂、香豆酮-茚树脂和石油烃树脂。

使粘合剂产品凝固(即固化)的方法可包括空气干燥、绝氧干燥、热塑性凝固、热固性凝固、双组分凝固、UV或辐射固化、压力诱导凝固、单组分凝固、湿固化和硫化。

本发明的粘合剂可相容地用于大量不同类型的基材上，包括但不限于陶瓷、玻璃、混凝土、砌体、复合材料、金属、纸或纸板、塑料、多孔表面、橡胶、弹性体、纺织品、织物或木材。

橡胶

本发明还包括向橡胶中引入CO₂封存组合物的新型制剂。术语“橡胶”以其常规意义使用，指包含长线样分子并在其分子链中具有挠性以便于整体材料挠曲和卷绕的不同化学组成的弹性材料。本发明的橡胶可按常规制造方法生产，不同的是采用了一定量的CO₂封存组合物。在生产本发明的橡胶时，一定量的CO₂封存组合物可用作着色剂、填料及以改进生橡胶产品的加工性。本发明的橡胶可以是天然的或合成的。术语“天然的”指衍生自橡胶树或其他这类植物的树液的乳状胶态悬浮液的异戊二烯单元的烃聚合物形式的橡胶。合成橡胶可源自大量不同的合成聚合物，包括但不限于聚苯乙烯-丁二烯、聚异丁烯、乙烯-丙烯共聚物、氯丁橡胶、丁二烯-丙烯腈共聚物、含氟弹性体、聚氨酯、多硫化物、聚丙烯酸酯等。本发明的橡胶还可含一种或多种添加剂，所述添加剂包括硫化剂、硫化促进剂、工艺用油、抗老化剂、抗氧化剂和抗臭氧剂。在生产本发明的橡胶时，可使用任何方便的方法将所述组分与CO₂封存组合物共混和混合。共混组合物的示例性方法包括班伯里密炼机、西格马型桨式混合机、双臂混合器、涡流混合器、采用声处理的混合器、采用剧烈搅动的混合器等。橡胶可再通过旋转压制、挤出、冲压、切割、模塑或任何其他方便的方法成型为最终的橡胶产品。

粉笔

本发明还包括向粉笔中引入CO₂封存组合物的新型制剂。术语“粉笔”以其常规意义使用，指用来在粗糙表面上写或画的通常呈条或块的形式的标记元件。本发明的粉笔为一定量的CO₂封存组合物与一种或多种热固性合成粘结剂的混合物，所述混合物再被加工成条或块的形式。粉笔的生产中使用的粘结剂可为任何方便的热固性合成粘结剂。示例性的粘结剂包括未固化环氧树脂、聚酯、聚氨酯或丙烯酸类树脂或其相容的混合物。粉笔的条或块通过形成CO₂封存组合物与合成粘结剂的均匀混合物并在室温和高压下挤压生产。程序优选为使组分的混合物在挤压机中加工并冷却和压碎到细粒径如100微米或更小，包括75微米或更小，优选60微米或更小。然后将获得的组分的粉状混合物在室温和足以使粉固结为粉笔样和恒定脆度的条或块的压力(例如10-35MPa)下挤压。也可从较大的预挤压块切割较小的条或块。也可用上述方法生产彩色粉笔，不同的是可向CO₂封存组合物和粘结剂混合物中加入着色剂(即染料)。

沥青产品

本发明还包括向沥青产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。术语“沥青”(即柏油)以其常规意义使用，指天然或制造的主要由源自石油蒸馏中已从原油中移除石脑油、汽油、煤油和其他馏分后的馏分的高分子量烃组成的黑或深色固体、半固体或粘性材料。

沥青产品的分子组成可不同。本发明的沥青产品可由具有官能团的饱和和不饱和的脂族和芳族化合物组成，其中所述官能团包括但不限于醇、羧基、酚基、氨基、硫醇官能团。在示例性的实施方案中，沥青产品可含80％重量的碳、10％重量的氢、6％重量的硫、总共3％重量的氧和氮；并可还含恒量的各种金属如铁、镍和钒。沥青产品的分子量可在0.2kDa到50kDa范围内，例如1kDa到25kDa，包括2kDa到10kDa。沥青的组分可为沥青烯(即不溶于己烷或庚烷中的高分子量化合物)或软沥青(即可溶于己烷或庚烷中的较低分子量化合物)。沥青产品中沥青烯的量可在5％到25％重量范围内，例如10％到20％，包括12％到15％。在一些实施方案中，本发明的沥青产品也可含聚合物添加剂以提高加工性、粘弹性和应变恢复。示例性聚合物添加剂包括聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯丁烯等。所感兴趣的沥青产品还含一定量的骨料。本发明的骨料可为任何方便的骨料材料。骨料材料可为CO₂封存骨料，例如如名为“ROCK AND AGGREGATE，AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME(岩石和骨料及其制备和使用方法)”的美国专利申请序号12/475,378中所述；其公开通过引用结合到本文中。

本发明的沥青产品可按常规制造方法制备，不同的是采用了一定量的本发明的CO₂封存组合物。例如沥青产品中存在的CO₂封存添加剂的量可不同，并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多，例如25％重量或更多、50％重量或更多、75％重量或更多。因此，可将一定量的CO₂封存添加剂与沥青产品的其他组分(如沥青、骨料、稀释溶剂、聚合添加剂)合并并然后混合产生最终的沥青产品。

油漆

本发明还包括向油漆中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“油漆”指任何液体的、可液化的或胶泥状组合物，其在以薄层施用于基材后将转化为不透明的固体膜。油漆可含如下组分中的一者或多者：颜料、粘结剂、溶剂和添加剂。颜料为引入到油漆中以例如贡献颜色、韧性或单为降低油漆成本的粒状固体。所感兴趣的颜料包括天然和合成类型。天然颜料包括各种粘土、碳酸钙、云母、硅石和滑石。合成颜料包括工程分子、煅烧粘土、硫酸钡粉、沉淀碳酸钙和合成硅石。盖底颜料除使油漆不透明外还将保护基材免受紫外光的有害影响。盖底颜料包括二氧化钛、酞菁蓝、氧化铁红和许多其他颜料。填料是一类特殊的颜料，其用来使膜变厚、支承其结构和单单增加油漆的量。所感兴趣的填料包括惰性材料如滑石、石灰、重晶石、粘土等。将经受磨损的地板漆可甚至含石英砂作为填料。不是所有油漆均含填料。另一方面，一些油漆含非常大比例的颜料/填料和粘结剂。本发明的CO₂封存添加剂可用来代替给定油漆中的全部或一些上述油漆组分。粘结剂或树脂是油漆真正的成膜组分。粘结剂将赋予粘附性、将颜料结合在一起并强烈地影响性质如光泽度、室外耐久性、挠性和韧性。所感兴趣的粘结剂包括合成和天然树脂如丙烯酸类、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺树脂、环氧树脂或石油等。可存在溶剂以例如调节油漆的粘度。溶剂可以是挥发性的以便不成为油漆膜的一部分。溶剂可引入以控制流动和涂布性能以及影响液体状态时油漆的稳定性。所感兴趣的溶剂包括水(例如水基油漆)和有机溶剂(例如脂族、芳族、醇和酮)。有机溶剂如石油馏出物、酯、乙二醇醚等均可使用。所感兴趣的添加剂包括加入以改变表面张力、改善流动性、改善成品外观、增大润湿角、改善颜料稳定性、赋予抗冻性、控制起泡、控制结皮等的添加剂。其他添加剂类型包括催化剂、增稠剂、稳定剂、乳化剂、调质剂、助粘剂、UV稳定剂、平光剂(消光剂)、抗击细菌生长的杀生物剂等。

本发明的油漆产品可按常规制造方法制备，不同的是采用了一定量的本发明的CO₂封存添加剂。油漆中CO₂封存添加剂的量可变，并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多，例如25％重量或更多。因此，可将一定量的CO₂封存添加剂与油漆的其他组分如颜料、粘结剂、溶剂、添加剂合并并然后混合产生最终的油漆产品。

个人护理、清洁及其他非摄取产品

本发明还包括向非摄取产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“非摄取”指不适于摄食的化合物。所感兴趣的有向个人护理产品中引入了本发明的CO₂封存组合物的新型非摄取制剂。本发明的个人护理产品为意在清洁目的或个人用于例如健康和/或卫生目的的组合物。个人护理产品可为与日晒护理(如防晒品、仿晒露、自黝黑组合物、古铜色化妆品)、婴儿护理(如尿布、婴儿擦巾、婴儿爽身粉、预防尿布疹产品)、面部和身体护理(如粉刺预防擦巾、粉刺治疗膏、面部清洁皂和去角质皂、止汗剂、除臭剂、须后水、浴皂、浴液、剃须膏、剃须凝胶、卸妆产品、保湿剂、抗皱霜、洗液)、脚部护理(抗敏霜、抗真菌霜)、口腔护理(牙膏、漱口水)、头发护理(香波、调理剂、喷发胶、发用凝胶、摩丝、着色剂、脱毛剂、头发漂白剂)和急救(绷带、杀菌喷剂、抗菌凝胶)有关的产品。另一类个人护理产品为化妆品。本发明的化妆品为包括但不限于睫毛油、眼影、眼线膏、腮红、遮瑕产品、粉底、扑面粉、唇膏、润唇膏、唇部护理产品、唇线笔和指甲油的化妆产品。另一类个人护理产品为清洁用品。本发明的清洁用品为主要用在尘土、污点、杂质、微生物等的移除中的化合物。本发明的清洁用品可为与洗衣清洁剂(如洗衣洗涤剂、去污剂、织物柔软剂)、洗碗产品(洗碗液、洗碗粉、洗碗凝胶、漂净剂、快干剂)、房间除臭产品、浴室清洁剂(盥洗室、淋浴器、大理石、瓷器)、漂白粉、鞋油及万能清洁剂有关的产品。

本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为研磨剂、吸收剂、缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂、遮光剂、UV-散射剂或口腔护理剂。非摄取产品中常见的常规研磨剂、吸收剂、缓冲剂、填料、着色剂、抗结块剂、遮光剂、UV-散射剂或口腔护理剂可用本发明的CO₂封存组合物完全替代或移除一定的量而用本发明的CO₂封存组合物替代。用来替代常规添加剂的CO₂封存组合物可以例如1％重量或更多、例如3％重量或更多、包括5％重量或更多、例如25％重量或更多、50％重量或更多、75％重量或更多的量存在。

在一些实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为研磨剂。“研磨剂”指含一定量的粗糙度的化合物，当用在表面上时其能研磨、修光、擦光、抛光、磨光所述表面。研磨剂的粗糙度可随CO₂封存组合物的粒径而异。有时，CO₂封存组合物的粒径小(≤0.5微米)而可引入到其中仅需要温和研磨剂的非摄取产品(如浴室清洁剂、婴儿擦巾)中。还有时，CO₂封存沉淀物的粒径大(≥5微米)而可引入到其中需要强研磨剂的非摄取产品(如浴皂、牙膏)中。示例性的采用CO₂封存组合物作为研磨剂的本发明的非摄取产品包括牙膏、鞋油、漱口水、面部清洁皂、去角质产品、粉刺预防擦巾、浴皂、浴液、卸妆剂、婴儿擦巾、预防尿布疹产品、浴室清洁剂、漂白粉和万能清洁剂。在一些实施方案中，CO₂封存组合物用作研磨剂以移除油漆，例如在采用喷砂技术的工艺中，在其中，研磨剂被悬浮在液体中并施加到涂漆或涂布表面。在本发明的一些实施方案中，CO₂封存组合物可用作研磨剂以在精细表面如轻金属和塑料表面情况下移除油漆。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为吸收剂。“吸收剂”指具有吸收或吸取液体的能力的化合物(即干燥剂)。示例性的采用CO₂封存组合物作为吸收剂的本发明的非摄取产品包括眼影、腮红、遮瑕产品、粉底、扑面粉、防晒品、仿晒露、自黝黑组合物、古铜色化妆品、婴儿爽身粉、预防尿布疹产品、除臭剂和止汗剂。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为抗结块剂。“抗结块剂”指防止固体组合物形成大聚集体(即团块)并便于形成一致的粒状或粉状组合物的化合物。示例性的采用CO₂封存组合物作为抗结块剂的本发明的非摄取产品包括婴儿爽身粉、粉底、扑面粉、腮红、眼影、预防尿布疹产品、遮瑕产品、洗衣房洗涤剂、洗碗粉、漂净剂、快干剂、房间除臭粉、浴室清洁剂和漂白粉。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为缓冲剂。“缓冲剂”指使pH的变化最小化的化合物。因此，CO₂封存组合物可起到缓冲这些产品的制剂中常使用的任何酸性或碱性组分的作用或可用来使其在使用过程中保持适宜的pH。示例性的采用CO₂封存组合物作为缓冲剂的本发明的非摄取产品包括润唇膏、指甲油、防晒品、仿晒露、婴儿擦巾、粉刺预防擦巾、粉刺治疗膏、面部清洁皂和去角质皂、止汗剂、除臭剂、须后水、浴皂、浴液、剃须膏、剃须凝胶、卸妆产品、保湿剂、抗皱霜、抗干水、抗敏霜、抗真菌霜、调理剂、喷发胶、发用凝胶、摩丝、染发剂、脱毛剂、头发漂白剂、杀菌喷剂、抗菌凝胶、洗衣房洗涤剂、去污剂、牙齿增白剂、洗碗液、洗碗粉、洗碗凝胶、漂净剂、快干剂、浴室清洁剂和万能清洁剂。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为填料。“填料”指用来稀释其他固体或增加产品的量的非反应性固体成分。有时，CO₂封存组合物可用来稀释可能以非常小的量存在的强活性成分以便产品可更易于操作。还有时，CO₂封存组合物可用来增加昂贵成分的体积而不影响产品的主要功能。示例性的采用CO₂封存组合物作为填料的本发明的非摄取产品包括婴儿爽身粉、粉底、扑面粉、腮红、眼影、预防尿布疹产品、遮瑕产品、洗衣房洗涤剂、洗碗粉、漂净剂、快干剂、房间除臭粉、浴室清洁剂和漂白粉。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为着色剂。“着色剂”指能赋予产品颜色的化合物。由于本发明的CO₂封存沉淀物的颜色固有地为白色，故其能改善已为白色的产品的白颜色并减轻不为白色的那些产品的颜色。示例性的采用CO₂封存组合物作为着色剂的本发明的非摄取产品包括眼影、腮红、遮瑕产品、粉底、扑面粉、防晒品、仿晒露、自黝黑组合物、古铜色化妆品、婴儿爽身粉、粉刺治疗膏、面部清洁皂、去角质皂、止汗剂、除臭剂、浴皂、浴液、剃须膏、保湿剂、抗皱霜、牙齿增白剂、洗液、抗敏霜、抗真菌霜、牙膏、香波、调理剂、发用摩丝、染发剂、洗衣洗涤剂、洗碗粉和房间除臭产品。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为遮光剂。“遮光剂”指降低产品的清澈或透明外观的物质。非摄取产品的不透明性可随CO₂封存组合物的粒径而异。对于基本不透明的材料(如抗皱霜)，可使用大粒径(≥1微米)。对于需要较低不透明性的组合物，可使用小粒径(≤0.5微米)。示例性的采用CO₂封存组合物作为遮光剂的本发明的非摄取产品包括抗皱霜、古铜色化妆品、仿晒露和自黝黑组合物。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为口腔护理剂。“口腔护理剂”指可用来抛光牙齿、减少口腔气味或者清洁牙齿和口腔或对牙齿和口腔除臭的化合物。除为抛光牙齿的温和研磨剂外，当引入用于口腔卫生的产品中时，CO₂封存组合物还可缓冲促进牙龋的酸并为口腔护理产品提供增白组分。示例性的采用CO₂封存组合物作为口腔护理剂的本发明的非摄取产品包括牙膏、牙齿增白剂和漱口水。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在非摄取产品中作为UV-散射剂。“UV-散射剂”指可充分散射UV光的化合物。被散射并因此不被吸收的UV光(即波长≤380nm的光)的量可随CO₂封存沉淀物的粒径而异。有时，被散射的UV光的量可为10％或更多，包括25％或更多，例如50％或更多。在本发明的一些实施方案中，CO₂封存组合物可以是用来防护UV辐射的唯一组分。在其他实施方案中，CO₂封存组合物可与常规UV吸收组合物组合使用以防护UV辐射。示例性的采用CO₂封存组合物作为UV-散射剂的本发明的非摄取产品包括防晒品、扑面粉、腮红和粉底。

食品、维生素、营养补充剂、药物及其他可摄取产品

本发明还包括向可摄取产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“可摄取的”指可经口给予的组合物，即便其可能不可消化，其中可摄取物为人类摄食而配制。本发明的可摄取物可包括食品、维生素、营养补充剂、药物和矿物强化产品。

所感兴趣的是向食品中引入了CO₂封存组合物的新型可摄取制剂。本发明的食品为任何可摄取的固体或液体，常由碳水化合物、脂肪、水和/或蛋白质组成，为营养或愉悦的目的而摄食。在某些实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂、乳化剂或稳定剂。食品中常见的常规缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂、乳化剂和稳定剂可用本发明的CO₂封存组合物完全替代或移除一定的量而用本发明的CO₂封存组合物替代。

在一些实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为缓冲剂。如上所述，CO₂封存组合物可用来使因这些产品的制剂中常用的酸性或碱性组分所引起的pH的变化最小化或可用来保持适宜的pH以便品味。示例性的采用CO₂封存组合物作为缓冲剂的本发明的食品包括调味品、脂肪乳浊液(如沙拉调味料)、基于水的风味饮料(如能量饮料、运动饮料、电解质饮料)、大豆产品(如酱油)、加工水果、罐装水果、加工蔬菜、罐装蔬菜、加工肉、罐装肉、啤酒、酒、苹果酒、麦芽饮料和罐装浓汤。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为填料。如上所述，填料为用来稀释其他固体或增加产品的量的非反应性固体成分。示例性的采用CO₂封存组合物作为填料的本发明的食品包括调料、基于牛奶的产品、糖果制品、婴儿食品、婴儿制剂奶粉、甜味剂、奶粉、可食肠衣和代乳品。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为抗结块剂。如上所述，抗结块剂用来防止固体组合物形成大聚集体(即团块)并使得一致的粒状或粉状组合物易于形成。示例性的采用CO₂封存组合物作为抗结块剂的本发明的食品包括奶粉、婴儿制剂奶粉、糖果制品、甜味剂和调料。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为乳化剂。“乳化剂”指使两个或更多个不可混合的相形成或保持均匀混合物的物质。有时，CO₂封存组合物可用来形成食品中油和水的混合物。示例性的采用CO₂封存组合物作为乳化剂的本发明的食品包括脂肪乳浊液(如沙拉调味料)、肉汤和调味品。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为着色剂。如上所述，着色剂为赋予产品颜色的化合物。由于本发明的CO₂封存沉淀物的颜色固有地为白色，故其能改善已为白色的产品的白颜色并减轻不为白色的那些产品的颜色。示例性的采用CO₂封存组合物作为着色剂的本发明的食品包括基于牛奶的产品、代乳品、奶粉、甜味剂、调料、婴儿制剂奶粉、干蛋产品和糖果制品。

在其他实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在食品中作为稳定剂。“稳定剂”指促进两种或更多种不可混合的物质的均匀分散的物质。示例性的采用CO₂封存组合物作为稳定剂的本发明的食品包括基于牛奶的产品、罐装浓汤、代乳品、液体乳清和调味品。

还感兴趣的是向维生素、营养补充剂和药物中引入本发明的CO₂封存组合物的新型可摄取制剂。本发明的维生素、营养补充剂和药物可包括任何为营养或医学目的而摄食的不为食品(如上所述)的可摄取固体或液体。在某些实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用在维生素、营养补充剂和药物中作为缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂和粘结剂。“粘结剂”指用来使压缩片剂或饼的成分结合在一起的物质。本发明的维生素、营养补充剂和药物可呈粉、糖浆、液体、片剂、填充粉的胶囊、液体-凝胶胶囊等的形式。维生素、营养补充剂和药物可包括但不限于可在柜台上卖的药物、柜台后药物、处方药物、液体营养饮品、营养粉、减肥补充剂、多种维生素、营养补给品、轻泻剂、解酸剂等。维生素、营养补充剂和药物中常见的常规缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂和粘结剂可用本发明的CO₂封存组合物完全替代或移除一定的量而用本发明的CO₂封存组合物替代。

一个示例性实施方案包括制备片剂形式的CO₂封存碳酸盐沉淀物以用作膳食补充剂或用作解酸剂(如钙补充剂)，具体取决于用来生成本发明的碳酸盐沉淀物(这将在下面详细描述)的水和气流中的组分。本发明的方法提供的基本纯的碳酸钙和碳酸镁沉淀物可再通过任何方便的方法加工成片剂。CO₂封存碳酸盐沉淀物也可引入到含多种膳食补充剂(如多种维生素)的片剂中。

在另一示例性实施方案中，本发明的CO₂封存组合物可用于食品的矿物强化。“矿物强化”指在食品生产或加工过程中向食品中加入矿物(如钙、镁)。本发明的食品可通过基本纯的CO₂封存碳酸盐沉淀物用任何方便的方法如混合CO₂封存组合物与食品加以矿物强化。取决于食品的类型，加入的CO₂封存组合物的量可在5mg到1500mg范围内变化，例如10mg到500mg，包括100mg到200mg。可用本发明的CO₂封存组合物强化的示例性食品包括但不限于：烘焙食品(如面包、曲奇、饼干、薄脆饼干、华夫饼干、薄饼、蛋糕)；条(如烘焙条、早餐条、燕麦条、能量条)；饮料(如不透明饮料，奶制和非奶制的)；早餐谷类食品；口香糖；糖果(如不透明硬糖、巧克力、牛轧糖、焦糖、奶油夹心糖)；冷冻甜食(如冰激凌、冻豆甜食、冻酸奶)；婴幼儿制剂奶粉；成分富集剂(如面粉、粗粉、谷物、麦、玉米、稻米、燕麦)；液体膳食(如代餐、糖尿病患者专用制剂、饮食或瘦身饮料)；奶；干面食(如通心粉、意大利式细面条、面条、蒸粗麦粉、泡面、方便面)；粉状混合饮品(如风味牛奶、能量饮料、蛋白质饮料)；益生菌；豆奶；豆腐；酸奶(如本体发酵酸奶、可喝酸奶、基于酸奶的奶昔)。

动物可摄取产品

本发明还包括向动物可摄取产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“动物可摄取的”指经口给予并配制以供非人类(如牲畜、宠物)摄食的组合物。本发明的动物可摄取产品可包括但不限于供动物摄食的动物食品、维生素、营养补充剂和药物。所感兴趣的是在配制以供动物摄食的食品、维生素、营养补充剂和药物中采用本发明的CO₂封存组合物作为缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂、乳化剂、稳定剂和粘结剂的新型动物可摄取产品制剂。动物可摄取产品中常见的常规缓冲剂、填料、抗结块剂、着色剂、乳化剂、稳定剂和粘结剂可用本发明的CO₂封存组合物完全替代或移除一定的量而用本发明的CO₂封存组合物替代。

农业产品

本发明还包括向农业产品中引入CO₂封存组合物的新型制剂。“农业产品”指用在耕种土地、种庄稼或蔬菜、耕作、饲养、繁殖和养牲畜或与其相关的任何其他活动中的任何组合物。本发明的农业产品可为土壤改良组合物(如肥料、修复剂)、病虫害防治剂(杀真菌剂、杀虫剂)或牲畜用营养和/或医学可摄取组合物(如上面详细描述的)。本发明的CO₂封存组合物可作为补充剂加到常规农业产品中或完全替代常规使用的农业产品。

在一些实施方案中，本发明的CO₂封存组合物为土壤改良剂。“土壤改良剂”指目的在于改善或修复农业用途土壤的所需性质的组合物。有时，土壤改良剂为肥料以给土壤供给营养(如钙、镁)。还有时，土壤改良剂为缓冲剂以减少土壤pH的变化。可使本发明的CO₂封存组合物以淤浆或粉的形式与土壤接触。或在喷洒到土表上之前将CO₂封存沉淀物与水混合或将其作为干粉分配。组合物与土壤的接触可用任何方便的方法实现。其可重力进给或泵送经软管、喷嘴或固定喷雾器以均匀施用组合物。还有时，可从贮槽浇灌本发明的CO₂土壤稳定化组合物或人工施用而不使用任何工业机械。所述组合物还可通过在土表下泵送组合物而在土壤内一定深度处释放组合物或通过用常规挖掘机械挖掘至土壤中一定深度再施加组合物来施用。所述组合物然后混合进土壤中。在本发明的范围内的任何各种处理中，土壤均可原位混合或可暂时从地面移开以混合并然后放回原处。土壤与CO₂封存组合物的混合可用任何方便的混合装置(如旋转混合器、水泥混合器等)实现。制得的CO₂-封存组合物和土壤混合物然后经旋转，整个混合物以均匀的方式共混。

在其他实施方案中，可将本发明的CO₂封存组合物引入到杀虫剂中。术语“杀虫剂”以其常规意义使用，指用来消除、控制或抑制任何具有被认为有害或不需要的特征的生物体的增殖的任何化合物。本发明的杀虫剂可包括用来对抗昆虫、真菌、细菌、啮齿动物等的那些制剂。CO₂封存组合物可用在杀虫剂中以改善杀虫剂的作用或以帮助杀虫剂的施用。例如，CO₂封存组合物可用作吸水剂或用作成粒剂。还有时，所述组合物可用作作物喷粉填料以促进杀虫剂在植物或作物上的均匀分布。本发明的杀虫剂可用任何方便的方法制备，不同的是加入了一定量的CO₂封存组合物。杀虫剂中CO₂封存添加剂的量可不同并可为1％重量或更多，例如3％重量或更多，包括5％重量或更多，例如25％重量或更多。CO₂封存组合物可在杀虫剂的配制过程中引入到杀虫剂中或可后来加入到成品杀虫剂中。所述组合物向杀虫剂中的引入可通过混合所述组合物与杀虫剂并在搅动、涡流或声处理下旋转所述混合物而共混为均匀的杀虫剂产品。

环境修复

本发明的CO₂封存组合物也可用在环境修复中。“环境修复”指从环境介质如土壤、地下水、沉积物或水移除污染或污染物以全面保护人体健康及环境。

在一些实施方案中，采用本发明的CO₂封存组合物的环境修复为森林土壤恢复。CO₂封存组合物可用在森林土壤恢复中以中和酸性土壤、改善土壤中的钙和镁含量、提高有机地受影响的土层的生物活性、加强土壤中的硝化过程或稳定金属有机络合物以减少或防止重金属污染。可用任何方便的方法(如上面所讨论的)使本发明的CO₂封存组合物与森林土壤接触。其可用重力进给设备施加或其可泵送经软管、喷嘴或固定喷雾器。也可从贮槽浇灌所述组合物或人工施用而不使用任何工业机械。有时，所述CO₂封存组合物可自直升机或作物喷粉飞机喷洒。

在其他实施方案中，采用本发明的CO₂封存组合物的环境修复为过酸化水的中和。“酸化水”指在环境条件下pH低于6.5并常更低、如6.0、包括5.0的大水体(如池塘、湖泊)。CO₂封存组合物可用任何方便的方法施用。有时，所述组合物以淤浆或以细磨粉施用。淤浆通常从小船或位于水上的站点喷射到水面，而粉通过直升机或固定翼飞机喷洒。CO₂封存组合物的施用可使pH增加，增加的范围为1-4，包括2-4，如2.5-3.5。施用到酸化水的CO₂封存组合物的量可有很大差别，可在0.1kg到100kg范围内或更多，例如1000kg或更多，包括10,000kg或更多，取决于水体的规模和位置以及水的pH。

CO₂封存组合物的制备

本发明的方面也包括制备CO₂封存组合物的方法。CO₂封存组合物可通过产生例如如上所述的CO₂封存添加剂并然后自所述组分制备所述组合物而制备。下面将更详细地描述本发明的各个这些方面。

可采用多种不同的方法来制备本发明的组合物的CO₂封存添加剂。所感兴趣的CO₂封存方法包括但不限于2008年5月23日提交的名为“Hydraulic cements comprising carbonate compound compositions(包含碳酸盐化合物组合物的水硬水泥)”的美国专利申请序号12/126,776、2008年6月27日提交的名为“DESALINATION METHODS AND SYSTEMS THAT INCLUDE CARBONATE COMPOUND PRECIPITATION(包含碳酸盐化合物沉淀的脱盐方法和系统)”的美国专利申请序号12/163,205、2009年6月17日提交的名为“METHODS AND SYSTEMS FOR UTILIZING WASTE SOURCES OF METAL OXIDES(使用金属氧化物废物源的方法和系统)”的美国专利申请序号12/486,692、2009年7月10日提交的名为“PRODUCTION OF CARBONATE-CONTAINING COMPOSITIONS FROM MATERIAL COMPRISING METAL SILICATE(自含金属硅酸盐材料制备含碳酸盐组合物)”的美国专利申请序号12/501,217、2009年9月10日提交的名为“CO₂COMMODITY TRADING SYSTEM AND METHOD(CO₂商品贸易体系和方法)”的美国专利申请序号12/557,492、以及2008年12月24日提交的名为“METHODS OF SEQUESTERING CO₂(CO₂的封存方法)”的国际申请PCT/US08/88318和2009年5月29日提交的名为“ROCK AND AGGREGATE，AND METHODS OF MAKING AND USING THE SAME(岩石和骨料及其制备和使用方法)”的国际申请PCT/US09/45722以及待审美国临时专利申请序号61/081,299、61/082,766、61/088,347、61/088,340和61/101,631中所公开的那些；其公开通过引用结合到本文中。

本发明的CO₂封存添加剂含碳酸盐组合物，所述碳酸盐组合物可通过自水沉淀碳酸钙和/或镁组合物产生。构成本发明的CO₂封存添加剂的碳酸盐化合物组合物可含可自水如咸水沉淀的亚稳碳酸盐化合物，这将在下面更详细地描述。本发明的碳酸盐化合物组合物含沉淀的结晶和/或无定形碳酸盐化合物。

在某些实施方案中，自其产生碳酸盐沉淀物的水为咸水。在这样的实施方案中，所述碳酸盐化合物组合物可被视为源自咸水的碳酸盐化合物组合物。本文中用到的“源自咸水的碳酸盐化合物组合物”指源自咸水并由一种或多种不同的碳酸盐结晶和/或无定形化合物加或不加一种或多种结晶或无定形氢氧化物所构成的组合物。术语“咸水”以其常规意义使用，指若干不同类型的非淡水的水液体，其中术语“咸水”包括微咸水、海水和盐水(包括人造盐水如地热厂废水、脱盐废水等)以及其他盐度高于淡水的咸水。盐水为被盐所饱和或接近饱和的水，其盐度为50ppt(千分之一)或更高。微咸水为比淡水咸但不如海水咸的水，其盐度在0.5-35ppt范围内。海水为来自海或洋的水，其盐度在35-50ppt范围内。本发明的水泥的矿物组合物所源自的咸水源可为天然存在的源如海、洋、湖泊、沼泽、河口、泻湖等或为人造源。在某些实施方案中，所述矿物组合物的咸水源为海水。

虽然本发明主要以咸水源来描述，但在某些实施方案中，本发明中采用的水可以是富含矿物(如富含钙和/或镁)的淡水源。所述方法中采用的水为含一种或多种碱土金属如镁、钙等的水并为可用于本发明的实施方案中的另一类含碱土金属的水。所感兴趣的水包括钙含量在50-20,000ppm范围内、例如100-10,000ppm、包括200-5000ppm的那些。所感兴趣的水包括镁含量在50-20,000ppm范围内、例如200-10000ppm、包括500-5000ppm的那些。

本发明的水泥的实施方案的源自咸水的碳酸盐化合物组合物为源自咸水的那些。因此，其为以一定方式从咸水获得的组合物，例如通过以足以从初始咸水量产生所需碳酸盐化合物组合物的方式处理一定量的咸水。某些实施方案的碳酸盐化合物组合物通过从含碱土金属如钙和镁等的水如咸水沉淀产生，其中这类水统称为含碱土金属的水。

方法中采用的咸水可不同。如上所述，所感兴趣的咸水包括微咸水、海水和盐水以及其他盐度高于淡水(其盐度低于5ppt溶解盐)的咸水。在一些实施方案中，可将富含钙的水与硅酸镁矿物如橄榄石或蛇纹石在已因加入二氧化碳形成碳酸而变为酸性的溶液中组合，所述溶液将溶解硅酸镁，从而导致如上所述硅酸碳酸钙镁化合物的形成。

在产生本发明的骨料的碳酸盐化合物组合物的方法中，可使一定量的水经受足以产生沉淀的碳酸盐化合物组合物和母液(即从咸水沉淀出碳酸盐化合物后剩下的部分水)的碳酸盐化合物沉淀条件。所得沉淀物和母液一起构成本发明的碳酸盐化合物组合物。任何方便的沉淀条件均可采用，所述条件导致碳酸盐化合物组合物封存产品的产生。

所感兴趣的沉淀条件可不同。例如，水的温度可在便于所需矿物的沉淀发生的适宜范围内。在一些实施方案中，水的温度可在5-70℃范围内，例如20-50℃，包括25-45℃。因此，虽然所给沉淀条件的集合可具有0-100℃的温度范围，但在某些实施方案中可能得调节水的温度以产生所需的沉淀物。

在普通海水中，93％的溶解CO₂呈碳酸氢根离子(HCO₃ ^-)的形式，6％呈碳酸根离子(CO₃ ^2-)的形式。当从普通海水沉淀碳酸钙时将释放CO₂。在淡水中，当pH高于10.33时，超过90％的碳酸盐将呈碳酸根离子的形式并在碳酸钙的沉淀过程中无CO₂释放。在海水中，此转变在稍低的pH (更接近9.7的pH)下发生。在给定的沉淀过程中，虽然方法中采用的水的pH可在5-14范围内，但在某些实施方案中可将pH提升至碱性水平以驱动碳酸盐化合物以及根据需要其他化合物如氢氧化物的沉淀。在某些这些实施方案中，可将pH提升至使沉淀过程中CO₂的产生最小化(如果不是消除的话)的水平，从而使例如以碳酸根和碳酸氢根形式溶解的CO₂被截留在碳酸盐化合物沉淀物中。在这些实施方案中，可将pH提升至10或更高、例如11或更高。

水的pH可用任何方便的方法提升。在某些实施方案中可采用pH提高剂，其中这类试剂的实例包括氧化物、氢氧化物(如粉煤灰中的氧化钙、氢氧化钾、氢氧化钠、水镁石Mg(OH)₂等)、碳酸盐(如碳酸钠)等。一种这样的方法是使用来自燃煤发电厂的煤灰来提升水的pH，所述煤灰含许多氧化物。其他煤过程如煤的气化(以产生合成气)也产生氢气和一氧化碳并也可用作氢氧化物源。一些天然存在的矿物如蛇纹石含氢氧化物并可溶解产生氢氧化物源。蛇纹石的加入还向溶液中释放二氧化硅和镁，从而导致含二氧化硅的碳酸盐化合物的形成。加到水中的pH提高剂的量将取决于所述试剂的具体性质和被改变的水的量，并足以将水的pH提升至所需的值。或者，水源的pH可通过水的电解提升至所需水平。在采用电解时，可使用多种不同的方法，例如使用汞电解池法(也称Castner-Kellner法)、隔膜电解池法和膜电解池法。当需要时，可根据需要为其他目的收集和采用水解产物的副产物如H₂、金属钠等。在一些实施方案中，HCl为所述过程的副产物并可用在例如聚(氯乙烯)(PVC)的制造中，这将在下面进一步描述。

本发明的方法包括使一定量的二价阳离子的水溶液与CO₂源接触(以溶解CO₂)并使所得溶液经受沉淀条件。在一些实施方案中，可使一定量的二价阳离子的水溶液与CO₂源接触(以溶解CO₂)并同时使该水溶液经受沉淀条件。CO₂在二价阳离子的水溶液中的溶解将产生碳酸，碳酸为与碳酸氢根和碳酸根平衡的物种。为产生含碳酸根的沉淀物质，应从含二价阳离子的溶液中的各种物种(如碳酸、碳酸氢根、水合氢离子等)去除质子而使平衡向碳酸根移动。随着质子被去除，更多CO₂将进入溶液中。在一些实施方案中，可在使含二价阳离子的水溶液与CO₂接触时使用质子去除剂和/或方法以增加一个沉淀反应阶段中的CO₂吸收，其中pH可保持恒定、升高或甚至降低，然后是质子的快速去除(例如通过加入碱)以使含碳酸盐的沉淀物质快速沉淀。可通过任何方便的方法从各种物种(如碳酸、碳酸氢根、水合氢离子等)去除质子，包括但不限于使用天然存在的质子去除剂、使用微生物和真菌、使用合成的质子去除化学剂、回收人为废物流及使用电化学途径。

天然存在的质子去除剂包括在可创建或具有碱性局部环境的更广阔环境中可找到的任何质子去除剂。一些实施方案提供了天然存在的质子去除剂，包括加到溶液中时将创建碱性环境的矿物。这类矿物包括但不限于石灰(CaO)、方镁石(MgO)、氢氧化铁矿物(如针铁矿和褐铁矿)和火山灰。本文中将提供这类矿物及包含这类矿物的岩石的消解方法。一些实施方案提供了使用天然碱性的水体作为天然存在的质子去除剂。天然碱性的水体的实例包括但不限于地表水源(如碱湖如加利福尼亚的Mono湖)和地下水源(如碱性蓄水层如位于加利福尼亚的塞尔斯湖处的深地质碱性蓄水层)。其他实施方案提供了来自已干碱性水体的沉积物如沿非洲大裂谷的Natron湖的结皮的使用。一些实施方案中使用在其正常代谢中分泌碱性分子或溶液的生物体作为质子去除剂。这类生物体的实例有产生碱性蛋白酶的真菌(如最佳pH为9的深海真菌Aspergillus ustus)和产生碱性分子的细菌(如蓝细菌如来自大不列颠哥伦比亚的Atlin湿地的Lyngbya sp.，其因光合成的副产物而pH增高)。一些实施方案中使用生物体来产生质子去除剂，其中生物体(例如Bacillus pasteurii，其将使尿素水解为氨)将使污染物(如尿素)代谢产生质子去除剂或包含质子去除剂的溶液(如氨、氢氧化铵)。在一些实施方案中，生物体自沉淀反应混合物单独培养，其中除沉淀反应混合物外还使用质子去除剂或包含质子去除剂的溶液。在一些实施方案中，与质子去除剂组合地使用天然存在的或人造的酶以发动沉淀物质的沉淀。碳酸酐酶(其为植物和动物产生的酶)将加速水溶液中碳酸向碳酸氢盐的转化。

用来实现质子去除的化学剂通常指大量生产并市售可得的合成化学剂。例如，用于去除质子的化学剂包括但不限于氢氧化物、有机碱、超强碱、氧化物、氨和碳酸盐。氢氧化物包括在溶液中提供氢氧阴离子的化学物种，包括例如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)或氢氧化镁(Mg(OH)₂)。有机碱为通常是含氮碱的含碳分子，包括伯胺(如甲胺)、仲胺(如二异丙胺)、叔胺(如二异丙基乙胺)、芳胺(如苯胺)、杂芳族化合物(如吡啶、咪唑和苯并咪唑)及其各种形式。一些实施方案中使用选自吡啶、甲胺、咪唑、苯并咪唑、组氨酸和膦腈的有机碱来从各种物种(如碳酸、碳酸氢盐、水合氢离子等)去除质子以便沉淀物质的沉淀。一些实施方案中使用氨来提升pH至足以从二价阳离子的溶液和工业废物流中沉淀沉淀物质的水平。适于用作质子去除剂的超强碱包括乙醇钠、氨基化钠(NaNH₂)、氢化钠(NaH)、丁基锂、二异丙基氨基锂、二乙基氨基锂和双(三甲基甲硅烷基)氨基锂。氧化物包括例如氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锶(SrO)、氧化铍(BeO)和氧化钡(BaO)也是可使用的适宜的质子去除剂。用于本发明的碳酸盐包括但不限于碳酸钠。

除包含所感兴趣的阳离子及其他适宜的金属形式外，来自各种工业过程的废物流也可提供质子去除剂。这类废物流包括但不限于采矿废物；化石燃料燃烧灰烬(如燃烧灰烬如粉煤灰、炉底灰、锅炉渣)；矿渣(如铁渣、磷渣)；水泥窑废物；炼油厂/石化精炼厂废物(如油田和甲烷矿层盐水)；煤矿层废物(如采气盐水和煤矿层盐水)；纸加工废物；水软化废盐水(如离子交换废水)；硅加工废物；农业废物；金属精整废物；高pH纺织废物；和碱渣。采矿废物包括来自从土壤中提取金属或其他珍贵或有用矿物时的任何废物。在一些实施方案中，来自采矿的废物可用来改变pH，其中所述废物选自来自Bayer铝提取工艺的红泥；来自从海水中提取镁时的废物(例如Mg(OH)₂，如在加利福尼亚的Moss Landing找到的)；和来自涉及溶浸的采矿工艺的废物。例如，红泥可如2009年3月18日提交的名为“NEUTRALIZING INDUSTRIAL WASTES UTILIZING CO₂ AND A DIVALENT CATION SOLUTION(采用CO₂和二价阳离子溶液中和工业废物)”的美国临时专利申请61/161,369中所述用来改变pH，所述专利申请通过全文引用结合到本文中。可单独或与其他质子去除剂组合地使用还见述于2009年6月17日提交的名为“METHODS AND SYSTEMS FOR UTILIZING WASTE SOURCES OF METAL OXIDES(采用金属氧化物的废物源的方法和系统)”的美国专利申请12/486,692的化石燃料燃烧灰烬、水泥窑粉尘和矿渣(统称金属氧化物废物源)以提供本发明的质子去除剂，所述专利申请的公开通过全文引用结合到本文中。农业废物(来自动物废物或过度肥料使用)可能含氢氧化钾(KOH)或氨(NH₃)或二者。因此，在本发明的一些实施方案中，农业废物可用作质子去除剂。所述农业废物常集中在池塘中，但其也可向下渗滤进蓄水层中并由此可及和使用。

电化学方法为从溶液中的各种物种去除质子的另一途径，所述途径或从溶质(如碳酸或碳酸氢盐的去质子化)或从溶剂(如水合氢离子或水的去质子化)去除质子。如果来自CO₂溶解所产生的质子与通过电化学方法从溶质分子去除的质子相当或超过去除的质子，则可得到溶剂去质子化的结果。在一些实施方案中，可使用低电压电化学方法来例如随CO₂溶解在沉淀反应混合物中或沉淀反应混合物的前体溶液(即可或可不含二价阳离子的溶液)中而去除质子。在一些实施方案中，溶解在不含二价阳离子的水溶液中的CO₂可用低电压电化学方法处理以从碳酸、碳酸氢根、水合氢离子或因CO₂的溶解产生的任何物种或其组合中去除质子。低电压电化学方法在2、1.9、1.8、1.7或1.6V或更低、例如1.5、1.4、1.3、1.2、1.1V或更低、例如1V或更低、例如0.9V或更低、0.8V或更低、0.7V或更低、0.6V或更低、0.5V或更低、0.4V或更低、0.3V或更低、0.2V或更低、或0.1V或更低的平均电压下运行。不产生氯气的低电压电化学方法对于在本发明的系统和方法中的使用来说是方便的。不产生氧气的去除质子的低电压电化学方法对于在本发明的系统和方法中的使用来说也是方便的。在一些实施方案中，低电压电化学方法将在阴极处产生氢气并输运氢气至阳极，所述氢气在阳极被转化为质子。不产生氢气的电化学方法可能也是方便的。在一些实施方案中，去除质子的电化学过程将不在阳极处产生气体。有时，去除质子的电化学方法将不产生任何气体副产物。实现质子去除的电化学方法还见述于2008年12月24日提交的名为“METHODS OF SEQUESTERING CO₂”的美国专利申请12/344,019、2008年12月23日提交的名为“LOW ENERGY  ELECTROCHEMICAL  HYDROXIDE  SYSTEM  AND METHOD(低能电化学氢氧化物系统和方法)”的美国专利申请12/375,632、2008年12月23日提交的名为“LOW ENERGY ELECTROMECHANICAL HYDROXIDE SYSTEM AND METHOD(低能电化学氢氧化物系统和方法)”的国际专利申请PCT/US08/088242、2009年1月28日提交的名为“LOW-ENERGY ELECTROCHEMICAL BICARBONATE ION SOLUTION(低能电化学碳酸氢根离子溶液)”的国际专利申请PCT/US09/32301和2009年6月24日提交的名为“LOW-ENERGY 4-CELL ELECTROCHEMICAL SYSTEM WITH CARBON DIOXIDE GAS(含二氧化碳气体的低能4-隔室电化学体系)”的国际专利申请PCT/US09/48511，其各通过全文引用结合到本文中。

低电压电化学过程可在阴极处产生氢氧化物并在阳极处产生质子；当这类过程采用含氯化物的盐如NaCl时，该过程的一个产物将为HCl。在本发明的一些实施方案中，如本文中所述来自低电压电化学过程的HCl可用来制备聚(氯乙烯)(PVC)。来自低电压电化学过程如在低于2.0V、或低于1.5V、或低于1.0V的压力下运行的过程的HCl可用在本领域熟知的产生氯乙烯单体的反应中。在一些实施方案中，所述氯乙烯单体可用来产生聚(氯乙烯)。在其他实施方案中，可将PVC与通过本文中所述方法形成的碳酸盐沉淀物如略湿的碳酸盐沉淀物混合以形成建筑材料。在一些实施方案中可将PVC/碳酸盐混合物挤出形成略发泡的型材如2x4或其他板材。通过这类方法形成的碳酸盐/PVC板材因此是本发明所涵盖的。这样的板材可以是封存CO₂的，因为板材中的碳酸盐为CO₂-封存添加剂。在一些实施方案中，所形成的包含PVC的元件中CO₂封存添加剂的量为5％重量或更多。在一些实施方案中，所形成的包含PVC的元件中CO₂封存添加剂的量为10％重量或更多、15％重量或更多、20％重量或更多、25％重量或更多、30％重量或更多、35％重量或更多，例如40％重量或更多、45％重量或更多、50％重量、55％重量或更多、60％重量或更多，例如高至65％重量或更多。在一些实施方案中，所形成的包含PVC的元件中CO₂封存添加剂的量为60％重量或更多。在一些实施方案中，PVC和CO₂封存添加剂在螺杆挤出机中混合和成型。在一些实施方案中，所形成的元件是注塑的。在一些实施方案中，PVC经发泡以产生将容纳锚定装置如钉子和螺钉的多孔状结构。在一些实施方案中，所形成的包含PVC和CO₂封存添加剂的元件被用来构建耐火的建筑构件。在一些实施方案中，所形成的包含PVC和CO₂封存添加剂的元件中CO₂封存添加剂的量将提高所形成元件的易修整性即易于切割和打磨性。在一些实施方案中，所形成的包含PVC和CO₂封存添加剂的元件中CO₂封存添加剂的量将增强所形成元件的色彩或外观。在一些实施方案中，所形成的包含PVC和CO₂封存添加剂的元件中CO₂封存添加剂的量将赋予所形成的元件以刚性。在一些实施方案中，CO₂封存添加剂在PVC的制备过程中加到PVC中。在一些这样的实施方案中，PVC可源自本发明的CO₂封存方法。

或者，可使用电化学方法通过例如氯碱法或其变型产生苛性分子(如氢氧化物)。电极(即阴极和阳极)可存在于含含有二价阳离子的水溶液或充入了气态废物流(如充入了CO₂)的溶液的装置中，选择性屏障如膜可分隔所述电极。用于去除质子的电化学系统和方法可产生副产物(如氢气)，所述副产物可被收集并用于其他目的。本发明的系统和方法中可用的其他电化学方法包括但不限于2009年7月15日提交的名为“CO₂UTILIZATION IN ELECTROCHEMICAL SYSTEMS(CO₂在电化学体系中的应用)”的美国专利申请12/503,557和2008年9月11日提交的名为“LOW ENERGY ABSORPTION OF HYDROGEN ION FROM AN ELECTROLYTE SOLUTION INTO A SOLID MATERIAL(氢离子从电解质溶液低能吸收进入固体材料)”的美国临时申请61/091,729中描述的那些，其公开通过引用结合到本文中。

可采用上面提到的质子去除剂源的组合。一种这样的组合是使用微生物和电化学体系。微生物和电化学体系的组合包括微生物电解池，微生物电解池包括微生物燃料电池和生物电化学辅助微生物反应器。在这样的微生物电化学体系中，微生物(如细菌)在电极上或距电极非常近的地方生长，材料(如有机材料)的代谢过程中生成电子，所述电子被电极吸收。

也可向水中引入不同于pH提升剂的添加剂来影响所产生的沉淀物的性质。因此，本发明的方法的某些实施方案包括在当水经受沉淀条件时之前或过程中向水中提供添加剂。痕量的某些添加剂可促成某些碳酸钙多晶型物。例如，可通过在碳酸钙的过饱和溶液中引入痕量镧如氯化镧而以非常高的产率获得六方碳钙石，六方碳钙石是一种高度不稳定的CaCO₃多晶型物，其将以多种不同的形态沉淀并迅速转变为方解石。除镧外还感兴趣的其他添加剂包括但不限于过渡金属等。例如，亚铁或铁离子的加入已知将有助于无序白云石(原白云岩)的形成，否则将不能形成。

也可通过选择适宜的主要离子比率来影响沉淀物的性质。主要离子比率还对多晶型物的形成有着相当大的影响。例如，随着水中镁∶钙比率增高，霰石将变为比低镁方解石更有利的碳酸钙多晶型物。在较低的镁∶钙比率下，低镁方解石是优选的多晶型物。因此，可采用广泛的镁∶钙比率，包括例如100/1、50/1、20/1、10/1、5/1、2/1、1/1、1/2、1/5、1/10、1/20、1/50、1/100。在某些实施方案中，镁∶钙比率由沉淀过程中采用的水源(如海水、盐水、微咸水、淡水)决定，而在其他实施方案中，镁∶钙比率被调节至一定的范围内。

沉淀速率也对化合物的相形成有很大影响。最快的沉淀可通过使具有所需相的溶液析晶获得。不析晶时，快速沉淀可通过快速提升海水的pH获得，这将导致更无定形的组分。当存在二氧化硅时，反应速率越快，则碳酸盐沉淀物中将结合进更多二氧化硅。pH越高，沉淀将越快且沉淀物将越无定形。

因此，在某些实施方案中，自水产生所需沉淀物的沉淀条件集合包括水的温度和pH，并有时包括添加剂的浓度和水中的离子物种。沉淀条件还可包括因素如混合速率、搅动的形式(如超声)、种晶的存在、催化剂、膜或基材。在一些实施方案中，沉淀条件包括过饱和条件、温度、pH和/或浓度梯度、或循环或改变任何这些参数。用来制备根据本发明的碳酸盐化合物沉淀物的方法可为间歇法或连续法。应理解，在连续流动系统中产生给定沉淀物所需的沉淀条件可能与间歇系统中不同。

在某些实施方案中，所述方法还包括使经受矿物沉淀条件的量的水与CO₂源接触。所述水与CO₂源的接触可在当水经受CO₂沉淀条件时之前和/或过程中进行。因此，本发明的实施方案包括其中所述量的水在所述量的咸水经受矿物沉淀条件前与CO₂源接触的方法。本发明的实施方案包括其中所述量的咸水在所述量的咸水正经受碳酸盐化合物沉淀条件时与CO₂源接触的方法。本发明的实施方案包括其中所述量的水在所述量的咸水经受碳酸盐化合物沉淀条件前及所述量的咸水正经受碳酸盐化合物沉淀条件时与CO₂源接触的方法。在一些实施方案中，同一水可循环超过一次，其中第一沉淀循环主要去除碳酸钙和碳酸镁矿物而留下剩余的碱性水，可向所述碱性水中加入其他可让更多二氧化碳在其中循环的碱土金属离子源，从而沉淀出更多碳酸盐化合物。

在这些实施方案中与所述量的咸水接触的CO₂源可为任何方便的CO₂源。所述CO₂源可为液态、固态(如干冰)或气态CO₂源。在某些实施方案中，所述CO₂源为气态所述CO₂源。在某些情况下，该气态CO₂为来自工厂的废物进料。在这些实施方案中，工厂的性质可不同，其中所感兴趣的工厂包括发电厂(例如如2008年12月24日提交的名为“METHODS OF SEQUESTERING CO₂”的国际申请PCT/US08/88318中更详细地描述的，其公开通过引用结合到本文中)、化学加工厂、钢厂、造纸厂、水泥厂(例如如美国临时申请序号61/088,430中更详细地描述的，其公开通过引用结合到本文中)及其他产生CO₂作为副产物的工厂。废物进料指作为工厂的活动过程的副产物产生的气体流(或类似的流)。所述气态流可为基本纯净的CO₂或含CO₂和一种或多种其他气体的多组分气态流。可用作本发明的方法的实施方案中的CO₂源的多组分气态流(含CO₂)包括还原例如合成气、变换合成气、天然气和氢气等及氧化条件流如来自燃烧的烟道气。含NO_X、SO_X、VOC_S、颗粒物和Hg的废气通常将与碳酸盐一道在沉淀产物中引入这些化合物。所感兴趣的可按本发明处理的特定的多组分气态流包括：含氧的燃烧发电厂烟道气、增压锅炉尾气、煤气化尾气、变换煤气化尾气、厌氧消化器尾气、井口天然气流、重整天然气或甲烷水合物等。

可用任何方便的方法使所述量的咸水与CO₂源接触。当CO₂为气体时，所感兴趣的接触方法包括但不限于：直接接触法(如对所述量的咸水鼓泡)、顺流接触途径(即单向流动的气体与液相流间接触)、逆流途径(即反向流动的气体与液相流间接触)等。因此，接触可视方便通过使用注入器、鼓泡器、流体文丘里反应器、分布器、气体过滤器、喷雾、塔板或填料塔反应器等实现。

上面的方法将产生CO₂封存沉淀物和母液的淤浆。需要时，由沉淀物和母液构成的组合物可在沉淀后及进一步加工前贮存一段时间。例如，所述组合物可在1-40℃、例如20-25℃的温度下贮存1-1000天或更长、例如1-10天或更长的时间。

然后可分离淤浆组分。实施方案可包括母液处理，其中所述母液可或可不存在于作为产品的同一组合物中。例如，当母液将被返回海洋时，可使母液与气态CO₂源以足以提高母液中存在的碳酸根离子的浓度的方式接触。接触可用任何方便的方法进行，例如上面所描述的那些。在某些实施方案中，母液具有碱性pH，与CO₂源的接触以足以降低pH至5-9、例如6-8.5、包括7.5-8.2的范围的方式进行。在某些实施方案中，可使经处理的盐水与例如如上所述CO₂源接触以封存更多CO₂。例如，当母液将被返回海洋时，可使母液与气态CO₂源以足以提高母液中存在的碳酸根离子的浓度的方式接触。接触可用任何方便的方法进行，例如上面所描述的那些。在某些实施方案中，母液具有碱性pH，与CO₂源的接触以足以降低pH至5-9、例如6-8.5、包括7.5-8.2的范围的方式进行。

所得反应母液可用任何方便的方法处置。在某些实施方案中，其可被送到尾矿池以进行处置。在某些实施方案中，其可在天然存在的水体如海、洋、湖泊或河流中处置。在某些实施方案中，母液被返回本发明的方法的给水源如洋或海。或者，母液可被进一步处理，例如经受脱盐程序，这在美国申请序号12/163,205中有进一步描述，其公开通过引用结合到本文中。

在某些实施方案中，在产生CO₂封存产品后，可将所得产品与母液分离以产生分离的CO₂封存产品。所述产品的分离可用任何方便的方法达到，包括机械方法，例如其中大量过量的水通过例如重力自身或施加真空机械挤压从产品排出、通过过滤分离产品与母液而产生滤液等。在某些实施方案中，大量水的分离将产生湿的脱水沉淀物。

所得脱水沉淀物可然后根据需要干燥以产生干燥的产品。干燥可通过空气干燥湿的沉淀物达到。当湿的沉淀物经空气干燥时，空气干燥可在室温或高温下进行。在另一实施方案中，湿的沉淀物经喷雾干燥以干燥沉淀物，其中含沉淀物的液体通过进给通过热气(如来自发电厂的气态废物流)而干燥，例如其中液体进料被泵送经雾化器进入主干燥室中而热气作为雾化器方向的顺流或逆流通过。取决于系统的特定干燥方法，干燥站可含过滤元件、冷冻干燥结构、喷雾干燥结构等。需要时，脱水沉淀物产品可在干燥前经洗涤。沉淀物可用淡水洗涤以例如从脱水沉淀物中除去盐(如NaCl)。

在某些实施方案中，在随后使用前可以一定方式精制(即加工)沉淀物产品。精制可包括多种不同的方法。在某些实施方案中，产物可经受机械精制如研磨以获得具有所需物理性质如粒径等的产品。

图1给出了产生根据本发明的一个实施方案的CO₂封存产品的方法的示意性流程图。在图1中，来自咸水源10的咸水在沉淀步骤20处经受碳酸盐化合物沉淀条件。如上所述，术语“咸水”以其常规意义使用，指若干不同类型的非淡水水流体，其中术语“咸水”包括微咸水、海水和盐水(包括人造盐水如地热厂废水、脱盐废水等)以及其他盐度高于淡水的咸水。本发明的水泥的碳酸盐化合物组合物所源自的咸水源可为天然存在的源如海、洋、湖泊、沼泽、河口、泻湖等或人造源。

在某些实施方案中，水可自也提供气态废物流的发电厂获得。例如，在水冷发电厂如海水冷却发电厂中，已为发电厂所用的水可然后被送到沉淀系统并用作沉淀反应中的水。在某些这些实施方案中，所述水可在进入沉淀反应器之前经冷却。

在图1所示实施方案中，来自咸水源10的水首先被充以CO₂而产生充入了CO₂的水，该CO₂然后经受碳酸盐化合物沉淀条件。如图1中所示，CO₂气态流30与所述水在沉淀步骤20处接触。所提供的气态流30与适宜的水在沉淀步骤20处接触而产生充入了CO₂的水。充入了CO₂的水为已与CO₂气体接触的水，其中CO₂分子已与水分子化合产生例如碳酸、碳酸氢根和碳酸根离子。该步骤中对水充气导致水的“CO₂含量”(以例如碳酸、碳酸氢根和碳酸根离子的形式)的提高及与水接触的废物流的pCO₂的相伴减小。所述充入了CO₂的水是酸性的，pH为6或更低，例如5或更低，包括4或更低。在某些实施方案中，用来对水充气的气体的CO₂浓度为10％或更高、25％或更高、包括50％或更高、例如75％或甚至更高。所感兴趣的接触方法包括但不限于：直接接触方法(如对所述量的水鼓泡)、顺流接触途径(即单向流动的气体与液相流间接触)、逆流途径(即反向流动的气体与液相流间接触)等。因此，接触可视方便通过使用注入器、鼓泡器、流体文丘里反应器、分布器、气体过滤器、喷雾、塔板或填料塔反应器等实现。

在沉淀步骤20处将沉淀出可能为无定形或结晶的碳酸盐化合物。所感兴趣的沉淀条件包括改变水的物理环境以产生所需沉淀物产品的那些。例如，可将水的温度升至适于发生所需碳酸盐化合物的沉淀的量。在这样的实施方案中，可将水的温度升至5-70℃的值，例如20-50℃，包括25-45℃。因此，虽然所给沉淀条件的集合可具有0-100℃的温度范围，但在某些实施方案中可升高温度以产生所需的沉淀物。在某些实施方案中，温度可用自低或零二氧化碳排放的源如太阳能源、风能源、水电能源等产生的能量升高。虽然在给定的沉淀过程中水的pH可在7-14范围内，但在某些实施方案中可将pH提升至碱性水平以驱动碳酸盐化合物的按需沉淀。在某些这些实施方案中，可将pH提升至使沉淀过程中CO₂气体的产生最小化(如果不是消除的话)的水平。在这些实施方案中，可将pH提升至10或更高、例如11或更高。需要时，水的pH可用任何方便的方法提升。在某些实施方案中可采用pH提高剂，其中这类试剂的实例包括氧化物、氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化钾、水镁石)、碳酸盐(如碳酸钠)等。加到咸水源中的pH提升剂的量将取决于试剂的具体性质和被改变的咸水的量，并将足以提升咸水源的pH至所需的值。或者，咸水源的pH可通过水的电解提高至所需水平。

CO₂的充入和碳酸盐化合物的沉淀可以连续的过程或分离的步骤进行。因此，根据本发明的某些实施方案，充入和沉淀可如图1中所示在步骤20在系统的同一反应器中进行。而在本发明的其他实施方案中，这两个步骤可在单独的反应器中进行，以便水先在充气反应器中被充以CO₂，所得充入了CO₂的水然后在单独的反应器中经受沉淀条件。

在自所述水产生碳酸盐沉淀物后，可如图1中所示在步骤40处将所得沉淀的碳酸盐化合物组合物与母液分离以产生分离的碳酸盐化合物沉淀物产品。沉淀物的分离可用任何方便的方法达到，包括机械方法，例如其中大量过量的水通过例如重力自身或施加真空机械挤压从沉淀物排出、通过过滤分离沉淀物与母液而产生滤液等。大量水的分离将产生湿的脱水沉淀物。

所得脱水沉淀物可然后如图1中步骤60处所示经干燥以产生产品。干燥可通过空气干燥滤液达到。当滤液经空气干燥时，空气干燥可在室温或高温下进行。而在另一实施方案中，沉淀物经喷雾干燥以干燥沉淀物，其中含沉淀物的液体通过进给通过热气(如来自发电厂的气态废物流)而干燥，例如其中液体进料被泵送经雾化器进入主干燥室中而热气作为雾化器方向的顺流或逆流通过。取决于系统的特定干燥方法，干燥站可含过滤元件、冷冻干燥结构、喷雾干燥结构等。

需要时，来自分离反应器40的脱水沉淀物产品可如图1的任选步骤50处所示在干燥前经洗涤。沉淀物可用淡水洗涤以例如从脱水沉淀物中除去盐(如NaCl)。用后的洗涤水可视方便加以处置，例如在尾矿池中处置等。

在步骤70处，经干燥的沉淀物经精制以例如获得所需的物理性质如粒径、表面积等或向沉淀物中加入一种或多种组分如外加剂、骨料、辅助胶结材料等以产生最终产品80。

在某些实施方案中采用系统来执行上述方法。

在例如如上所述产生CO₂封存组分后，然后例如如上所述采用所述CO₂封存组分来产生本发明的非胶结性组合物。

实用性

本发明的组合物可如上所述用于多种不同的应用中。本发明的方法和系统可用于CO₂封存，特别是经由封存在多种不同的人造产品中。“封存CO₂”指从气态流如气态废物流移除或隔离CO₂并将其固定到稳定的非气态形式中以便CO₂不能逃逸进大气中。“CO₂封存”指将CO₂置于贮存稳定的形式中，在这里，CO₂将至少在组合物的使用寿命内保持固定。因此，根据本发明的方法的CO₂封存将防止CO₂气体进入大气而以CO₂不变为大气的一部分的方式长期贮存CO₂。

虽然本文中已示出并描述了本发明的优选所述方案，但本领域技术人员应理解这样的实施方案仅作为实例提供。本领域技术人员可能想到数值变化、改变和替代而不偏离本发明的范围。应理解，在实施本发明时可采用本文中所述本发明的实施方案的各种替代方案。下面的权利要求意在限定本发明的范围且这些权利要求的范围内的方法和结构及其等价物由此涵盖。

Claims (56)

1.一种包含CO₂封存添加剂的非胶结性组合物，其中所述CO₂封存添加剂包含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳。

2.权利要求1的非胶结性组合物，其中所述CO₂封存添加剂为碳酸盐化合物组合物。

3.权利要求2的非胶结性组合物，其中所述碳酸盐化合物组合物包含来自含碱土金属的水的沉淀物。

4.权利要求3的非胶结性组合物，其中所述含碱土金属的水包含源自工业废物流的CO₂。

5.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为纸产品。

6.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为聚合物产品。

7.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为润滑剂。

8.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为粘合剂。

9.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为橡胶。

10.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为粉笔。

11.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为沥青产品。

12.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为油漆。

13.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为除漆研磨剂。

14.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为个人护理产品。

15.权利要求14的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为化妆品。

16.权利要求14的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为清洁用品。

17.权利要求14的非胶结性组合物，其中所述个人护理产品为个人卫生用品。

18.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为可摄取产品。

19.权利要求18的非胶结性组合物，其中所述可摄取产品为液体。

20.权利要求18的非胶结性组合物，其中所述可摄取产品为固体。

21.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为动物可摄取产品。

22.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为农业产品。

23.权利要求22的非胶结性组合物，其中所述农业产品为土壤改良产品。

24.权利要求22的非胶结性组合物，其中所述农业产品为杀虫剂。

25.权利要求1-4中任一项的非胶结性组合物，其中所述组合物为环境修复产品。

26.权利要求25的非胶结性组合物，其中所述环境修复产品为森林土壤恢复。

27.权利要求25的非胶结性组合物，其中所述环境修复产品为过酸化水的中和。

28.一种制备非胶结性组合物的方法，所述方法包括：

获得CO₂封存添加剂，其中所述CO₂封存添加剂包含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳；和

制备包含所述CO₂封存添加剂的非胶结性组合物。

29.权利要求28的方法，其中所述CO₂封存添加剂为碳酸盐化合物组合物。

30.权利要求29的方法，其中所述碳酸盐化合物组合物包含来自含碱土金属的水的沉淀物。

31.权利要求30的方法，其中所述含碱土金属的水包含源自工业废物流的CO₂。

32.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为纸产品。

33.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为聚合物产品。

34.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为润滑剂。

35.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为粘合剂。

36.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为橡胶。

37.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为粉笔。

38.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为沥青产品。

39.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为油漆。

40.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为除漆研磨剂。

41.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为个人护理产品。

42.权利要求41的方法，其中所述个人护理产品为化妆品。

43.权利要求41的方法，其中所述个人护理产品为清洁用品。

44.权利要求41的方法，其中所述个人护理产品为个人卫生用品。

45.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为可摄取产品。

46.权利要求45的方法，其中所述可摄取产品为液体。

47.权利要求45的方法，其中所述可摄取产品为固体。

48.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为动物可摄取产品。

49.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为农业产品。

50.权利要求49的方法，其中所述农业产品为土壤改良产品。

51.权利要求49的方法，其中所述农业产品为杀虫剂。

52.权利要求28-31中任一项的方法，其中所述非胶结性组合物为环境修复产品。

53.权利要求52的方法，其中所述环境修复产品为森林土壤恢复。

54.权利要求52的方法，其中所述环境修复产品为过酸化水的中和。

55.一种封存二氧化碳的方法，所述方法包括：

自含碱土金属的水沉淀CO₂封存碳酸盐化合物组合物，其中所述碳酸盐化合物组合物包含自燃料燃烧而以CO₂形式释放的碳；和

制备包含所述碳酸盐化合物组合物的CO₂封存添加剂；和

制备包含所述CO₂封存添加剂的非胶结性组合物。

56.权利要求55的方法，其中所述含碱土金属的水在所述沉淀步骤前与工业废物流接触。

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