JP2016083623A - 酸性ガス吸収液及び酸性ガス分離回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸放出時の温度変化で回収できる酸性ガス量が多い酸性ガス吸収液、及びそれを用いた酸性ガス分離回収方法を提供する。
【解決手段】酸性ガス吸収液は、カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、アニオンはカルボキシレートイオンであり、カチオン及びアニオンの少なくともいずれか一つは水酸基を有するイオンであり、カルボキシレートイオンは、母体が、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素若しくはヘテロ原子含有炭化水素であり、ヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子である。また、酸性ガス分離回収方法は、この酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって酸性ガスを酸性ガス吸収液に吸収させて、混合ガスから酸性ガスを選択的に分離する吸収工程を含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、酸性ガスを吸収する酸性ガス吸収液及びその酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法に関する。

酸性ガス、特に二酸化炭素を分離回収する技術は、天然ガスを原料とする水素やメタンの製造、宇宙空間や海中などの閉鎖状態にある住環境の維持等に必要であり、また、温暖化ガス排出量の削減の観点から火力発電所や製鉄所などの大量排出源を対象として盛んに研究されている。また、窒素酸化物、硫黄酸化物、硫化水素、無機酸や有機酸等の二酸化炭素以外の酸性ガスの除去も産業的・社会的に重要な技術である。酸性ガス分離技術としては、物理吸収法、化学吸収法、膜分離法、吸着法などが知られている。

このうち、化学吸収法は酸性ガスと化学反応する吸収液を用いた酸性ガス分離技術である。例えば、酸性ガスを含む気体を室温付近で吸収液に接触させ、酸性ガスを吸収液に化学的に吸収させ、酸性ガス濃度が減少した気体と酸性ガスを吸収した吸収液とを分離する。そして、分離した吸収液を昇温することで酸性ガスを吸収液から放散させて酸性ガスを回収する。また、酸性ガスを放散した吸収液は再生され、再び酸性ガスの分離回収に利用される。

この化学吸収法として、例えば特許文献１には、アルコールと塩基性化合物からなる混合溶液から構成される化学吸収液により、混合ガス中の二酸化炭素を化学的に吸収して分離回収する方法が記載され、塩基性化合物としてアミジン又はグアニジンの基本骨格構造を有する化合物を使用できることが記載されている。特許文献２には、窒素酸化物を含む混合ガスから窒素酸化物を分離し回収するガス分離回収方法であって、窒素酸化物を化学吸収するイオン液体を前記混合ガスに接触させる気液接触工程を含むガス分離回収方法が記載されており、イオン液体はカルボン酸塩を含むことが記載されている。また、特許文献３には、不揮発性のイオン液体からなる吸収液を用いて、二酸化炭素を選択的に除去する環境浄化方法が記載され、アニオンとしてアルキルカルボン酸を使用できることが記載されている。

一方、物理吸収法は、物理的に酸性ガスを吸収できる液体を用いた酸性ガス分離技術であり、酸性ガス吸収量の圧力依存性などを利用する。例えば、酸性ガスを含む気体を高圧下で吸収液に接触させ、吸収液に酸性ガスを吸収させ、酸性ガス濃度が減少した気体と酸性ガスを吸収した吸収液とを分離する。そして、分離した吸収液を減圧することで酸性ガスを吸収液から放散させて酸性ガスを回収する。また、酸性ガスを放散した吸収液は再生され、再び酸性ガスの分離回収に利用される。

この物理吸収法として、例えば特許文献４には、エーテル基及び／又はエステル基を有するイオン液体を少なくとも含む酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含有する混合ガスと接触させ、酸性ガスを選択的に分離回収する酸性ガス分離回収法が記載され、イオン液体のカチオンとしてアンモニウムを、アニオンとしてカルボン酸系アニオンを使用できることが記載されている。

特開２０１２−２３６１６５号公報 特開２０１２−２１７９１８号公報 特開２０１２−０５５７８５号公報 特開２０１３−０１７９９３号公報

しかし、従来の化学吸収法は、汎用性に優れた技術であるが、吸収液を再生するために１００℃以上の高温条件が必要となったり、吸収液と二酸化炭素との化学結合を切断する反応熱に加えて、比熱容量の大きい水の昇温と水の蒸発に要する熱エネルギーが多大に掛かり、吸収液再生に要する熱エネルギーが著しく大きいことが課題とされていた。また、昇温により吸収液が揮発するため、回収器などの付属設備を設置しなければならず、過剰の設備投資が必要であった。特許文献１に記載されている二酸化炭素の分離回収方法も、アルコールの蒸発潜熱によるエネルギー損失が生じる問題がある。これらの課題を解決するために、吸収液には、不揮発性、低比熱の特性が求められる。

ここで、イオン液体は、一般に、カチオンとアニオンから構成される液状の塩であり、その特徴として、蒸気圧が非常に低いこと、難燃性であること、熱・化学的に安定であること、幅広い温度範囲で液体であること、低い比熱を有すること等が挙げられる。従って、イオン液体は、吸収液に求められる前述の不揮発性、低比熱の特性を備えている。しかし、イオン液体を酸性ガス分離回収方法の吸収液として使用する研究は、いまだ十分とはいえない。

イオン液体を利用した特許文献２〜４の技術は、低比熱かつ不揮発性というイオン液体の特徴を活かしたもので優れた方法である。しかし、吸放出時の温度変化で回収できる酸性ガス量は必ずしも十分ではなく、さらに高効率の吸収液の技術開発が待たれていた。

すなわち、本発明の課題は、吸放出時の温度変化で回収できる酸性ガス量が多い酸性ガス吸収液を提供すること、及びそれを用いた酸性ガス分離回収方法を提供することである。

本発明者らは、イオン液体の酸性ガス吸収量とその温度依存性の制御を目標として鋭意研究開発を積み重ねた結果、アルコール性水酸基を有する、カルボキシレートをアニオンとするイオン液体は、室温付近で吸収した二酸化炭素を、加熱することによって高い割合で放出できることを見出し、本発明を完成するに至った。

上記課題を解決するため、本発明の酸性ガス吸収液は、カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、前記アニオンはカルボキシレートイオンであり、前記カチオン及び前記アニオンの少なくともいずれか一つは水酸基を有するイオンであり、前記カルボキシレートイオンは、母体が、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素若しくはヘテロ原子含有炭化水素であり、前記ヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子である。

前記カチオンは窒素含有化合物であると好ましい。

前記カチオンは、１級若しくは２級アルコール性水酸基を有するイミダゾリウムイオン、又は１級若しくは２級アルコール性水酸基を有するアンモニウムイオンであると好ましい。

前記カチオンは、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウムであると好ましい。

前記アニオンは、１級又は２級アルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオンであると好ましい。

前記アニオンは、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネートであると好ましい。

また、本発明の酸性ガス分離回収方法は、前記の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する吸収工程を含む。

酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する加熱再生工程を更に含むと好ましい。

前記加熱再生工程の温度が吸収時の温度より高温かつ１００℃以下であり、かつ前記加熱再生工程で、吸収した酸性ガスの５０％以上を放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生すると好ましい。

前記加熱再生工程の圧力が吸収時の圧力より低いと好ましい。

酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を、吸収時の圧力より低圧にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する減圧再生工程を更に含むと好ましい。

Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム アセテートは、本発明の酸性ガス吸収液などに有用である。

１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネートは、本発明の酸性ガス吸収液などに有用である。

本発明の酸性ガス吸収液は、既報のイオン液体を含む酸性ガス吸収液と比べて、吸収・再生時の温度変化で回収できる酸性ガス量が多い。また、本発明の酸性ガス吸収液は、溶媒として水を必要としない。従って、本発明の酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法は、省エネルギーかつ高効率である。

二酸化炭素吸収試験装置（大気圧）を示す図。 ［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］（［ｂｍｉｍ］［Ｔｆ_２Ｎ］希釈）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］（［ｂｍｉｍ］［Ｔｆ_２Ｎ］希釈）の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］（［ｂｍｉｍ］［Ｔｆ_２Ｎ］希釈）の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］（［ｂｍｉｍ］［Ｔｆ_２Ｎ］希釈）の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］の^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル。 ＣＯ_２吸収後の［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］の^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトル。 イオン液体の粘度の温度依存性を示すグラフ。 イオン液体の密度の温度依存性を示すグラフ。 酸性ガス吸収液の二酸化炭素吸収量の温度依存性を示すグラフ。

本発明の酸性ガス吸収液は、カチオンとアニオンからなるイオン液体を含む。また、このアニオンはカルボキシレートイオンであり、これらのカチオン及びアニオンの少なくともいずれか一つは水酸基を有するイオンであり、このカルボキシレートイオンは、母体が、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素若しくはヘテロ原子含有炭化水素であり、このヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子である。

本発明に係るイオン液体は、１００℃、大気圧で液体の塩である。本発明に用いるイオン液体は、特に室温（２５℃）で液体であると好ましい。すなわち、本発明に係るイオン液体の融点は、１００℃以下であれば特に限定されないが、５０℃未満であると好ましく、２５℃未満であるとより好ましく、１０℃未満であると特に好ましい。また、本発明に係るイオン液体の融点の下限は、特に限定されない。

（アニオン）
本発明に係るイオン液体を構成するアニオンはカルボキシレートイオンである。カルボキシレートイオンは、カルボン酸（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄ：Ｒ−ＣＯＯＨ）のカルボキシル基（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ：−ＣＯＯＨ）の水素原子が解離したアニオン（Ｒ−ＣＯＯ⁻）である。なお、本明細書においてＲはカルボキシレートイオンの母体を意味する。Ｒは無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素若しくはヘテロ原子含有炭化水素を表す。

カルボキシレートイオン源のカルボン酸としては、飽和脂肪族カルボン酸、不飽和脂肪族カルボン酸、多価カルボン酸、芳香族カルボン酸など、これらの置換基を有するもの、及びこれらの炭素原子の少なくとも一つがヘテロ原子で置き換わったヘテロ原子含有化合物などが挙げられる。ここで、ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、リン原子が挙げられる。また、本発明に係るカルボキシレートイオン源のカルボン酸は、環状であっても非環状であってもよいが、非環状のものが好ましい。

飽和脂肪族カルボン酸としては、メタン酸、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸などが挙げられる。

不飽和脂肪族カルボン酸としては、２−プロペン酸、２−ブテン酸、３−ブテン酸、４−ペンテン酸、２−ヘキセン酸、３−ヘキセン酸、５−ヘキセン酸などが挙げられる。

多価カルボン酸としては、エタン二酸、プロパン二酸、ブタン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、（Ｅ）−ブタ−２−エン二酸、（Ｚ）−ブタ−２−エン二酸などが挙げられる。

芳香族カルボン酸としては、ベンゼンカルボン酸、ベンゼン−１，２−ジカルボン酸、ベンゼン−１，３−ジカルボン酸、ベンゼン−１，４−ジカルボン酸、３−フェニルプロパ−２−エン酸などが挙げられる。

置換基としては、水酸基；カルボキシル基；フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン基；メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、ｎ−ヘプチレン基、ｎ−オクチレン基などのアルキレン基；これらのアルケニレン基、アルキニレン基；アルコキシ基などが挙げられる。

置換基として水酸基を有するカルボン酸としては、２−ヒドロキシエタン酸、２−ヒドロキシプロパン酸、３−ヒドロキシプロパン酸、２，３−ジヒドロキシプロパン酸、２−ヒドロキシブタン酸、３−ヒドロキシブタン酸、４−ヒドロキシブタン酸、２−ヒロドキシ−３−ブテン酸、２−ヒドロキシブタン二酸、２−ヒドロキシベンゼンカルボン酸などのヒドロキシ酸、及びこれらの置換基を有するものが挙げられる。置換基としては前記ハロゲン基、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アルコキシ基などが挙げられる。

本発明において、水酸基を有するカルボキシレートイオンとは、前述の、カルボキシル基中の水酸基の他に置換基として水酸基を有するカルボン酸の、カルボキシル基中の水素原子が解離したアニオンである。

より具体的には、水酸基を有するカルボキシレートイオンとしては、１級、２級、又は３級アルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオン、フェノール性水酸基を有するカルボキシレートイオンが挙げられ、１級、２級、又は３級アルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオンが好ましく、１級又は２級のアルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオンがより好ましく、１級のアルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオンが特に好ましい。具体的には、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネートが好ましい。

本発明に係るカルボキシレートイオンは、その炭素数については特に限定されないが、炭素数が１〜５であると好ましく、炭素数が２〜５であるとより好ましい。

本発明に係るカルボキシレートイオンの分子量は、特に限定されないが、４５〜１５０であると好ましい。イオン液体のアニオンがこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。

（カチオン）
本発明に係るカチオンは、前記のアニオンとイオン液体を形成するものであれば、特に限定されないが、例えば、窒素含有化合物、リン含有化合物、硫黄含有化合物などが挙げられる。中でも、窒素含有化合物が好ましい。窒素含有化合物のカチオンとしては、アンモニウム骨格、イミダゾリウム骨格、ピロリジニウム骨格、ピリジニウム骨格、ピペリジニウム骨格、ピリミジニウム骨格などを有するイオンが挙げられる。これらのカチオンは置換基を有していてもよく、置換基としては、前記で例示したカルボン酸の置換基；シアノ基；フェニル基などの芳香族炭化水素基；フラニル基、チオフェニル基、チアゾリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジニル基、トリアジニル基などの複素環基など（但し、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を除く）が挙げられる。

窒素含有化合物のカチオンの中でも、イミダゾリウム骨格やアンモニウム骨格を有するカチオン（本明細書においてイミダゾリウムイオンやアンモニウムイオンと記すことがある。）が好ましい。

イミダゾリウム骨格を有するカチオンとしては、１−メチルイミダゾリウム、１−エチルイミダゾリウム、１−プロピルイミダゾリウム、１−ブチルイミダゾリウムなどの１つの飽和又は不飽和の炭化水素基で置換された非対称型のイミダゾリウム；１,３−ジメチルイミダゾリウム、１,３−ジエチルイミダゾリウム、１,３−ジプロピルイミダゾリウム、１,３−ジブチルイミダゾリウムなどの２つの飽和又は不飽和の炭化水素基で置換された対称型のイミダゾリウム；１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウム、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−プロピルイミダゾリウムなどの２つの飽和又は不飽和の炭化水素基で置換された非対称型のイミダゾリウム；２つ以上の飽和又は不飽和の炭化水素基で置換されたイミダゾリウムなどが挙げられる。中でも、２つの飽和又は不飽和の炭化水素基で置換されたイミダゾリウムが好ましく、２つの飽和又は不飽和の炭化水素基で置換された非対称型のイミダゾリウムがより好ましく、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムが特に好ましい。

アンモニウム骨格を有するイオンとしては、メチレン基、エチレン基、ｎ−プロピレン基、ｎ−ブチレン基、ｎ−ペンチレン基、ｎ−ヘキシレン基、ｎ−ヘプチレン基、ｎ−オクチレン基などのアルキレン基；これらのアルケニレン基、アルキニレン基；などの飽和又は不飽和の炭化水素基を有する１級、２級、３級、４級アンモニウム化合物が好ましく、置換基を２以上有する場合は、それぞれが同一であっても異なっていてもよい。中でも、４級アンモニウムが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘキシルアンモニウムが特に好ましい。

水酸基を有するカチオンとしては、前記で例示したカチオンに、１以上の１級、２級、又は３級のアルコール性水酸基、フェノール性水酸基を有するカチオンが挙げられ、中でも１級若しくは２級アルコール性水酸基を有するカチオンが好ましく、１級アルコール性水酸基を有するカチオンがより好ましい。具体的には、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウムが好ましい。

これらの具体的なカチオンは、それぞれ、前述の具体的なアニオンと任意に組み合わせて用いることができる。

本発明に係るカチオンの分子量は、特に限定されないが、２００以下の範囲にあると好ましい。カチオンの分子量がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。

（イオン液体）
本発明に係るイオン液体は、公知の方法により製造することができ、原料に応じて最適な条件を採用すればよい。例えば、カチオンが前述のカチオンであり、アニオンが炭酸エステルイオンである炭酸エステルオニウム塩（以下、炭酸エステルオニウム塩類という。）に、前述のカルボキシレートイオン源のカルボン酸（以下、原料カルボン酸という。）を作用させる方法や、カチオンが前述のカチオンであり、アニオンが水酸化物イオンである水酸化オニウム塩（以下、水酸化オニウム塩類という。）に、原料カルボン酸を作用させる方法、カチオンが前述のカチオンであり、アニオンがハロゲン化物であるハロゲン化オニウム塩（以下、ハロゲン化オニウム塩類という。）に、原料カルボン酸の銀塩を作用させる方法等を用いることができるが、これらに限定されない。

好ましい具体的な調製条件は以下の通りである。
炭酸エステルオニウム塩類又は水酸化オニウム塩類１モルに、水又は有機溶媒中、０〜６０℃、好ましくは１０〜４０℃で、０．９〜１．５モル、好ましくは０．９５〜１．２モル、より好ましくは１．０〜１．０５モルの原料カルボン酸を添加する。その後、反応混合物から、減圧下、０〜８０℃、好ましくは２０〜７０℃で溶媒及び過剰の原料を留去すれば、本発明に係るイオン液体を得ることができる。また、ハロゲン化オニウム塩類１モルに、水又はアルコール溶媒中、０〜６０℃、好ましくは１０〜４０℃で、０．９〜１．５モル、好ましくは０．９５〜１．２モル、より好ましくは１．０〜１．０５モルの原料カルボン酸の銀塩を添加する。その後、反応混合物から、ハロゲン化銀を主成分とする固体成分を濾過で取り除き、濾液から、減圧下、０〜８０℃、好ましくは２０〜７０℃で溶媒を留去すれば、本発明に係るイオン液体を得ることができる。得られたイオン液体は、必要に応じて有機溶剤で洗浄し、乾燥すれば、精製することができる。洗浄に使用する有機溶剤は、原料と混合し、イオン液体と分液するものであれば特に限定されないが、トルエン等の芳香族炭化水素化合物、ヘキサン等の脂肪族炭化水素化合物、酢酸エチル等のエステル化合物等が挙げられる。
ここで、炭酸エステルオニウム塩類は、Ｎ−アルキルイミダゾール類、Ｎ−アルキルピロリジン類、ピリジン類、Ｎ−アルキルピペリジン類、ピリミジン類、又は三級アミン類に、炭酸ジメチルや炭酸ジエチル等の炭酸ジエステル類を反応させれば製造することができる。ハロゲン化オニウム塩類は、Ｎ−アルキルイミダゾール類、Ｎ−アルキルピロリジン類、ピリジン類、Ｎ−アルキルピペリジン類、ピリミジン類、又は三級アミン類に、対応するハロゲン化物を反応させれば製造することができる。また、水酸化オニウム塩類は、対応するハロゲン化オニウム塩に、水又はアルコール溶媒中、酸化銀（Ｉ）、水酸化アルカリ金属、又は強塩基性イオン交換樹脂を作用させれば製造することができる。

本発明に係るイオン液体の分子量は、特に限定されないが、３５０以下の範囲にあると好ましい。イオン液体の分子量がこの範囲にあると、酸性ガス吸収液の酸性ガス吸収性・放散性の点で好ましい。

本発明に係るイオン液体としては、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム アセテート（略記：［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネート（略記：［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］）、及び１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム アセテート（略記：［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］）が好ましい。

（酸性ガス吸収液）
本発明の酸性ガス吸収液は、前記の、カチオン及びアニオンからなるイオン液体を含む。イオン液体は、単独又は複数で用いることができ、例えば、主たるイオン液体の融点が常温（２５℃）より高い場合には、希釈剤に溶解して用いることができる。希釈剤としては、本発明に係るイオン液体を用いることもでき、他の一般にイオン液体と称されるカチオン及びアニオンからなるイオン液体類、ジエチレングリコール類、アルコール類、水などが挙げられる。酸性ガス吸収液の蒸気圧を低減して揮発による損失を抑制するためには、イオン液体類又は高沸点のジエチレングリコール類の使用が好ましい。

また、本発明の酸性ガス吸収液は、本発明を阻害しない範囲で、他の成分を含むことができる。

本発明の酸性ガス吸収液は、２５℃、大気圧において、イオン液体１モルあたり０．２５モル以上の二酸化炭素を吸収できると好ましい。また、本発明の酸性ガス吸収液は、大気圧下温度差５５℃で、吸収した二酸化炭素の５０％以上を回収できると好ましく、６０％以上を回収できるとより好ましく、７０％以上を回収できると更に好ましい。ここで、二酸化炭素吸収量は、後述の方法で測定したものである。

本発明に係る酸性ガス吸収液の粘度および密度は特に限定されない。本発明の酸性ガス吸収液の粘度、密度、及びその温度依存性は、用いるイオン液体のカチオン及びアニオンの種類や希釈剤で調整できる。

（酸性ガス分離回収方法）
次に、本発明の酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法について説明する。
前述の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む２成分又は３成分以上の混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する。

酸性ガスとしては、例えば、二酸化炭素、硫化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、無機酸類（塩酸、硝酸、リン酸、硫酸等）、有機酸類（カルボン酸、スルホン酸、炭酸等）などの酸性ガスが挙げられるが、本発明の酸性ガス吸収液を用いた酸性ガス分離回収方法は、特に、二酸化炭素の分離回収に優れている。前記混合ガスは、これらの酸性ガスを含むガス状の混合物であれば、特に限定されない。また、混合ガス中に含まれる酸性ガスの種類及び組成も特に限定されない。

本発明の酸性ガス分離回収方法では、酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体に酸性ガスを化学的に吸収させて、混合ガスから酸性ガスを選択的に分離する（吸収工程）。

本発明の酸性ガス分離回収方法において、酸性ガスを、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体に化学的に吸収させる吸収工程の温度は、特に限定されないが、通常、室温近傍（２５℃±３０℃）又は室温（２５℃）以下である。混合ガスと酸性ガス吸収液の接触方法は、酸性ガスが酸性ガス吸収液に化学的に吸収される限り、特に限定されない。例えば、酸性ガス吸収液中に混合ガスをバブリングさせる方法、混合ガスに酸性ガス吸収液をシャワーやスプレーする方法、酸性ガス吸収液を含浸又はゲル化させた材料と混合ガスを接触させる方法などが挙げられる。

本発明の酸性ガス分離回収方法において、酸性ガスを、酸性ガス吸収液に物理的に吸収させることもできる。物理的に吸収させる吸収工程の圧力は、特に限定されないが、通常大気圧以上、好ましくは２ＭＰａ以上、より好ましくは４ＭＰａ以上である。混合ガスと酸性ガス吸収液の接触方法は、酸性ガスが酸性ガス吸収液に物理的に吸収される限り、特に限定されない。例えば、前述の化学的に吸収させる方法と同様の方法などが挙げられる。物理的吸収と前述の化学的吸収は、別工程で行うこともでき、同時に行うこともできる。

酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液は、例えば、混合ガスと、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液とを分離し、分離した酸性ガス吸収液を加熱することで酸性ガスを放散させて、酸性ガス吸収液を再生して再利用できる（加熱再生工程）。

酸性ガス吸収液を加熱する場合、酸性ガスを吸収した温度よりも５〜１００℃高い温度条件に設定することにより、酸性ガスを放散できる。例えば、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温に昇温して、吸収した酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生すると好ましい。１００℃以下の温度条件で酸性ガスの放散を行うと、１００℃以下の未利用の低品位廃熱を利用できるため、１００℃以上の熱源を必要とする従来技術と比較して省エネルギーである。

前記の加熱再生工程の際に減圧することで酸性ガスを放散させて、酸性ガス吸収液を再生して再利用することもできる。また、前記の加熱再生工程に代えて、又は別の工程として、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液は、混合ガスと、酸性ガスを吸収した酸性ガス吸収液とを分離し、分離した酸性ガス吸収液を減圧することで酸性ガスを放散させて、酸性ガス吸収液を再生して再利用できる（減圧再生工程）。

酸性ガス吸収液を減圧する場合、酸性ガスを吸収した圧力よりも低圧条件に設定することにより、酸性ガスを放散できる。圧力条件は対象とする酸性ガス除去プロセスに応じて設定することができる。酸性ガス吸収液を減圧する際の温度は、特に限定されないが、酸性ガスを吸収した温度、即ち室温近傍（２５℃±３０℃）又は室温（２５℃）以上であると好ましい。

中でも、加熱再生工程において、温度を吸収時の温度より高温かつ１００℃以下とし、吸収した酸性ガスの５０％以上を放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生すると好ましい。

酸性ガス吸収液を再生する装置は、吸収した酸性ガスが放散され、酸性ガス吸収液中のイオン液体が再生されるのであれば、特に限定されない。

本発明の酸性ガス分離回収方法によれば、吸放出時の温度変化で回収できる酸性ガス量が多いイオン液体を利用することで、プロセスの酸性ガス除去効率を高めることができる。また、従来の酸性ガス分離回収方法と比較して、これまで未使用であった１００℃以下の低品位廃熱を有効利用できるため、酸性ガス吸収液の再生に要する熱エネルギーを低減できる。更に、酸性ガス吸収液に含まれるイオン液体の分子構造及び濃度を制御することで、対象とする酸性ガスに最適な分離プロセスを提供できる。

（実施例）
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。測定は、以下の測定方法を用いた。圧力は、特に断りのない限り絶対圧である。
（１）ＮＭＲスペクトル
イオン液体、イオン液体を含む酸性ガス吸収液、又は二酸化炭素を吸収したこれらの、^１Ｈ−ＮＭＲスペクトル及び^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルは、ＪＥＯＬ ＲＥＺＯＮＡＮＣＥ製ＥＣＡII６００を用いて測定した。特に断りの無い限り測定温度は４０℃とし、キャピラリに封入したベンゼン−ｄ６をロック溶媒として用いた。
（２）粘度及び密度
イオン液体、又はイオン液体を含む酸性ガス吸収液の粘度及び密度は、Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ製粘度計Ｓｔａｂｉｎｇｅｒ ＳＶＭ３０００及びＡｎｔｏｎ Ｐａａｒ製密度計ＤＭＡ５０００Ｍを用いて測定した。

（３）二酸化炭素吸収量（大気圧）
図１に示す、二酸化炭素吸収試験装置を用いて大気圧で測定を行った。二酸化炭素吸収試験装置は、ガラス製の反応容器１１２に窒素又は二酸化炭素を導入するための、窒素又は二酸化炭素のボンベ１０１、減圧弁１０２、流量計１０３、バルブ１０４、コイル状の熱交換器１０５、及びバルブ１０６、並びに、熱媒１０７を入れる恒温槽１０８、その恒温槽１０８内の熱媒１０７の温度を測定する白金測温体１０９を接続した抵抗表示器１１０、恒温槽１０８内の熱媒１０７の温度を一定に調節する冷却水循環装置１１１、反応容器１１２内に入れた回転子１１３を回転させるマグネチックスターラー１１４を備える。
反応容器１１２には、栓１１５、ガス導入管１１６、バルブ付き放出管１１７を取り付けることができる。バルブ１０６は、反応容器１１２に取り付けられたガス導入管１１６と接続できる。熱交換器１０５及び反応容器１１２は、恒温槽１０８の熱媒１０７に浸され、冷却水循環装置１１１で一定の温度に保たれる。反応容器１１２内には、回転子１１３が入れてあり、マグネチックスターラー１１４によって、反応容器１１２内の酸性ガス吸収液を撹拌できる。
以下に、この二酸化炭素吸収試験装置を用いた、二酸化炭素吸収量測定フローを記載する。
１）窒素雰囲気下で、所定量（約１０ｃｃ）の酸性ガス吸収液をガラス製の反応容器１１２に取り分け、反応容器１１２の口を栓１１５で封じる。反応容器全体の質量を分析天秤で計測し、これから風袋（反応容器１１２、回転子１１３及び栓１１５）の質量を差し引き、酸性ガス吸収液の質量Ｗ_１を得る。
２）反応容器１１２にガス導入管１１６及び放出管１１７を取り付け、再度、質量を計測して反応容器全体の質量Ｗ_２を得る。
３）反応容器１１２を恒温槽１０８に設置する。ガス導入管１１６をバルブ１０６に接続する。
４）恒温槽１０８の温度を４０℃に保ち、窒素のみを反応容器１１２に流通させ、容器内を窒素で置換する。一定時間（例えば６０分）毎に反応容器全体の質量を分析天秤で測定する。測定毎の質量変化が０．００１ｇ以下になった際の、反応容器全体の質量をＷ_３とする。
５）続いて、二酸化炭素を反応容器１１２に流通させ、酸性ガス吸収液に二酸化炭素を吸収させる。一定時間（例えば６０分）毎に反応容器全体の質量を分析天秤で測定する。測定毎の質量変化が０．００１ｇ以下になった際の、反応容器全体の質量をＷ_４とする。
６）酸性ガス吸収液に吸収された二酸化炭素の質量Ｗ_ＣＯ２を下記式に基づき求める。
Ｗ_ＣＯ２＝Ｗ_４−Ｗ_３
また、酸性ガス吸収液中のイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量α_ＣＯ２を下記式に基づき決定する。
α_ＣＯ２＝（Ｗ_ＣＯ２／Ｍ_ＣＯ２）／（Ｗ_１／Ｍ_ＩＬ）
ここで上記式中、Ｍ_ＣＯ２は二酸化炭素の分子量であり、Ｍ_ＩＬはイオン液体の分子量である。
７）恒温槽１０８の温度を適宜変更し、前記５）〜６）の操作と解析を行い、各温度における二酸化炭素吸収量を決定する。その後、４０℃で吸収された二酸化炭素の質量を再度計測し、再現性を確認する。

（実施例１）
（１）Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム アセテートの合成
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アミン２３５．８ｇ及びアセトニトリル７１０．３ｇの溶液に、ヨードメタン２８５．５ｇを２０〜４０℃で４．５時間かけて滴下し、その後２５℃付近で３時間撹拌した。反応液を、減圧下で濃縮し、濃縮物４２４．２ｇを得た。この濃縮物をトルエン４０３ｇで洗浄し、洗浄した濃縮物を減圧乾燥することで、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム ヨージド４２２．５ｇを得た。
このＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム ヨージド３７５．１ｇをメタノール８４２．４ｇに溶解させ、酸化銀（Ｉ）１８５．０ｇを３３〜４３℃で１．５時間かけて分割投入した。２５℃付近で１４時間撹拌した後、濾過し、濾残をメタノール３３０ｇで洗浄した洗液と合わせて、濾洗液１３６６ｇを得た。この濾洗液に、再度、酸化銀（Ｉ）２８．０ｇを投入し、２０℃付近で４．５時間撹拌した後、濾過した。濾残洗浄して得た濾洗液に、酢酸７３．２ｇを２０℃付近で１０分間かけて滴下し、その後２時間撹拌した。この液を減圧下で濃縮乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム アセテート（略記：［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］）２９１．４ｇを得た。［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の構造式を式１に、ＮＭＲスペクトルを図２、図３に示す。なお、［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］の二酸化炭素吸収前のＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ａｓｃｅｎｄ４００を用いて測定した。

（２）イオン液体［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］を酸性ガス吸収液Ｅ１とし、二酸化炭素の分圧（Ｐ_ＣＯ２）０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を、温度を変化させて測定した。その結果を表１に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表２、図２２、図２３に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｅ１の粘度は、２５℃で７３０５ｍＰａ・ｓ、密度は１．０２７６ｇ／ｃｍ^３であった。酸性ガス吸収液Ｅ１は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．２９９モルの二酸化炭素を、８０℃において０．０８６モルの二酸化炭素を、１００℃において０．０３９モルの二酸化炭素を吸収しており、２５℃で吸収した二酸化炭素の７１％を８０℃で、８７％を１００℃で放散している。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｅ１のＮＭＲスペクトルを図４、図５に示す。^１Ｈ−ＮＭＲのスペクトル形状が変化し、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルに二酸化炭素由来のピークが検出されており、二酸化炭素と［Ｎ１２２６ＯＨ］［ａｃｅ］が化学的に反応したことを示す。

（実施例２）
（１）１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネートの合成
Ｎ−エチルイミダゾール２６９．２ｇ、メタノール３６０．０ｇ、及び炭酸ジメチル３７８．４ｇをステンレス製反応容器に封入し、１．５時間かけて室温から１２０℃まで昇温した後、１２０℃付近で２０．５時間撹拌した。冷却後、ステンレス製反応容器内をメタノール約１００ｇで洗いながら内容物を抜き取り、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルカーボネート含有液１０８４．４ｇを得た。^１Ｈ−ＮＭＲ分析より、Ｎ−エチルイミダゾールの１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルカーボネートへの転換率は７４．５％であった。
この１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルカーボネート含有液８０７．９ｇに、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロパン酸１８３．７ｇを１０〜２０℃で１．５時間かけて分割投入した後、１１時間撹拌した。反応液を濃縮して得られた濃縮残をトルエン１３１０ｇで３回洗浄した後、乾燥し、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネート（略記：［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］）３４３．３ｇを得た。［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］の構造式を式２に、ＮＭＲスペクトルを図６、図７に示す。

（２）イオン液体［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］を酸性ガス吸収液Ｅ２として、Ｐ_ＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。酸性ガス吸収液Ｅ２の二酸化炭素吸収量を測定した結果を表１に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表２、図２２、図２３に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｅ２の粘度は、２５℃で３０７２ｍＰａ・ｓ、密度は１．１０６２ｇ／ｃｍ^３であった。酸性ガス吸収液Ｅ２は、１０℃においてイオン液体１モルあたり０．３２０モルの二酸化炭素を、２５℃において０．２６９モルの二酸化炭素を、８０℃において０．０９３モルの二酸化炭素を吸収しており、８０℃で、１０℃で吸収した二酸化炭素の７１％を、２５℃で吸収した二酸化炭素の６５％を、それぞれ放散している。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｅ２のＮＭＲスペクトルを図８、図９に示す。酸性ガス吸収液Ｅ１と同様に変化が認められ、二酸化炭素が［ｅｍｉｍ］［ＯＨ−Ｐｉｖ］に化学的に吸収されたことを示す。

（実施例３）
（１）１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム アセテートの合成
Ｎ−メチルイミダゾール１５４．５ｇ、エタノール２５２．６ｇ、及び２−ブロモエタノール２４６．８ｇの溶液を８０℃まで昇温し、還流下、４２時間撹拌した。反応物を４７３．６ｇまで濃縮し、濃縮物にアセトン４６５．７ｇを添加して結晶を析出させて濾過した。濾残をアセトン２４６．２ｇで洗浄した後、乾燥することで、１−(２−ヒドロキシエチル)−３−メチルイミダゾリウム ブロミド３４８．１ｇを得た。
この１−(２−ヒドロキシエチル)−３−メチルイミダゾリウム ブロミド３２５．１ｇに、イオン交換水１６７５．７ｇ及び酢酸銀２６２．０ｇを加え、２７℃付近で６時間撹拌した後、濾過し、濾残をイオン交換水２９２ｇで洗浄した洗液と合わせて、濾洗液２０８０ｇを得た。この濾洗液を減圧下で濃縮乾燥し、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム アセテート（略記：［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］）２６５．０ｇを得た。［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］の構造式を式３に示す。

（２）イオン液体［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］９．６０７３ｇを、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（略記：［ｂｍｉｍ］［Ｔｆ_２Ｎ］）４８．０５３０ｇに溶解させて、酸性ガス吸収液Ｅ３として、Ｐ_ＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。酸性ガス吸収液Ｅ３のＮＭＲスペクトルを図１０、図１１に示す。吸収液Ｅ３のＮＭＲスペクトルは、Ｖａｒｉａｎ社製Ｉｎｏｖａ３００を用いて測定した。酸性ガス吸収液Ｅ３の二酸化炭素吸収量を測定した結果を表１に示す。酸性ガス吸収液Ｅ３は、１０℃においてイオン液体１モルあたり０．３８３モルの二酸化炭素を、２５℃において０．３０５モルの二酸化炭素を、８０℃において０．１４１モルの二酸化炭素を吸収しており、８０℃で、１０℃で吸収した二酸化炭素の６３％を、２５℃で吸収した二酸化炭素の５４％放散している。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｅ３のＮＭＲスペクトルを図１２、図１３に示す。酸性ガス吸収液Ｅ１と同様に変化が認められ、二酸化炭素が［２ＯＨｍｉｍ］［ａｃｅ］に化学的に吸収されたことを示す。

（比較例１）
（１）Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム アセテートの合成
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−ヘプチルアミン２１９．４ｇ及びアセトニトリル６６９．９ｇの混合物を４０℃に昇温し、ヨードメタン２７６．８ｇを５時間かけて滴下し、その後２１時間撹拌した。反応物を濃縮し、トルエン６３３．７ｇを添加して洗浄した後、濾過した。濾残をトルエン２７０ｇで２回洗浄し、減圧乾燥することで、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム ヨージド３８８．７ｇを得た。
このＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム ヨージド３８４．０ｇをメタノール３８５．０ｇに溶解させ、酸化銀（Ｉ）１５６．６ｇを室温で１０分かけて分割投入した。室温で１４時間撹拌した後、濾過し、濾残をメタノール５２０ｇで洗浄した洗液と合わせて、濾洗液１０１７ｇを得た。この濾洗液に、酢酸７４．１ｇを室温で３０分間かけて滴下し、その後２時間撹拌した。この液を減圧下で濃縮乾燥し、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−ヘプチルアンモニウム アセテート（略記：［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］）２８９．２ｇを得た。［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］の構造式を式４に、ＮＭＲスペクトルを図１４、図１５に示す。［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］のＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ａｓｃｅｎｄ４００を用いて測定した。

（２）イオン液体［Ｎ１２２７］［ａｃｅ］を酸性ガス吸収液Ｒ１として、Ｐ_ＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。その結果を表１に示す。大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表２、図２２、図２３に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｒ１の粘度は、２５℃で１８６８ｍＰａ・ｓ、密度は０．９４４８ｇ／ｃｍ^３であった。酸性ガス吸収液Ｒ１は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．０９８モルの二酸化炭素を吸収し、８０℃において０．０６６モルの二酸化炭素を吸収しており、２５℃で吸収した二酸化炭素の３３％を８０℃で放散している。なお、２５℃では、二酸化炭素吸収後に凝固しており、２５℃以下での測定は不可能であった。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｒ１のＮＭＲスペクトルを図１６、図１７に示す。^１Ｈ−ＮＭＲスペクトルは形状が変化し、^１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルはほとんど変化しなかった。

（比較例２）
（１）１−エチル−３−メチルイミダゾリウム アセテートの合成
Ｎ−エチルイミダゾール４８．０１ｇ、炭酸ジメチル２２５．１９ｇ、メタノール１６６．８１ｇの溶液を調製した。この溶液をステンレス製反応容器に封入し、１２０℃で２４時間反応させることで、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム メチルカーボネートを含む反応物を得た。この反応物に、酢酸１３．８１ｇを、室温条件下、1秒に1滴の割合で滴下した。滴下終了後、室温で１２時間撹拌した。続いて、溶媒を減圧留去することで、粗製１−エチル−３−メチルイミダゾリウム アセテートを得た。これを、酢酸エチル５０ｇで１０回洗浄した後、減圧乾燥により溶媒を留去して、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム アセテート（略記：［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］）３３．１ｇを得た。［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］の構造式を式５に、ＮＭＲスペクトルを図１８、図１９に示す。二酸化炭素吸収前の［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］のＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ社製Ａｓｃｅｎｄ４００を用いて測定した。

（２）イオン液体［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］を酸性ガス吸収液Ｒ２として、Ｐ_ＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおける二酸化炭素吸収量を測定した。その結果を表１に示す。また、大気圧下における粘度と密度の温度依存性を表２、図２２、図２３に、それぞれ示す。酸性ガス吸収液Ｒ２の粘度は、２５℃で１０５．６ｍＰａ・ｓ、密度は１．１００５ｇ／ｃｍ^３であった。酸性ガス吸収液Ｒ２は、２５℃においてイオン液体１モルあたり０．３１２モルの二酸化炭素を、８０℃において０．１５６モルの二酸化炭素を吸収しており、２５℃で吸収した二酸化炭素の５０％を８０℃で放散している。なお、２５℃では、二酸化炭素吸収後に凝固しており、２５℃以下での測定は不可能であった。二酸化炭素吸収後の酸性ガス吸収液Ｒ２のＮＭＲスペクトルを図２０、図２１に示す。なお、二酸化炭素吸収後の［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］のＮＭＲスペクトルは、Ｖａｒｉａｎ社製Ｉｎｏｖａ３００を用いて測定した。酸性ガス吸収液Ｅ１と同様に変化が認められ、二酸化炭素が［ｅｍｉｍ］［ａｃｅ］に化学的に吸収されたことを示す。

図２４に、酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３（実施例１、２、３）及び酸性ガス吸収液Ｒ１、Ｒ２（比較例１、２）のＰ_ＣＯ２＝０．１０ＭＰａにおけるイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量α_ＣＯ２の温度依存性を示す。本発明に係る酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３（実施例１、２、３）は、二酸化炭素吸収量が、既存のイオン液体Ｒ１（比較例１）と比較して優れていることがわかる。また、本発明に係る酸性ガス吸収液Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３（実施例１、２、３）は、既存のイオン液体Ｒ２（比較例２）と比較して、加熱によって放出できる酸性ガスの割合が高い。さらに、酸性ガス吸収液Ｅ２、Ｅ３は、二酸化炭素吸収後、１０℃以下でも凝固せず、既存の酸性ガス吸収液Ｒ１、Ｒ２よりも広い温度範囲で利用可能であり、加熱により放出できる酸性ガスの割合を高くできる。これらの結果から、本発明に係る酸性ガス吸収液は、化学吸収性及び放出性に優れていることがわかる。

（表１中、Ｔ／℃は、二酸化炭素吸収量測定時の温度、α_ＣＯ２は、本発明に係るイオン液体１モルあたりの二酸化炭素吸収量を示す。）

（表２中、Ｔ／℃は測定時の温度、η／ｍＰａ・ｓは粘度、ρ／ｇ・ｃｍ^−３は密度を示す。）

本発明の酸性ガス吸収液は、室温近傍における酸性ガス吸収量に優れ、１００℃以下の低温で、吸収した大部分の酸性ガスを放散し、回収できるイオン液体を含む。また、この酸性ガス吸収液を利用した酸性ガス分離回収方法は、二酸化炭素などの酸性ガスを選択的に分離するプロセスの、酸性ガス除去効率を向上させ、さらに、プロセス全体の消費エネルギーを低減可能であり、従来技術の課題を解決できる。そのため、本発明は、例えば、化学工場や製鉄所などの排気ガス中に含まれる酸性ガスの分離、脱炭酸によるエネルギー資源（天然ガス、バイオガス、合成ガス）の製造、自動車等の分散型排出源における脱硝、生活環境の維持（二酸化炭素濃度の管理）等、産業部門から民生部門まで利用できるが、これら例示された分野に限定されない。

１０１ 窒素又は二酸化炭素のボンベ
１０２ 減圧弁
１０３ 流量計
１０４ バルブ
１０５ 熱交換器
１０６ バルブ
１０７ 熱媒
１０８ 恒温槽
１０９ 白金測温体
１１０ 抵抗表示器
１１１ 冷却水循環装置
１１２ 反応容器
１１３ 回転子
１１４ マグネチックスターラー
１１５ 栓
１１６ ガス導入管
１１７ 放出管

Claims (13)

1. カチオンとアニオンからなるイオン液体を含み、前記アニオンはカルボキシレートイオンであり、前記カチオン及び前記アニオンの少なくともいずれか一つは水酸基を有するイオンであり、前記カルボキシレートイオンは、母体が、無置換又は置換基を有する、飽和又は不飽和の、炭化水素若しくはヘテロ原子含有炭化水素であり、前記ヘテロ原子は、酸素原子、硫黄原子、及びリン原子からなる群より選ばれる少なくとも一つの原子である、酸性ガス吸収液。
2. 前記カチオンは窒素含有化合物である、請求項１に記載の酸性ガス吸収液。
3. 前記カチオンは、１級若しくは２級アルコール性水酸基を有するイミダゾリウムイオン、又は１級若しくは２級アルコール性水酸基を有するアンモニウムイオンである、請求項１に記載の酸性ガス吸収液。
4. 前記カチオンは、１−（２−ヒドロキシエチル）−３−メチルイミダゾリウム又はＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウムである、請求項１に記載の酸性ガス吸収液。
5. 前記アニオンは、１級又は２級アルコール性水酸基を有するカルボキシレートイオンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液。
6. 前記アニオンは、２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネートである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸性ガス吸収液を、酸性ガスを含む混合ガスと接触させることによって酸性ガスを前記酸性ガス吸収液に吸収させて、前記混合ガスから前記酸性ガスを選択的に分離する吸収工程を含む、酸性ガス分離回収方法。
8. 酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を、吸収時の温度より高温にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する加熱再生工程を更に含む、請求項７に記載の酸性ガス分離回収方法。
9. 前記加熱再生工程の温度が吸収時の温度より高温かつ１００℃以下であり、かつ前記加熱再生工程で、吸収した酸性ガスの５０％以上を放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する、請求項８に記載の酸性ガス分離回収方法。
10. 前記加熱再生工程の圧力が吸収時の圧力より低い、請求項８又は９に記載の酸性ガス分離回収方法。
11. 酸性ガスを吸収した前記酸性ガス吸収液を、吸収時の圧力より低圧にすることで前記酸性ガスを放散させて回収し、前記酸性ガス吸収液を再生する減圧再生工程を更に含む、請求項７に記載の酸性ガス分離回収方法。
12. Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（６−ヒドロキシヘキシル）アンモニウム アセテート。
13. １−エチル−３−メチルイミダゾリウム ２，２−ジメチル−３−ヒドロキシプロピオネート。

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