The liquid phase esterification of phenol and acetic acid was performed in a batch reactor using two types of macroreticular ion exchange resins, i.e., Amberlyst XN-1010 and Amberlyst 15.
A two phase (microspheres and macropores) model is proposed to account for mass transport and reaction inside the macroreticular resin catalyst. The case of first order irreversible reaction is discussed to investigate how the effects on the overall reaction rate of $m_1$, for microspheres and $m_3$ for macropores are incorporated with the fraction γ of active sites on the internal surface.
Consistant with previous studies, the replacement of $-SO_3H$ with $-SO_3Na$ and the addition of water reduced the reaction rates.
Experimental data on the intinal reaction rate showing negligible mass transport resistance in the macropore were analyzed by introducing possible system parameters. Amberlyst XN-1010 with higher crosslinkage than Amberlyst 15 showed the followings :
1. Absorption effect is more significant.
2. The permeability inside the microsphere is much less and the reaction occurs mostly on the internal surface.
3. The intrinsic reaction rate changes advantageously with the decrease in acetic acid concentration.
The effect of temperature on the effectiveness factor can be explained by the different rate of increase in the gel permeability for each resin.
성질이 크게 서로 다른 두 macroreticular수지를 촉매로 이용하여 페놀과 초산의 에스테르화를 회분식 반응기에서 액상으로 행하였다.
Macroreticular 수지촉매를 macropore와 microsphere 두 영역으로 구성되는 입자로 보고 각 부분에서의 확산과 gel 내부 및 표면에서의 반응을 동시에 고려한 모델을 제시하였다. 일차 비가역 반응이 일어나는 경우에 각 영역에서의 영향을 독립적으로 나타내는 변수 $m_1, m_3$와 내부표면에 위치한 활성기 분율 γ가 복합적으로 작용해 총괄반응 효율을 결정지어주는 형태를 보여주었다. 실험으로 부터 산성이온 교환기 치환에 따른 반응속도 감소와 초기 첨가된 물의 inhibition이 관찰되어 문헌의 다른 수지 촉매반응 때와 같은 작용이 일어남을 확인하였다.
macropore 물질전달 영향이 없는 것으로 나타난 실험에서 얻어진 초기 반응속도 데이타를 해석하기 위해 여러 인자들을 고려한 반응속도식을 설정하였으며 이에 포함되는 파라미터 값들을 구하였다. crosslinkage가 훨씬 크다고 믿어지는 Amberlyst XN - 1010이 Amberlyst 15에 비해 평형분포 영향이 증대되고 gel내 침투가 거의 안 일어나는 동시에 내부표면에서 많은 반응이 일어나며 고유 반응성 자체는 초산이 적어짐에 따라 유리한 방향으로 작용하는 것으로 나타났다.
온도에 따른영향이 두 수지에 다르게 나타나 gel의 반응참여도를 뒷받침 해 주었으며 온도증가에 따라 페놀의 gel침투속도가 증가하여 유효성인자가 커짐을 보여 주었다.
