The fluidized bed electrode reactor takes advantage of large electrode surface area per unit cell volume and high mass flux caused by the motion of fluidizing particles. However it has the disadvantage of high pumping cost to fluidize heavy metal particles. It is necessary to reduce pumping cost by using smaller or lighter particles.
In this work, copper-coated resin was used as fluidizing particles. In the beds of copper-coated resin and copper particles, voltage-current relationships were determined and diffusion resistance against the ionic transfer was observed. Currents at the diffusion controlled region were measured and they were correlated with ion concentration and dimensionless fluid velocity. Pressure drop through the reactor was measured and correlated with superficial fluid velocity. By using copper-coated resin, pumping cost could be reduced to one-fifteenth, while the reaction rate dropped to 85% of the copper particle system.
The performances were compared by simulating a process that reduces the copper concentration from 1500 ppm to 500 ppm. The results showed that when the ratio of capital cost to pumping cost on the basis of unit time was rather small, the system of copper-coated resin was more profitable than copper particle system, and on the other case, the system of copper particle was profitable at low bed expansion.
유동층 전극반응기의 장점은 종전에 사용되어지던 평판 전극반응기에 대하여 단위체적당 전극표면적이 크며 입자의 유동화에 의한 물질전달이 크다는 점이다.
그러나 무거운 금속입자를 유동화입자로 사용함으로써 동력비의 지출이 크므로 동력비의 절감을 위하여 유동화입자의 크기를 작게 하거나 입자의 밀도를 작게하여야만 한다.
본 연구에서는 입자의 밀도를 작게하기 위하여 Rohm and Haas사의 Macroreticular resin (Amberlyst XN 1010) 표면에 화학적 방법으로 구리를 입혔다. 구리를 유동화입자로 하는 경우와 구리도금된 resin을 사용하는 각각의 경우에 대하여 실험을 행하였다. 실험결과는 지금까지 보고된 결과와 유사한 현상을 관찰할 수 있었으며 유동화입자를 구리입자에서 구리도금된 resin 입자로 바꿀경우 단위시간당 동력비는 1/15로 절감될 수 있으나 반응속도는 15%가량 떨어졌다.
두 경우의 효율을 비교하기 위해서 실험결과를 바탕으로 해서 농도 1500ppm의 10ℓ 구리용액을 500 ppm 으로 낮추어 임의의 공정에 대하여 computer simulation한 결과 단위시간당의 자본비용이 동력비에 비해 작은 비중을 가질때는 구리도금된 resin 입자를 유동화입자로 사용하는 경우가 유리하다. 그러나 단위시간당 자본비용의 비중이 큰 경우는 동력비 절감에도 불구하고 작은 층팽창에서 구리입자를 사용함이 유리하였다.
