Análise do efeito da área anódica na distribuição de sobrepotenciais em reatores eletroquímicos do leito fluidizado

Abstract

Resumo: Este trabalho analisou a influência da área superficial anódica na distribuição de sobrepotencial no interior de um leito particulado, num reator eletroquímico de leito fluidizado (RELF). Foram usados três ânodos de liga Pb/Sb(2%) com área superficial diferentes, para uma melhor compreensão da influência da área anódica no aumento da área de reação favorável do reator, que é obtida com uma maior penetração do campo elétrico no interior do leito particulado, aumentando a área de reação de interesse. A densidade de corrente, concentração do íon recuperado, concentração de ácido sulfúrico, expansão do leito e distância entre eletrodos foram mantidos constantes durante todos os experimentos. A solução utilizada foi de sulfato de cobre penta-hidratado (CuSO4 5 H2O), com 1500 ppm em íons cobre, com 0,1 mol/L de ácido sulfúrico dissolvido, pH 1. O Leito particulado, era formado por partículas de cobre de 1,0 mm de diâmetro, utilizado como cátodo e eletrodos de liga Pb/Sb (2%) usados como ânodos. Analisou-se a Eficiência de Corrente (EC) para cada condição de corrente e área anódica aplicada, Consumo de Energia (CE) do reator e Rendimento Espaço Tempo (pet), que é um parâmetro importante no dimensionamento de reatores. Foi observado que a maior área anódica propicia uma melhor Eficiência de Corrente, aumento no Consumo de Energia do reator e aumentou o Rendimento Espaço Tempo. Conclui-se que o aumento da área anódica provoca considerável aumento na área de reação favorável pelo aumento da penetração do campo elétrico no interior do leito particulado.

Abstract: This work analyzes the influence of the superficial anodic area in the overpotential distribution inside of a particulate bed. It were used three anodes of Pb/Sb(2%) alloy with different superficial area, in order to get a better understanding of the influence of the anodic area in the electric field penetration of the Fluidized Bed zone. The current density, concentration of the recovered ion, sulfuric add concentration, the bed expansion and the distance between electrodes were maintained constant during all the experiments. The used solution was copper sulfate (CuS04.5H20), with 1500 ppm of copper ions in sulfuric add, 0,1 mol/L, pH 1. A particulate bed with copper particles of 1,0 mm diameter was used as a cathode, and electrodes of Pb/Sb (2%) alloy as the anodes. The Current Efficiency (EC) was analyzed for each current condition and anodic area applied, Energy Consumption (CE) of the reactor and Space Time Yield (pet), which is an important parameter in the scale up of reactors. It was observed that the increase of anodic area leads to a better Current Efficiency, increase in the Consumption of Energy of the reactor and it increased the Space Time Yield. It is concluded that the increase of the anodic area leads to an increase in the penetration of the electric field inside the particulate bed.