Hydrodynamic Analysis for Electrowinning of Palladium Using a Modified Cyclone Reactor

Recently, the demand of palladium (Pd) is increasing sharply causing their excellent chemical or physical property. Field of their application is not only automobile, oil refinery and electronic industrial but also dental materials, glass industry and personal ornaments. In the present study, the electrochemical properties of Pd were investigated by cathodic polarization curves with a variation of rpm and solution temperature using rotating disk electrode. The electrowinning of Pd was investigated using a cyclone. For these, electrowinning experiments were examined with a variation of cell voltage, flow rate at inlet and pH and carried out researches for characteristics of each cases. The diffusion coefficients of Pd calculated from the slope of the plots are 8.96 × 10-6 cm2 s-1 and activation energy of Pd is 12.22 kJ mol-1. From these results, the deposition reaction of Pd is controlled by diffusion of Pd ions to the cathode. Re are proportional to (Sh)0.76. It shows that the flow in cyclone reactor is turbulent flow because the exponent of Sh term is larger than 0.33 which indicates laminar flow. The results of present study shows that electrowinning process using cyclone reactor is a potential process which is more effective and economic for PGMs recovery from dilute solution

사이클론 전해조를 이용한 팔라듐의 전해채취 거동의 유체역학적 해석

본 연구에서는 먼저 팔라듐의 기본적인 전기화학 특성을 이해하고자 회전원반전극을 제조하여 회전수와 용액의 온도를 변화시켜가며 각각의 환원분극거동에 대해 연구를 수행하였다. 또한, 사이클론을 전해채취 공정의 전해조로 적용하여 팔라듐의 전해채취 거동을 조사하였고 이를 위해 전해조에 인가되는 셀 전압, 전해조로 유입되는 용액의 유속과 pH 등을 변수로 하여 실험을 수행하고 각각의 경우에 대한 회수거동의 변화와 특징에 대해 연구를 수행하였다. Levich 식으로부터 계산한 팔라듐의 확산 계수는 8.96 × 10-6 cm2 s-1 이었으며 팔라듐 전착에 필요한 활성화 에너지 값은 12.22 kJ mol-1의 값을 얻었다. 위의 결과로부터 팔라듐이 환원되는 환원반응은 확산에 의해 반응속도가 지배되는 확산율속 반응임을 확인할 수 있었다. 사이클론 전해조를 사용하여 팔라듐의 전해채취 실험을 수행한 결과 유속과 인가전압이 증가함에 따라 회수율이 증가하였으며 Sh와 Re와의 관계식을 log-log 항으로 plot 하여 나타낸 결과, 기울기는 Re의 지수항을 나타내며 팔라듐의 경우에는 Sh가 Re의 약 0.76의 값을 갖는 지수승에 비례하는 것을 알 수 있었다. 위의 실험 결과를 실제 석유화학 플랜트에서 폐기물로 배출되는 폐촉매로부터의 회수공정에 적용하여 본 결과 시약급 시료를 이용하여 제조한 용액에서의 회수거동과 거의 유사한 회수경향을 나타내었으며 99.9% 이상의 높은 순도를 가진 팔라듐을 얻을 수 있었다