GLAUCIA APARECIDA CAIRES DE OLIVEIRA

GLAUCIA APARECIDA CAIRES DE OLIVEIRA

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Use of the ion exchange technique for purification of lithium carbonate for nuclear industry
2021 - ANDRADE, MARIANA N.; OLIVEIRA, GLAUCIA C.; CONTRIM, MARYCEL E.B.; SENEDA, JOSE A.; BUSTILLOS, OSCAR V.
Purificação do carbonato de lítio utilizando a técnica de troca iônica
2020 - OLIVEIRA, GLAUCIA A.C. de
A obtenção do carbonato de lítio, Li2CO3, é resultado de processos de extração a partir de diversos minerais, entre estes o espodumênio, LiAlSi2O6. Produtos com grau de pureza da ordem de 85% em Li2CO3 são utilizados para aplicações em esmaltes sintéticos, adesivos, graxas e lubrificantes. Já para aplicação em baterias e medicamentos é necessário um grau de pureza da ordem de 99% em Li2CO3, ou seja, matérias prima de maior pureza apresentam maior valor agregado, pois são destinadas para aplicações de alta tecnologia ou para áreas estratégicas. O objetivo deste trabalho é viabilizar a purificação do Li2CO3 via operação de troca iônica. As impurezas indesejáveis presentes em maior teor no Li2CO3 são o sódio e o cálcio. Para separar esses dois elementos do lítio ou pelo menos, diminuir as suas concentrações, foi utilizada uma resina trocadora de cátions forte na forma H+. Esse trocador foi condicionado com solução de metanol, CH3OH, a 50%v/v e ácido nítrico, HNO3, 0,1 M. Os experimentos partiram de uma solução de Li2CO3 com 98,5% de pureza. Os componentes do eluente utilizado na etapa de eluição são: ácido nítrico, metanol e água. A separação do lítio dos demais componentes é obtida, com uma mistura de metanol 80%v/v e ácido nítrico 0,5M, com vazão 3 mL min-1. A determinação dos teores de lítio, sódio e cálcio nas soluções de cada ciclo cromatográfico da troca iônica, foi realizada por Espectrometria de Emissão Óptica com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-OES. A partir da avaliação dos resultados e das condições experimentais obteve-se a resolução cromatográfica dos picos desses cátions. Os cálculos sugerem que, a partir das soluções obtidas na etapa de eluição, obtém-se o Li2CO3 com pureza da ordem de 99% ou superior em determinadas frações.
Thorium and lithium in Brazil
2019 - OLIVEIRA, GLAUCIA A.C. de; LAINETTI, PAULO E.O.; BUSTILLOS, JOSE O.W.V.; PIRANI, DEBORA A.; BERGAMASCHI, VANDERLEI S.; FERREIRA, JOAO C.; SENEDA, JOSE A.
Brazil has one of the largest reserves of thorium in the world, including rare earth minerals. It has developed a great program in the field of nuclear technology for decades, including facilities to produced oxides to microspheres and thorium nitrates. Nowadays, with the current climate change, it is necessary to reduce greenhouse gas emissions, one of this way is exploring the advent of IV Generation reactors, molten salt reactors, that using Thorium and Lithium. Thorium's technology is promising and has been awaiting the return of one nuclear policy that incorporates its relevance to the necessary levels, since countries like the BRICS (without Brazil) have been doing so for years. Brazil has also been developing studies on the purification of lithium, and this one associated to thorium, are the raw material of the molten salt reactors. This paper presents a summary of the thorium and lithium technology that the country already has, and its perspectives to the future.
Purification of lithium carbonate by ion-exchange processes for application in nuclear reactors
2019 - ANDRADE, MARIANA N.; OLIVEIRA, GLAUCIA A.C.; PIRANI, DEBORA A.; COUTINHO, JOAO F.; BERGAMASCHI, VANDERLEI S.; SENEDA, JOSE A.; BUSTILLOS, JOSE O.V.
Lithium Compounds have applications in strategic areas for intern consumption of a country as well as international commerce. In nuclear industry, the lithium is used for the cooling of PWR reactors as a pH stabilizer. Based on this assumption, the generation of knowledge to master the processing cycle of these compounds is essential. The high degree of purity of lithium compounds is determinant to have success in these applications. Lithium hydroxide LiOH and lithium carbonate Li2CO3 are the main forms in which lithium is used industrially. To improve the quality of the starting product, purifying process were used until obtaining an adequate purity level of raw material (> 99%). The present work aims to make feasible a purification of Li2CO3 through ion-exchange chromatography from a 98.5% purity compound. The impurities present in higher content are sodium and calcium. To separate these two elements from lithium or at least to lower their concentrations, a column with cationic resin was used to fix lithium. The determination of lithium, sodium and calcium contents in the solutions was performed by inductively coupled plasma optical emission spectrometry, ICP-OES. The experiments performed to evaluate the best lithium purification condition were based on the variation of the main operational parameters: pH, flow and elution solution. The results indicate increased purity from the application of ion exchange operations obtaining a suitable condition for nuclear uses.
Uranium removal from contaminated water by ion exchange resins
2019 - PIRANI, DEBORA A.; COTRIM, MARYCEL E.B.; OLIVEIRA, GLAUCIA A.C. de; ANDRADE, MARIANA N. de; FURUSAWA, HELIO A.
In the nuclear fuel cycle, uranium containing liquid wastes can be produced in large quantities. There are several possible operations to separate this element from an aqueous solution. The classic examples are separation by solvent extraction and by precipitation when uranium is present in high concentrated solutions. In those cases where the element is present in concentrations as low as 100-200 μg mL-1, ion exchange technique can be very helpful to bring the uranium concentration to less than 10-20 ug mL-1. The synthetic resins used in ion exchange processes effectively remove metals from contaminated liquid wastes. This work intends to remove uranium from aqueous solutions by ion exchange technique. A column (10 cm in height and 1 cm in diameter) was used with 30 ml of dry Dowex 1-X8 strong anionic resin to fix and remove uranium from the solution. The solution with 155 mg.L-1 of uranium was percolated through the column with a flow of 4.0 mL.min-1. Resin was conditioned at pH = 7. The determination of the uranium contents was performed by Optical Emission Spectrometry with Argon Plasma Source (ICP-OES). The main operational parameters, such as pH, flow and column height, were evaluated to determine the best operating condition of the system. The results indicated approximately 99.9% removal of uranium from the application of the ion exchange technique. The percentage of removal allows the effluent to be properly disposed of in a sewage collection system in accordance with the regulations in force in the country.
Purificação do carbonato de lítio via troca iônica
2018 - OLIVEIRA, G.C.; FERREIRA, J.C.; BERGAMASCHI, V.S.; SENEDA, J.A.; COTRIM, M.B.; FURUSAWA, H.A.; BUSTILLOS, O.V.; PIRANI, D.A.; ANDRADE, M.N.
A obtenção de compostos de lítio, especificamente o hidróxido de lítio, LiOH, e o carbonato de lítio, Li2CO3, é resultado de processos de extração a partir de diversos minerais, entre estes o ? – espodumênio, LiAlSi2O6. Produtos com grau de pureza da ordem de 85% em Li2CO3 são utilizados para aplicações em esmaltes sintéticos, adesivos, graxas e lubrificantes. Já para aplicação em baterias de automóveis e medicamentos é necessário um grau de pureza da ordem de 99% em Li2CO3. O objetivo deste trabalho é viabilizar a purificação do Li2CO3 via operação de troca iônica. As impurezas presentes em maior teor no Li2CO3 são o sódio e o cálcio. Para separar esses dois elementos do lítio ou pelo menos, diminuir as suas concentrações, foi utilizada uma coluna com 100 mL de uma mistura de 90% da resina catiônica fraca do tipo carboxílico e 10% da resina aniônica forte, para fixar o lítio. Essa mistura foi condicionada a pH 8,5 a partir da lavagem com solução de hidróxido de amônio, NH4OH. Foi utilizada uma solução de Li2CO3, 98,5% de pureza nos experimentos. O lítio retido pela mistura de resinas foi eluido com solução de ácido clorídrico, HCl, 0,5 mol L-1. A determinação dos teores de lítio, sódio e cálcio nas soluções, foi realizada por Espectrometria de Emissão Óptica com Fonte de Plasma de Argônio, ICP-OES, em cada ciclo cromatográfico da troca iônica, tais como sorção, lavagem e desorção. Os experimentos realizados para avaliar a melhor condição de purificação do lítio basearam-se na variação dos principais parâmetros operacionais (pH e vazão). Para uma vazão de 2 mL min-1 os resultados parciais mostraram que cerca de 70% de lítio foram retidos na mistura de resinas e o restante passou com o efluente. Os cálculos correspondentes sugerem que, a partir das soluções obtidas na etapa de eluição, obtém-se o Li2CO3 com pureza da ordem de 99% após uma única etapa de percolação. A sequência deste trabalho será a verificação da eficiência de purificação baseada em um sistema de colunas em tandem. Além disso, após o estabelecimento das condições experimentais básicas, o processo será otimizado utilizando-se a abordagem do planejamento fracionário saturado.
Applications of lithium in nuclear energy
2017 - OLIVEIRA, GLAUCIA A.C. de; BUSTILLOS, JOSE O.V.; FERREIRA, JOAO C.; BERGAMASCHI, VANDERLEI S.; MORAES, RAFAELI M. de; GIMENEZ, MAISE P.; MIYAMOTO, FLAVIA K.; SENEDA, JOSE A.
Lithium is a material of great interest in the world, it is found in different minerals on Earth's crust (spodumene, lepidolite, amblygonite and petalite) also in salt pans. This element belongs to alkaline group and has two natural isotopes: Li-6 and Li-7. In the nuclear field, lithium isotopes are used for different purposes. The Li-6 is applied in the production of energy, because its section of shock is larger than the other isotope. The Li-7 regulates the pH in refrigerant material in the primary circuits of the Pressurized Water Nuclear Reactor (PWR). In nuclear reactor, lithium is used as a heat transfer due its boiling temperature (1342°C), making it an excellent thermal conductor. However, to reach all these applications, lithium must have high purity (> 99%). The main processes to reach a high purity level of lithium employee a combination of solvent extraction and ion exchange process, to obtain its salts or ending with chemical electrolysis of its chlorides to obtain its pure metal. This work presents a review of new applications of Lithium in Nuclear Energy and its purification and enrichment processes.