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Obtenção de altos enriquecimentos de 15N por cromatografia de troca iônica em sistema cascata

Processo: 96/06463-5
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de novembro de 1996 - 31 de outubro de 1999
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Nuclear - Aplicações de Radioisótopos
Pesquisador responsável:José Albertino Bendassolli
Beneficiário:José Albertino Bendassolli
Instituição-sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
Assunto(s):Enriquecimento isotópico  Isótopos estáveis  Fertilizantes nitrogenados 

Resumo

Com a pesquisa deve-se avaliar os parâmetros envolvidos na separação isotópica de 15N, objetivando a obtenção de amônio com alto enriquecimento no isótopo (50 a 70 átomos% em 15N). A partir do amônio altamente enriquecido pode-se sintetizar vários compostos nitrogenados, com alta marcação no isótopo 15N, entre os quais ácido nítrico por combustão da amônia -15N e uréia-15N pela reação da amônia-15N com monóxido de carbono e enxofre elementar. Para obter os níveis de enriquecimento desejado, serão implementados três sistemas de enriquecimento por cromatografia de troca iônica (Sistema 1: 8 colunas com 16 cm de diâmetro e 2 metros de comprimento; Sistema 2: 8 colunas com 8 cm de diâmetro e 2 metros de comprimento e Sistema 3 contendo 8 colunas com 4cm de diâmetro e 2 metros de comprimento), que possibilitarão a produção de aproximadamente 200 gramas/ano de sulfato de amônio. enriquecido de 50 -70 átomos % em 15N. Serão feitas avaliações de: a) concentração da solução eluente; b) estudos de regeneração da resina com solução de sulfato de amônio comercial; c) fluxo da solução eluente; d) sistema regulador da pressão e nível de solução no topo das colunas; e) interação entre os três sistemas de colunas de enriquecimento. Na conjugação dos sistemas, serão avaliados os parâmetros: nível de enriquecimento, quantidade e concentração da solução de amônio utilizada no processo, concentração do eluente, quantificação e caracterização dos efluentes gerados no sistema interativo. A partir do 15NH4+, com elevado enriquecimento, obtido na linha de enriquecimento isotópico, serão avaliados os parâmetros (temperatura e tempo de reação, quantidade de reagentes e recuperação do 15N residual do processo de conversão) envolvidos no processo de síntese de uréia, em sistema a baixa temperatura e pressão. A finalidade é sintetizar uréia altamente enriquecida, para utilização da mesma em estudos que envolve elevada diluição isotópica, ou obter uréia com menor enriquecimento (5-10 átomos% de15N), por diluição, a partir do produto altamente enriquecido. A produção de ácido nítrico enriquecido no isótopo também será estudada, a partir da combustão da amônia-15N, sendo avaliado os parâmetros: atividade catalítica, temperatura, pressão e mistura ar-amônia. (AU)