Nghiên ứu hế tạo gel tiêu tẩy ho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng xạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GEL TIÊU TẨY CHO BỀ MẶT VẬT LIỆU XÂY DỰNG BỊ NHIỄM PHÓNG XẠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG Hà Nội - năm 2019 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131782571000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GEL TIÊU TẨY CHO BỀ MẶT VẬT LIỆU XÂY DỰNG BỊ NHIỄM PHĨNG XẠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MƠI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH THÀNH TS TÔ VĂN THIỆP Hà Nội - năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Học viên: Nguyễn Thị Minh Nguyệt Nơi đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Người hướng dẫn 1: TS Trịnh Thành Đơn vị: Viện Khoa học Công nghệ môi trường/Đại học Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn 2: TS Tô Văn Thiệp Đơn vị: Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học Công nghệ quân Tên luận văn: “Nghiên cứu chế tạo gel tiêu tẩy cho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng xạ” Nội dung cam đoan: Tơi xin cam đoan, suốt q trình nghiên cứu luận văn thạc sĩ, hướng dẫn, bảo tận tình giáo viên hướng dẫn, tơi tiến hành nghiên cứu luận văn cách trung thực, toàn nội dung báo cáo luận văn trực tiếp thực Tất nghiên cứu không chép từ báo cáo khoa học, luận văn tiến sĩ, thạc sĩ hay sách tác giả Học viên Nguyễn Thị Minh Nguyệt LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Tô Văn Thiệp, Viện Công nghệ - Viện Khoa học Công nghệ quân TS Trịnh Thành, Viện Khoa học Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tận tình, hướng dẫn tơi suốt q trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn Trong thời gian thực tập làm việc phịng thí nghiệm Viện Cơng nghệ mới, Viện Hóa học- Vật liệu/Viện Khoa học & Công nghệ quân sự, nhận quan tâm giúp đỡ, bảo tận tình chuyên môn, kỹ thuật động viên chân thành TS Vũ Ngọc Tốn tồn thể anh, chị cán phịng Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ q báu Nhân dịp tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Viện Khoa học Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Qua đây, xin chân thành cảm ơn cán phịng thí nghiệm Viện Khoa học Công nghệ môi trường, bạn sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tơi q trình thí nghiệm Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Thủ trưởng Viện Công nghệ - Viện Khoa học Công nghệ quân Ban lãnh đạo Viện Khoa học Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, tạo điều kiện thuận lợi, giúp hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè động viên giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Thị Minh Nguyệt MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu Đề tài: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm nhiễm xạ cơng trình xây dựng sau vụ nổ cố hạt nhân 1.1.1 Sự cố hạt nhân 1.1.2 Tác hại bụi phóng xạ cơng trình, người 1.2 Vật tư công nghệ tẩy xạ cho bề mặt cơng trình bị nhiễm xạ 11 1.2.1 Một số công nghệ tẩy xạ cho bề mặt cơng trình bị nhiễm xạ 11 1.2.2 Một số loại chất tẩy xạ cho bề mặt cơng trình bị nhiễm xạ 15 1.2.3 Giới thiệu chung chất tẩy xạ decon gel 1108 19 1.2.4 Thành phần tính kỹ thuật Decon gel 1108 20 1.3 Thành phần công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 23 1.3.1 Thành phần chất tẩy xạ dạng gel 23 1.3.2 Công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 26 1.3.3 Phương pháp kỹ thuật sử dụng chất tẩy xạ dạng gel 26 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Vật liệu thiết bị 28 2.1.1 Vật liệu: 28 2.1.2 Thiết bị phịng thí nghiệm: 28 2.2 Phương pháp nghiên cứu kỹ thuật sử dụng 29 2.2.1 Phương pháp kỹ thuật phân tích 29 2.2.2 Phương pháp xác định khả tạo phức vòng 31 2.2.3 Phương pháp chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 35 2.2.4 Phương pháp đánh giá tính kỹ thuật gel tẩy xạ: 36 2.2.5 Phương pháp kiểm tra khả tẩy xạ 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết nghiên cứu lựa chọn hợp chất phức có khả tạo liên kết bền với ion đồng vị phóng xạ dung dịch 40 3.2 Kết nghiên cứu thiết lập công thức chế tạo chất tẩy xạ dựa chất tạo phức hệ chất tạo màng- hoạt động bề mặt lựa chọn 47 3.2.1 Xác định số bền axit citric dung dịch APG 47 3.2.2 Sự tạo phức ion kim loại với axit citric dung dịch APG 48 3.3 Kết nghiên cứu xây dựng hệ chất tạo màng- hoạt động bề mặt có khả phân tán cao phức vịng kim loại phóng xạ vào dung dịch 49 3.4 Đánh giá tính kỹ thuật gel MRD-1 55 3.5 Quy cách đóng gói, bảo quản, vận chuyển sử dụng sản phẩm 57 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC CHỮ CÁI, KÝ HIỆU VIẾT TẮT Chữ, ký hiệu viết tắt Ý nghĩa toC Nhiệt độ t Thời gian pkl Phần khối lượng V Thể tích m Khối lượng d Khối lượng riêng PVA Poly vinyl ancol CMC Cacboxymetyl xenlulo APG Ankyl polyglucosit SDS Natri dodecyl sunfat PLD 1-metyl-pyrolidon HĐBM Hoạt động bề mặt TBKT Trang bị kỹ thuật VKTB Vũ khí trang bị VKHN Vũ khí hạt nhân PX Phóng xạ HN Hạt nhân TX Tẩy xạ CNCT Công nghệ chế tạo QTCN Quy trình cơng nghệ ĐKKT Điều kiện kỹ thuật TNT Thuốc nổ trinitro toluen IR Tia hồng ngoại UV-Vis HPLC Tia tử ngoại Sắc ký lỏng cao áp LC-MS Sắc ký lỏng khối phổ ICP-MS Plasma khối phổ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh cố tác hại hạt nhân, phóng xạ Hình 1.2 Cơ chế nhiễm chất phóng xạ bề mặt kim loại Hình 2.1 Đường chuẩn định lượng Cs, Zr Sr ICP-MS .30 Hình 2.2 Phổ UV-VIS đường chuẩn định lượng Ni 2+ dung dịch 30 Hình 2.3 Phổ UV-VIS đường chuẩn định lượng Co 2+ dung dịch 30 Hình 3.1 Phân bố hàm lượng cấu tử axit xitric dung dịch .40 Hình 3.2 Đường cong chuẩn độ tạo phức axit citric Ni 2+ .41 Hình 3.3 Đồ thị phân bố phức Sr2+ với axit citric dung dịch theo pH môi trường tỷ lệ mol Sr2+: Cit ban đầu khác 43 Hình 3.4 Đường cong chuẩn độ tạo phức axit citric Cs + 44 Hình 3.5 Đường cong chuẩn độ tạo phức axit citric Co 2+ 44 Hình 3.6: Đồ thị phân bố phức Co 2+ với axit citric dung dịch theo pH môi trường tỷ lệ mol Co 2+: Cit ban đầu khác 46 Hình 3.7: Sơ đồ quy trình chế tạo gel MRD-1 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Chia bụi phóng xạ theo kích thước thời gian rơi xuống mặt đất Bảng 1.2: Khả tích tụ đồng vị phóng xạ thể Bảng 1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật RDS 2000 18 Bảng Thành phần dung dịch để xác định tạo phức phức ion kim loại axit citric môi trường nước 32 Bảng 2 Thành phần dung dịch để xác định số bền axit citric môi trường chất HĐBM 33 Bảng Thành phần dung dịch xác định tạo phức ion kim lại với axit citric môi trường chất HĐBM 34 Bảng 3.1 Kết tính số bền axit citric môi trường nước 40 Bảng 3.2 Hằng số bền tạo phức axit citric Sr2+ dung dịch 42 Bảng 3.3 Hằng số bền tạo phức axit citric Co2+ dung dịch 45 Bảng 3.4 Hằng số bền axit citric dung dịch chất APG 10 47 Bảng 3.5 Hằng số bền phức ion Ni2+ axit citric 48 Bảng 3.7: Kết phân tích tiêu kỹ thuật MRD-1 .55 Bảng 3.8: Hiệu tẩy xạ gel MRD-1 Decon gel 1108 57 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Sự cố hạt nhân nhiễm phóng xạ cho bề mặt cơng trình, trang thiết bị kỹ thuật nguy tiềm tàng nước ta, mà Trung Quốc triển khai xây dựng, vận hành 03 nhà máy điện hạt nhân cách biên giới nước ta khơng xa (Phịng Thành, Xương Giang, Quảng Tây) Khi vào hoạt động tiềm ẩn nguy gây cố xảy giới thảm họa Chernobyl (1986), Fukushima (Nhật Bản) năm 2011 làm phát thải lượng bụi phóng xạ khổng lồ vào mơi trường Chất phóng xạ phát tán vào khơng khí dạng bụi, hình thành mây phóng xạ; tác dụng gió đưa đám mây phóng xạ xa gây ô nhiễm phạm vi rộng lớn nhiều quốc gia giới có tác hại trực tiếp di truyền đến nhiều hệ Việc chủ động phịng chống vũ khí hủy diệt lớn nói chung, vũ khí hạt nhân cố hạt nhân phóng xạ ln nước ta đặc biệt quan tâm, với lực lượng nịng cốt đội hóa học cứu hộ cứu nạn Với ưu điểm độ thuận tiện sử dụng, hiệu tẩy xạ cao, phổ áp dụng rộng, nhiều loại gel tẩy xạ quan tâm nghiên cứu nhằm đưa vào trang bị để xử lý cố công hạt nhân, bom bẩn, như: Decon gel 1108, decon gel 1120, Argonne supergel, Alara 1146, Pentek 604, [12,19] Tiêu biểu họ sản phẩm phải kể đến decon gel 1108, decon gel 1101, decon gel 1102 công ty CBI poymers Firstlinetech - Mỹ sản xuất theo ISO 9001, dựa sở chất hoạt động bề mặt chất tạo phức vịng nên có khả tẩy xạ cao, đồng thời an toàn với người sử dụng thân thiện với mơi trường[30] Trong nước, nhóm tác giả Phạm Quỳnh Lương[22] bước đầu nghiên cứu chế tạo đánh giá hiệu tẩy xạ bề mặt thép, gạch men, nhựa thủy tinh hệ gel sở PVA, axit citric, glycerin cho kết khả quan Nhằm đóng góp thêm vào việc đa dạng hóa sản phẩm gel tẩy xạ hiệu cao, phổ sử dụng rộng tương tự Decon gel 1108, tên đề tài luận văn lựa chọn là: “Nghiên cứu chế tạo gel tiêu tẩy cho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng