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

Khi cầu lửa nguội dần các chất phóng xạ kết hợp với oxy và nitơ trong không khí tạo thành các hợp chất oxit và nitơrit.. Các hợp chất này ngưng tụ với bụi đất sẵn có trong không khí và b

B GIÁO D Ộ ỤC VÀ ĐÀO TẠ O

TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGUY Ễ N THỊ MINH NGUY T Ệ

NGHIÊN C U CH T O GEL TIÊU T Y CHO B M Ứ Ế Ạ Ẩ Ề Ặ T

V T LI U XÂY D NG B NHI M PHÓNG X Ậ Ệ Ự Ị Ễ Ạ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

K THU T Ỹ Ậ MÔI TRƯỜ NG

Hà N - n ộ i ăm 2019

B GIÁO D Ộ ỤC VÀ ĐÀO TẠ O

TRƯỜNG ĐẠ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGUY Ễ N THỊ MINH NGUY T Ệ

NGHIÊN C U CH T O GEL TIÊU T Y CHO B M Ứ Ế Ạ Ẩ Ề Ặ T

LỜI CAM ĐOAN

Học viên: Nguyễn Th Minh Nguy t ị ệ

Nơi đào tạo: Trường Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i ộ

Chuyên ngành: K ỹthuật môi trường

Người hướng d n 1: TS Tr nh Thành ẫ ị

Đơn vị: Vi n Khoa h c và Công ngh ệ ọ ệ môi trường/Đạ ọi h c Bách Khoa Hà N i ộNgười hướng d n 2ẫ : TS Tô Văn Thiệp

Đơn vị: Vi n Công ngh m i/Vi n Khoa h c và Công ngh quân s ệ ệ ớ ệ ọ ệ ự

Tên luận văn: “Nghiên c u ch t o gel tiêu t y cho b m t v t li u xây d ng b ứ ế ạ ẩ ề ặ ậ ệ ự ịnhi m phóng x ễ ạ”

Nội dung cam đoan: Tôi xin cam đoan, trong suốt quá trình nghiên c u luứ ận văn ạc sĩ, dướ ự hướ th i s ng d n, ch b o t n tình cẫ ỉ ả ậ ủa giáo viên hướng dẫn, tôi đã tiến hành nghiên c u luứ ận văn một cách trung th c, toàn b n i dung trong báo cáo luự ộ ộ ận văn được tôi tr c ti p th c hi n T t c các nghiên c u không sao chép t các báo ự ế ự ệ ấ ả ứ ừcáo khoa học, luận văn tiến sĩ, thạc sĩ hay sách của b t c tác gi nào ấ ứ ả

H ọ c viên

Nguyễn Thị Minh Nguy t ệ

LỜ I CẢM ƠN

Trước h t, tôi xin bày t lòng biế ỏ ết ơn sâu sắc t i TS ớ Tô Văn Thi p, Vi n ệ ệCông ngh m - ệ ới Viện Khoa h c và Công ngh quân s và TS Tr nh Thành, Vi n ọ ệ ự ị ệKhoa h c và Công ngh ọ ệ môi trường, Trường Đại h c Bách Khoa Hà Nọ ội, đã ận ttình, hướng d n tôi trong su t quá trình nghiên cẫ ố ứu để hoàn thành lu n ậ văn

Trong th i gian th c t p và làm vi c t i phòng thí nghiờ ự ậ ệ ạ ệm Viện Công ngh ệ

m i, Vi n Hóa h c- V t li u/ớ ệ ọ ậ ệ Viện Khoa h c & Công ngh quân sọ ệ ự, tôi đã nhận được s quan tâm ự giúp đỡ ự, s ch b o t n tình v chuyên môn, k ỉ ả ậ ề ỹ thuật cùng s ự

động viên chân thành c a ủ TS Vũ Ngọc Toán cùng toàn th anh, ch cán b c a ể ị ộ ủphòng Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó

Nhân dịp này tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Vi n Khoa ệ

h c và Công ngh ọ ệ môi trường, Trường Đại h c Bách Khoa Hà Nọ ội đã nhiệt tình

gi ng dả ạy và giúp đỡ trong quá trình h c t p và nghiên cọ ậ ứu Qua đây, tôi cũng xinchân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghi m Vi n Khoa h c và Công ngh ệ ệ ọ ệmôi trường, các b n sinh viên, h c viên, nghiên cạ ọ ứu sinh trường Đạ ọi h c Bách Khoa Hà

Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm

Tôi xin được g i l i cử ờ ảm ơn đến Th trư ng Vi n Công ngh m i - Vi n Khoa ủ ở ệ ệ ớ ệ

học và Công ngh quân s ệ ự và Ban lãnh đạo Vi n Khoa h c và Công ngh môi ệ ọ ệtrường - Trường Đại h c Bách Khoa Hà Nọ ội, đã tạo điều ki n thu n l i, giúp tôi ệ ậ ợhoàn thành luận văn này

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã động viên giúp đỡ ạo điề, t u kiện để tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

H c viên ọ

Nguy n Th Minh Nguy t ễ ị ệ

MỤ C LỤC

M Ở ĐẦU 1

1 Tính c p thiấ ết của đề tài 1

2 M c tiêu cụ ủa Đềtài: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Đặc điểm nhi m x trên các công trình xây d ng sau các v n và s c h t ễ ạ ự ụ ổ ự ố ạ nhân 3

1.1.1 S c hự ố ạt nhân 3

1.1.2 Tác hại của bụi phóng xạ đối với các công trình, con người 6

1.2 Vật tư và công nghệ ẩ t y x cho b m t công trình b nhi m x 11 ạ ề ặ ị ễ ạ 1.2.1 M t s công ngh t y x cho b m t công trình b nhi m x 11 ộ ố ệ ẩ ạ ề ặ ị ễ ạ 1.2.2 M t s ộ ốloại ch t t y x ấ ẩ ạcho bề ặ m t công trình b nhi m xị ễ ạ 15

1.2.3 Giới thiệu chung v ềchất tẩy x decon gel 1108 19 ạ 1.2.4 Thành phần và tính năng kỹ thuật của Decon gel 1108 20

1.3 Thành ph n và công ngh ầ ệchế ạ t o chất tẩy x d ng gel 23 ạ ạ 1.3.1 Thành ph n chính cầ ủa chất tẩy x d ng gel 23 ạ ạ 1.3.2 Công ngh ệchế ạ t o chất tẩy x d ng gel 26 ạ ạ 1.3.3 Phương pháp và kỹ thu t s d ng ch t t y x d ng gel 26 ậ ử ụ ấ ẩ ạ ạ CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Vật liệu và thiết bị 28 2.1.1 V t li u: 28 ậ ệ 2.1.2 Thi t b trong phòng thí nghi m: 28 ế ị ệ

2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thu t s d ng 29 ậ ử ụ 2.2.1 Phương pháp và kỹ thu t phân tích 29 ậ 2.2.2 Phương pháp xác định kh ả năng tạo ph c vòng càng 31 ứ 2.2.3 Phương pháp chế ạ t o chất tẩy x d ng gel 35 ạ ạ 2.2.4 Phương pháp đánh giá tính năng kỹ thu t c a gel t y x : 36 ậ ủ ẩ ạ 2.2.5 Phương pháp ki m tra kh ể ả năng tẩy x 37 ạ

CHƯƠNG 3: KẾT QU VÀ TH O LU N 40 Ả Ả Ậ

3.1 Kết quả nghiên c u lứ ựa chọn h p ch t phợ ấ ức có khả năng tạo liên kết bền với ion

đồng v phóng x trong dung d ch 40 ị ạ ị3.2 Kết quả nghiên c u thiứ ết lập công thức chế ạ t o chất tẩy x d a trên chạ ự ất tạo

phức và hệ chấ ạt t o màng- hoạ ột đ ng b mề ặt lựa chọn 47 3.2.1 Xác định h ng s b n c a axit citric trong dung d ch APG 47 ằ ố ề ủ ị3.2.2 S t o phự ạ ức của các ion kim loại với axit citric trong dung d ch APG 48 ị3.3 Kết quả nghiên c u xây d ng h ứ ự ệchất tạo màng- hoạt động b mề ặt có khả năng phân tán cao ph c vòng càng c a kim lo i phóng x vào dung dứ ủ ạ ạ ịch 49 3.4 Đánh giá tính năng kỹthuật của gel MRD-1 55 3.5 Quy cách đóng gói, bảo qu n, v n chuy n và s d ng s n ph m 57 ả ậ ể ử ụ ả ẩ

KẾ T LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KH O 62Ả

DANH M C CHỤ Ữ CÁI, KÝ HIỆU VIẾT T T Ắ Chữ , ký hi u viế ắ ệ t t t Ý nghĩa

HĐBM Hoạ ột đ ng b m t ề ặTBKT Trang bị ỹ k thu t ậ

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh s c và tác h i c a hạự ố ạ ủ t nhân, phóng x 4 ạHình 1.2 Cơ chế ô nhi m ch t phóng x trên b m t kim lo i 8ễ ấ ạ ề ặ ạHình 2.1 Đường chuẩn định lượng Cs, Zr và Sr b ng ICP-ằ MS 30Hình 2.2 PhổUV-VIS và đường chuẩn định lượng Ni2+trong dung ịch d 30Hình 2.3 PhổUV-VIS và đường chuẩn định lượng Co2+trong dung dịch 30Hình 3.1 Phân bố hàm lượng các c u t c a axit xitric trong dung d ch 40 ấ ử ủ ịHình 3.2 Đường cong chuẩn độ ạ t o ph c c a axit citric và Niứ ủ 2+ 41 Hình 3.3 Đồ ị th phân b các ph c c a Srố ứ ủ 2+ với axit citric trong dung dịch theo pH môi trường các t l mol Srở ỷ ệ 2+: Cit ban đầu khác nhau 43 Hình 3.4 Đường cong chuẩn độ ạ t o ph c c a axit citric và Csứ ủ + 44 Hình 3.5 Đường cong chuẩn độ ạ t o ph c c a axit citric và Coứ ủ 2+ 44 Hình 3.6: Đồ ị th phân b các ph c c a Coố ứ ủ 2+ với axit citric trong dung dịch theo pH môi trường các t l mol Coở ỷ ệ 2+: Cit ban đầu khác nhau 46 Hình 3.7: Sơ đồ quy trình ch t o gel MRD-1 51 ế ạ

DANH M C B NGỤ Ả

B ng 1.1 Chia b i phóng x theo kíả ụ ạ ch thước và thời gian rơi xuống mặ ất đ t 6

B ng 1.2: Kh ả ả năng tích tụ các đồng v phóng x ị ạ trong cơ thể 9

B ng 1.3 Ch tiêu k thuả ỉ ỹ ật của RDS 2000 18

B ng 2 1 Thành ph n các dung dả ầ ịch để xác định s t o ph c c a các ph c ion kim ự ạ ứ ủ ứ loại và axit citric trong môi trường nước 32

B ng 2 2 Thành ph n các dung dả ầ ịch để xác định h ng s b n c a axit citric trong ằ ố ề ủ môi trường chất HĐBM 33

B ng 2 3 Thành ph n các dung dả ầ ịch xác định s t o ph c c a các ion kim l i vự ạ ứ ủ ạ ới axit citric trong môi trường chất HĐBM 34

B ng 3.1 Kả ết quả tính h ng s b n cằ ố ề ủa axit citric trong môi trường nước 40

B ng 3.2 H ng s b n t o phả ằ ố ề ạ ức giữa axit citric và Sr2+trong dung dịch 42

B ng 3.3 H ng s b n t o phả ằ ố ề ạ ức ủc a axit citric và Co2+trong dung dịch 45

B ng 3.4 H ng s b n cả ằ ố ề ủa axit citric trong dung dịch chất APG 10 47

B ng 3.5 H ng s b n cả ằ ố ề ủa các phức giữa ion Ni2+ và axit citric 48

B ng 3.7: Kả ết quả phân tích các ch ỉtiêu kỹ thuật của MRD-1 55

B ng 3.8: Hi u qu t y x c a gel MRD-1 và Decon gel 1108 57 ả ệ ả ẩ ạ ủ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

S c h t nhân và ô nhi m phóng x cho b m t các công trình, trang thi t b k ự ố ạ ễ ạ ề ặ ế ị ỹthuật luôn là nguy cơ tiềm tàng đố ới nưới v c ta, nh t là khi mà Trung Quấ ốc đã và đang triển khai xây d ng, vự ận hành 03 nhà máy điện h t nhân cách biên gi i nư c ta ạ ớ ớkhông xa (Phòng Thành, Xương Giang, Quảng Tây) Khi đi vào hoạt động v n tiẫ ềm

ẩn các nguy cơ gây sự ố như đã từ c ng x y ra trên th giả ế ới như thảm h a Chernobyl ọ(1986), Fukushima (Nhật Bản) năm 2011 làm phát thải ra một lượng b i phóng x ụ ạ

kh ng l vào môổ ồ i trường Ch t phóng x ấ ạ phát tán vào không khí dưới d ng b i, ạ ụhình thành mây phóng xạ; dưới tác d ng cụ ủa gió đưa đám mây phóng xạ đi xa gây ô nhi m trên m t ph m vi r ng l n trên nhi u qu c gia trên th gi i và có tác h i trễ ộ ạ ộ ớ ề ố ế ớ ạ ực tiếp và di truyền đến nhi u th h ề ế ệ

Việc ch ng phòng chủ độ ống vũ khí hủy di t lệ ớn nói chung, vũ khí hạt nhân và các s c h t nhân phóng x ự ố ạ ạ luôn được nước ta đặc bi t quan tâm, v i lệ ớ ực lượng nòng c t là b i hóa h c và c u h c u n n Vố ộ độ ọ ứ ộ ứ ạ ới ưu điểm v ề độthuận ti n khi s ệ ử

d ng, hi u qu t y x cao, ph áp d ng r ng, nhi u lo i gel t y x ụ ệ ả ẩ ạ ổ ụ ộ ề ạ ẩ ạ đang được quan tâm nghiên c u nhứ ằm đưa vào trang bị để ử x lý các s c ự ố hoặ ấc t n công h t nhân, ạbom bẩn, như: Decon gel 1108, decon gel 1120, Argonne supergel, Alara 1146, Pentek 604, [12,19] Tiêu bi u trong h s n ph m này ph i k n decon gel 1108, ể ọ ả ẩ ả ể đếdecon gel 1101, decon gel 1102 do công ty CBI poymers và Firstlinetech - Mỹ sản

xu t theo ISO 9001, dấ ựa trên cơ sởchất hoạt động b m t và các ch t t o ph c vòng ề ặ ấ ạ ứcàng nên có kh ả năng tẩy x ạ cao, đồng th i an toàn vờ ới ngườ ử ụi s d ng và thân thiện

với môi trường[30]

Trong nước, nhóm tác gi Ph m Quả ạ ỳnh Lương[22] bước đầu đã nghiên cứu chế ạo và đánh giá đượ t c hi u qu t y x trên b m t thép, g ch men, nh a và th y ệ ả ẩ ạ ề ặ ạ ự ủtinh c a h ủ ệ gel trên cơ sở PVA, axit citric, glycerin cho k t qu kh quan ế ả ả Nhằm đóng góp thêm vào việc đa dạng hóa các s n ph m gel t y x hiả ẩ ẩ ạ ệu năng cao, phổ ử s

d ng rụ ộng tương tự như Decon gel 1108, tên đề tài luận văn được l a ch n làự ọ :

“Nghiên c u ch t o gel tiêu t y cho b m t v t li u xây d ng b ứ ế ạ ẩ ề ặ ậ ệ ự ị nhiễ m phóng

xạ” bằng các trang thi t b , vế ị ật tư sẵn có trong nước như: PVA, axit citric, muối citrat, EDTA và một số ph gia khác ụ

2 Mục tiêu của Đề tài:

Chế ạ t o gel t y x MRD-1 cho b m t m t s v t li u xây dẩ ạ ề ặ ộ ố ậ ệ ựng trên cơ sởpolyme theo m u decon gel 1108 cẫ ủa nước ngoài

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm nhiễm xạ trên các công trình xây dựng sau các vụ nổ và sự

ph n ng phân h ch và t ng h p hả ứ ạ ổ ợ ạt nhân để tiêu di t mệ ục tiêu

Uy l c n cự ổ ủa VKHN được xác định bằng đương lượng n TNT- ký hi u q- là ổ ệlượng ch t n ấ ổ TNT có năng lượng khi n ổ tương đương với năng lượng c a VKHN ủĐương lượng n ổ được tính b ng t n (ký hi u t), kilô t n (Kt), mêga t n (Mt) ằ ấ ệ ấ ấVKHN lo i c c nh n lo i v a có c u t o d a trên ph n ng phân hạ ự ỏ đế ạ ừ ấ ạ ự ả ứ ạch (vũ khí A), còn lo i l n và lo i c c l n có c u t o d a trên ph n ng nhi t hạ ớ ạ ự ớ ấ ạ ự ả ứ ệ ạch (vũ khí H) Bom h t nhân có uy lạ ực nổ đương lượng 20 Kt g i là bom chu n[10] ọ ẩ

b S c h t nhân ự ố ạ

Dưới tác động ch quan (do t n công, phá ho i) ho c không ch quan (do m t ủ ấ ạ ặ ủ ấ

c p, ắ trục tr c kặ ỹ thu t, ậ động đất, sóng thần, thiên tai,…) mà m t s ộ ố nơi, vị trí có chứa ngu n phóng x mồ ạ ở ức độ ớn, không đượ l c duy trì tr ng thái hoở ạ ạt động bình thường, tán phát phóng x ạra môi trường xung quanh được xem là s c h t nhân ự ố ạTùy thu c vào tính ch t, mộ ấ ức độ ả, b n ch t c a t ng s c mà mấ ủ ừ ự ố ức độ rò r , tác hỉ ại

của chúng đối với con người và môi trường s ẽ khác nhau Cơ quan năng lượng nguyên t ửthế ới đã đưa ra 04 mức ả gi c nh báo cho s c h t nhân - [23] ự ố ạ (4 8)

Hiện nay, v i mớ ục đích hòa bình là sản xuất năng lượng điện để ph c v cu c ụ ụ ộ

sống, năng lượng điện hạt nhân đóng góp một ph n không nh ầ ỏ trong ngành năng lượng, ví d : M - v i 104 lò ph n ng h t nhân, cung c p 836,63 triụ ỹ ớ ả ứ ạ ấ ệu kW.h/năm; Pháp- v i 439,74 triớ ệu kW.h/năm; Nhật B n- v i 263,83 triả ớ ệu kW.h/năm; Nga- với 177,39 tri u kệ W.h/năm; Hàn Quốc- v i 142,94 triớ ệu kW.h/năm; Đức- v i 140,53 ớtriệu kW.h/năm,… Hi n có khoệ ảng 430 nhà máy điện h t nhân ạ đang hoạt động trên toàn th gi i, cung c p kho ng 5,7% sế ớ ấ ả ản lượng năng lượng trên th gi i và 13% ế ớ

sản lượng điện toàn c u Bên c nh m t tích c c này thì s ầ ạ ặ ự ố lượng l n các nhà máy ớđiện h t nhân, cùng v i vô s ạ ớ ố vũ khí hạt nhân, ngu n phóng xa trên toàn th gi i ồ ế ớcũng là những nguy cơ tiề ẩm n v s c h t nhân có th x y ra b t k ề ự ố ạ ể ả ấ ểlúc nào

Thế ớ gi i đã ừ t ng ch ng ki n nhi u s c hứ ế ề ự ố ạt nhân, như: ngày 10/10/1957 s c ự ố

h t nhân x y ra t i Windscale fire- ạ ả ạ Anh (cấp độ ; 5) Tùy thu c vào t ng tai n n mà ộ ừ ạphóng x s rò r vào khí quyạ ẽ ỉ ể ởn các mức độ khác nhau Nh ng ion phóng x này ữ ạ

s t keo t l i và b ẽ ự ụ ạ ị mưa hoặc gió v n chuy n xu ng mậ ể ố ặt đất- nhi m x vào các ễ ạcông trình, công sự ầ, h m hào, đ ng thộ ực vật và nước mặt, sau đó hoặc tr c tiự ếp ho c ặgián ti p s ế ẽ ảnh hưởng tới con người Dưới đây là mộ ốt s hình nh v s c h t ả ề ự ố ạnhân:

Hình 1.1 Hình ảnh sự cố và tác hại của hạt nhân, phóng xạ

V ề cơ bản, đối v i các công trình xây d ng khi có t n công ho c s c hớ ự ấ ặ ự ố ạt nhân x y ra thì b i phóng x là tác nhân gây h i ch y u k sau sóng xung kích, ả ụ ạ ạ ủ ế ếnhi t, b c x Chúng là nh ng h t nhệ ứ ạ ữ ạ ỏ, có kích thước khác nhau, mức độ nhi m x ễ ạkhác nhau s xen bám trên b m t các công trình, công s , hẽ ề ặ ự ầm hào… và phát ra môi trường xung quanh tia phóng x [31] ạ

1.1.1.2 Đặc điểm của bụi phóng xạ

Các ch t phóng x ấ ạ đượ ạc t o thành ngay l p t c sau khi n và chúng n m trong ậ ứ ổ ằvùng cháy sáng Ngoài ra, nếu như vùng cháy sáng ti p xúc v i b m t qu t thì ế ớ ề ặ ả đấ

tại điểm ti p xúc chúng còn t o thành l p v các x phóng x nóng ch y Vùng sáng ế ạ ớ ỏ ỉ ạ ảdâng lên kéo theo b i và các khụ ối đất đá nát vụn do n h t nhân và t o thành mổ ạ ạ ột

c t b i kh ng l B i và các hộ ụ ổ ồ ụ ạt đất đá khi rơi vào vùng cháy sáng bay hơi một

ph n, nóng ch y và tr n l n v i các s n ph m phóng x do n h t nhân Theo mầ ả ộ ẫ ớ ả ẩ ạ ổ ạ ức

độ dâng lên c a vùng cháy sáng, khi nhiủ ệt độ ả gi m d n, các ch t phóng x ầ ấ ạ ngưng tụ

l i trên các hạ ạt đấ ắt r n và nóng ch y t o thành các lo i b i phóng x Khi ngu i các ả ạ ạ ụ ạ ộ

b i phóng x có d ng hình c u; mụ ạ ạ ầ ật độ ụ b i phóng x b ng 1,7 2,2 g/cmạ ằ  3, kích thước c a các h t n m trong kho ng t hàng chủ ạ ằ ả ừ ục đến hàng nghìn m Ph ần cơ bản

c a ho t tính phóng x là các hủ ạ ạ ạt có kích thước 100 600  m Do tác d ng cụ ủa ực ltrọng trường, các h t b i phóng x bạ ụ ạ ắt đầu rơi lên mặt đất: các h t n ng nhạ ặ ất rơi trước tiên, sau đó đến các h t nh ạ ỏ hơn Trong quá trình lan truyền c a mây phóng ủ

x ạ dưới tác d ng c a gió t o thành không gian b nhi m phóng x hay các v t mây ụ ủ ạ ị ễ ạ ạChất phóng x trong v t mây phóng x t n tạ ạ ạ ồ ại dưới các dạng sau đây [4,5,6]:

- Khí phóng x :ạ Khí phóng xạ là các đồng v phóng x d ng khí Có 3 nguị ạ ở ạ ồn gốc sau:

+ S n phả ẩm trực tiếp của phả ứn ng phân hạch như kripton, xenon

92U235 + 0n1 56Ba142 + 36Kr92 + 20n1 36Kr92 phân rã β với T1/2 = 3,0s + S n phả ẩm của quá trình phân rã m nh phân hả ạch

- Bụi phóng xạ: Dưới tác dụng của nhiệt độ cao khi VKHN nổ, một lượng lớn

chất phóng xạ bốc thành hơi và nung nóng trong cầu lửa Khi cầu lửa nguội dần các chất phóng xạ kết hợp với oxy và nitơ trong không khí tạo thành các hợp chất oxit

và nitơrit Các hợp chất này ngưng tụ với bụi đất sẵn có trong không khí và bụi đất

từ mặt đất bốc lên trong thân nấm, thành các hạt bụi bị nhiễm phóng xạ dạng cầu đường kính từ vài μm đến vài mm, gọi là bụi phóng xạ Tuỳ theo đường kính, người

ta chia ra các loại và thời gian rơi xuống mặt đất như sau:

B ả ng 1 1 Chia b i phóng x ụ ạ theo kích thướ c và thời gian rơi xuố ng m ặ ấ t đ t

Loại bụi Đường kính b i (ụ m) Thời gian rơi

- Xỉ phóng x :ạ Khi VKHN nổ mặt đất và dưới đất, do c u lầ ửa ti p xúc v i mế ớ ặt đất, nên đất đá bị nóng ch y, sau nguả ội dần thành xỉ, đất đá, Xỉ này có lẫn chất phóng

xạ (chất phóng xạ cảm ứng trong đất và bụi phóng xạ) nên gọi là xỉ phóng xạ, và cũng chỉ tồn tạ ởi xung quanh vùng điểm chiếu tâm nổ

Theo đường di chuy n c a mây, các b i phóng x ể ủ ụ ạ rơi lên bề ặ m t qu t tả đấ ạo thành các v t phóng x Các v t phóng x là các d i mệ ạ ệ ạ ả ặt đấ ằt n m cách tâm n theo ổhướng gió trung bình mà ở đó các hạt b i phóng x ụ ạ rơi xuống Bụi phóng x - ạ rơi

l ng phóng x trên b m t các công trình xây d ng, công trình quân s ắ ạ ề ặ ự ựchủ ế y u liên quan đến hai ngu n g c: s c h t nhân và v n h t nhân (th ồ ố ự ố ạ ụ ổ ạ ử vũ khí hạt nhân)

1.1.2 T ác hại của bụi phóng xạ đối với các công trình, con người

a Tác hại đối với công trình:

Trong quá trình đám mây phóng xạ di chuy n, các b i phóng x ể ụ ạ rơi lắng

xuống đất gây nhi m x khu vễ ạ ực đó Nếu các công trình quân s n m trong vùng ự ằnày s b nhi m x S nhi m x này ẽ ị ễ ạ ự ễ ạ ảnh hưởng đến s c kh e cán b ứ ỏ ộchiến sĩ đóng quân t i khu vạ ực này và cũng như gây nhiễm x ạ cho các vũ khí trang bị ại đó t

B i phóng x không gây tác hụ ạ ại đối v i công trình quân sớ ự, vũ khí trang bị, nguồn nước, lương thực th c ph m Tuy nhiên nự ẩ ếu các đối tượng này b nhi m x s ị ễ ạ ẽgây tác h i gián tiạ ếp cho ngườ ử ụi s d ng Sau khi sa l ng xu ng b m t các công ắ ố ề ặtrình, các đồng v phóng x trong b i s phân h ch và gây h i tị ạ ụ ẽ ạ ạ ới môi trường Ví dụ:

S n ph m phân hả ẩ ạch 235U: các m nh phân h ch có s kh i 72- ả ạ ố ố 161, trong đó, hai nhóm có s kh i 80-110 và 125-155 chi m 99%, nhóm có s kh i 110 - 125 ch ố ố ế ố ố ỉchiế 1% Như vậm y h t nhân ạ 235U b phân h ch cho hai m nh v v i khị ạ ả ỡ ớ ối lượng không b ng nhau, su t ra l n nhằ ấ ớ ất đố ới v i 2 m nh v A=95 và A=139 Các m nh v ả ỡ ả ỡphân hạch thường có hoạt tính phóng xạ β vì chúng thừa nơtron[10]

S nhi m x trên b m t v t li u ch y u di n ra do quá trình di chuy n v t lý ự ễ ạ ề ặ ậ ệ ủ ế ễ ể ậ

ho c hóa h c c a ch t phóng x lên b m t các v t li u Mặ ọ ủ ấ ạ ề ặ ậ ệ ột số chất gây ô nhi m có ễthể bám ch t vào b m t ho c có kh ặ ề ặ ặ ả năng thấm sâu vào trong v t liậ ệu, được g i là ọ

ô nhi m "c nh", và m t s ễ ố đị ộ ố loạ ễ ị loạ ỏ ọi d b i b , g i là ô nhi m "l ng l o" Nhìn ễ ỏ ẻchung s ô nhi m phóng x ự ễ ạchủ ế y u là s lự ắng đọng trên b mề ặt như là dạng sol và

nó có ít tương tác với b m t, t c là dề ặ ứ ở ạng “lỏng lẻo” Độ dính bám có th ể được tăng lên nhờ các màng d u, d u mỡ ụ ẩầ ầ , b i b n, hoặc hơi hóa chấ Các cơ chết chính

mà nhi m x lễ ạ ắng đọng bao g m [17 ồ ]:

n l ng trên b m ng h p nhi m b n l ng l o (1) Hạt rắ ắng đọ ề ặt, như trong trườ ợ ễ ẩ ỏ ẻ

ng trong l p rào c n g n b m (2) Lắng đọ ớ ả ở ầ ề ặt

(3) V t li u lậ ệ ắng đọng qua v n chuyậ ển (như lực mao m ch hoạ ặc ăn mòn) vào trong ch t n n Trong m t s ấ ề ộ ố trường h p nhi m b n l ng có th xợ ễ ẩ ỏ ể ảy ra tương tác dương /âm tính giữa ch t gây ô nhi m và ch t nấ ễ ấ ền, nhưng thường là tương tác đồng hóa tr , r t yị ấ ếu Trường h p ô nhi m tr nên tr m tr ng trong l p rào c n, hoợ ễ ở ầ ọ ớ ả ặc được v n chuy n vào trong v t liậ ể ậ ệu có cơ chế ph c tứ ạp hơn nhiều M t mô hình ph ộ ổ

bi n cho vi c gây ô nhi m kim loế ệ ễ ại được trình bày trên hình 2 1

Hình 1.2 Cơ chế ô nhiễm chất phóng xạ trên bề mặt kim loại

1.2 cho th y có s tích t t ô nhi m ch y u là trên l p oxit, không có

s ô nhi m th c s di chuyự ễ ự ự ển vào trong ph n kim lo i vì kim lo i không có c u trúc ầ ạ ạ ấxốp, đây đượ ọc g i là l p "b n" k thu t ớ ẩ ỹ ậ Việc lo i b các ô nhiạ ỏ ễm theo cơ chế (1) và (2) thường d lo i b b ng cách lau chùi, phun rễ ạ ỏ ằ ửa cơ học Còn vi c khử i m loệ nh ễ ại

ô nhiễm theo cơ chế (3) thường là quá trình tẩy bỏ l p oxit ớ

b Tác hại đối với con người:

Tương tự như bức x xuyên, các ch t phóng x gây nên tác h i b i các tia ạ ấ ạ ạ ởphóng x , , ạ    được phát ra trong quá trình phân rã có kh ả năng đâm xuyên qua

cơ thể ố s ng và phá h y các chủ ức năng củ ếa t bào Ch t phóng x gây tác hấ ạ ại đố ới i vngườ ố ới đ i v i ngư i theo 3 cách [4,19 ờ ]:

+ Nhiễ m x t ngoài: ạ ừ Chất phóng x trên mạ ở ặt đất, vũ khí, trang bị, công

s , phát ra các tia phóng x , , ự ạ  chiếu vào cơ thể người N u b ế ịchiếu bởi  với liều lượng cao s gây nên b nh phóng x c p tính và b nh phóng x mãn tính ẽ ệ ạ ấ ệ ạ

+ Nhiễ m x da:ạ Nhiễm x da gây nên do b i phóng x ạ ụ ạ rơi trực ti p t mây ế ừphóng x vào da, ho c do hoạ ặ ạt động trong vùng nhi m x b b i phóng x t cành ễ ạ ị ụ ạ ừcây, trang b , mị ặt đất bắn vào người, hay do ti p xúc vế ới các đối tượng b nhiị ễm phóng x Khi th i ti t khô thì h t bạ ờ ế ạ ụi được gi ữ trên da có kích thước  < 70 m,

gi trên trang ph c có ữ ụ  > 100 m Tu theo m ỳ ức độ nhi m x n ng hay nh ễ ạ ặ ẹ (bụi phóng x bám vào da nhi u hay ít) mà có th gây nên các lo i b nh phóng x khác ạ ề ể ạ ệ ạnhau như khi chiếu x t ạ ừ ngoài Đặc bi t trư ng h p này tia ệ ờ ợ cũng gây tác hại

+ Nhiễ m x bên trong: ạ Chất phóng x xâm nhạ ập vào cơ thể, gây nhi m x bên ễ ạtrong bằng 3 con đường: hô h p, tiêu hoá và qua vấ ết thương.

 Hô hấp: Do người hít th ph i không khí có l n b i phóng x Sau khi vào ở ả ẫ ụ ạ

ph i, ch t phóng x ổ ấ ạthấm qua ph nang vào máu Tuy v y, tuế ậ ỳ theo kích thước mà chất phóng x b ạ ị lông mũi giữ ạ l i v i 1 t l nhớ ỷ ệ ất định nào đó Đối v i b i phóng ớ ụ

xạ, thường có đường kính >10 m Do đó khả năng bụi xâm nhập vào cơ thể qua đường hô h p ít ấ

 Tiêu hoá: Do người ăn phải lương thực th c ph m hay u ng ph i ngu n ự ẩ ố ả ồnước đã bị nhi m ch t phóng x (dư i d ng b i phóng x hay phóng x c m ng), ễ ấ ạ ớ ạ ụ ạ ạ ả ứchất phóng x theo ạ đường tiêu hoá vào d dày, vào ru t, tan trong các dung d ch, ạ ộ ịthấm vào máu truyền đi Những ch t phóng x khó tan thì b ấ ạ ị thải ra ngoài theo con đường đại, ti u ti n Ch t phóng x ể ệ ấ ạ vào cơ thể theo con đường tiêu hoá thường gây nên đau bụng, bu n nôn, a ch y gây viêm ru t, viêm d dày Nồ ỉ ả ộ ạ ếu ăn phải nhi u ềchất phóng xạ gây nên b nh phóng x mãn tính ệ ạ

 Vết thương: Bụi phóng x bám vào vạ ết thương, sau đó vào máu và di chuyển

khắp cơ thể

B ả ng 1 2: Kh ả năng tích tụ các đồ ng vị phóng x ạ trong cơ thể

Tên đồng v ị Cơ quan tích tụ T1/2 (ngày) Tbt (ngày) Thd (ngày) Stronti-90 (90Sr)

Bari 140 (140Ba)

Iôt 130 (130I)

Xeri 137 (137Cs)

Xương Xương Tuy n giáp ế

B p th t ắ ị

Lá lách Gan

104 12,8 8,0 1,1 104 1,1 104 1,1 104

138

97

89

c Tác hại đối với lương thực, thực phẩm, nguồn nước:

Lương thực, thực phẩm, nguồn nước bị nhiễm xạ do bụi phóng xạ và phóng xạ cảm ứng Trong đó bị nhiễm xạ do chất phóng xạ cảm ứng chỉ xảy ra khu vở ực nổ Ví dụ khi đương lượng nổ 30kt, nổ trên không, độ phóng xạ cảm ứng trong bánh mỳ sau khi nổ 24h

là 2,5x10-5 Ci/kg ở cách điểm chiếu tâm nổ 700m, và bằng 4.10-7 Ci/kg ở cách 1.300m Những đặc điểm nhiễm xạ lương thực thực phẩm và nguồn nước là:

- Nhiễm xạ do bụi phóng xạ chỉ ở trên bề mặt, còn bụi phóng x cả ứạ m ng ở sâu trong lương thực, thực phẩm

- Nếu đựng trong bao bì thì lương thực, thực phẩm ở phía trong không bị nhiễm xạ

do bụi phóng xạ, nhưng vẫn bị nhiễm xạ do phóng xạ cảm ứng

- Lương thực, thực phẩm bị nhiễm xạ do bụi phóng xạ có thể tách lớp nhiễm xạ ra được, nhưng bị nhiễm xạ cảm ứng không thể tách ra được

d Tác hại đối với địa hình [29]:

- Khi phương thức nổ thay đổi dẫn đến sự hình thành các vùng nhiễm xạ thay đổi, nguồn gốc các chất phóng xạ gây nhiễm xạ cũng thay đổi:

+ Nổ trên không: Chủ yếu là tạo nên khu nhiễm xạ gần, sự nhiễm xạ cơ bản do đồng

vị phóng xạ cảm ứng, bụi phóng xạ ít có thể bỏ qua (chủ yếu gây nhiễm xạ không khí) Khi nổ trên không thấp, đương lượng nổ lớn có thể tạo vệt mây phóng xạ, nhiễm xạ do bụi phóng xạ và chất phóng xạ cảm ứng, nhưng mứ ức b c xạ nhỏ hơn 10 - 15 R/h

+ Nổ mặt đất: Tạo khu nhiễm xạ gần và vệt mây phóng xạ, sự nhi m xạ gây nên do ễbụi phóng xạ và chất phóng xạ cảm ứng Diện tích các khu nhiễm xạ rộng và mức bức xạ cao

+ Nổ dưới đất: Tạo nên khu nhiễm xạ gần và vệt mây phóng xạ, có mức bức xạ cao hơn nổ mặt đất

- Địa hình ảnh hưởng đến sự phân bố bụi phóng xạ Nếu địa hình bằng phẳng, bụi phóng xạ rơi đều trên mặt đất Ngược lại, địa hình mấp mô, nhiều đồi núi, mặt dốc hướng

về tâm nổ, bụi phóng xạ rơi nhiều hơn mặt đối diện

- Lá thực vật có tác dụng giữ lại một lượng lớn bụi phóng xạ, không cho rơi xuống mặt đất Tuỳ theo mật độ lá cây dày hay thưa mà có thể giữ lại nhiều hay ít Như vậy thực vật có tác dụng làm giảm mứ ộc đ nhiễm xạ trên mặt đất

- Các điều kiện khí tượng có ảnh hưởng đến s nhi m x ự ễ ạ địa hình, đặc bi t là ệcác điều kiện gió và mưa

e Đối với hệ sinh thái:

Khi đất bị ô nhiễm bởi các chất phóng xạ, các chất độc hại được chuyển vào các cây đang phát triển trên đó dẫn đến đột biến di truyền và ảnh hưởng đến chức năng bình thường của thực vật Một số cây có thể chết sau khi phơi nhiễm, trong khi

một số khác có thể phát triển hạt giống yếu Ăn bất kỳ phần nào của cây bị ô nhiễm đều gây nguy hiểm sức khoẻ nghiêm trọng Vì cây trồng là cơ sở của tất cả các chuỗi thức ăn, sự nhiễm xạ đối với chúng có thể dẫn đến sự lắng đọng phóng xạ dọc theo chuỗi thức ăn Tương tự như vậy, khi chất thải phóng xạ bị rửa trôi trong nguồn nước, nó có thể ảnh hưởng đến toàn bộ mạng lưới thức ăn thủy sản

1.2 Vật tƣ và công nghệ tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ

1.2.1 Một số công nghệ tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ.

T y x là lo i b b i phóng x và l p oxit trên b m t (trong khi làm sẩ ạ ạ ỏ ụ ạ ớ ề ặ ạch thông thường ch lo i b v t li u phóng x ỉ để ạ ỏ ậ ệ ạ thông thường) T y x không ph i là ẩ ạ ả

kh ửchất phóng x , nó ch chuyạ ỉ ển ch t phóng x sang v trí khác Tùy thu c vào các ấ ạ ị ộloại phương tiệ ẩn t y x (ví d hóa chạ ụ ất, cơ khí, điện, ) và tùy thu c vào b n chộ ả ất

c a b m t c n t y x (ví d kim lo i, bê tông, b mủ ề ặ ầ ẩ ạ ụ ạ ề ặt sơn, ) kỹ thuậ ẩt t y x có th ạ ểđược phân lo i theo nhi u cách khác nhau tùy thu c vào mạ ề ộ ục đích củ ẩa t y x Tùy ạthuộc vào loại nhi m bễ ẩn phóng x ạ mà cũng có các phương pháp tẩy x khác nhau: ạ

- Chất bẩ ựn t do: có th ểloại bỏ ằ b ng cách th i, chân không ho c cách kh ổ ặ ác

- Chất bẩn ít bám dính: có th ểloạ ỏ ằng kĩ thuậi b b t thông thường

- Chất bẩ ố địn c nh: không th ểloạ ỏ trừi b khi loại bỏ ớ l p b m ề ặt

Tuy nhiên không phải lúc nào cũng chỉ ử ụ s d ng một phương pháp tẩy x Mạ ột

s quy trình có th k t h p nhiố ể ế ợ ều phương pháp khác nhau, ví d t y x ụ ẩ ạ điện phân, trong đó kế ợt h p các hoạt động hóa học và điện, hoặc phun nước áp l c s d ng các ự ử ụchấ ẩ ửt t y r a Có hai công ngh t y x ệ ẩ ạ chính đang được s d ng ph bi n là: t y x ử ụ ổ ế ẩ ạhóa học và tẩy x ạ cơ học

a Các công ngh t ệ ẩ y xạ hóa họ c

Các công ngh t y x hóa h c s dệ ẩ ạ ọ ử ụng các dung môi (như chấ ẩt t y r a, axit, ửnước, ) để ử r a ho c hòa tan các ch t ô nhi m t b m t nhi m x ho c trong m t ặ ấ ễ ừ ề ặ ễ ạ ặ ộ

s ố trường h p hòa tan b m t ho c ph lên b m t (lợ ề ặ ặ ủ ề ặ ớp sơn) [18] M t s l i th cộ ố ợ ế ủa

của công nghệ ẩ t y x hóa hạ ọc đó là:

+ Nhìn chung nhanh hơn công nghệ ẩ t y x ạ cơ học, đòi hỏi thời gian phơi nhiễm công nhân ít hơn

+ Ch t ô nhi m phát tán tr lấ ễ ở ại không khí ít hơn

+ Cho phép kh nhi m các khu v c khó ti p c n ho c không th p cử ễ ự ế ậ ặ ểtiế ận (như

vết nứt, đường n t, góc kín, ứ ống thông gió, đường ng ố

+ Có th kh nhi m các thiể ử ễ ết bị ạ t i ch ỗ

+ Thông thường có th th c hi n t xa ể ự ệ ừ

+ S d ng các hóa ch t sử ụ ấ ẵn có (như chất tẩ ửa).y r

+ X ửlý/thu gom chất thải khá đơn giản và d dàng ễ

+ C n phầ ải cẩ thận n tránh th i vào h ả ệthống nước thải vệ sinh

+ Tùy thu c vào các hóa chộ ất, có thể ẫn đế d n chất thải hỗn h p ợ

Công ngh t y x hoá h c là m t nhánh c a các quá trình làm s ch công ệ ẩ ạ ọ ộ ủ ạnghiệp được s dử ụng để làm s ch và bạ ảo dưỡng các thi t b l n mà không c n phế ị ớ ầ ải tháo g và/ho c d b chúng Lau ho c rỡ ặ ỡ ỏ ặ ửa là phương pháp khử nhiễm đơn giản

nhất và là phương pháp được s d ng nhi u nhử ụ ề ất Phương pháp này nói chung hiệu

qu nh t trên b mả ấ ề ặt trơn không rỗ ố x p Nhi u dung d ch t y x là có sề ị ẩ ạ ẵn và được

s d ng r ng rãi trong ngành công nghi p h t nhân Vi c l a ch n dung dử ụ ộ ệ ạ ệ ự ọ ịch nào để

s d ng phử ụ ải tính đến ch t gây ô nhi m và hóa hấ ễ ọc bề ặ m t và quy mô x ửlý chất thải phát sinh thấp hơn Giải pháp hóa h c t n d ng các l i th c a ph n ọ ậ ụ ợ ế ủ ả ứng như phân

h y, oxy hóa/kh , phủ ử ức ợh p và s ự càng hóa để loạ ỏ chấi b t gây ô nhi m kh i b ễ ỏ ề

mặt Thông thường quá trình làm s ch s d ng nhiạ ử ụ ều hơn một trong s các l i th ố ợ ếnày đồng th i ho c tu n t Trong h u hờ ặ ầ ự ầ ết các trường h p, m t s gi i pháp kh thi ợ ộ ố ả ả

là s n có cho m i s k t h p và các yẵ ỗ ự ế ợ ế ốu t khác s ẽ được s dử ụng để đưa ra sự ự l a chọn cu i cùng Nh ng cân nh c này bao g m: chi phí, an toàn, quá trình d dàng ố ữ ắ ồ ễ

và th m chí là s ậ ựthẩm m ỹcuối cùng của bề ặ m t [27 ]

T y x hóa h c có th ẩ ạ ọ ể được th c hiự ện thông qua ngâm/phun, phun sơn và bọt, điện hoá ho c t m / nhúng Trong h u h t mặ ắ ầ ế ọi trường h p, t y x hoá h c s d ng ợ ẩ ạ ọ ử ụchà cơ học nh lo i b các ch t ô nhi m và ch t cẹ để ạ ỏ ấ ễ ấ ặn đã được n i l ng Các tác ớ ỏ

nhân thông thường được s dử ụng để ẩ t y x hoá h c bao gạ ọ ồm nước hoặc hơi nước, axit, bazơ, muối axit, mu i ki m, ch t t y r a/ch t hoố ề ấ ẩ ử ấ ạt động b m t, các tác nhân ề ặ

t o phạ ức, tác nhân oxy hóa/khử, dung môi hữu cơ

Mốt số chất điển hình được sử ụ d ng trong k ỹthuật khử nhiễm hóa học[36]:

- Nước (có hoặc không có xà phòng): đây là một dung môi t t cho h u h t cáố ầ ế c

h p ch t ion và có th có hi u qu trên mu i Áp d ng ch yợ ấ ể ệ ả ố ụ ủ ếu đố ới v i ô nhi m b n, ễ ẩnước hi u qu nh t nệ ả ấ ếu được áp d ng càng s m càng t t sau khi nhi m bụ ớ ố ễ ẩn để ch t ấgây ô nhi m có ít thễ ời gian đểphả ứn ng và dính vào b mề ặt Nước có th ể được tăng cường theo nhiệt độ (ví dụ, hơi nước) ho c thêm các chặ ất làm ướt và các ch t t y ấ ẩ

rửa

- Chấ ẩ ửt t y r a và ch t hoấ ạt động b mề ặt: đây là những ch t t y r a thông dấ ẩ ử ụng

t t có th ố ể được s d ng trên h u h t các b m t H u h t các ch t t y rử ụ ầ ế ề ặ ầ ế ấ ẩ ửa thương

m i có ch t t y rạ ấ ẩ ửa cũng hoạt động như một chất làm ướt ho c ch t hoặ ấ ạt động b ề

m t (ví d , sodium lauryl sulfate) Các ch t t y r a s d ng hi u qu làm s ch ặ ụ ấ ẩ ử ử ụ ệ ả để ạ

d u m , b n và m t s ầ ỡ ẩ ộ ố chấ ữu cơ Chất h t hoạt động b m t làm gi m sề ặ ả ức căng bề

mặt và làm tăng tiếp xúc ch t l ng v i b mấ ỏ ớ ề ặt được làm s ch Chúng an toàn, không ạ

t n kém và hi n nay có ít nh ng vố ệ ữ ấn đề ầ c n x lý M c dù ch t t y r a có hi u qu ử ặ ấ ẩ ử ệ ả

h n ch ạ ế nhưng chúng có hiệu qu trong viả ệc tăng cương những dung d ch kh ị ửnhi m khác Ch t t y r a có th là l a ch n tễ ấ ẩ ử ể ự ọ ốt để loạ ỏ ỡi b m và ch t b n mà có th ấ ẩ ể

b nhi m x ị ễ ạ

- Axit: Những axit như hydrochloric, nitric, sulfuric và phosphoric được s ử

d ng r ng rãi trong vi c kh nhi m các b m t kim loụ ộ ệ ử ễ ề ặ ại và đôi khi trên các bề ặt mkhông r xỗ ốp khác Phương thức hoạt động ch yủ ếu c a chúng là ph n ng và hòa ủ ả ứtan các màng ôxít kim lo i có ch a ch t ô nhi m hoạ ứ ấ ễ ặc để ẩ t y kim loại cơ bản và giải phóng ch t gây ô nhi m Axit có l i th là r n và s n có Nhấ ễ ợ ế ẻ tiề ẵ ững nhược điểm chính c a chúng bao g m các vủ ồ ấn đề tương thích với kim loại đang được x lý và ửcác ph n ng ph ả ứ ụ kèm theo như với axit nitric là ch t oxy hóa m nh và có th gây ấ ạ ểcháy v i các v t liớ ậ ệu không tương thích Rửa axit có th yêu c u thi t b b o h ể ầ ế ị ả ộ cá nhân đáng kể Trong m t s trư ng h p, kh nhi m axit có th đưộ ố ờ ợ ử ễ ể ợc tăng cường

b ng cách thêm mu i axit ằ ố

Axit hữu cơ và axit yếu cũng được s dử ụng đặc bi t khi mu n s d ng l i và ệ ố ử ụ ạlàm s ch không phá h y Chúng có l i th ạ ủ ợ ế hơn axit mạnh là vi c x ệ ử lý an toàn hơn

và có kh ả năng cô lập các ch t gây ô nhiấ ễm Nhược điểm c a chúng là chi phí cao ủhơn axit vô cơ và phả ứn ng chậm hơn, đòi hỏi th i gian x lý dài hơn ờ ử

- Các tác nhân vòng càng: các chất như axit oxalic, axit xitric và axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA) đã được s dử ụng để kh nhi m các kim lo i, bê ử ễ ạtông, g và các b m t khác Các k ỗ ề ặ ỹthuật vòng kìm đượ ử ục s d ng t t nh t trên các ố ấ

b m t không r xề ặ ỗ ốp và thường được áp dụng đố ới v i ô nhi m c nh mà không d ễ ố đị ễdàng lo i b bạ ỏ ằng các phương pháp đơn giản hơn Các tác nhân tạo phức thường được s d ng k t h p v i các ch t t y r a, axit và các chử ụ ế ợ ớ ấ ẩ ử ất oxy hoá Chúng có ưu điểm là gia tăng mạnh các y u tốế kh nhiử ễm và tương đối an toàn và không độc h i ạNhược điểm c a chúng là chi phí cao và ph m vi làm vi c h n chủ ạ ệ ạ ế Lượng l n ớEDTA trong dòng thải th c p có th dứ ấ ể ẫn đến nh ng h n ch trong vi c thữ ạ ế ệ ải bỏ

- Các tác nhân Redox: được s dử ụng để thay đổi tr ng thái oxy hóa c a mạ ủ ột kim loại và làm cho nó hòa tan hơn hoặc có lợi hơn cho các phương pháp khửnhiễm khác như phương pháp vòng càng Ch t kh và oxy hóa ch y u ch h n ch ấ ử ủ ế ỉ ạ ế

ở ề ặ b m t kim loại nơi chúng ph n ng v i các s n phả ứ ớ ả ẩm ăn mòn (lớp oxit) chính là

ph n ô nhiầ ễm Đối v i các tác nhân Redox, ph n ớ ả ứng thường ph c tứ ạp và đòi hỏi nhi u công nhân lành ngh và h k thu t/hóa hề ề ỗtrợ ỹ ậ ọc tốt

- Foam và gel: foam và gel đượ ử ụng làm phương tiệc s d n v n chuyậ ển cho các chất kh nhi m hóa h c khác Các foam và gel có ít kh ử ễ ọ ả năng khử nhi m Thay vào ễ

đó, lợi ích c a nó n m vi c nâng cao hi u qu c a các tác nhân kh nhi m khác ủ ằ ở ệ ệ ả ủ ử ễ

b ng cách cho phép nó dính vào b m t cung c p th i gian ti p xúc tằ ề ặ ấ ờ ế ốt hơn Foam

r t t t cho vi c kh nhi m các hình d ng ph c t p, các b m t thấ ố ệ ử ễ ạ ứ ạ ề ặ ẳng đứng và trên không cũng như đường ng và l ố ỗ thông hơi, mặc dù foam và gel không t t cho vi c ố ệthâm nhập các khe sâu Foam thường được s d ng v i các ch t vòng kìm và axit ử ụ ớ ấFoam có th ể đượ ảc s n xu t d dàng b ng cách s d ng các ch t t y /tác nhân t o bấ ễ ằ ử ụ ấ ẩ ạ ọt

s n có trong máy phát t o b t công nghi p Bẵ ạ ọ ệ ọt cũng làm giảm kh ả năng tạo ra xon khí mà có th xể ảy ra khi phun nước B t l i c a foam là l p ti p xúc m ng v i b ấ ợ ủ ớ ế ỏ ớ ề

m t có th yêu c u ng d ng l p l ặ ể ầ ứ ụ ặ ại

b T ẩ y xạ cơ học:

Các k ỹthuật kh nhiử ễm cơ học là các phương pháp vật lý để hút, quét, chải, chà xát b m t ho c lo i b m t l p l n kh i b m t b ng cách c t ho c mài Kh ề ặ ặ ạ ỏ ộ ớ ớ ỏ ề ặ ằ ắ ặ ửnhiễm cơ học thường có hi u qu ệ ả hơn khử nhi m hóa hễ ọc, nhưng đòi hỏi ph i có b ả ề

m t d p c n Các góc, v t n t, và khe khó kh nhi m b ng các k thuặ ễtiế ậ ế ứ ử ễ ằ ỹ ật cơ học Nhiều k thuỹ ật cơ khí cũng có xu hướng t o ra b i và có th t o ra các ch t gây ô ạ ụ ể ạ ấnhi m không khí [19] Mễ ột số ợi thế ủ l c a kh nhiử ễm cơ học là:

+ Hi u qu trên b m t xệ ả ề ặ ốp như bê tông hoặc đá cẩm th ch ạ

+ Hi u qu v i mệ ả ớ ọ ồi đ ng v phóng x ị ạ

+ Giảm lượng chất thải

+ Nh ng h ữ ệthống mới hơn có khả năng điều khi n t xa ể ừ

Một số ạ h n ch c a k ế ủ ỹthuật khử nhiễm cơ học:

+ T o ra b i gây ô nhi m không khí (yêu c u có b l c HEạ ụ ễ ầ ộ ọ PA tốt)

+ Loại bỏ ớ l p b m t và có th yêu c u nh ng x ề ặ ể ầ ữ ửlý tiếp theo như đánh bóng.+ Các phương pháp cơ học để lo i b hoạ ỏ ặc thay đổi b m t cề ặ ủa đối tượng s ẽphá hu nhi u tài s n (ví dỷ ề ả ụ ồ: đ nội thất trang trí, vật liệu inlays, kim loại khắc)

1.2.2 Một số loại chất tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ

1.2.2.1 Chất tẩy xạ CF2, CF -2U và TX-93

Chấ ẩt t y x ạCF-2, CF-2U là ch t t y x ấ ẩ ạ được s dử ụng trong quân đội Liên Xô

cũ Chấ ẩt t y x ạTX-93 do Binh ch ng Hóa h c nghiên c u s n xuủ ọ ứ ả ất (năm 1993) dựa trên cơ s cở ủa chấ ẩt t y x ạCF-2 và CF-2U:

- Thành phần của CF-2 gồm: 18% sunfonol; 30% trinatri photphat (Na3PO4);16%

Na2SO4 còn lại là nước Được điều chế ằ b ng cách cho trộn các dung dịch nước sunfonol và trinatri photphat (theo tỷ lệ 1:2), sau đó sấy khô hỗn hợp để thu được sản phẩm r n B t CF-2 là loắ ộ ại b t mộ ịn đồng nhất màu kem hay vàng x m, dẫ ễ tan trong nước, có độ c ng bứ ất kỳ ởnhiệt độ 10÷150C trong vòng 3 phút Dung d ch 0,3% có pH ị

= 11,6 Bột dễ hút nước do v y có thậ ể vón c c và kụ ết dính, khó khăn trong quá trình pha chế các dung d ch t y xị ẩ ạ, bảo quản và chuyên ch B t SF-ở ộ 2 thường được đóng trong các h p bìa c ng 500g, 750g hay 1000g, b c trong các túi polyetylen, x p trong ộ ứ ọ ếcác hòm g ỗhoặc gỗ dán với khối lượng 20kg

- Thành ph n c a CF-2U gầ ủ ồm: 25% sunfonol, 50% tripoly photphatnatri (Na5P3O10), 18% sunphat natri (có trong sunfonol), còn lại là nước Nhìn bên ngoài

b t CF-2U giộ ống như CF-2, d ễ tan trong nước ở nhiệt độ 10-150C Dung d ch n ng ị ồ

độ 0,3% có pH = 9,5 B t CF-2U có tính ch t t y r a và t o b tộ ấ ẩ ử ạ ọt ốt hơn CF-2 Bột CF-2U thường được đóng trong các hộp bìa c ng 300g, 500g, 750g b c trong các ứ ọtúi polyetylen, x p trong các hòm g ho c g dán v i khế ỗ ặ ỗ ớ ối lượng 25kg

- Thành ph n c a TX-93 gầ ủ ồm: 20% sunfonol (sau đó được thay th b ng ế ằLAS), 22% natri sunphat, 40% tripolyphotphat natri, 10% natri silicat Na2SiO3, 6% xôđa Na2CO3, 2% chất thơm, chất màu Kh ả năng tẩy x ạ được đánh giá là tương đương với CF-2U

Trước khi sử dụng các chất t y xẩ ạ trên được pha vào nước với tỷ lệ nhất định, nạp vào các phương tiện tiêu tẩy và phun lên b mề ặt đối tượng nhiễm Cơ chế ẩ t y x cạ ủa CF-2, CF-2U và TX-93 là dựa trên phản ứng t o phạ ức của các chất tạo phức chứa phốt pho với cation đồng v phóng xị ạ (ví dụ các chất tripoly photphatnatri (Na5P3O10), hexametaphotphat Na2[Na4P6O18], pyrophotphat natri (Na4P2O7), t o thành các phạ ức bền Chất HĐBM sẽ làm gi m sả ức căng bề ặ m t c a dung dủ ịch làm tăng cường sự ấ th m ướt lên bề mặt đối tượng nhiễm và rửa trôi các hạt b i bụ ẩn, dầu mỡ, đồng thời tăng cường khả năng hòa tan và giữ ổn định các phức chất của các ion đồng v phóng xị ạ vào trong dung dịch

Na[Na4P3O10] + Sr*(NO3)2 Na[Na 2Sr*P3O10] + 2NaNO3

Như vậy, có thể y các chthấ ất tẩy x ạ(thế ệ cũ) CF h -2, CF-2U và TX-93 sử ụ d ng thành phần chính là ch t hoạt độấ ng b m t anion (sunfonol, ho c LAS) và ch t tề ặ ặ ấ ạo phức dạng vô cơ (muối photphat, silicat) Các chất t y xẩ ạ này có m t s ộ ố nhược điểm là: Ch t hoấ ạt động b mề ặt sunfonol đượ ổc t ng h p t d u mợ ừ ầ ỏ đã bị ấ c m s d ng ử ụ ởnhiều nước do gây ô nhiễm môi trường, LAS chứa vòng benzen gây độc h i; các h p ạ ợchấ ạt t o phức polyphotphat ch yủ ế ạu t o ph c v i ion kim lo i hóa tr II; khó hoà tan ứ ớ ạ ịtrong nước, đặc biệt vào mùa đông; hiệu qu t y giả ẩ ảm đáng kể trong nước bi n ho c ể ặnước có độ ứ c ng cao, d làm tễ ắc các phương tiện tiêu t y, có kh ẩ ả năng gây ô nhiễm thứ ấ c p M t khác, quá trình tác chi n ph i pha chặ ế ả ế các dung d ch t y x s dị ẩ ạ ử ụng chất

t y x d ng rẩ ạ ạ ắn cũng làm giảm đáng kể kh năng cơ động làm nhi m vả ệ ụ 2 và

CF-2U được trang b ịtrong quân đội ta trước những năm 90 của Th k ế ỷ trước Sau đó, dần được thay th bế ằng TX-93 đến nay

1.2.2.2 Một số chất tẩy xạ thế hệ mới

M t s ộ ốchấ ẩt t y x ạthế ệ ới trên cơ sở ệ chấ h m h t hoạt động b m t và h p chề ặ ợ ất

t o phạ ức vòng càng đã được m t s ộ ố nước nghiên c u s n xuứ ả ất và đưa vào trang bịnhư: RDS 2000 (Đức), LH21, RRII (M ), BX24 (Italia), Hi n nay thông tin v ỹ ệ ềthành phần và tính ch t c a các loạấ ủ i chất tẩy x này rạ ất hạn ch [16]: ế

a) Dung d ch t y x RRII (Environmental Alternatives, Inc., Keene, NH, USA), ị ẩ ạbao g m 2 lo i Loồ ạ ại RRII 1: ch a muối để thúc đẩy trao đổứ i ion, ch t ấ hoạt động b ềmặt để ạ lo i b b i b n, dỏ ụ ẩ ầu, m và các chỡ ất khác và tác nhân chelat được trộn vào để

“đóng gói” các chất gây ô nhi m, giữ cho chúng cô l p và ễ ậ ổn định trong dung dịch cho đến khi chúng lo i b b ng cách r a ti p theo Công thạ ỏ ằ ử ế ức RRII 2 được thi t k ế ếnhư một dung dịch “ăn da” chứa muối để thúc đẩy trao đổi ion, ch t hoấ ạt động bề mặt ion, không ion và tác nhân chelat Lượng tiêu hao khi s dử ụng của RRII 2 thấp hơn so với RRII 1 nên phát sinh ít nước thải hơn

b) Ch t t y x ấ ẩ ạ LH-21 (Intek Technology, Fairfax, VA, USA): s n ph m làm ả ẩsạch không ăn mòn được nghiên c u phát triứ ển năm 2010, có thành phần chính là chất hoạt động b m t và tác nhân chelat LH-21 v i mề ặ ớ ục đích ban đầu là để ạ ỏ lo i b

bê tông t bừ ề m t các trang thi t b Nó nhanh chóng ặ ế ị loạ ỏi b bê tông v i hi u quớ ệ ả cao

mà không làm h ng b mỏ ề ặt sơn, nhôm, thép, vật liệu tổng h p ho c composite Nó ợ ặcũng loại b v y vôi và các lo i khoáng chỏ ả ạ ất khác Các thử nghi m gệ ần đây cho thấy LH-21còn có hi u quệ ả khá t t trong viố ệc t y x cho các b m t trang thiẩ ạ ề ặ ế ịt b LH-21 khi s dử ụng được pha loãng tỷ lệ 1: 1 với nước ng t và có th dùng bình phun, h ọ ể ệthống tạo bọt áp su t thấ ấp, bình xịt ho c bàn ch ặ ải

c) BX24 (Italia) là ch t tiêu tấ ẩy đa năng, vừa có tác d ng t y x , v a có tác ụ ẩ ạ ừ

dụng tiêu độc và di trùng, có thành ph n chính là ch t hoệt ầ ấ ạt động b m t anion ề ặ(SDS), natri dicloroisocyanurate (NaDCC), natri silicat, natriphotphat và m t s ộ ốchất ph gia Có th th y v ụ ể ấ ề phương diện t y x BX24 có tính chẩ ạ ất tương tự như TX-93, CF-2U ch thay th sunfonol b ng SDS; NaDCC trong thành ph n ch có tác ỉ ế ằ ầ ỉ

dụng trong tiêu độc và di t trùng Kh ệ ả năng hòa tan của BX24 trong nước là dưới

25%, dung d ch t o cị ạ ặn khi pha vào nước [16].Ngoài tính đa năng trong tiêu tẩy thì BX24 cũng có những nhược điểm giống như CF-2, CF-2U và TX-93

d Chất tẩ ạ y x RDS-2000

Chấ ẩt t y x RDS 2000 hiạ ện được trang b ị trong Quân đội Đức, là m t ch t t y ộ ấ ẩ

x ạ cô đặc g m có 2 thành ph n riêng bi t Khi s dồ ầ ệ ử ụng để ẩ t y x cho b m t v t liạ ề ặ ậ ệu

b nhi m các h t phóng x thì hai thành phị ễ ạ ạ ần này được pha tr n vào theo t l nh t ộ ỷ ệ ấ

định rồi phun đều lên b m t v t li u c n t y x Sau th i gian tác d ng c n thi t, ề ặ ậ ệ ầ ẩ ạ ờ ụ ầ ếchấ ẩt t y x s ạ ẽ được r a s ch cùng v i ch t phóng x bử ạ ớ ấ ạ ằng dòng nước cao áp Tính năng kỹ thuật chính c a lo i ch t này là ng dủ ạ ấ ứ ụng để ẩ t y x cho b mạ ề ặt vũ khí trang

b Trong m t s tình hu ng nhị ộ ố ố ất định, người ta có th s dể ử ụng chúng để ẩ t y x ạcho

b m t các công trình xây d ng, h ng mề ặ ự ạ ục đường xá giao thông có b m t b ng bê ề ặ ằtông hoặc sơn trên vữa xi măng Sản ph m này do hãng Karcher-Futuretech/CHLB ẩ

Đức nghiên c u, ch tứ ế ạo và thương mại hóa

B ả ng 1 3 Ch tiêu k thu ỉ ỹ ậ t củ a RDS 2000

Thành ph n ầ RDS 2000 (1) RDS 2000 (2)

+ Có th làm sể ạch lại bằng nước lạnh, nước nóng hoặc hơi nước

Nước th i t vi c t y x có ch a ch t phóng x nên cả ừ ệ ẩ ạ ứ ấ ạ ần được thu gom và x ử

lý theo quy định

- Ưu, nhược điểm

+ RDS 2000 d ng l ng nên d dàng thêm vào trong quá trình t y x ạ ỏ ễ ẩ ạ

+ Đây là chấ ẩt t y x ạ cô đặc cao nên lượng chất thêm vào nướ ấc r t ít

+ RDS 2000 có các thành ph n c n thi t cho quá trình t y x : Chầ ầ ế ẩ ạ ất HĐBM; Chất tạo ph c; Ch t làm m m; Chứ ấ ề ất b trổ ợ thêm

+ Ít gây ô nhiễm môi trường

+ C 2 thành ph n 1 và 2 chả ầ ắc chắn, d b o qu n ễ ả ả

+ RDS 2000 thích h p v i các thi t b t y x m nh t bợ ớ ế ị ẩ ạ ới ấ ảo đảm thu n ti n và ậ ệ

hi u qu ệ ả

+ Khi nguyên bao gói, RDS 2000 b o quả ản được 5 năm

+ RDS 2000 d dàng tái ch hay tiêu huễ ế ỷ

1.2.3 Giới thiệu chung về chất tẩy xạ decon gel 1108

DeconGel 1108 được khuyến cáo để kh nhiử ễm các đồng v phóng x ị ạ cũng

như các hạt, kim lo i n ng, các h p ch t hạ ặ ợ ấ ữu cơ tan và không tan trong nước, k c ể ảcác h p ch t triti hóa Các l p ph hydrogel có th ợ ấ ớ ủ ể được áp d ng cho các b mụ ề ặt ngang, dọc và đảo ngược và có th ể được áp d ng cho h u h t các b m t bao gụ ầ ế ề ặ ồm

bê tông, bê tông tráng và sơn phủ, nhôm, thép, chì, cao su, plexiglas, herculite, gỗ,

s , v a ngói, vinyl, g ch lót sàn g m và linoleum Khi khô, s n ph m s nh t các ứ ữ ạ ố ả ẩ ẽ ốchất gây ô nhi m trong m t ma tr n polymer Màng có ch a ch t ô nhiễ ộ ậ ứ ấ ễm ịb t kín có thể được bóc bỏ và x lý theo các quy địử nh thích h p v ch t thảợ ề ấ i phóng x [17] ạ

240Pu, 241Pu, 242Pu, 137Cs, 134Cs, 60Co, 54Mn, 55Fe, 63Ni, 59Ni, 90Sr và 58Co cũng như

h u h t các hóa ch t công nghiầ ế ấ ệp độc h i và các v t liạ ậ ệu như chất th i methlab, ảamiăng, PCB, dầu thô, Sb, As, Ba, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Ni, Se, Ag, Zn và Mo,…

* Cơ chế ẩ t y x : ạ

Nguyên t c làm viắ ệc sản ph m này là dẩ ựa trên cơ sở ph n ng t o ph c vòng ả ứ ạ ứcàng b n v ng gi a h p ch t có kh ề ữ ữ ợ ấ ả năng tạo ph c ch t trong gel t y x v i ion ứ ấ ẩ ạ ớ

đồng v phóng x Ph c vòng càng lôi kéo ion phóng x ị ạ ứ ạ ra và lưu giữ chúng trong

h p ph n chợ ầ ất tạo màng c a gel Bên củ ạnh đó, trong thành phần gel còn có h p phợ ần chất hoạt động b m t, ch t ch ng tái bám, chề ặ ấ ố ất an định, ch t ứấ c ch ế ăn mòn và một

s ph gia khác Khi s d ng, gel t khô ố ụ ử ụ ự ở điều kiện thường và d dàng bóc l t ra ễ ộ

kh i b m t b nhi m x L p màng nhi m x sau khi bóc l t b ỏ ề ặ ị ễ ạ ớ ễ ạ ộ ỏ được thu gom và

x ửlý theo quy định hi n hành S n phệ ả ẩm này đã được EPA khuy n ngh s dế ị ử ụng để

tẩy các đồng v phóng x d ng h t, kim lo i n ng, h p ch t hị ạ ở ạ ạ ạ ặ ợ ấ ữu cơ tan hoặc không tan trong nước, th m chí c h p ch t c a triti khi chúng bám nhi m trên b m t n m ậ ả ợ ấ ủ ễ ề ặ ằngang, thẳng đứng ho c vòm c a h u h t các v t liặ ủ ầ ế ậ ệu như: bê tông được sơn, bê tông không sơn, nhôm, thép, chì, cao su, thủy tinh, g , s , v a, g ch men, g [32] ỗ ứ ữ ạ ỗ

T m t s ừ ộ ốchấ ẩt t y x ạthế ệ cũ và thế ệ ớ h h m i ta nh n th y t y x d ng gel có ậ ấ ẩ ạ ạ

cơ chế ự t khô ở điều kiện thường và d dàng bóc l t ra kh i b m t b nhi m x là ễ ộ ỏ ề ặ ị ễ ạ

ưu điểm vượt trội hơn so vớ ẩi t y x b ng dung dạ ằ ịch Do đó với mục tiêu hướng t i ớ

có th ể chế ạo đượ t c gel tiêu t y x ẩ ạ có tính năng tương đượng v i decolgel 1108 ớLuận văn đã lựa ch n h ch t hoọ ệ ấ ạt động b m t APG và ch t t o ph c vòng kìm là ề ặ ấ ạ ứ

h ệcitric citrat để làm đố- i tượng nghiên c u ứ

1.2.4 Thành phần và tính năng kỹ thuật của Decon gel 1108

K t qu cế ả ủa đề tài “Nghiên c u, xây d ng quy trình công ngh ứ ự ệchế ạ t o ch t tấ ẩy

x theo nguyên lý t o màng h p th , ph ng theo m u decol gel 1108, dùng cho các ạ ạ ấ ụ ỏ ẫcông trình xây d ng sau các v n và s c hự ụ ổ ự ố ạt nhân” đề tài thuộc chương trình

“Nghiên cứu k thu t, an toàn hỹ ậ ạt nhân đảm b o s n sàng chiả ẵ ến đấu cho quân đội giai đoạn 2016-2020, định hướng t i nhớ ững năm tiếp theo” ủc a ch nhiủ ệm đề tài Đại tá Tô Văn Thiệp thu c Vi n Công ngh m i/Vi n Khoa h c và Công ngh quân ộ ệ ệ ớ ệ ọ ệ

s ựta có:

 Kết quả phân tích thành phần của Decon gel 1108

Trong thành ph n gel 1108 có ch a các h p ph n PVC ho c m t h p chầ ứ ợ ầ ặ ộ ợ ất xenlulo ch a nhi u nhóm - ứ ề OH, axit citric- natri citrat, APG, h p ch t t o màu ợ ấ ạxanh, h p chợ ất ổn định pH x p x = 7 Và theo thông tin c a nhà s n xu t, gel 1108 ấ ỉ ủ ả ấkhông gây ăn mòn vật li u, b o quệ ả ản trong 5 năm Như vậy trong thành ph n gel s ầ ẽ

có h p ph n ch ng tái bám, chợ ầ ố ống ăn mòn và chất an định Song các h p ph n này ợ ầchiếm hàm lượng nh , trên ph ỏ ổLC-MS có xuất hi n các v t nhệ ế ỏ, không đặc trưng

K t h p v i ph TGA chúng ta có th nhế ợ ớ ổ ể ận định r ng, gel 1108 có hai h p phằ ợ ần chính là h p ph n ch t t o màng + ch t hoợ ầ ấ ạ ấ ạt động b m t là nhề ặ ững phân t hử ữu cơ mang m ch dài (píc 309 ạ oC) và h p ph n ch t t o ph c vòng càng, chợ ầ ấ ạ ứ ất ức ch ế ăn mòn, chất an định, ch t ch ng tái bám, ph gia khác (píc 105 ấ ố ụ oC) là các phân t có ử

MW nh ỏ hơn, nhiệt độ sôi không quá cao ho c khi nhiặ ệt độ lên 100oC thì phân t ử

di n ra quá trình phân h y nhi t m t ph n, ph n hễ ủ ệ ộ ầ ầ ữu cơ còn lạ ẽ ội s g p ph n hầ ữu cơ

ở trên và phân h y hoàn toàn 309 ủ ở oC

 Kết quả đánh giá tính năng kỹ thuật của Decon gel 1108

K t qu ế ả phân tích các đặc tính c a Decon gel 1108 ng thái gel và sau khi ủ ở trạ

tạo màng, được dẫn ra trong b ng 1.8 ả

Bảng 1 8 Kết quả phân tích của gel và màng Decon gel 1108

TT Chỉ tiêu Phương pháp đo vị đo Đơn Kết quả

Công bố của nhà sản xuất

1 Ngoại quan Mắt thường - đồng nhất, Dạng gel,

mùi ngọt

-

2 Màu sắc 2102:2008 TCVN - Xanh nhạt -

4 Lượng tiêu hao (đạt độ dày của màng 0,7-1,0

mm sau khi phủ đều)

TCVN 2095:1993 L/m2 1,1 ≤1,2

5 Khoảng nhiệt độ sử dụng hiệu quả 9567:2013 TCVN oC 15-50 15-50

6 Độ ẩm tương đối của môi trường sử dụng 9350TCVN :2012 % 75- 89 70-90

TT Chỉ tiêu Phương pháp

đo vị đo Đơn Kết quả

Công bố của nhà sản xuất

8 Thời gian có thể phủ tiếp lớp thứ hai 9567:2013 TCVN Giờ 1,6 ≤2,0

9 Độ bám dính của màng trên nền CT-3 2097:1993 TCVN Điểm 2 2

10 Độ bền kéo đứt của màng gel sau khi khô

TCVN 4635:1988

MPa 25,526 -

11 Độ dãn dài khi đứt của màng gel sau khi khô % 332,602 -

12 Độ dãn dư của màng gel sau khi khô % 76,8 -

16 Khối lượng riêng ở 25oC TCVN 10237-1:2013 g/cm3 1,012

17 Độ ăn mòn nền thep CT-3 sau 10 lần phủ

Không ăn mòn

18 Hàm lượng chất hoạt động bề mặt 6971:2001 TCVN ‰ 3,2

19 Hàm lượng chất không bay hơi 10519:2014 TCVN % 19,00

K t qu ế ả thu được cũng cho thấy, các thông s ố thu được trong B ng 1.8 là phù ả

h p v i s u công b c a hãng CBI polymers-M và các nghiên cợ ớ ố liệ ố ủ ỹ ứu khác đã công bố -11] [8

 Kết quả đánh giá hiệu quả tẩy xạ cho các bề mặt vật liệu

Hiệu qu t y x cả ẩ ạ ủa decon gel 1108 được Viện Công ngh mệ ới tiến hành theo quy trình và m u tiêu bẫ ản như đã nêu ở trên t i Vi n Y h c phóng x ạ ệ ọ ạ và U bướu

quân đội, Vi n Hóa h c- ệ ọ Môi trường quân s K t qu ự ế ả thu được cho th y gel 1108 ấ

có hi u qu t y x khá cao sau m t l n t y x , tùy theo ngu n phóng x và mệ ả ẩ ạ ộ ầ ẩ ạ ồ ạ ẫu nghiên c u mà giá tr ứ ị dao động trong kho ng 45-98 % ả

Hiệu qu t y x c a Decon gel 1108 cho các lo i b m t v t li u nhi m các ả ẩ ạ ủ ạ ề ặ ậ ệ ễ

đồng v phóng x ị ạ khác nhau được nêu trong B ng 1.9 ả dưới đây:

Bảng 1 9 Hiệu quả tẩy xạ của Decon gel 1108

TT Nguồ n đ ồng

v phóng x ị ạ

B mề ặ t vậ ệu t linghiên c u ứ

Hiệu suấ ẩ ạt t y x sau

-

-

- 67±9 Như vậy, có th th y ch t t y x Decongel 1108 nói riêng và các ch t t y x ể ấ ấ ẩ ạ ấ ẩ ạtheo cơ chế ạ t o màng ch t y x hi u qu i v i các ch t phóng x trên b m t c a ỉ ẩ ạ ệ ả đố ớ ấ ạ ề ặ ủ

v t li u và có hi u qu h n ch i v i các ch t phóng x thâm nh p sâu vào trong ậ ệ ệ ả ạ ế đố ớ ấ ạ ậ

kh i v t li u K t qu nghiên cố ậ ệ ế ả ứu phân tích đánh giá chất lượng và hi u qu t y x ệ ả ẩ ạ

của decon gel 1108 thu được là cơ sở để tôi ti n hành nghiên c u ch t o m u gel ế ứ ế ạ ẫMRD-1 với tính năng tương đương từ nguyên vật liệ ẵn có trong nước.u s

1.3 Thành phần và công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel

1.3.1 Thành phần chính của chất tẩy xạ dạng gel

1.3.1.1 Hợp phần chất điều chỉnh sức căng bề mặt

Trong thành ph n ch t t y x d ng gel có s d ng ch t hoầ ấ ẩ ạ ạ ử ụ ấ ạt động b mề ặt đểđiều ch nh sỉ ức căng bề ặ m t Ch t hoấ ạt động b m t phù h p trong ma tr n ch t t y ề ặ ợ ậ ấ ẩ

x d ng gel c n có m t s ạ ạ ầ ộ ố đặc điểm:

- Hoạ ộng như chất phân tán đểt đ phân tán đều polymer, h t kim lo i, tác nhân ạ ạ

t o ph c/vòng càng, nh ng thành ph n khác ho c t o ra s hòa h p các thành phạ ứ ữ ầ ặ ạ ự ợ ần

đó

- Tác dụng làm tăng hiệu suất lớp ph trong viủ ệc loại bỏ chất ô nhiễm

- Tác dụng cải thiện thời gian sử ụ d ng c a dung dủ ịch phủ

- Tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của thành ph n l p ph ầ ớ ủ

Các ch t hoấ ạt động được s d ng g m có: ch t hoử ụ ồ ấ ạt động anion, ch t hoấ ạt

động b m t không sinh ion, ch t hoề ặ ấ ạt động b m t cation Vi c l a ch n ch t ho t ề ặ ệ ự ọ ấ ạ

động b m t ph thu c vào thành ph n nhề ặ ụ ộ ầ ựa được ch n trong s d ng ch t mang ọ ử ụ ấ

d ng l ng Các tác nhân hoạ ỏ ạt động b mề ặt anion đã biết như: natri oleate, kali oleate

và mu i kim lo i khác cố ạ ủa axit béo, alkylbenzene sulfonate như natri dodecylbenzene sulfonate; este axit sulfuric của rượu bậc cao hơn như natri lauryl sulfat và lauryl sunfat amoni, natri alkyl sulfat và các sunfonat bao g m, ví d natri ồ ụdodecyl sulfonat Các ch t hoấ ạt động b mề ặt không sinh ion như: các ete polyoxyethylene alkylaryl như ete polyoxyethylene nonylphenyl và polyoxyethylene octylphenyl [13]

M t s ộ ốchất hoạt động b mề ặt được s dử ụng đố ớ ới v i l p ph PVA là: sodium ủpolynaphthalene sulfonate, polyether được bi n tính polydimethyl-siloxane, ếethoxylated alcohols ion không sinh t 6 to từ ới 10 đơn vị ethylene oxide trên một phân t , và h n h p các ch t này ử ỗ ợ ấ

1.3.1.2 Hợp phần chất tạo phức với ion kim loại

Chấ ạt t o ph c và/ho c t o vòng ứ ặ ạ càng chính là các tác nhân khử nhi m Các ễ

chấ ạt t o vòng càng và / ho c t o ph c có th thêm vào ma tr n h n h p t o l p ph ặ ạ ứ ể ậ ỗ ợ ạ ớ ủ

để ấ h p th liên k t các kim loụ ế ại phóng xa như Fe, Mg, Co, Mn, vào lớp ph Các ủchấ ạt t o ph c và/ho c t o vòng càng ứ ặ ạ này được b ổ sung để ăng cườ t ng kh ả năng liên

k t l p ph v i kim lo i phóng x Các ch t t o ph c và/ho c t o vòng ế ớ ủ ớ ạ ạ ấ ạ ứ ặ ạ càng được

biến tính để tăng khả năng hòa tan và tăng kết dính hóa h c c a chúng v i ma trọ ủ ớ ận chất tạ ớo l p ph 6 17 ủ[1 ], [ ]

Có nhi u ch t t o ph c và/ho c t o vòng ề ấ ạ ứ ặ ạ càng có th ể được s d ng Trong ma ử ụtrận ch t t y phóng x d ng gel có th có ch a m t ho c nhi u tác nhân t o ph c ấ ẩ ạ ạ ể ứ ộ ặ ề ạ ứ

vòng càng M i tác nhân vòng ỗ càng ho c t o phặ ạ ức hướng t i nh ng kim lo i phóng ớ ữ ạ

x nhạ ấ ịt đnh

Aminopolycarboxylates (APCA) đã được s d ng t cu i c a nhử ụ ừ ố ủ ững năm

1940 như là các tác nhân ạ t o ph c hi u qu trong các ngành công nghi p khác nhau ứ ệ ả ệ

Ví d EDTA (ethylenediaminetetraacetic axit), NTA (axit nitrilotriacetic) và DTPA ụ(diethylenetriaminepentaacetic axit), trong s nh ng th khác, có th ố ữ ứ ể được s d ng ử ụtrong công nghi p làm s ch, ch t t y rệ ạ ấ ẩ ửa gia đình và mỹ ph m, trong b t gi y và ẩ ộ ấ

gi y, h t nhân, nhi p ấ ạ ế ảnh, dược ph m, hàng d t, da và các ngành công nghi p cao ẩ ệ ệ

su

Đối v i l p ph PVA có th dùng các ch t t o ph c vòng càng ớ ớ ủ ể ấ ạ ứ như: ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)

1.3.1.3 Hợp phần chất tạo gel

Thành phần nh a trong h p ph n l p ph g m v t liệự ợ ầ ớ ủ ồ ậ u polymer phù hợp tương thích v i ch t mang d ng l ng Ba lo i polymer ph bi n dùng trong h lớ ấ ạ ỏ ạ ổ ế ệ ỏng đó là: polyme hòa tan, bán tan, và cao su

Các polyme trên g m có poly(vinyl ồ acetate), poly(vinyl formal), poly(vinyl butyral), poly(vunyl chloride), copolymer poly(vinyl chloride-vinyl acetate)

1.3.1.4 Hợp phần phụ khác

- Chất điều ch nh pH: s dỉ ử ụng để đạt độ pH mong mu n Các ch t này g m có ố ấ ồcác h p chợ ất axit vô cơ bao gồm natri hydrogen sulfate, canxi ph t phát và ốhydrogen ph t phát; các h p ch t axit hố ợ ấ ữu cơ bao gồm axit cacboxylic chẳng hạn như axit oxalic, và axit polyacrylic; các hợp ch t kiấ ềm vô cơ bao gồm hydroxit, silicat và cacbonat; và các h p ch t ki m hợ ấ ề ữu cơ bao gồm amin và alkoxit [22]

- Chất làm m m, làm d o ví d glycerin, dibutyl phthalate, và 2,2,4-trimethyl-ề ẻ ụ1,3-pentanediol monoisobutyrate

- Tác nhân giải phóng: tác nhân này được thêm vào thành ph n l p ph mầ ớ ủ ột lượng nhất định để giúp cho bóc l p ph ớ ủ khi đã khô kh i b m t m t cách d dàng ỏ ề ặ ộ ễNhững tác nhân giải phóng điển hình là polyme silicon, monoamide axit oleic, ch t ấ

bisamid béo, polyethylene glycol monostearat, petrolatum, natri alkyl benzen sulfonat, và sáp t ng h p bao g m sáp polyethylene ổ ợ ồ

- Các ch t làấ m đặc khác nhau, như hydroxyethylcellulose, natri polyacrylate, poly (acrylic acid), polysaccharides, silicas bốc khói và đất sét, thường được s ử

dụng để điều ch nh các tính chỉ ất ứng d ng c a thành ph n nhụ ủ ầ ựa Một ch kh trùng ất ửnhư 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutan cũng có thể được s d ng v i dung dử ụ ớ ịch nhũ tương polymer để kéo dài tu i th c a l p ph ổ ọ ủ ớ ủ

- Chất chống t o b ạ ọt

1.3.2 Công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel

L p ph d bóc có ch a các thành phớ ủ ễ ứ ần không bay hơi bao gồm kho ng 41-71% và các thành ph n d ả ầ ễ bay hơi bao gồm kho ng 29-59% trả ọng lượng

1.3.3 Phương pháp và kỹ thuật sử dụng chất tẩy xạ dạng gel

Ch t t y x d ng gel rấ ẩ ạ ạ ất đơn giản và d dàng ễ trong s d ng Có ba k thuử ụ ỹ ật được s dử ụng đó là: phun, quét và lăn Tùy từng d ng b m t, d ng gel mà ta s ạ ề ặ ạ ử

d ng các k thu t t y x cho phù h p Các l p ph ụ ỹ ậ ẩ ạ ợ ớ ủ sau khi khô được lo i kh i b ạ ỏ ề

m t nhi m x ặ ễ ạ

1.3.4 Đặc điể m tính ch ấ t củ a EDTA

- EDTA là từ viết tắt của Ethylene Diamine Tetraacetic Acid Đây là một axít hữu cơ mạnh (hơn 1.000 lần so với axít acetic), được tổng hợp vào năm 1935 bởi

nhà bác học F Munz Đây là một axít hữu cơ mạnh (hơn 1.000 lần so với axít acetic)

- EDTA và các muối của nó thường ở dạng tinh thể màu trắng hoặc bột, không bay hơi và có độ tan cao trong nước

- EDTA được tổng hợp từ ethylenediamine (C2H4(NH2)2), formol (HCHO) và gốc cyanide (HCN hoặc NaCN)

- Các sản phẩm thương mại thường ở dạng muối như là CaNa2EDTA, Na2EDTA, Na4EDTA, NaFeEDTA,…

- EDTA phân hủy (cháy khét) ở nhiệt độ > 160oC

- EDTA được dùng trong sản xuất phức chất trung, vi lượng dạng chelate cung cấp cho ngành phân bón và thức ăn chăn nuôi Phức chất Chelate cung cấp các vi chất (Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, Mn) cho động thực vật Phức kim loại dạng chelate rất bền trong đất và hiệu quả rất cao đối với cây trồng, thân thiện với môi trường, con người và động vật

- EDTA được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa 33%, xử lý nước 18%, công nghiệp giấy 13% (được sử dụng để phòng những ảnh hưởng của các ion Fe2+, Cu2+,

Mg2+ trong quá trình tẩy trắng) và các ngành công nghiệp khác

V ề thự ếc t , trên b m t v t li u xây dề ặ ậ ệ ựng như thép, gạch, bê tông, sơn, kính,

g ch men, gạ ỗ,… ít nhiều s có m t c a các ion kim loẽ ặ ủ ại như Mg, Ca, Al, Fe Do đó,

nh ái lờ ực ưu tiên với các ion này nên chúng tôi đã bổ sung thêm EDTA vào thành

phần đơn công nghệchế ạ t o gel MRD-1 để ỗ h thêm cho các tác nhân chelat ttrợ ạo

ph c vòng càng v i ion phóng xứ ớ ạ Hơn nữa, EDTA cũng góp phầ ổn địn nh pH, ức

chế vi sinh v t phát tri n- nâng cao tu i thọ ủậ ể ổ c a sản ph m ẩ

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

I131; axetonitril (Merck), KBr (dùng cho phân tích IR, Sigma), metanol (Merck), etanol (Fisher); nước cất hai l n; NaOH (P.a), HNOầ 3 (P.a), HCl (P.a), khí argon (ICP-MS), nước deion, cồn tuyệt đối Gel tẩy xạ Decon gel 1108 (Mỹ, 2017); axit xitric monohydrat (P.a, Sigma), trinatri xitrat dihydrat (P.a, Sigma), ankyl polyglucosid APG08, APG10 và APG1214 (DP=1,3-1,5, P.a, Sigma); trinatri xitrat dihydrat (P.a, Trung Quốc);

- Hóa chất chế tạo chất tẩy xạ: PVA dạng hạt (Singapo), axit xitric monohydrat (độ tinh khiết 99,5%, Trung Quốc), trinatri xitrat dihydrat (độ tinh khiết ≥99%, Trung Quốc), Ankyl polyglucosid APG10 và APG1214 (hàm lượng 50%, DP=1,3-1,5, Hàn Quốc), CMC (độ tinh khiết ≥99%, Trung Quốc), SDS (độ tinh khiết ≥99%, Trung Quốc); EDTA (độ tinh khiết ≥99%, Trung Quốc), màu thực phẩm, glyxin,…

2 .1.2 Thiết bị trong phòng thí nghiệm :

- Máy khấy đũa, IKA;

- Máy đo pH, Hanna;

- Máy quang ph h ng ngo i TENSOR II; Nicolet 670 FT-ổ ồ ạ IR (Mỹ);

- Thiế ị ắt b s c ký l ng hiỏ ệu năng cao Agient 1100, detecter DAD, cột tách Zorbax (Mỹ);

- Thiết bị ắc ký lỏ s ng khối phổ LC MSD Trap SL - - - Agilent 1100(Mỹ);

- Máy quang ph t ổ ửngoại Jasco 350 (Nhật);

- Máy đo thời gian gel hóa GCT 110 (M ) ỹ

- H ph k Gammar hiệ ổ ế ện trường GC1520 Ortec HPGe (Canberra-M ); ỹ

- Máy đo phóng xạ Radiagem - 2000 với đầu đo SAB – 100 (Canberra-Mỹ);

- Máy quang ph plasma phát x khổ ạ ối phổ 7900 ICP-MS (Agilent);

- Thiết bị chụ ảp nh SEM SEM Jeoul JSM-6610LA;

- Thiết bị phân tích nhiệt TGA NETZSCH STA 409 PC/PG

- Máy khu y t n nhiấ ừ ổ ệt: 85-2 (Trung Quốc);

- Máy khu y t gia nhiấ ừ ệt, Cole Palmer;

- Cân phân tích (Toledo, Th y S ụ ỹ);

- Máy đo pH Mettler - Toledo AG (Thụy S ỹ);

- Nhớt kế mao quản, =0,6mm (Trung Qu ốc);

- T vi khí h u; t s y, (Trung Quủ ậ ủ ấ ốc);

- Các thi t b thí nghi m thông d ng khác ế ị ệ ụ

2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng

2.2.1 Phương pháp và kỹ thuật phân tích

- Phương pháp quang phổ ồ h ng ngo i (IR): S d ng k ạ ử ụ ỹ thuật ép viên KBr

hoặc tạo màng trên cuvet KBr, dải đo 4000-400cm-1, s quét 16 ố

- Phương pháp sắc ký l ng kh i ph (LC/MS): S d ng h dung môi ỏ ố ổ ử ụ ệMeOH:H2O ch y gradien MeOH t ạ ừ 15% đến 100% trong th i gian 35 phút Tờ ốc độdòng 0,6 ml/phút, c t RP-ộ C18 kích thước 3,0 x 150 mm, c h t 5ỡ ạ m Thông s MS: ốNguồn ion hóa ESI, nhi t đ ngu n 350 ệ ộ ồ oC, điện th ngu n 3,5 kV, ch ch y Full ế ồ ế độ ạScan, mod positive

- Phương pháp ICP/MS: Dùng để định lượng Cs, Zr và Sr, theo các phương trình đường chu n hình 2.1 ẩ