Nghiên cứu xác định hàm lượng uranium trong một số mẫu nước giếng thuộc khu vực thủ đức thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGƠ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG URANIUM TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC GIẾNG THUỘC KHU VỰC THỦ ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGƠ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG URANIUM TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC GIẾNG THUỘC KHU VỰC THỦ ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Chuyên ngành : Vật lý nguyên tử hạt nhân Mã số : 844 01 06 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ CƠNG HẢO Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục biểu đồ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ URANIUM VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHỔ ALPHA 1.1 Sơ lược uranium 1.1.1 Uranium 1.1.2 Tính chất chuỗi phân rã uranium 1.1.3 Ứng dụng ảnh hưởng uranium 1.2 Tình hình nghiên cứu uranium mơi trường Việt Nam giới 10 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 10 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam hướng nghiên cứu 11 1.3 Phân rã alpha phương pháp phân tích phổ alpha 12 1.3.1 Phân rã alpha 12 1.3.2 Phương pháp phân tích hệ phổ kế alpha 14 1.3.3 Cấu tạo nguyên lí hoạt động hệ phổ kế Alpha Analyst 16 Kết luận chương 22 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH HOẠT ĐỘ URANIUM TRONG MẪU MÔI TRƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHỔ ALPHA 23 2.1 Dụng cụ hóa chất dùng cho q trình thí nghiệm 23 2.1.1 Nhựa trao đổi cation C100 24 2.1.2 Bố trí thí nghiệm tách chiết 25 2.1.3 Quy trình tách chiết 25 2.2 Ứng dụng phương pháp mạ điện phân để tạo mẫu đo alpha 27 2.2.1 Lý thuyết điện phân mạ điện 27 2.2.2 Chuẩn bị thiết bị chất điện phân 28 2.2.3 Dung dịch điện phân 30 2.2.4 Các bước tiến hành điện phân 30 2.2.5 Các thơng số q trình điện phân 31 2.3 Quy trình phân tích trường hợp mẫu mơi trường RGU-1 31 2.4 Quy trình xác định hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh 33 2.5 Xử lý kết đo đạc 34 2.5.1 Hiệu suất trình điện phân 34 2.5.2 Xử lý kết cho thí nghiệm tách uranium từ uranium chuẩn 34 2.5.3 Xử lý kết cho thí nghiệm mẫu RGU-1 36 2.5.4 Xử lý số liệu 15 mẫu nước giếng khu vực Thủ ĐứcTP Hồ Chí Minh 38 Kết luận chương 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ TÁCH CHIẾT URANIUM TRONG MẪU CHUẨN, MẪU RGU-1 SỬ DỤNG NHỰA CATION C100 VÀ HOẠT ĐỘ URANIUM TRONG MẪU NƯỚC GIẾNG 40 3.1 Kết thí nghiệm sử dụng mẫu chuẩn chứa uranium 40 3.1.1 Kết trình cột nhựa cation C100 hấp phụ mẫu chuẩn chứa uranium rửa giải cột nhựa thu lại uranium 40 3.1.2 Kết luận hiệu suất trình 43 3.2 Kiểm chứng việc tách chiết uranium mẫu RGU-1 44 3.2.1 Kết phá hủy mẫu RGU-1 từ dạng bột thành dạng dung dịch để thu uranium mẫu 44 3.2.2 Kết trình hấp phụ uranium mẫu RGU-1 lên bề mặt nhựa cation C100 44 3.3 Kết hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh 45 Kết luận chương 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 DANH MỤC CƠNG TRÌNH 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT PIPS Passivated Implanted Plannar Silicon Đầu dị Si planar ni cấy ion thụ động SSB Singel-Sideband Modulation Detector hàng rào mặt ADC Analog to Digital Coverter Biến đổi tương tự thành số MCA Multi Channel Analyzer Máy phân tích biên độ đa kênh MCB Multi Channel Buffer Bộ đệm đa kênh DJ Diffused Junction Đầu dò tiếp xúc khuếch tán cts counts Số đếm PTFE Poly Tetra Fluorethylene nhựa Teflon DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bề dày cửa sổ detector PIPS detector SSB 19 Bảng 1.2 Thông số kĩ thuật detector A1200-37AM 19 Bảng 1.3 Các đặc tính tiền khuếch đại 20 Bảng 2.1 Đặc tính kĩ thuật nhựa trao đổi cation axít mạnh C100 24 Bảng 2.2 Hàm lượng nguyên tố có mẫu RGU-1 32 Bảng 2.3 Tọa độ độ pH 15 địa điểm lấy mẫu nước giếng 38 Bảng 3.1 Giá trị hoạt độ mẫu RGU-1 đo sau phá hủy mẫu 44 Bảng 3.2 Hoạt độ uranium đo sau cho uranium có mẫu RGU-1 hấp phụ lên nhựa rửa giải 45 Bảng 3.3 Hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực quận Thủ Đức 46 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Dung dịch muối bốn trạng thái oxi hóa uranium Hình 1.2 Chuỗi phân rã phóng xạ 238U Hình 1.3 Chuỗi phân rã phóng xạ 235U Hình 1.4 Các bước quy trình phân tích phổ alpha 15 Hình 1.5 Hệ thống phổ kế Alpha Analyst đo alpha 16 Hình 1.6 Sơ đồ khối hệ phổ kế Alpha Analyst 17 Hình 1.7 Máy bơm hỗ trợ hút chân không buồng đo detector 18 Hình 2.1 Bố trí cột nhựa cho thí nghiệm trao đổi cột 25 Hình 2.2 Sơ đồ mạch mạ điện phân 29 Hình 2.3 Cấu tạo bình điện phân 30 Hình 2.4 Vị trí địa điểm khảo sát nước giếng 39 Hình 3.1 Độ pH ảnh hưởng tới khả hấp phụ uranium nhựa cation 40 Hình 3.2 Tốc độ chảy axít ảnh hưởng tới khả rửa giải uranium 41 Hình 3.3 Nồng độ axít ảnh hưởng tới khả rửa giải uranium 42 Hình 3.4 Đĩa inox sau điện phân dung dịch rửa giải nhựa hấp phụ uranium 43 Hình 3.5 Mối quan hệ hoạt độ uranium độ pH mẫu nước giếng 47 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước ngầm từ lâu xem đối tượng nghiên cứu chủ yếu tầm quan trọng nguồn tài nguyên người thành phần chu trình thủy văn tồn cầu Khi nghiên cứu nước ngầm, vấn đề chủ yếu quan tâm xác định tỉ lệ chuyển đổi thành phần hóa học, xác định độ tuổi hay xác định vị trí nước ngầm đánh dấu hóa học [27] Ở Việt Nam, hộ gia đình có xu hướng tự khoan giếng để tận dụng nguồn nước ngầm có sẵn Tuy nhiên, nước giếng khoan lại dùng trực tiếp để phục vụ sinh hoạt mà khơng qua quy trình xử lý Trong nhiều khu vực bị nhiễm, nguồn nước bị nhiễm bẩn [3] Nếu sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn gây ảnh hưởng xấu cho sức khỏe người sử dụng [22], [24] Những hiểu biết nguồn nước ngầm giúp ích nhiều cho việc nghiên cứu biến động địa chất, ô nhiễm hay chất lượng nguồn nước Từ cung cấp thêm sở liệu góp phần nâng cao chất lượng sống người Trong nước ngầm có nhiều nguyên tố, chúng ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng nguồn nước Trong phải kể đến đồng vị phóng xạ uranium [21], [24] với phân bố hàm lượng trung bình uranium vỏ trái đất vào khoảng 2-4 ppm [21] Trong tự nhiên, uranium tạo thành phức cacbonat hịa tan cao mơi trường tính kiềm [41] Vì làm tăng khả tồn uranium môi trường đất nước Nguồn gốc sơ khai uranium từ nuclit phóng xạ phân bố chúng môi trường phụ thuộc lớn vào mạng lưới địa chất vào nguồn nước q trình ăn mịn đất đá Các đồng vị uranium có thời gian bán rã lớn (khoảng từ 2,48.105 năm đến 4,51.109 năm) [11] nên dùng để xác định tuổi Trái Đất Ngồi ra, uranium cịn sử dụng để nhuộm màu cho thủy tinh uranium, phim ảnh [32] Ngày nay, uranium đồng vị cịn nhiên liệu chủ yếu nhà máy điện hạt nhân Có nhiều nghiên cứu hàm lượng nguyên tố phóng xạ uranium nước ngầm cơng trình nghiên cứu I Samaropoulos cộng [29] Trong nghiên cứu này, tác giả đo hoạt độ phóng xạ đồng vị 238U 234U mẫu suối nước nóng nước giếng khoan khu vực miền Bắc Hy Lạp Kết cho thấy có chênh lệch lớn hàm lượng uranium nước giếng khoan (khoảng 0,15 µgL-1) nước suối (khoảng 7,66 µgL-1) Nói cách khác, hàm lượng uranium nước suối cao hẳn so với nước giếng khoan Hay cơng trình nghiên cứu Lê Cơng Hảo cộng [19] xác định uramium, thorium radium tự nhiên mẫu nước đất; Cơng trình nghiên cứu Osmond cộng cân đồng vị phóng xạ uranium lời cảnh báo biến đổi dị thường [25],… Một số phương pháp xác định uranium có nước áp dụng sử dụng phổ alpha [19], sử dụng phổ gamma [18]… Trong đó, sử dụng phổ alpha phương pháp hiệu áp đụng nhiều phương pháp giúp xác định xác hoạt độ 238U 234U chúng có hàm lượng thấp mẫu [19] Tuy giới có nhiều nghiên cứu hàm lượng uranium nước ngầm, Việt Nam cơng trình nghiên cứu vấn đề hạn chế thiếu số liệu thực nghiệm Vì vậy, để góp phần bổ sung xây dựng liệu thực tế phân bố hàm lượng uranium nguồn nước ngầm nghiên cứu phương pháp sử dụng vật liệu để loại bỏ uranium nước với giá thành thấp, chọn đề tài “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG URANIUM TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC GIẾNG THUỘC KHU VỰC THỦ ĐỨC-THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH” làm đề tài luận văn thạc sĩ Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu xác định hàm lượng uranium số mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh cách tạo nguồn Alpha-Uranium từ mẫu nước sử dụng phương pháp mạ điện phân phương pháp phổ alpha Bố cục luận văn Luận văn trình bày theo chương sau: Mở đầu 41 Trong đó, giá trị hiệu suất hấp phụ uranium thấp ứng với dung dịch có độ pH=0,8 (98,23 ± 0,46)% cao ứng với dung dịch có độ pH=2 (98,88 ± 0,35)% Nguyên nhân thăng giáng giá trị hiệu suất giá trị pH đến từ việc đồng pH mơi trường nhựa chưa hồn tồn  Tốc độ chảy dung dịch qua cột nhựa Tốc độ chảy khảo sát dung dịch rửa giải với mức độ 0,5 mL/phút, mL/phút mL/phút Kết trình bày hình 3.2 Hiệu suất trình rửa giải uranium (%) 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 0,5 mL/phút 40.00 mL/phút mL/phút 30.00 20.00 10.00 0.00 Lần thí nghiệm Hình 3.2 Tốc độ chảy axít ảnh hưởng tới khả rửa giải uranium Nhận xét: Tốc độ chảy dung dịch rửa giải có ảnh hưởng tới khả rửa giải uranium hấp phụ nhựa Kết đạt hiệu suất cao tốc độ chảy mL/phút (83,16 ± 5,86)%, kết cao tốc độ chảy 0,5 mL/phút (61,88 ± 6,45)% mL/phút (76,92 ± 3,81)% Sự thăng giáng kết thí nghiệm tốc độ chảy nhanh, lượng uranium hấp phụ bề mặt nhựa khơng kịp hịa tan vào axít chảy qua, sau rửa giải, uranium bám bề mặt nhựa Khi tốc độ chảy chậm, tượng bắt giữ ngược lại uranium nhựa diễn khiến uranium thu sau rửa giải giảm không đồng Mỗi lần thí nghiệm chịu vài yếu tố tác động tới hiệu suất cuối cùng, vậy, ứng với 42 điều kiện thay đổi thực lần sau lấy trung bình kết để đưa kết luận cuối nhằm đảm bảo tính thống kê nghiên cứu  Nồng độ dung dịch axít rửa giải Nồng độ dung dịch axít rửa giải khảo sát với nồng độ axít nitric M M kết thể hình 3.3 Hiệu suất trình rửa giải uranium (%) 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 1M 40.00 2M 30.00 20.00 10.00 0.00 Lần thí nghiệm Hình 3.3 Nồng độ axít ảnh hưởng tới khả rửa giải uranium Nhận xét: Trong nghiên cứu mình, tơi sử dụng axít nitric với nồng độ M M để tiến hành rửa giải Khả rửa giải tốt uranium nhựa trao đổi cation Dowex 50Wx8 Dowex 50Wx4 axít nitric nồng độ M nghiên cứu Bahattacharyya cộng [10] Trong nghiên cứu tác giả Bahattacharyya, nhựa Dowex 50Wx4 rửa giải axít nitric nồng độ M cho hiệu suất lên tới (99,2 ± 0,6)%, hiệu suất coi cao chứng tỏ khả rửa giải uranium axít nitric Nhưng thực rửa giải tương tự cho nhựa cation C100 hiệu suất trung bình trình với axít nitric nồng độ M (76,61 ± 7,97)% Điều chứng tỏ axít nitric nồng độ M có khả rửa giải uranium nhựa cation C100 nhiên hiệu suất chưa tốt Chính chúng tơi định tăng nồng độ axít rửa giải lên M để khảo sát Tuy tăng nồng độ lên M mà 43 không tăng lên M hay M muốn giữ nồng độ axít mức thấp nhằm hạn chế lượng axít phải sử dụng chi phí q trình rửa giải, đồng thời tiết kiệm thời gian nghiên cứu Sau khảo sát, khả rửa giải uranium nhựa cation C100 axít nitric nồng độ M (83,16 ± 5,86)% Kết cao hẳn kết rửa axít nitric nồng độ M (76,61 ± 7,97)% Nhận thấy hiệu suất rửa giải uranium nhựa cation C100 axít nitric nồng độ M tương đối cao, chấp nhận đồng thời phù hợp tiêu chí vừa tăng hiệu suất vừa hạn chế chi phí q trình tách… Những đĩa inox sau điện phân dung dịch rửa giải cho hình ảnh trực quan hình 3.4 Hình 3.4 Đĩa inox sau điện phân dung dịch rửa giải nhựa hấp phụ uranium 3.1.2 Kết luận hiệu suất trình Nhựa trao đổi cation C100 có khả hấp phụ tốt uranium dung dịch có độ pH thấp, khoảng nhỏ Từ thấy độ pH dung dịch có ảnh hưởng mạnh tới khả hấp phụ uranium nhựa cation C100 Axít nitric có nồng độ M cho khả rửa giải uranium hiệu nồng độ M nhựa cation C100, điều chứng tỏ loại nhựa trao đổi cation khác phù hợp với nồng độ axít rửa giải khác nhau, đồng thời tốc độ chảy dung dịch rửa giải có ảnh hưởng tới việc rửa giải uranium phải kiểm sốt tốc độ chảy dung dịch rửa giải để đạt kết tốt Qua q trình thí nghiệm, chúng tơi định chọn nhựa trao đổi 44 cation C100 để khảo sát hoạt độ uranium mẫu nước giếng môi trường với điều kiện chảy qua axít nitric có pH 2, điều kiện rửa giải axít nitric có nồng độ M tốc độ chảy giữ ổn định mL/phút 3.2 Kiểm chứng việc tách chiết uranium mẫu RGU-1 3.2.1 Kết phá hủy mẫu RGU-1 từ dạng bột thành dạng dung dịch để thu uranium mẫu Sau thực phá hủy mẫu RGU-1 từ dạng bột thành dạng dung dịch, kết thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Giá trị hoạt độ mẫu RGU-1 đo sau phá hủy mẫu STT Hoạt độ (Bq/kg) 4946 ± 186 5006 ± 171 4934 ± 178 Giá trị trung bình Hoạt độ mẫu RGU-1 (Bq/kg) (Bq/kg) 4962 ± 38 4940 ± 30 Độ lệch so với hoạt độ mẫu RGU-1: 0,45% So sánh với số liệu hoạt độ đồng vị uranium có mẫu RGU-1 [37], kết việc phá hủy mẫu với độ lệch hoạt độ 0,45% Giá trị hoạt độ sai khác nhỏ với số liệu hoạt độ mà IAEA cung cấp sai số q trình thực thí nghiệm sai số cân điện tử hay dụng cụ thí nghiệm gây Tuy nhiên, sai khác bé bỏ qua 3.2.2 Kết trình hấp phụ uranium mẫu RGU-1 lên bề mặt nhựa cation C100 Sau phá hủy mẫu RGU-1, lượng uranium có mẫu cho hấp phụ lên nhựa cation C100 rửa giải Kết thể bảng 3.2 Hiệu suất tách uranium nhựa trao đổi cation tính tốn (91,00 ± 3,64)% Kết cao, lần cho thấy khả hấp phụ rửa giải nhựa trao đổi cation C100 tốt 45 Bảng 3.2 Hoạt độ uranium đo sau cho uranium có mẫu RGU-1 hấp phụ lên nhựa rửa giải STT Hoạt độ (Bq/kg) 4384 ± 162 4717 ± 158 4445 ± 145 Giá trị trung bình Hoạt độ mẫu RGU-1 (Bq/kg) (Bq/kg) 4515 ± 177 4940 ± 30 Độ lệch so với hoạt độ mẫu RGU-1: 8,60% Qua q trình thí nghiệm với mẫu RGU-1, kết uranium hấp phụ lên nhựa rửa giải cho thấy hoạt độ thu có độ lệch so với hoạt độ mẫu RGU-1 8,60% Có thể nhận thấy giá trị độ lệch không đáng kể phương pháp sử dụng nhựa trao đổi cation C100 phương pháp phù hợp để khảo sát hoạt độ uranium dung dịch 3.3 Kết hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh Hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức sau khảo sát thể bảng 3.3 Nhận xét: - Hoạt độ địa điểm nước giếng khảo sát có chênh lệch không đồng - Giá trị hoạt độ đồng vị U dao động từ (33,67 ± 4,87) mBqL-1 tới (129,72 ± 238 14,09) mBqL-1 với giá trị trung bình khoảng (61,56 ± 5,91) mBqL-1 đồng vị U (23,72 ± 3,43) mBqL-1 tới (117,86 ± 12,80) mBqL-1 với giá trị 234 trung bình khoảng (55,92 ± 6,21) mBqL-1 - Hoạt độ đồng vị 234U 238U có khác địa điểm với tỉ số trung bình đồng vị 238U/234U khoảng 1,10 - Với số liệu thu nhận thấy có tồn uranium nước giếng hay nước ngầm đất khu vực quận Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh - Mối quan hệ hoạt độ uranium độ pH mẫu nước giếng thể hình 3.5 Có thể thấy độ pH nước giếng sau đo có giá trị chủ yếu nằm 46 khoảng đến Với khoảng pH này, độ hòa tan tạo thành phức cacbonat uranium cao [41] Bảng 3.3 Hoạt độ 15 mẫu nước giếng khu vực quận Thủ Đức Mẫu Hoạt độ 238U (mBqL-1) Hoạt độ 234U (mBqL-1) Mẫu 45,92 ± 6,20 53,77 ± 7,23 Mẫu 55,49 ± 7,94 84,57 ± 12,10 Mẫu 78,83 ± 10,11 52,42 ± 6,73 Mẫu 129,72 ± 14,09 117,86 ± 12,80 Mẫu 63,90 ± 8,44 56,25 ± 7,43 Mẫu 61,23 ± 7,76 76,91 ± 9,74 Mẫu 65,44 ± 8,49 65,05 ± 8,44 Mẫu 58,16 ± 8,00 49,75 ± 6,84 Mẫu 71,94 ± 9,45 61,23 ± 8,04 Mẫu 10 45,15 ± 6,52 23,72 ± 3,43 Mẫu 11 75,38 ± 9,26 56,25 ± 6,91 Mẫu 12 42,48 ± 6,19 29,85 ± 4,35 Mẫu 13 33,67 ± 4,87 31,00 ± 4,48 Mẫu 14 46,30 ± 6,59 40,56 ± 5,77 Mẫu 15 49,75 ± 7,09 39,80 ± 5,67 47 140.00 Hoạt độ uranium (mBqL-1) 120.00 100.00 80.00 U-238 60.00 U-234 40.00 20.00 0.00 3.64 4.66 6.41 6.86 7.23 7.33 7.34 7.36 7.37 7.44 7.69 7.69 7.74 7.78 7.78 pH Hình 3.5 Mối quan hệ hoạt độ uranium độ pH mẫu nước giếng Kết luận chương Trong chương 3, chúng tơi trình bày kết thí nghiệm khảo sát khả tách chiết uranium nhựa trao đổi cation C100, đồng thời tiến hành so sánh đưa điều kiện thuận lợi cho thí nghiệm để đạt hiệu cao Việc lặp lại thí nghiệm cho mẫu chuẩn RGU-1 cung cấp IAEA góp phần tăng tính khách quan độ tin cậy kết Từ đó, tơi trình bày bảng số liệu phân bố hoạt độ uranium đo mẫu nước giếng thuộc khu vực quận Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Với mục tiêu nghiên cứu xác định hàm lượng uranium số mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh, luận văn đạt số kết sau: 1) Nghiên cứu xây dựng phương pháp tách uranium có dung dịch sử dụng nhựa trao đổi cation C100 đồng thời đưa điều kiện tối ưu theo khả tách chiết trình thí nghiệm 2) Nghiên cứu xây dựng phương pháp phá hủy mẫu môi trường chuẩn RGU-1 từ dạng bột sang dạng dung dịch với hiệu suất thu cao Kết việc tách chiết dung dịch mẫu RGU-1 sử dụng nhựa trao đổi cation cao 3) Đo đạc đưa số liệu hoạt độ uranium tỉ số hai đồng vị uranium 234U 238U phân bố 15 mẫu nước giếng thuộc khu vực Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh Giá trị hoạt độ đồng vị 238 U dao động từ (33,67 ± 4,87) mBqL-1 tới (129,72 ± 14,09) mBqL-1 với giá trị trung bình khoảng (61,56 ± 5,91) mBqL-1 đồng vị U 234 (23,72 ± 3,43) mBqL-1 tới (117,86 ± 12,80) mBqL-1 với giá trị trung bình khoảng (55,92 ± 6,21) mBqL-1 Tỉ số trung bình đồng vị U/234U khoảng 1,10 238 - Luận văn đạt số điểm như: 1) Xác định nhựa trao đổi cation C100 vật liệu có khả tách chiết uranium dung dịch tốt 2) Đưa điều kiện hấp phụ rửa giải uranium tối ưu cho nhựa trao đổi cation C100 3) Đề xuất phương pháp đơn giản việc phá hủy hoàn toàn mẫu RGU-1 từ dạng bột chứa uranium sang dạng dung dịch chứa uranium 49 Kiến nghị - Có thể tăng thêm vị trí khảo sát nước giếng địa bàn quận Thủ Đức-TP Hồ Chí Minh mở rộng quận khác địa bàn TP Hồ Chí Minh hay nước để tạo thành số liệu hoàn chỉnh phân bố uranium - Thực khảo sát tách chiết uranium cho loại nhựa trao đổi cation khác có tính chất tương tự nhựa cation C100 đồng thời thay đổi thông số để đưa điều kiện thích hợp cho loại nhựa - Có thể sử dụng nhựa trao đổi cation C100 để khảo sát đồng vị phóng xạ 210 Po dung dịch thay đổi độ pH dung dịch chảy qua dung dịch rửa giải - Sử dụng axít H2SO4, HCl thay cho axít HNO3 với nồng độ khác để khảo sát khả rửa giải uranium hấp phụ loại nhựa 50 DANH MỤC CƠNG TRÌNH Ngơ Mỹ Hạnh, Huỳnh Uyên Chi, Võ Thị Tố Vy, Lê Công Hảo (2018), “Nghiên cứu tách uranium mẫu dung dịch sử dụng nhựa trao đổi cation”, Hội thảo khoa học học viên cao học nghiên cứu sinh năm 2018-2019, trường đại học Sư phạm TP HCM NGHIÊN CỨU TÁCH URANIUM TRONG MẪU DUNG DỊCH SỬ DỤNG NHỰA TRAO ĐỔI CATION Ngô Mỹ Hạnh1*, Huỳnh Uyên Chi2, Võ Thị Tố Vy2, Lê Công Hảo2 Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh, 280 An Dương Vương, Quận 5, TP HCM Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên ĐHQG-HCM, 277 Nguyễn Văn Cừ, quận 5, Tp HCM TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, chúng tơi trình bày phương pháp tách uranium từ dung dịch uranium chuẩn nhựa trao đổi cation C100 có giá thành thấp Các thơng số ảnh hưởng đến trình tách độ pH, thời gian chảy, nồng độ axít rửa giải khảo sát nhằm tối ưu hoá việc hấp phụ uranium nhựa C100 Với điều kiện điều chỉnh, hiệu suất trình hấp phụ uranium nhựa cao dao động khoảng 97-98%, hiệu suất q trình rửa giải đạt 83% Từ khóa: tách uranium, nhựa trao đổi cation, hấp phụ uranium, nhựa trao đổi cation C100 ABSTRACT Investigation of separation of uranium from standard uranium solution using cation exchange resin In this study, we present a method for separating uranium from standard uranium solution using low-cost cation exchange resin C100 Effects of some parameters on the separating such as pH, contact time, acid concentration were investigated to give best conditions for the adsorption of uranium on the C100 resin Findings show that the adsorption efficiency of the C100 resin is quite high and ranges from 97% to 98%, while the efficiency of elution of uranium is over 83% Keywords: separating uranium, adsorption of uranium, cation exchange resin, cation resin C100 51 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lưu Tam Bát, Trương Thị Hồng Loan, Trương Hứu Ngân Thy, Huỳnh Thị Yến Hồng, Vũ Ngọc Ba Lưu Như Huỳnh (2016), “Xác định nồng độ đồng vị phóng xạ U mẫu lương thực thực phẩm phổ kế Gamma phân giải cao”, 238 Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, 6(84) [2] Ngô Quang Huy (2006), Cơ sở vật lý hạt nhân, NXB Khoa Học Kĩ Thuật [3] Trần Hoàng Mai (2011), Nghiên cứu ô nhiễm mangan nước giếng khoan tích lũy thể người dân xã Thượng Cát, huyện Từ Liêm, Hà Nội, Luận văn Thạc sĩ ngành Hóa phân tích, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, TP Hồ Chí Minh [4] Lê Nguyễn Tấn Phát (2018), Xây dựng quy trình xác định U (234U) sử dụng 238 tributyl phosphta (TBP), Khóa luận tốt nghiệp cử nhân Vật lý, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, TP Hồ Chí Minh [5] Nguyễn Văn Phú, Nguyễn Thị Bích Hường Đỗ Quang Trung (2016), “Nghiên cứu điều kiện tách thu hồi urani nước thải trình thủy luyện quặng đất Việt Nam Bằng phương pháp trao đổi anion”, Tạp chí Khoa học Đại học quốc gia Hà Nội: Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 32(4), Tr 161-166 Tiếng Anh [6] Azam A and Prasad R (1989), “Trace element analysis of uranium of soil and plant samples using fission track registration technique”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 133, pp.199-202 [7] Abdel Aal M (2014), “Purification of uranium concentrate from Abo-Rushied ore material with emphasize upon ion exchange technique”, South Eastern Desert, Egypt,Faculty of science Ain Shams University [8] Abd El-Ghany M S., Mahdy M A., Abd Elmonem N M and El-Hazek N T (1994), “Pilot plant studies on the treatment of El Atshan uranium ores, Eastern Desert, Egypt”, International Nuclear Information System, 28, p.229 52 [9] Barnes C D., da Silva Neves R A and Streat M (1974), “Anion exchange of uranium from aqueous sulphuric acid solutions: diffusion kinetics”, Journal of Applied Chemistry and Biotechnology, 24, pp.787-801 [10] Bhattacharryya A., Mohapatra P K., Pathak P N and Manchanda V K (2006), “Cation-exchange separation of uranium from thorium in nitric acid medium”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 268, pp.323-328 [11] Clifford A H (1968), The encyclopedia of the Chemical Elements, Reinhold Book Corp, New York, pp.777 [12] Ehl R G and Ihde A (1954), “Faraday's Electrochemical Laws and the Determination of Equivalent Weights”, Journal of Chemical Education, 3, pp.226-232 [13] E.-M Péligot (1842),“Recherches Sur L’Uranium”, Annales de chimie et de physique, 5(5), pp.5-47 [14] Hammond C R (2000), The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition [15] Iqra Z A and Abdul Q K (2015), “Uranium – The Element: Its Occurrence and Uses”, Journal- Chemical Society of Pakistan, 37(6), pp.1056-1080 [16] Kawassek Y M., Masoud A M., Taha M H and Husein A E M (2017), “Kinetics and thermodynamics of uranium ion adsorption from waste solution using Amberjet 1200 H as cation exchanger”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 315, pp.493-502 [17] Kiliari T and Pashalidis I (2010), “Simplified alpha-spectroscopic analysis of uranium water after its separation by cation-exchange”, Radiation Measurement, 45, pp.966-968 [18] Korun M and Kovacic K (2011), “Determination of (238)U in ground-water samples using gamma-ray spectrometry”, Applied Radiation and Isotopes, 69(3), pp.636-640 [19] Le Cong Hao, Chau Van Tao, Nguyen Van Dong, Luong Van Thong and Duong Mong Linh (2011), “Determination of natural uranium, thorium and radium 53 isotopes in water and soil samples by alpha spectroscopy”, Kerntechnick August, 76(4), pp.285-291 [20] Marisa J M and Paula L D (2010), “The riches of uranium”, Nature Chemistry, 2, p.424 [21] Mc Graw-Hill (2004), McGraw-Hill Concise Encyclopedia of Science and Technology, 5th Edition, The McGraw-Hill Professional [22] Nriagu J., Nam D H., Ayanwola T A., Dinh H., Erdenechimeg E., Ochir C and Bolormaa T A (2002), “High levels of uranium in groundwater of Ulaanbaatar, Mongolia”, The Science of the total environment, 414, pp.722-726 [23] Oh J S., Warwick P E., Croudace I W and Lee S H (2014), “Evaluation of three electrodeposition procedures for uranium, plutonium and americium”, Applied Radiation and Isotopes, 87, pp.233-237 [24] Orloff K G., Mistry K., Charp P., Metcalf S., Marino R., Shelly T., Melaro E., Donohoe A M and Jones R L (2004), “Human exposure to uranium in groundwater”, Environmental Research, 94(3), pp.319-326 [25] Osmond J K., Cowart J B and Ivanovich M (1983), “Uranium isotopic disequilibrium in ground water as an indicator of anomalies”, The International Applied Radiation and isotopes, 34(1), pp.283-308 [26] Paint D., Keesari T., Sharma D., Rishi M., Singh G., Jaryal A., Sinha U K., Dash A and Tripathi R M (2017), “Study on uranium contamination in groundwater of Faridkot and Muktsar districts of Punjab using stable isotopes of water”, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 313, p.635 [27] Porcelli D and Swarzenski P.W (2003), “The behavior of U- and Th-series nuclides in groundwater”, Review in Mineralogy and Geochemistry, 52, pp.317361 [28] Rollett A D (2008), Applications of Texture Analysis, John Wiley and Sons, pp.108 54 [29] Samaropoulos I., Efstathiou M., Pashalidis I and Ioannidou A (2012), “Determination of uranium concentration in ground water samples of Northern Greece”, EPJ Web of Conferences, 24, p.7 [30] Sharma D K., Kumar A., Kumar M and Singh S (2003), “Study of uranium, radium and radon exhalation rate in soil samples from some areas of Kangra district, Himachal Pradesh, India using solid-state nuclear track detectors”, Radiation Measurements, 36, pp.363-366 [31] Vesterbacka P., Mä kelä inen I and Arvela H (2005), “Natural radioactivity in drinking water in private wells in finland”, Radiation Protection Dosimetry, 113(2), pp.223-232 Trang web [32] http://www.canberra.com/products/669.asp (truy cập ngày 10 tháng năm 2018) [33] http://large.stanford.edu/courses/2015/ph241/morrissey2/ (truy cập ngày 28 tháng năm 2018) [34] https://www.aps.org/publications/apsnews/200803/physicshistory.cfm (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) [35] https://www.atomicheritage.org/history/bombings-hiroshima-and-nagasaki-1945 (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) [36] https://www.britannica.com/topic/Atomic-Energy-Commission-United-Statesorganization (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) [37] https://nucleus.iaea.org/rpst/referenceproducts/referencematerials/radionuclides/ IAEA-RGU-1.htm (truy cập ngày 18 tháng năm 2018) [38] http://web.ead.anl.gov/uranium/guide/ucompound/forms/index.cfm (truy cập ngày 29 tháng năm 2018) [39] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1938/fermi/biographical/ (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) [40] https://hoahoc247.com/su-dien-phan-a613.html (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) [41] https://sites.google.com/site/chemdiagr/ (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) 55 [42] http://www.engineershandbook.com/MfgMethods/electroplating.htm (truy cập ngày 28 tháng 11 năm 2018) ... GIẾNG THUỘC KHU VỰC THỦ ĐỨC-THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH? ?? làm đề tài luận văn thạc sĩ Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu xác định hàm lượng uranium số mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức- TP Hồ Chí Minh. .. TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGƠ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG URANIUM TRONG MỘT SỐ MẪU NƯỚC GIẾNG THUỘC KHU VỰC THỦ ĐỨC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... mẫu nước giếng khu vực Thủ Đức- TP Hồ Chí Minh Mẫu nước giếng khu vực quận Thủ Đức- TP Hồ Chí Minh mẫu nước giếng khoan, thu thập địa điểm rải rác địa bàn để tăng tách biệt địa điểm lấy nước với Nước