Áp dụng phân tích Mn trong các loại mẫu xi măng

3.3.1. Đặt vấn đề

Mangan là kim loại được xem như là nguyên tố vi lượng cơ bản của sự sống. Sự có mặt của mangan ở hàm lượng thấp có nhiều vai trò quan trọng trong cơ thể sống như [16]: tác động đến hô hấp, phát triển xương, chuyển hóa gluxit, có lợi cho hệ thần kinh. Ngoài ra, manngan là thành phần của nhiều enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp axit béo, cholesterol, protein,…Tuy nhiên, khi ở hàm lượng cao, mangan lại gây ra tác động tiêu cực như: nếu lượng mangan hấp thụ nhiều vào cơ thể có thể gây độc phổi, tác động đến hệ thần kinh, thận và tim mạch. Nguy cơ độc hại thường dễ xảy ra tại các khu công nghiệp sản xuất xi măng nói riêng và khu công nghiệp sản xuất mangan nói chung. Bụi xi măng trong quá trình sản xuất tại khu công nghiệp được gió thổi phát tán vào không khí, vào môi trường đất, môi trường nước,…Bụi xi măng được hấp thụ trực tiếp vào cơ thể sống thông qua đường hô hấp, thường xảy ra đối với các công nhân làm việc tại các khu công nghiệp sản xuất xi măng, khu vực vận chuyển xi măng và khu vực xây dựng. Ngoài ra, bụi xi măng có chứa kim loại mangan sẽ được tích tụ trong các nguồn nước khác nhau như ao, sông, suối, biển,…(gọi là nước bề mặt), rồi từ nước bề mặt đó mangan sẽ được ngắm vào những mạch nước trong lòng đất mà được gọi là nước ngầm. Đó là một trong những lí do vì sao mangan xuất hiện trong nguồn nước ngầm. Con người và sinh vật khác sử dụng nước ngầm có mặt mangan, chúng sẽ đi vào cơ thể. Sự có mặt của mangan trong các nguồn nước tự nhiên ở nồng độ thấp là cần thiết cho sức khỏe của con người. Tuy nhiên, nếu sử dụng nguồn nước bị nhiễm mangan trong thời gian dài sẽ bị nhiễm độc mangan từ nước uống, gây tác động tiêu cực đến cơ thể như [16]: làm tổn thương phổi với mức độ tổn thương khác nhau (ho, viêm phổi, viêm phế quản,…); làm giảm khả năng ngôn ngữ, giảm trí nhớ,…

Từ những tác động tích cực và tiêu cực của mangan như đã trình bày ở trên, các nhà khoa học trên thế giới cần tiếp tục nghiên cứu về vấn đề ô nhiễm mangan trong

cho sức khỏe của con người, đặc biệt là những công nhân tham gia sản xuất cũng như công nhân tham gia xây dựng phải thường xuyên tiếp xúc với mangan.

3.3.2. Chuẩn bị và xử lý mẫu xi măng

Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng các mẫu xi măng được thu thập từ một số đại lý xi măng ở Thành phố Hồ Chí Minh để phân tích hàm lượng nguyên tố Mn theo phân tích kích hoạt neutron sử dụng phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố. Tổng cộng có 4 loại mẫu xi măng được kí hiệu lần lượt là A, B, C, D (xem Hình 3.1). Các mẫu được xử lý theo quy trình như trong Hình 3.2 tại phòng thí nghiệm kỹ thuật hạt nhân trước khi tiến hành đo đạc. Mỗi mẫu xi măng được chuẩn bị thành nhiều mẫu nhỏ và được sấy khô bằng đèn hồng ngoại. Dùng cân điện tử để xác định khối lượng của từng mẫu, kết quả được trình bày trong Bảng 3.11. Sau đó, từng mẫu được cho vào hộp đựng mẫu để chuẩn bị đem kích hoạt neutron.

3.3.3. Kết quả và thảo luận

Từng mẫu xi măng lần lượt cho kích hoạt ở kênh neutron nhanh của nguồn đồng vị Am-Be với phản ứng kích hoạt quan tâm là 55 56

Mn(n, ) Mn, năng lượng gamma đặc trưng của đồng vị phóng xạ 56

Mn là E 846,8 keV , chu kỳ bán rã là

1/2

T = 2,5785(giờ) [15]. Sau khi kết thúc thời gian chiếu t , mẫu cho rã trong thời gian i

d

t , sau đó mẫu được đo trên hệ phổ kế gamma HPGe trong thời gian t được trình bày m trong Bảng 3.11. Số đếm trong đỉnh năng lượng toàn phần được trình bày trong Bảng 3.12.

Bảng 3.11. Khối lượng và thời gian phân tích từng mẫu xi măng

Mẫu xi măng Kí hiệu mẫu Khối lượng mẫu, (g) Thời gian chiếu t (s)i, Thời gian rã td, s Thời gian đo tm , s A A1 8,11 275400 2520 7200 A2 7,68 83520 2400 7200 A3 7,70 11580 2220 6312 A4 7,50 65100 2700 7200 B B1 7,45 182460 7380 7200 B2 7,55 73440 3180 7200 Chia mẫu thành nhiều mẫu nhỏ

Sấy khô mẫu bằng đèn hồng ngoại Cân mẫu bằng cân điện tử Đóng gói mẫu bằng hộp đựng mẫu Hình 3.2. Quy trình xử lý mẫu xi măng

B3 7,68 8580 6240 7200 B4 7,83 11820 4440 7200 C C1 7,36 11580 2820 7200 C2 7,80 260700 4500 7200 C3 7,61 88680 2460 7200 D D1 7,57 533640 4620 7200 D2 7,88 101280 1800 7200 D3 7,42 7920 2520 7200

Hàm lượng nguyên tố Mn trong mẫu xi măng được tính theo công thức (3.5), trong đó giá trị hoạt độ phóng xạ riêng của monitor vàng trong Bảng 3.2; hệ số k của nguyên tố Mn đối với nguyên tố vàng trong Bảng 3.6. Sai số hàm lượng được tính theo sai số tuyệt đối theo công thức (3.7). Bảng 3.12 trình bày kết quả hàm lượng nguyên tố Mn trong từng mẫu xi măng.

Bảng 3.12. Số đếm và hàm lượng của Mn trong từng mẫu xi măng

Mẫu xi măng Kí hiệu mẫu Số đếm Np Hàm lượng Mn, (%) Giá trị trung bình hàm lượng Mn, (%) A A1 779 4,73% 0,16 0,01 0,180, 01 A2 811 4,13% 0,17 0,01 A3 468 5, 23% 0,19 0,01 A4 791 4,16% 0,18 0,01 B B1 761 4, 43% 0,24 0,02 0, 23 0,02 B2 9424, 00% 0,22 0,02

B3 374 5,94% 0,22 0,02 B4 5574,85% 0,23 0,02 C C1 266 8,52% 0,11 0,01 0,12 0,01 C2 528 5,34% 0,13 0,01 C3 625 4, 76% 0,13 0,01 D D1 202 10, 71% 0, 05 0, 006 0, 03 0, 01 D2 152 14,14% 0, 03 0, 005 D3 43 34,35% 0, 02 0, 007

Từ kết quả phân tích trên của luận văn, ta thấy một số mẫu xi măng ở Việt Nam mà luận văn này đã phân tích đều có chứa nguyên tố mangan có hàm lượng khác nhau (bảng 3.12), với hàm lượng đều nhỏ 1%. Kết quả trên được so sánh với kết quả của công trình [8], tuy có sự sai lệch do khác loại mẫu xi măng, nhưng có thể chấp nhận được.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

 Kết luận

Qua việc nghiên cứu phát triển phân tích kích hoạt neutron sử dụng phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố trên hệ phân tích kích hoạt neutron với nguồn đồng vị Am-Be tại Phòng thí nghiệm kỹ thuật hạt nhân của Bộ môn Vật lý hạt nhân – Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh, luận văn nay đã đạt được mục tiêu đã đề ra:

 Thứ nhất, thông qua việc kích hoạt monitor Au luận văn xác định được thông lượng neutron chậm  s (15,5 0,7).10 3 -2 -1

(n .cm .s ) , thông lượng neutron nhiệt  th (11,8 0,5).10 3 -2 -1

(n .cm .s ) và thông lượng neutron trên nhiệt 3

e (3,7 0,2).10

   -2 -1

(n .cm .s ) .

 Thứ hai, thông qua việc kích hoạt monitor Al, luận văn xác định được thông lượng neutron nhanh f: đối với phản ứng kích hoạt 27  27

Al n, p Mg,

  6

f 1,37 0,04 .10

   -2 -1

(n .cm .s ); đối với phản ứng kích hoạt   27 24 Al n, Na,   6 f 0,79 0,03 .10    -2 -1 (n .cm .s ).

 Thứ ba, hệ số k đối với monitor vàng (kAu) của các nguyên tố mangan (Mn), kẽm (Zn), asen (As), iốt (I), cadmi (Cd), brôm (Br), coban (Co), vanadi (V) đã được xác định bằng phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố trên hệ phân tích kích hoạt neutron với nguồn đồng vị Am-Be. Tuy nhiên, do đây là thực nghiệm đầu tiên xác định giá trị hệ số k của các nguyên tố theo phương pháp này nên việc so sánh với kết quả khác là không thể.

 Thứ tư, luận văn đã xác định được hàm lượng của nguyên tố Mn trong các loại mẫu xi măng ở Việt Nam bằng phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố.

 Kiến nghị

Như vậy, đề tài: “Nghiên cứu phát triển phương pháp chuẩn đơn nguyên tố trên hệ phân tích kích hoạt neutron với nguồn đồng vị Am-Be” đã được thực hiện trong luận văn này. Tuy nhiên, do giới hạn của thời gian và các điều kiện thực nghiệm, nên luận văn còn hạn chế ở chỗ là chúng tôi chỉ xác định được hệ số k đối với monitor vàng (kAu) của tám nguyên tố: mangan (Mn), kẽm (Zn), asen (As), iốt (I), cadmi (Cd), brôm (Br), coban (Co), vanadi (V). Và chỉ phân tích một nguyên tố mangan trong mẫu xi măng. Vì vây, để phát triển phương pháp chuẩn hóa đơn nguyên tố với nguồn đồng vị Am-Be của bộ môn vật lí hạt nhân một cách sâu rỗng hơn, trong tương lai cần tiếp tục được nghiên cứu theo các hướng sau:

 Xác định hệ số k đối với monitor vàng của nhiều nguyên tố hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Đình Trí, “Phân tích kích hoạt neutron trên hệ MTA-1527 với nguồn Am- Be,” Thạc sĩ Vật lý, chuyên ngành Vật lí hạt nhân., Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, 1996.

[2] Huỳnh Trúc Phương, “Phân tích kích hoạt neutron với nguồn Am-Be bằng cách sử dụng hệ phổ kế gamma với detector NaI(Tl),” Thạc sĩ Vật lý, chuyên ngành Vật lí hạt nhân., Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, 1998.

[3] Huỳnh Trúc Phương và Mai Văn Nhơn., “Áp dụng phương pháp chuẩn hóa k0- INAA phân tích hàm lượng nguyên tố Sm và La trong mẫu bụi có tính đến việc hiệu chỉnh trùng phùng thực”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, ĐHQG-HCM, Tập 10, Số 6, tr. 35-39, 2007.

[4] Huỳnh Trúc Phương, Văn Thị Thu Trang, Mai Văn Nhơn., “Xác định hệ số k0

của một số nguyên tố bằng kích hoạt neutron từ nguồn đồng vị Am-Be”, Tạp chí

Phát triển Khoa học và Công nghệ, ĐHQG-HCM, Tập 12, Số 12, tr. 29-33, 2009.

[5] F. Girardi, G. Guzzi, J. Pauly., “Reactor Neutron Activation Analysis by the Single Comparator Method”, Anal. Chem., Vol. 37, No. 9, pp. 1085, 1965.

[6] A. Simonits, F. De Corte and J. Hoste, “Single – Comparator methods in reactor neutron activation analysis”, J. Radioanal. Chem., Vol. 24, pp. 31, 1975.

[7] Frans De Corte, “The K0 – Standardization method a move to the optimization of neutron activation analysis,” Ph.D. Thesis, GENT Univ., Belgium, 1987.

[8] H. T. Phuong, M. V Nhon, L. D. H. Oanh., “Development of k0 - INAA standardization method by neutron activation with Am – Be source”, Applied Radiation and Isotopes (70), pp. 478-482, 2012.

[9] G. Hevesy, H. Levi., “Action of Slow Neutrons on Rare Earth Elements”, Nature, Vol. 137, pp. 185, 1936.

[10] Huỳnh Trúc Phương, “Phương pháp k0 trong phân tích kích hoạt neutron trong vùng năng lượng thấp,” Tiến sĩ Vật lý, chuyên ngành Vật lý hạt nhân., Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, 2010.

[11] F. De Corte, S. Van Lierde., “Evaluation of (n, γ) cross sections from k0

factors for radionuclides with a short half-life and/or a complex activation-decay scheme”, J. Radioanal. Nucl. Chem., Vol. 248, pp. 103-107, 2001.

[12] F. De Corte, A. Simonits., “Recommended nuclear data for use in the k0

standardization of neutron activation analysis”, Atomic Data and Nuclear Data

Tables, Vol. 85, pp. 47-67, 2003.

[13] https://vi.wikipedia.org/wiki/

[14] Lê Thị Thanh Tuyền, “Khảo sát các đặc trưng phổ neutron tại kênh nhanh nguồn Am – Be,” Thạc sĩ Vật lý, chuyên ngành Vật lý hạt nhân nguyên tử và năng lượng cao., Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh, 2012.

[15] F. De Corte, A. Simonits., “k0-Measurements and related nuclear data compilation for (n, γ) reactor neutron activation analysis”, J. Radioanal. Nucl.

Chem., Vol. 133, pp. 43-130, 1989.

[16] The Institure of Environment and Health, Cranfield University, “Manganese Health Research program: Overview of research into the Health effectsm of manganese (2002-2007)”, UK, December 2007.

PHỤ LỤC

Hình 2PL. Cân điện tử

Hình 3PL. Hộp chứa mẫu dùng trong kích hoạt neutron