Phương pháp xác định nồng độ 226 ra trong nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
MAI THỊ VÂN ANH
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh- Năm 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
MAI THỊ VÂN ANH
NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ
MÃ NGÀNH: 102
Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ CÔNG HẢO
Thành phố Hồ Chí Minh- Năm 2011

LỜI CẢM ƠN
Trong cuộc sống, có mấy ai thành công mà không cần tới sự giúp đỡ của người khác.
Sự giúp đỡ không nhất thiết phải là điều gì lớn lao mà đôi khi chỉ là một lời động viên chân
thành cũng tiếp thêm sức mạnh cho người được nhận.
Cùng với sự hoàn thành của khóa luận, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Tất cả quí thầy cô giáo, những người đã tận tình truyền đạt những kiến thức và kinh
nghiệm quí báu cho chúng em trong suốt thời gian qua.
- ThS Lê Công Hảo, giảng viên trường Đại học Khoa học tự nhiên thành phố Hồ Chí
Minh, là người thầy trực tiếp hướng dẫn em ngay từ những bước đầu bỡ ngỡ với đề tài,
thầy luôn là người chỉ dẫn nhiệt tình cho em trong quá trình em thực hiện đề tài.
- Các anh chị cùng thực hiện thí nghiệm trong phòng Vật lý hạt nhân trường Đại học
Khoa học tự nhiên, các anh chị là người cho em rất nhiều kinh nghiệm, tạo điều kiện
để em có thể hoàn thành tốt khóa luận của mình.
- Các bạn Lý k33 trường Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, các bạn đã luôn
động viên tinh thần và giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình làm khóa luận.
Con cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình con. Cảm ơn mọi người đã
luôn bên con, ủng hộ và giúp đỡ con trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người, kính chúc mọi người thật nhiều sức khỏe và
đạt nhiều thành công trong cuộc sống.
Sinh viên thực hiện
Mai Thị Vân Anh

MỤC LỤC
4TLỜI CẢM ƠN4T ..............................................................................................................3
4TMỤC LỤC4T ....................................................................................................................4
4TLỜI MỞ ĐẦU4T ..............................................................................................................6
4TDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT4T .........................................................................8
4TCHƯƠNG I: HỆ ĐO ALPHA ANALYST4T ................................................................9
4T1.1. Tiện ích hệ đo Alpha analyst [2]4T ............................................................................... 9
4T1.2. Buồng chân không [1]4T ................................................................................................ 9
4T1.3. Detector [1]4T ............................................................................................................... 10
4T1.3.1. Detector PIPS4T ..................................................................................................... 10
4T1.3.2. Đầu dò Alpha PIPS4T ............................................................................................. 12
4T1.4. Bộ tiền khuếch đại [1]4T .............................................................................................. 13
4T1.5. Bộ khuếch đại [1]4T...................................................................................................... 15
4T1.6. Bộ biến đổi tương tự thành số ADC và bộ phân tích biên độ đa kênh MCA [1]4T 15
4TCHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ RADIUM4T ............................................................16
4T2.1. Kim loại Radium4T ...................................................................................................... 16
4T2.2. Muối Radium4T ............................................................................................................ 16
4T2.2.1. Muối Radium tan4T ................................................................................................ 17
4T2.2.2. Muối Radium không tan- Kết tủa và đồng kết tủa đặc trưng4T ............................. 18
4T2.3. Đồng vị của Radium4T................................................................................................. 20
4T2.4. Phân bố của P
226
PRa trong môi trường nước4T ............................................................ 25
4T2.5. Cơ chế giật lùi4T ........................................................................................................... 26
4T2.6. Cơ chế hòa tan4T .......................................................................................................... 27
4TCHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH P
226
PRa TRONG NƯỚC4T ..........30
4T3.1. Các phương pháp phân tích P
226
PRa trong mẫu nước4T ............................................. 30
4T3.1.1. Phương pháp đồng kết tủa Radium với Barium Sunfate (BaSOR
4R) [9], [18]4T ...... 30
4T3.1.2. Phương pháp phát xạ Radon [18]4T ....................................................................... 30
4T3.1.3. Phương pháp sử dụng máy đếm Cerenkov [17]4T ................................................. 31
4T3.1.4. Phương pháp đếm nhấp nháy lỏng LSC [17]4T ..................................................... 31
4T3.1.5. Phương pháp đo phổ 4T 4T của mẫu nước chưa xử lí [17]4T ...................................... 31
4T3.1.6. Phương pháp trao đổi ion [11]4T ............................................................................ 31
4T3.1.7. Phương pháp hấp thụ Radidum trên đĩa MnOR
2R [6],[12]4T..................................... 31
4T3.2. Phương pháp trao đổi ion để xác định P
226
PRa trong mẫu nước4T............................. 32
4T3.2.1. Cơ sở lí thuyết:[11]4T ............................................................................................. 32
4T3.2.2. Thực nghiệm4T ....................................................................................................... 36

4T3.3. Phương pháp xác định Radium trong nước bằng cách hấp thụ Radium trên đĩa
MnOR
2R.4T ............................................................................................................................... 44
4T3.3.1. Cơ sở lí thuyết4T..................................................................................................... 44
4T3.3.2. Thực nghiệm4T ....................................................................................................... 46
4TKẾT LUẬN4T ................................................................................................................54
4TKIẾN NGHỊ4T ...............................................................................................................55
4TTÀI LIỆU THAM KHẢO4T ........................................................................................56

LỜI MỞ ĐẦU
Lịch sử hình thành Trái đất gắn liền với các đồng vị phóng xạ. Được khám phá vào
năm 1898 bởi hai nhà khoa học Marie và Pierre Curie, Radium là một trong những nguyên
tố có sức hấp dẫn trong nghiên cứu. Năm 1900, hai nhà nghiên cứu người Đức là Otto
Walkhoff và Friedrich Giesel đã lần đầu tiên phát hiện ra tác dụng chữa bệnh của Radium
[20]. Vào khoảng đầu thế kỉ XX, Radium được sử dụng rộng rãi trong sơn phát quang, mỹ
phẩm, kem đánh răng, và thậm chí là cả trong thực phẩm. Radium cũng được sử dụng trong
y học để điều trị bệnh ung thư.
Nồng độ Radium tự nhiên có trong môi trường rất nhỏ. Cho tới nay chưa có bằng
chứng nào cho thấy tiếp xúc ngoài với Radium nồng độ thấp trong tự nhiên có ảnh hưởng
tới sức khỏe. Tuy nhiên, nếu tiếp xúc lâu dài với Radium nồng độ cao có thể gây thiếu máu,
gãy xương, đục thủy tinh thể, gây ảnh hưởng đến hệ miễn dịch, ngoài ra còn có thể gây ung
thư. Các nguồn Radium nồng độ cao thường tập trung ở khu vực mỏ Uranium, sản xuất
quặng Uranium, hoặc nguồn nước ngầm xung quanh khu vực chất thải phóng xạ. Do
Radium và các muối của Radium có thể tan trong nước nên nồng độ Radium trong nước
ngầm cao hơn nồng độ Radium nước mặt.
Cơ quan bảo vệ mội trường Mỹ EPA (Environmental Protection Agency’s) đã đưa ra
tiêu chuẩn mức độ tối đa chất MCL (Maximum contaminant level) có thể gây nguy hiểm
cho sức khỏe con người đối với P
226
PRa và P
228
PRa là 5pCi/L. MCL đối với tổng bức xạ alpha là
15pCi/L.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật và nghiên cứu đặc tính của các
đồng vị phóng xạ, ngày càng có nhiều phương pháp hiện đại để xác định nồng độ phóng xạ
nói chung và nồng độ P
226
PRa trong mẫu.
Khóa luận “ Phương pháp xác định nồng độ P
226
PRa trong nước” với mục đích so
sánh các phương pháp phân tích P
226
PRa trong nước sau đó chọn ra được phương pháp hiệu
quả nhất. Nội dung khóa luận gồm 3 chương:
Chương I: Hệ đo Alpha analyst
Chương II: Tổng quan về Radium
Chương III: Các phương pháp xác định P
226
PRa trong nước
Do thời gian tiến hành khóa luận có hạn nên khóa luận chắc chắn sẽ có những hạn chế.
Do đó tôi hi vọng những nghiên cứu tiếp theo sau sẽ được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện
Mai Thị Vân Anh

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADC: Analog to Digital Coverter
DJ: Diffused Junction
EPA: Environmental Protection Agency
FWHM: The full width at half- maximum
LSC: Liquid Scintillation Counter
MCL: Maximum contaminant level
PIPS: Passivated Implanted Planar Silicon
SSB: Surface barrier detector
MCA: Multi Channel Analyzer
MCB: Multi Channel Buffe
EDTA : Etilendiamin tetraaxetic axit

CHƯƠNG I: HỆ ĐO ALPHA ANALYST
1.1. Tiện ích hệ đo Alpha analyst [2]
Hệ đo Alpha Analyst là thiết bị đo hiện đại do hãng CANBERRA sản xuất, giúp ta dễ
dàng khảo sát các mẫu phóng xạ alpha tiết kiệm thời gian mà cho kết quả chính xác. Tính
chất hệ Alpha Analyst dùng đo hạt alpha trong miền năng lượng từ 4 – 9 MeV nên nó phù
hợp với các mẫu môi trường phát alpha.
Hình 1.1: Sơ đồ khối của hệ Alpha Analyst
Các thao tác của quá trình đo, phân tích và xử lý khi dùng hệ đo Alpha Analyst chủ
yếu thực hiện trên máy tính thông qua phần mềm ứng dụng Genie-2000 Alpha Acquisition
& Analysis. Nói chung hệ Alpha Analyst là thiết bị đo có hiệu suất và độ chính xác cao khi
đo phóng xạ alpha.
1.2. Buồng chân không [1]
Hệ đo được thiết kế để đo phổ alpha, do đó việc hút chân không trong quá trình đo là
điều cực kỳ quan trọng nhằm giảm tối thiểu sự mất năng lượng hạt alpha. Như được trình
bày ở hình 1.3 và hình 1.4 buồng đo chứa mẫu đo và detector của hệ Alpha Analyst có khả
Mẫu đo
Máy tính
Máy hút
chân không
Tiền
khuếch
đại
Khuếch
đại
Máy phân tích
biên độ đa
kênh
Cao
thế
PC
PIPS
Detector
PCI Card

năng hút chân không rất tốt và nhanh với áp suất chân không có thể đạt tới giá trị 0,01 torr.
Khi đó, ta có thể xem môi trường trong buồng đo này gần như chân không hoàn toàn.
Buồng chân không được thiết kế có các khe cách đều nhau, khe gần detector nhất phải
cách detector một khoảng cách nhất định để đảm bảo an toàn cho đầu dò khỏi hư hại và kéo
dài thời gian sử dụng. Với các khe cách đều nhau ta có thể thay đổi khoảng cách giữa mẫu
đo và detector theo ý muốn.
Hình 1.2: Hệ đo Alpha Analyst
Hình 1.3: Máy hút chân không Hình 1.4: Buồng đo hệ alpha Analyst
1.3. Detector [1]
1.3.1. Detector PIPS
Trong hệ đo Alpha Analyst do hãng CABERRA sản xuất, detector được sử dụng là
detector PIPS (Passivated Implanted Plannar Silicon: đầu dò silic nuôi cấy ion thụ động),
đây là sản phẩm công nghệ hiện đại. Đầu dò này được dùng để thay thế cho các đầu dò hàng
rào mặt (SSB) và các đầu dò tiếp xúc khuếch tán (DJ) được chế tạo vào những năm 1960.

Nguyên tắc chế tạo đầu dò PIPS cũng tương tự như các đầu dò bán dẫn, song nó có
một số cải tiến để cho hiệu quả tốt hơn. Lợi thế của đầu dò này so với đầu dò SSB là dòng
rò thấp và mỏng, cửa sổ vào đồng đều hơn (lớp pP
+
P). Ví dụ, đầu dò PIPS 100 mmP
2
P được
dùng, có tổng bề dày khoảng 325 mµ , điện trở suất 8700 mΩ và điện thế hoạt động bình
thường là 60 V.
Đầu dò PIPS của hãng CABERRA được sử dụng trong hệ Alpha Analyst có một số ưu
điểm nổi trội sau:
 Tất cả lề tiếp xúc không sử dụng chất bịt kín epoxy.
 Các tiếp xúc được nuôi cấy ion để hình thành tiếp xúc dốc đứng mỏng,
chính xác, cho độ phân giải alpha tốt.
 Cửa sổ vào ổn định và có thể được làm sạch dễ dàng.
 Dòng rò điển hình bằng 1/8 đến 1/1000 dòng rò của đầu dò SSB và DJ.
 Độ dày lớp chết bé hơn so với độ dày lớp chết của đầu dò SSB và DJ.
 Nhạy với các hạt điện tích, đo hạt alpha cho độ chính xác cao.
 Tạp âm thấp nhằm cải tiến độ phân giải và đảm bảo chất lượng.
Đầu dò PIPS áp dụng kỹ thuật thích hợp để giảm thiểu độ dày cửa sổ trong khi vẫn giữ
nguyên độ nhám, độ tin cậy và ổn định vốn có trong loại tiếp xúc này. Cửa sổ này không chỉ
làm tốt khả năng phân giải điển hình như được đo thông thường mà còn được cải tiến hơn
tại khoảng cách đầu dò – nguồn cần để đạt hiệu suất cao, đạt được yêu cầu đối với phổ kế
alpha phông thấp.
Hình 1.5: Đầu dò PIPS

Bảng 1.1: Bề dày cửa sổ đầu dò PIPS, SSB
Đầu dò Bề dày cửa sổ
PIPS <500 Å
SSB(Cửa sổ Au) ≈ 800 Å
SSB(Cửa sổ Al) > 2000 Å
1.3.2. Đầu dò Alpha PIPS
Đầu dò Alpha PIPS được tối ưu về khả năng phân giải năng lượng, độ nhạy cao và phổ
alpha phông thấp. Cửa sổ mỏng của đầu dò PIPS cung cấp sự phân giải tăng cường với
khoảng cách đầu dò - nguồn cần cho hiệu suất cao. Dòng rò thấp giúp làm giảm tối thiểu sự
dịch đỉnh khi thay đổi nhiệt độ.
Tần số đếm phông đối với đầu dò Alpha PIPS bé hơn 0,05 số đếm/giờ/cmP
2
P trong dãy
năng lượng từ 3 ÷ 8 MeV. Các đầu dò Alpha PIPS có độ dày vùng hoạt cực tiểu lớn hơn 140
µm đủ để hấp thụ toàn bộ các hạt alpha lên tới 15 MeV.
Bảng 1.2: Một số đầu dò Alpha PIPS của hãng CANBERRA sản xuất
Các đầu dò Alpha PIPS
Diện tích
hoạt động (mmP
2
P)
Khả năng phân
giải(keV)
Nền phông điển hình
(số đếm/ngày)
Tên
300
17
19
4
4
A300-17AM
A300-19AM
450
18
20
6
6
A450-18AM
A450-20AM
600
23
25
8
8
A600-23AM
A600-25AM

900
25
30
12
12
A900-25AM
A900-30AM
1200
30
37
16
16
A1200-30AM
A1200-37AM
Hệ Alpha Analyst của Bộ môn Vật lý Hạt Nhân sử dụng detector loại A1200-37AM
có các thông số sau:
Kiểu
Diện tích
hoạt động (mmP
2
P)
Phân giải alpha (keV)
Điện thế phân cực yêu cầu : +40 V
Dòng rò (20P
0
PC) : 12 nA
Độ sâu vùng nghèo tối thiểu : >140 µm
Thế phân cực cực đại (giới hạn) : +100 V
Phông điển hình : 0,05 số đếm/cmP
2
P/giờ
Bán kính vùng hoạt : 19,55 mm
Độ phân giải alpha :37 keV.
1.4. Bộ tiền khuếch đại [1]
Chức năng bộ tiền khuếch đại là khuếch đại các tín hiệu yếu từ đầu dò và tải nó tới bộ
phận còn lại của thiết bị của hệ đo. Đồng thời tiền khuếch đại cũng bổ sung một lượng tạp
âm nhỏ nhất có thể. Vì tín hiệu tiền khuếch đại là tương đối yếu nên các tiền khuếch đại
được lắp càng gần càng tốt với đầu dò sao cho giảm thiểu độ dài cáp. Trong hệ Alpha
Analyst, tiền khuếch đại được sử dụng là loại tiền khuếch đại nhạy với điện tích. Điện dung
trong bộ tiền khuếch đại được thiết kế và tính toán thích hợp với tạp âm của hệ thống không
đáng kể.
A 1200 37 AM

Bảng 1.3: Hai loại tiền khuếch đại của CANBERRA
Điện thế
Tiền
khuếch đại
Tạp âm
Độ nhạy điện tích
hay năng lượng
Khả năng tần
số năng lượng
Thời
gian
tăng
(ns)
1000V 2003 BT < 2 keV 20mV/MeV 2,3×10P
5
PMeV/s < 5
2000V 2004 <2,8 keV 9 hoặc 45 mV/MeV 4,5×10P
5
PMeV/s < 20
Với việc sử dụng tiền khuếch đại đầu dò bán dẫn 2004 là loại nhạy điện tích thích
hợp cho khuếch đại dùng trong đầu dò phát hiện hạt alpha, có những ưu điểm với các đặc
trưng cơ bản sau:
 Lối vào đầu dò: tiếp nhận xung điện tích từ đầu dò bán dẫn.
 Lối kiểm tra: điện tích được nối với tiền khuếch đại 2,2 pC/V;
ZR
in R= 93MΩ.
 Lối vào cao thế: cho phép điện áp đầu dò tới ± 2000V DC.
 Lối ra năng lượng: xung đuôi không bị kéo dài, thời gian tăng được cho
trong nhỏ hơn 20 ns, hằng số thời gian giảm 50 µs.
Bảng 1.4: Đặc tính của bộ tiền khuếch đại 2004
CR
DET Tạp âm rms
Tạp âm (keV)
FWHM, Si
Thời gian tăng
(ns)
0 < 5,2.10P
-17
< 2,8 < 20
30 < 5,7.10P
-17
< 3,0 < 21
100 < 6,6.10P
-17
<3,5 < 23

300 < 1,0. 10P
-16
< 5,3 < 33
1.5. Bộ khuếch đại [1]
Bộ khuếch đại phục vụ cho hai mục đích cơ bản: khuếch đại tín hiệu từ tiền khuếch đại
và hình thành xung để có dạng thuận tiện cho việc xử lý tiếp theo. Trong cả hai trường hợp,
bộ khuếch đại thường phải giữ những thông tin quan trọng như thông tin thời gian và thông
tin biên độ. Nếu thông tin thời gian được đòi hỏi thì bộ tiền khuếch đại phải đáp ứng nhanh
chóng. Còn nếu thông tin biên độ được yêu cầu thì tỉ lệ giữa biên độ vào và biên độ ra phải
được bảo vệ (khuếch đại tuyến tính). Một trong số các hệ số quan trọng nhất đối với yêu cầu
của bộ tiền khuếch đại là đặc trưng hình thành xung và sự hình thành xung tối ưu của tỉ số
tín hiệu trên tạp âm.
Nói chung bộ khuếch đại trong hệ đo Alpha Analyst đáp ứng tốt cho xử lý phổ của
detector bán dẫn nói chung và detector PIPS nói riêng. Với tạp âm nhỏ, độ rộng biên độ
xung nhỏ, đảm bảo xung ra tốt và có thể điều chỉnh hệ số khuếch đại theo yêu cầu. Nhờ vậy
nó góp phần làm tăng khả năng độ phân giải và ổn định vị trí đỉnh tại vị trí tần số cao trong
phổ alpha.
1.6. Bộ biến đổi tương tự thành số ADC và bộ phân tích biên độ đa kênh MCA
[1]
Bộ biến đổi tương tự thành số (Analog to Digital Coverter - ADC) đo biên độ cực đại
của một xung tương tự và biến đổi giá trị đó thành mã số. Bộ ADC dùng trong hệ đo Alpha
Analyst có được số bit đủ yêu cầu cho phổ có khả năng phân giải cao.
Máy phân tích đa kênh (MCA) bao gồm ADC, một bộ nhớ biểu đồ và bộ chỉ thị biểu
đồ được ghi trong bộ nhớ. Trong hệ đo có sử dụng máy tính để chỉ thị phổ, sự kết hợp ADC
và bộ nhớ biểu đồ được gọi là bộ đệm đa kênh (MCB).

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ RADIUM
2.1. Kim loại Radium
Năm 1898, Radium được phát hiện bởi Marie Curie (tên thật là Maria Sklodowska) và
chồng là Perrie Curie. Và cho đến ngày nay thì Radium (ký hiệu: Ra) được biết đến như
một kim loại nặng nhất trong dãy các kim loại kiềm thổ. Radium mang đầy đủ tính chất của
một kim loại kiềm thổ, rất giống với Barium về mặt hoá học. Trong dung dịch, Radium thể
hiện số ôxi hòa là +2. Ở dạng tinh khiết, Radium có màu trắng bạc, dễ bị oxy hóa trong
không khí thành màu đen. [8]
Radium phản ứng mạnh trong nước hình thành hydroxit hòa tan Ra(OH)R
2R, nhiệt lượng
phản ứng khoảng 9Kcal/g nguyên tử.
Bảng 2.1: Đặc tính của 6TRadium6T (Ra)[19]
Số hiệu nguyên tử 88
Khối lượng riêng nguyên tử 5 g/mol
Mật độ nguyên tử 5 g/ cmP
3
P (ở 20P
o
PC)
Nhiệt độ nóng chảy 700P
o
PC
Nhiệt độ sôi 1140P
o
PC
Điện trở suất 1 m (ở 20P
o
PC)
Độ dẫn nhiệt 18,6 W/mK ( ở 27P
o
PC)
2.2. Muối Radium
Radium có khả năng kết hợp với nhiều nguyên tố khác tạo thành muối, một số có thể
tan trong nước như RaClR
2R, RaBrR
2R, Ra(NOR
3R)R
2R,… một số khác lại không tan như RaSOR
4R,
RaCOR
3R, RaCrOR
4R,… Hầu hết các hợp chất của Radium là các muối đơn giản, khi mới tạo ra

có màu trắng sau đó chuyển sang vàng và cuối cùng là màu đen rồi tự phân rã thành các bức
xạ alpha .[8]
2.2.1. Muối Radium tan
Các muối chloride, bromide và nitratre của Radium đều tan được trong nước nhưng
tính tan giảm dần khi nồng độ các axit tương ứng tăng.
2.2.1.1. Radium chloride (RaCl2)
Bình thường, RaClR
2R không màu và tự phát sáng nhưng khi để lâu thì nó chuyển thành
màu vàng và khi có lượng nhỏ Barium trong tinh thể RaClR
2R thì tinh thể có màu hồng. Tinh
thể ngậm nước RaClR
2R.2HR
2RO có dạng tinh thể giống BaClR
2R.2HR
2RO.
RaClR
2R khô có mật độ 4,9 g/cmP
3
P và nhiệt độ nóng chảy là 900P
o
PC. RaClR
2R là chất thuận từ
có độ cảm từ là 0,5.10P
6
P(khác BaClR
2R là chất nghịch từ). RaClR
2R cháy với ngọn lửa đỏ (BaClR
2R
cháy với ngọn lửa xanh). Các phổ này gồm 2 đường sáng màu đỏ, 1 đường sáng màu xanh
và 2 dải mờ màu tím.
Độ hòa tan của RaClR
2R là 24,5g/100g nước (trong khi của BaClR
2R là 30,79g/100g nước).
Khi nồng độ HCl tăng lên thì độ hòa tan của RaClR
2R giảm nhiều hơn so với BaClR
2R.
RaClR
2R không tan trong nước lạnh 37% HCl và ete (6:1).
2.2.1.2. Radium bromide (RaBr2)
Honigshm [3] đã tạo ra RaBrR
2R khan bằng cách khử nước từ các tinh thể ngậm nước
trong không khí khô ở 200P
o
PC. RaBrR
2R khan cũng có thể tạo ra bằng cách nung nóng RaClR
2R
trong HBr khô. RaBrR
2R nóng chảy ở 728P
o
PC và phân rã ở nhiệt độ cao. Mật độ muối khan là
5,78g/cmP
3
P.
Không khí xung quanh mẫu RaBrR
2 Rphát sáng và hiển thị quang phổ nitrogen. Độ sáng
này có thể bị ảnh hưởng do các bức xạ alpha trên phân tử Nito trong không khí.
RaBrR
2R tan nhiều hơn RaClR
2R, độ tan của RaBrR
2R là 70,6g/100g nước. Sự khác nhau về độ
tan giữa RaBrR
2R và BaBrR
2R ít hơn so với RaClR
2R và BaClR
2R.
RaBrR
2R không tan trong hỗn hợp 47% HBr và CHR
3ROH.

2.2.1.3. Radium nitratre (Ra(NO3)2 )
Radium nitratre là hợp chất màu trắng, dễ dàng tạo ra bằng cách hòa tan Radium
carbonate (RaCOR
3R) trong axit nitric. Độ tan của Ra(NO)R
3R trong nước là 13,9g/100g nước.
Ra(NOR
3R)R
2R tan chậm trong HNOR
3R 80%, do đó độ tan của Ra(NOR
3R)R
2R trong nước giảm
khi nồng độ HNOR
3R tăng.
2.2.2. Muối Radium không tan- Kết tủa và đồng kết tủa đặc trưng
Radium có các hợp chất không tan giống Barium. Hầu như hợp chất của Radium ít tan
hơn hợp chất của Barium tương ứng. Trừ trường hợp ngoại lệ là Radium carbonate
(RaCOR
3R), RaCOR
3R tan nhiều hơn BaCOR
3R.
2.2.2.1. Radium sulfate (RaSO4)
Radium sulfate được biết đến là một trong những hợp chất không tan của Radium. Độ
tan của nó khoảng 2,1. 10P
-4
Pg/100 ml nước. Kết tủa dễ dàng được tạo ra bằng cách bổ sung
axit HR
2RSOR
4R loãng để hòa tan hợp chất Radium. RaSOR
4R có thể bị mất nước hoàn toàn khi bị
nung nóng trong không khí khô ở 300P
o
PC. Ta có thể chuyển RaSOR
4R thành RaCOR
3R bằng cách
tác dụng với Natri carbonate (NaR
2RCOR
3R). Radium sunfate chuyển thành Radium sunfide bằng
cách đốt cháy với đất đèn, Calcium hydride (CaHR
2R) và Carbon. Các sunfide tan trong nước
hoặc axit loãng. Sunfate có khả năng hút bám tốt các đồng vị Radon, làm tăng tính chất của
mẫu kiềm.
Do không tan nên RaSOR
4R ít gây nguy hiểm nhất so với các hợp chất sinh học khác của
Radium. Nó được sử dụng rộng rãi để tạo ra Radium nguyên chất.
2.2.2.2. Radium Chromate (RaCrO4)
Radium chromate mới tạo ra là hợp chất có màu vàng như Barium chromate (BaCrOR
4-
R). Kết tủa này được tạo ra bằng cách hòa tan chromate vào dung dịch muối Radium.
Do RaCrOR
4R ít tan trong axit loãng hơn so với BaCrOR
4R và RaCrOR
4R tan nhiều hơn trong
axit loãng so với PbCrOR
4R nên ta có thể dùng axit HNOR
3R nóng để chuyển RaCrOR
4R thành
Ra(NOR
3R)R
2R mà không cần dùng axit HNOR
3R đậm đặc.

2.2.2.3. Radium carbonate (RaCO3)
Nikitin [8] thừa nhận rằng Barium và Radium carbonate không thể tạo thành hỗn hợp
tinh thể đồng hình vì thực tế là bán kính ion Radium lớn hơn bán kính ion Barium. Nikitin
xác định được rằng RaCOR
3R tan trong ammonium carbonates (NHR
4R)R
2RCOR
3R nhiều hơn BaCOR
3R
khoảng 10 lần.
RaCOR
3R có thể được tạo ra bằng kết tủa trung hòa hoặc dung dịch kiềm yếu của các
muối Radium với dung dịch (NHR
4R)R
2RCOR
3R.
 Kết tủa và đồng kết tủa tương ứng:
Trong tự nhiên Radium không có đồng vị bền và phân bố với hàm lượng thấp. Việc
quan sát hành vi của Radium thường dựa trên các nguyên tố có đặc tính hóa học tương tự,
trong đó, đáng lưu ý là khả năng tạo đồng kết tủa của Radium với các kim loại kiềm thổ, đặc
biệt là Barium. Do đó Badium được dùng như một chất mang Radium rất tốt. Khi muối
Radium đồng kết tủa với muối Barium, Radium có 2 cách sắp xếp trong tinh thể.
Dạng thứ nhất là sắp xếp theo luật phân phối đồng nhất của Henderson và
Kracek(1927) [8], trong đó tỉ lệ nồng độ Ra/Ba trong tinh thể kết tủa thì tỉ lệ thuận với tỉ lệ
nồng độ Ra/Ba trong dung dịch cuối.
Ra
Ba
 
 
 
=
Ra
Ba
 
 
 
(2.1)
Trong đó: D là hệ số đồng nhất. Luật phân phối biểu thị trạng thái cân bằng nhiệt động
lực, trong đó pha rắn được đồng nhất để loại bỏ các Gradient nồng độ.
Mối quan hệ này đóng vai trò quan trọng giúp theo dõi hành vi của Radium dựa trên
nguyên tố bền Barium. Ostlund (1984) chỉ ra rằng tỷ số P
226
PRa/Ba hầu như không đổi trong
nước mặt của các đại dương.[13]
Dạng sắp xếp thứ 2 của Radium trong tinh thể được đặc trưng bởi phân bố Logarit
được Doerner và Hoskins [3] thể hiện qua phương trình (2.2):
log
tan tan
Ra Ba
log
Ra Ba
= λ
∑ ∑ (2.2)
Trong đó: là hệ số phân bố Logarit. Trong trường hợp này, luôn luôn có trạng thái
cân bằng nhiệt động học giữa dung dịch và các lớp nhỏ trên bề mặt tinh thể (không phải với
toàn bộ tinh thể mà chỉ giữ lại gradient hướng tâm).
dung dịchtinh thể

2.3. Đồng vị của Radium
Tuy Radium có rất nhiều đồng vị nhưng chỉ có 4 đồng vị chính tồn tại trong tự
nhiên(P
223
PRa, P
224
PRa, P
226
PRa và P
228
PRa). 4 đồng vị này được xuất hiện trong 3 chuỗi phóng xạ tự
nhiên xuất phát từ P
238
PU, P
232
PTh, P
235
PU. Trong đó P
226
PRa có chu kỳ bán hủy lớn (1600 năm), độ
phổ cập cao (trên 99%) và có sản phẩm phân rã là P
222
PRn nên được ứng dụng nhiều trong
nghiên cứu nước ngầm.
Bảng 2.2: Đặc điểm 4 đồng vị chính của Radium trong tự nhiên
Đồng vị TR
1/2 Phân rã
Năng lượng
phân rã (MeV)
Sản phẩm phân rã
P
223
P Ra 11 ngày alpha 5,99 P
219
P Rn
P
224
P Ra 3,7 ngày alpha 5,789 P
220
P Rn
P
226
P Ra 1600 năm alpha 4,871 P
222
P Rn
P
228
P Ra 5,8 năm beta 0,046 P
228
P Ac
Xét chuỗi phóng xạ P
226
PRa→P
222
PRn và các con cháu:
PbPoBiPbPoRnRa 210214214214218222226
→→→→→→
Chuỗi này gồm P
226
PRa và sáu đồng vị con có các đặc trưng phân rã cho bởi bảng 2.3.
Nhìn chung các đồng vị này đều có tuổi thọ rất ngắn so với P
226
PRa (cao nhất là P
222
PRn, TR
1/2 R=
3,825 ngày). Nếu không có nguyên nhân nào gây mất cân bằng thì trạng thái cân bằng trong
chuỗi được thiết lập tối đa sau vài tháng. Đây là cơ sở để xác định hoạt độ P
226
PRa thông qua
P
222
PRn trong các nghiên cứu về địa chất, thủy văn.
Bảng 2.3: Đặc trưng phân rã của chuỗi P
226
PRa → P
210
PPb
Tên đồng vị T R
½ Phân rã Năng lượng (Mev)
Εγ (Ιγ)
MeV
P
226
PRa 1600y α (100%)
4,602 (5,5%)
4,784 (94,5%)
0,18599 (3,28)
P
222
PRn 3,824d α (100%) 5,489 (100%) 0,51 (0,07)
P
218
PPo 3,05 m α (100%) 6,002 (100%) -

(RaA)
P
214
PPb
(RaB)
26,8 m βP
−
P (100%)
0,185 (2,4%)
0,672 (44,6%)
0,729 (39,3%)
1,024 (12,8%)
0,24198 (6,84)
0,29521 (17,9)
0,35192 (34,3)
0,78591 (1,02)
P
214
PBi
(RaC)
19,8 m βP
−
P (100%)
1,07 (5,11%)
1,51 (16,1%)
1,54 (16,4%)
3,27 (24%)
0.60931 (42,6)
0.76836 (4,64)
1.12029 (13,9)
1.76449 (14,6)
P
214
PPo
(RaC’)
164µs α (100%) 7,687 (100%) -

Hình 2.1: Chuỗi phóng xạ tự nhiên Uranium- 238
140
160
5 ngày
22 năm
160
20 phút
27 phút
3,1 phút
3,8 ngày
77 000 năm
240 000 năm
1,2
24 ngày
4,5 triệu
Uranium-238 Uranium-234
Thorium-234 Thorium-230
Protactinium
Radium- 226
Radon-222
Polonium- 218 Polonium- 214 Polonium- 210
Lead- 214 Lead- 210 Lead- 206
1 600 năm
Bismuth-214 Bismut

Hình 2.2: Chuỗi phóng xạ tự nhiên Uranium 235
2,1 phút
48 phút
36 phút
1,8 triệu s
4 s
22năm
22 phút
11 ngày
19 ngày
33 000 năm
22năm
26 giờ
700 triệu năm
Uranium-235
Thorium- 231
Protacnium- 231
Actinium- 227
Francium-223
Thorium- 227
Radium- 223
Radon- 219
Polonium- 215
Lead- 211
Bismuth- 211
Thallium- 207
Lead- 207

Hình 2.3: Chuỗi phóng xạ tự nhiên Thorium- 232
61 phút
3,1 phút
61 phút
11
giờ
0,15 s
56 s
6,1 giờ
5,8 năm
3,7 ngày
14 triệu năm
Thorium- 232
Radium- 228
Actinium- 228
Thorium- 228
Radium- 224
Polonium- 216
Lead- 212
Radon- 220
Bismuth- 212
Polonium- 212
Lead- 208
Thallium- 208

2.4. Phân bố của 226
Ra trong môi trường nước
Phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất và có mặt trong hầu hết các loại đất đá, trong nước
mặt, nước ngầm,… với hàm lượng khác nhau, đặc biệt tập trung nhiều trong trầm tích và
các mẫu khoáng chứa Uranium và Thorium. Do đó những nơi gần quặng Uranium có hàm
lượng Radium rất cao, tiêu biểu nhất là quặng Uranium ở Bohemia, Cộng hòa Zaire. Ngoài
ra vùng Hồ lớn (Great Lake–Canada) và bang Colorado (US) được xem những nơi giàu
Radium trên thế giới.[14]
Là sản phẩm phân rã từ các đồng vị nguyên thủy, P
226
PRa tích tụ hàng vạn năm trong các
lớp trầm tích và một phần khuếch tán theo dòng chảy của nước ngầm qua các khe hở đất đá.
Hàm lượng P
226
PRa trong nước phụ thuộc vào thời gian lưu trú hay tốc độ dòng chảy của nước
(nước chảy càng chậm hàm lượng P
226
PRa càng cao). Do đó nước dưới ngầm có hàm lượng
P
226
PRa rất cao so với nước mặt và nước đại dương.
Trong nước ngầm nồng độ P
226
PRa có sự thay đổi mạnh tùy theo loại nước. Với nước
ngầm ngọt (fresh groundwater) hoạt độ vào khoảng 1-2 dpm/l (King et al. 1982), trong
nước mặn (saline groundwater) giá trị này cao hơn nhiều lần (Krishnaswami et al. 1991).
Sự thâm nhập của các đồng vị phóng xạ từ đá gốc vào nước ngầm diễn ra theo nhiều
cơ chế phức tạp được Freeze và Cherry nghiên cứu vào năm 1979 trên mô hình mẫu lõi
(hình 2.4) và đưa ra phương trình một chiều diễn tả sự thâm nhập của đồng vị I sinh ra từ
phân rã của P [5]
W W
I R I P R ADS 1 I P ADS P W I I W 1 W
I I
v bW I b P I k f P P Q I k I
t x
−
∂ ∂
+ = + ε λ + + λ + λ − − λ −
∂ ∂
(2.3)
R
W
1 n
b
n
ρ−
= ⋅
ρ
: Tỷ số khối của đá gốc và nước. (2.4)
ρR
RR, ρR
WR: khối lượng riêng của đá gốc và nước (g/cmP
3
P).
n: độ rỗng của đá gốc.
IR
WR, PR
WR: hàm lượng nhân con I và nhân mẹ P trong pha nước (g).
IR
RR, PR
RR: hàm lượng nhân con I và nhân mẹ P trong đá gốc (g).
IR
ADSR, PR
ADSR: hàm lượng I và P bám trở lại bề mặt đá (g).
kR
-1R: hằng số tốc độ bám của nhân I trở lại bề mặt đá (sP
-1
P).
kR
1R: hằng số tốc độ tan của nhân I từ đá vào nước (sP
-1
P).
λR
IR, λR
PR : hằng số phân rã của I và P (sP
-1
P).
v: tốc độ di chuyển của nước (m/s).

x: quãng đường di chuyển của nước ngầm (m).
εR
IR: hệ số phóng thích nhân I do phân rã phóng xạ của P trong đá gốc.
WR
IR: hằng số phong hóa.
QR
IR: tốc độ kết tủa của nhân I (g/s)
fR
IR: hệ số phóng thích nhân I do phân rã phóng xạ của P trong nước ngầm.
Hình 2.4: Mô phỏng các quá trình trao đổi của đồng vị phóng xạ từ đá vào nước
Để đơn giản ta tìm hiểu sự khuếch tán của P
226
PRa từ đá vào nước qua hai cơ chế chính
là hòa tan hoá học và giật lùi trong phân rã phóng xạ.
2.5. Cơ chế giật lùi
Hiện tượng giật lùi trong phân rã α của P
230
PTh là cơ chế thâm nhập chủ yếu của P
226
PRa từ
đất đá vào pha nước (Sun H. và Semkow 1998)[5]P
P
230
PTh  P
4
PHe + P
226
PRa
Hình 2.5: Sự thâm nhập của P
226
PRa vào nước do cơ chế giật lùi trong phân rã α của P
230
PTh

Trong quá trình phân rã alpha của P
230
PTh, nhân con P
226
PRa giật lùi (hình 2.5) với động
năng ER
RaR thỏa mãn định luật bảo toàn động lượng:
Ra Ra
Th Th Ra Ra
m v
m v m v m v 0 v
m
α α α
α
= + = ⇒ =
  
(2.5)
Năng lượng phóng xạ ER
dR là tổng động năng nhân con P
226
PRa và hạt alpha:
2 2
d Ra Ra Ra
2 Ra Ra
d Ra Ra Ra
1 1
E E E m v m v
2 2
m m m1
E m v 1 E
2 m m
α α α
α
α α
= + = +
   +
= + =   
    (2.6)
Mặc khác, ER
dR hình thành do sự chuyển hóa khối lượng thành năng lượng :
( )
( )
d Th Ra
Th Ra
Ra
Ra
4
B
E m m m 931,5
m m m m
E 931,5
m m
8,3 10 eV E ( 4 10eV)
α
α α
α
= − − ×
− −
⇒= ×
+
= × >> ≅ −
(2.7)
ER
BR là năng lượng liên kết hóa học (4-10 eV).
Động năng giật lùi của P
226
PRa lớn hơn hàng vạn lần so với năng lượng liên kết hóa học
của các hợp chất trong đất đá nên dễ dàng đứt khỏi liên kết, rơi vào pha nước.
2.6. Cơ chế hòa tan
Bên cạnh cơ chế vật lý, Radium còn thâm nhập từ đất đá vào pha nước thông qua các
phản ứng hóa học. Điển hình là việc tạo thành hydroxit hòa tan Ra(OH)R
2R do sự thủy phân
mạnh của của nguyên tố này trong nước. Ngoài ra hiện tượng trao đổi ion RaP
2+
P hình thành
các muối hòa tan (RaClR
2R, RaBrR
2R, Ra(NOR
3R)R
2R,…) cũng góp phần đáng kể cho sự khuếch tán
Radium vào môi trường nước. Cường độ khuếch tán từ pha rắn vào nước phụ thuộc vào các
điều kiện hóa học như pH của nước, hàm lượng các ion trong nước… và đặc tính của từng
loại đất đá (Benes 1990), được biểu thị qua hệ số phân bố KR
dR [3]
S
d
L
C
K
C
= (2.8)
KR
dR : hệ số phân tán của Ra từ pha rắn vào pha lỏng (ml/g)
CR
SR : độ tập trung Ra trong pha rắn (pCi/g)
CR
LR : độ tập trung Radium trong pha lỏng (pCi/ml)

Bảng 2.4 cho giá trị KR
dR của Radium theo khảo sát của EPA (Environmental Protection
Agency - US) năm 2004 trên một số loại đất đá. Giá trị KR
dR càng lớn ứng với sự khuếch tán
càng chậm của Radium từ pha rắn vào pha lỏng.
Bảng 2.4: Giá trị KR
dR của 6TRadium6T trong một số loại đất đá
Loại đất đá KR
dR (ml/g)
Cát 57 – 21000
Bùn 1262 – 530000
Đất sét 696 – 560000
Sự thâm nhập của P
226
PRa vào nước phụ thuộc rất lớn vào bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn
và pha lỏng. Các môi trường có diện tích tiếp xúc càng lớn thì hàm lượng P
226
PRa càng cao,
điển hình là môi trường đá rỗng xốp (cát kết) dưới các mỏ dầu.
Bảng 2.5: Hàm lượng P
226
PRa 6Ttrong6T nước tại một số khu vực
Địa điểm Loại nước
P
226
PRa
mBq/l
Tham khảo
Germany Ngầm 150 Gans et al. 1987
France Ngầm 80 Saumande et al. 1973
Poland Ngầm lấy ở giếng 104 Grzybowska et al. 1983
China Ngầm lấy ở giếng 30 Zhuo et al. 2001
Brazil Ngầm 78 IAEA 1984
Florida (USA) Ngầm 98 IAEA 1984
Texas (USA) Ngầm 680 IAEA 1984

Vịnh Bengal Mặt biển 5,4 – 29 Ghose et al. 2000
Biển Đen Mặt biển 11 - 56 Karahan et al. 2000
Biển Baltic Mặt biển 1,7 - 2.2 Kowalewska 1986
Phía đông Thái
Bình Dương
Mặt biển (sâu 0-500m) 1.07 - 2.33
Technical Reports
Series No. 310, IAEA,
Vienna 1990
Mặt biển (sâu 500-
2000m)
1.67 - 5.03
Mặt biển (sâu 2000-
4000m)
3.77 - 7.14
Biển Ninh Thuận Mặt biển (xa bờ 10km) 10 Viện NCHN Đà Lạt
Bình Châu Nước khoáng nóng 440 Liên đoàn địa chất thủy
văn miền namChâu Cát Nước khoáng nóng 460
Các lớp trầm tích của vỏ trái đất là nguồn bổ cấp P
226
PRa trong pha nước. Do đó hàm
lượng P
226
PRa trong nước ngầm cao hơn hàng chục lần so với nước trên bề mặt. Càng xa
nguồn cấp hàm lượng P
226
PRa càng giảm do hiệu ứng pha loãng, vì thế hoạt độ P
226
PRa trong các
đại dương tăng dần theo độ sâu (bảng 2.5).

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 226
Ra TRONG
NƯỚC
3.1. Các phương pháp phân tích 226
Ra trong mẫu nước
Ngày nay, dựa vào đặc tính của các tia phóng xạ mà kỹ thuật phân tích các đồng vị
phóng xạ nói chung và P
226
PRa nói riêng có thể tiến hành theo nhiều phương pháp, trên nhiều
hệ đo với các loại detector khác nhau. Mỗi phương pháp có những đặc điểm nhất định về độ
nhạy, khả năng ứng dụng và thời gian tiến hành, được lựa chọn bởi các yếu tố:
 Thể tích mẫu và hàm lượng phóng xạ trong mẫu.
 Hoạt độ phát hiện tối thiểu (Minimum Detectable Activity - MDA)
 Độ nhạy của detector, bố trí hình học và hiệu suất đo của detector.
 Độ phức tạp trong công đoạn làm mẫu.
 Số lượng mẫu phân tích được mỗi ngày.
 Chi phí thực hiện
Thử so sánh một số phương pháp thông thường để phân tích P
226
PRa trong mẫu nước như
sau:
3.1.1. Phương pháp đồng kết tủa Radium với Barium Sunfate (BaSO4) [9], [18]
Phương pháp này dựa trên tính chất đồng kết tủa Radium với Barium Sunfate
(BaSOR
4R), phân tích gián tiếp 2 đỉnh gamma của P
214
PPb/P
214
PBi trên hệ phổ kế gamma, dùng
detector Ge siêu tinh khiết.
 Ưu điểm: hiệu suất phương pháp cao (có thể đạt tới 96% đối với Radium)[9]
 Nhược điểm: công đoạn xử lí mẫu phức tạp, phải loại bỏ hết các ion gây nhiễu, chi
phí tốn kém, không phù hợp khi phân tích các mẫu lớn.
3.1.2. Phương pháp phát xạ Radon [18]
Phương pháp này đo P
226
PRa gián tiếp thông qua P
222
PRn.
 Ưu điểm: đơn giản, không tốn nhiều công sức
 Nhược điểm: chậm, tốn nhiều thời gian. Phương pháp này thường chỉ áp dụng cho
mẫu lớn.

3.1.3. Phương pháp sử dụng máy đếm Cerenkov [17]
Phương pháp này dựa vào hiệu ứng Cerenkov có thể áp dụng cho các đồng vị phát xạ
.
 Ưu điểm: đơn giản, không tốn nhiều công sức.
 Nhược điểm: phải điều chỉnh hệ số khác nhau đối với phép đo P
226
PRa và P
228
PRa. Trong
quá trình đo có sự rò rỉ Radon từ cốc nhựa, cần sử dụng cốc Teflon để khắc phục. Phương
pháp này khó áp dụng cho mẫu môi trường.
3.1.4. Phương pháp đếm nhấp nháy lỏng LSC [17]
 Ưu điểm: có thể xác định đồng thời P
226
PRa và P
228
PRa.
 Nhược điểm: tốn nhiều thời gian, công sức.
3.1.5. Phương pháp đo phổ của mẫu nước chưa xử lí [17]
 Ưu điểm: dễ dàng sử dụng cho mẫu nước chứa Radium nồng độ cao. Phương pháp
này có thể thực hiện cùng lúc và độc lập phép đo các đồng vị của Radium.
 Nhược điểm: hiệu suất phương pháp này không cao, có thể bị nhiễu bởi P
235
PU. Phép
đo được thực hiện trong 24h, thường không sử dụng để đo các mẫu lớn.
3.1.6. Phương pháp trao đổi ion [11]
Đây là phương pháp thường được sử dụng nhất để xác định P
226
PRa trong nước.
 Ưu điểm: đơn giản, đo trực tiếp nồng độ P
226
PRa trong nước.
 Nhược điểm: hiệu suất không cao, tốn nhiều thời gian.
3.1.7. Phương pháp hấp thụ Radidum trên đĩa MnO2 [6],[12]
 Ưu điểm: hiệu suất cao, đơn giản, thời gian đo ngắn.
 Nhược điểm: khó sử dụng cho mẫu lớn.
Trong các phương pháp kể trên, khi phân tích P
226
PRa trong nước bằng hệ phổ kế alpha
thì phương pháp 3.1.6 và phương pháp 3.1.7 được sử dụng nhiều nhất. Phương pháp 3.1.6
được xem là phương pháp truyền thống và được sử dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, do tính
phức tạp trong khâu tách hóa của phương pháp 3.1.6 nên hiện nay phương pháp 3.1.7 đã
được đề xuất như một giải pháp giải quyết các khó khăn này.

3.2. Phương pháp trao đổi ion để xác định 226
Ra trong mẫu nước
3.2.1. Cơ sở lí thuyết:[11]
Đây là phương pháp thông thường nhất hiện nay đang được sử dụng để xác định nồng
độ Radium trong nước.
Năm 1984, Roman [4] đã viết trong công trình của mình phương pháp mạ radium trên
thép không gỉ với dung dịch điện phân là axit ammonium acetate- nitric ở pH khoảng 8-9.
Năm 1991, Orlandini [15] và cộng sự cho biết, hiệu suất mạ điện được cải thiện khi thêm
dung dịch ammonium oxalate- axit HCl và một lượng nhỏ g Platinium vào dung dịch điện
phân. Phương pháp mạ điện này làm giảm kích cỡ mẫu và giảm thời gian phân tích còn
khoảng 24h, tùy thuộc vào thời gian đếm. Năm 1995, J S Alvarado và cộng sự [11] đã mô
tả phương pháp xác định P
226
PRa và P
224
PRa nồng độ thấp trong mẫu môi trường bằng phổ kế
alpha. Phương pháp này còn có sử dụng cột trao đổi ion để tách các thành phần khác có
trong mẫu và phương pháp mạ điện
3.2.1.1. Bước 1: Chuẩn bị mẫu
Dùng khoảng 50ml mẫu, thêm axit HNOR
3R đậm đặc hoặc axit HCl vào mẫu cho đến khi
dung dịch thu đươc có pH 1.
3.2.1.2. Bước 2: Tách các thành phần gây nhiễu có trong mẫu
Lắp đặt dụng cụ để tiến hành thí nghiệm. chú ý, đặt cốc thủy tinh ở phía dưới cột trao
đổi ion để hứng dung dịch chảy xuống.
Dùng axit HCl 1M để rửa cột trao đổi ion. (A)
Cho vào cột trao đổi ion khoảng 1g nhựa trao đổi ion. Rót mẫu đã chuẩn bị ở bước 1
vào trong cột trao đổi ion.
Sau khi mẫu chảy qua hết cột trao đổi ion thì rót thêm vào cột 100ml axit HCl 1,5M.
(B)
3.2.1.3. Bước 3: Tách radium
Tách Radium khỏi cột trao đổi ion bằng 45ml axit HCl 6M. (C)

Hình 3.1: Sơ đồ tách hóa để xác định Radium
3.2.1.4. Bước 4: Mạ điện
Sau khi tách Radium bằng cột trao đổi ion, làm bay hơi dung dịch cho khô, phần
không tan còn lại cho hòa tan với ammonium oxalate 0,17M và axit HCl 0,14M. Độ pH ban
đầu của dung dịch khoảng 2,6. Mạ mẫu trên thép không gỉ đã mài nhẵn. Đĩa thép không gỉ
được dùng làm catot, platinium ở bề mặt làm anot. Quá trình mạ điện thực hiện ở 600mA
trong 60 phút (trong một thí nghiệm tương tự của Guogang Jia, ông thực hiện mạ điện ở
400mA trong 4h [7]).
3.2.1.5. Bước 5: Đo bằng máy đếm alpha
Sau khi mạ điện, đưa đĩa thép không gỉ sau khi mạ Radium vào máy đếm alpha để đo.
A, BBỏ đi
50ml mẫu có pH = 1
90ml HCl 1,5M (B)
45ml HCl 6,0M (C)
C
Thêm vào 400 g Pt, làm bay hơi cho khô rồi thêm
vào 15ml dung dịch điện phân. Mạ điện trên thép
không gỉ ở 600mA trong 60phút.
1g nhựa trao
đổi ion
Đem đĩa không gỉ đã mạ đi đo bằng máy đo phổ alpha

3.2.1.6. Kết quả [11]
Kết quả thí nghiệm Alvarado và cộng sự đã thu được phổ của Radium tương ứng là
5,4. 10P
-3
P Bq đối với P
224
PRa và 1,74. 10P
-3
PBq đối với P
226
PRa. Chúng ta có thể thấy được 2 đỉnh ở
4.6MeV (5,5%) và ở 4,78 MeV (94,5%) tương ứng với P
226
PRa, có 1 đỉnh ở 5,685 MeV (94%)
tương ứng với P
224
PRa. Con cháu của P
224
PRa mà chúng ta quan sát được là 6,287 MeV (100%)
tương ứng với P
220
PRn và 6,78 MeV (100%) tương ứng với P
216
PPo. Vùng khoảng từ 5,4 -5,5
MeV là bao gồm đỉnh 5,45 MeV tương ứng P
222
PRn một số ít P
224
PRa (6%) ở đỉnh 5,447 MeV và
P
228
PTh ở đỉnh 5,42 MeV. Vùng khoảng xấp xỉ 6 Mev tương ứng với P
210
PPo ở đỉnh 6,00 MeV
và P
212
PBi (36%) ở đỉnh 6,09 MeV.
Hình 3.2: Kết quả đo phổ alpha của mẫu chứa P
224
PRa và P
226
PRa
Khi dùng P
224
PRa như là chất đánh dấu, ta tính trung bình các đỉnh P
224
PRa và con cháu của
nó là P
216
PPo và P
220
PRn để tính hiệu suất và nồng độ tương ứng của các đồng vị chuẩn trong
mẫu. Hệ số điều chỉnh trong chuỗi phân rã P
224
PRa là thời gian cân bằng phân rã P
232
PU- P
228
PTh-
P
224
PRa . Tổng các đỉnh đôi của P
226
PRa được dùng để tính nồng độ mẫu khi phân tích.
3.2.1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm
 Các thành phần gây nhiễu
Phần nhiễu chủ yếu là do đồng vị của Radium là P
234
PU ở đỉnh 4,773 MeV và P
230
PTh ở
4,684 MeV. Các đỉnh phổ này không thể tách nhau ra, chúng chồng lên nhau và che khuất
Số đếm
Năng lượng (MeV)

đỉnh phổ P
226
PRa. Do đó việc đầu tiên khi xử lí mẫu là phải loại bỏ Uranium và Thorium trước
khi mạ điện (bước 2).
Do Barium gây nhiễu khi mạ điện radium nên phải có một bước để loại bỏ cation này
trong quá trình tiến hành.
P
224
PRa thu hồi được sau khi tách Barium chuẩn bằng 50ml HCl 2M, 120ml HCl 1,5M
và 270ml HCl 1M tương ứng là 71%, 92% và 96%. Thí nghiệm này cho thấy điều kiện tối
ưu khi dùng 100ml HCl 1,5M để loại bỏ các thành phần nhiễu như magnesium, calcium,
barium, uranium, thorium, và neptunium.
 Mạ điện Radium [11]
Năm 1974, Sill và cộng sự phát hiện ra rằng một phần Radium được mạ trong quá
trình mạ P
228
PTh. Năm 1984, Roman đã phát triển phương pháp này thành mạ Radium trên
thép không gỉ ở pH >8. Năm 1991, Orlandini và cộng sự đã chứng minh rằng, quá trình mạ
Radium sẽ hiệu quả hơn khi thêm vào vài micrograms Platinium.
Quá trình mạ Radium được tiến hành với dung dịch ammonium acetat và axit HCl,
dòng điện 600mA.
Hiệu suất mạ điện đạt 100% khi thêm vào khoảng 400 g Platinium. Nếu thêm vào
Palladium và đồng thì hiệu suất mạ điện lớn nhất là 58% và 45%, còn nếu thêm vào các
nguyên tố khác như vàng, niken, bạc hay sắt thì hiệu suất sẽ thấp hơn.
Nếu lượng Platinium tăng từ 0 đến 1000mg thì hiệu suất mạ P
224
PRa được nâng cao,
nhiễu giảm. Tuy nhiên, kết quả phổ alpha sẽ mở rộng các đỉnh do hiệu quả hấp thụ khi tăng
khối lượng hiện tại của đĩa. Do đó khối lượng Platinium tối ưu để thêm vào mẫu là 400 g.
 Độ pH [11]
Độ pH cũng ảnh hưởng đến quá trình mạ Radium trong dung dịch ammonium oxalate
và axit HCl. Nồng độ pH ban đầu của dung dịch khoảng 2,6. Trong khoảng 10 phút đầu, pH
tăng lên tới khoảng 8. Giá trị pH lớn nhất là 8,4. Trong khoảng vài phút đầu thì kết quả phân
tích chậm, nhưng sau đó khi độ pH tăng thì kết quả phân tích nhanh hơn nhiều. Sau khoảng
60 phút, hiệu suất đạt khoảng 100%, quá trình mạ điện xem như hoàn thành. Vào lúc này,
độ pH bắt đầu giảm nhanh, từ 7,7 xuống khoảng 1,2 trong khoảng 10 phút.
Thông thường, chúng ta tiến hành mạ với dung dịch điện phân là ammonium clorid
(NHR
4RCl) 1M và dung dịch axit HCl 0,01M hoặc với dung dịch ammonium oxalate
(COONHR
4R)R
2R.HR
2RO 0,5M và axit HNOR
3R 0,1M. Khi sử dụng dung dịch NHR
4RCl thì pH là 1

hoặc nhỏ hơn trong khoảng 90 phút mạ điện nên trong suốt thí nghiệm, không mạ được
Radium. Khi sử dụng dung dịch (COONHR
4R)R
2R.HR
2RO thì pH tăng từ giá trị ban đầu là 5,0 lên
7,3 trong khoảng 10 phút mạ điện đầu tiên. Sau khi đạt đến giá trị lớn nhất thì pH của dung
dịch không đổi. Hiệu suất mạ điện đạt 100%.
3.2.2. Thực nghiệm
3.2.2.1. Dụng cụ tiến hành thí nghiệm
 Cân điện tử (AND, HR-200).
 Cột trao đổi ion
 Bếp nung.
 Đèn hồng ngoại
 Ống đo pH (MARTINI-pH55).
 Pipet điện tử (BIOHIT MIDI PLUS, YM91069).
 Pipet điện tử (GLASSCO, 5-50µl, 100-1000µl).
 Các loại cốc thủy tinh.
 Ống inox, ống teflon dùng trong điện phân
 Đĩa thép không gỉ: dạng đĩa tròn, mỏng có đường kính 2,8cm
 Dây Pt dùng làm anot trong khi điện phân.
Hình 3.3: Cân điện tử Hình 3.4: Cột trao đổi ion

Hình 3.5: Đèn hồng ngoại Hình 3.6: Ống đo pH
Hình 3.7: Pipet điện tử Hình 3.8: Pipet điện tử
Hình 3.9: Đĩa thép không gỉ Hình 3.10: Dụng cụ điện phân
3.2.2.2. Hóa chất tiến hành thí nghiệm
 Hạt nhựa cation C100H
 Hãng sản xuất: Purolite – Anh

 Bề mặt bên ngoài: Hạt hình cầu sáng
 Độ đồng đều: >90%
 Tỷ trọng: 850g/l
 Độ ẩm giữ được : 44-48%
 Tổng khối lượng trao đổi dạng NaP
+
-Thể tích, ẩm: 2.0eq/1 min
- Khối lượng khô: 4.5eq/kg.min
 Nhiệt độ làm việc : 150P
o
PC
 Khoảng pH ổn định: 0-14
 Khoảng pH làm việc: 6-10
 Dung dịch axit HNOR
3R đậm đặc
 Dung dịch axit HCl đậm đặc
 Dung dịch NHR
4ROH
 Dung dịch acetone CHR
3RCOCHR
3
 Dung dịch điện phân Isopropyl Ancohol (CHR
3R)R
2RCHOH
Hình 3.11: Hạt nhựa cationC100H
3.2.2.3. Tiến hành thí nghiệm
 Pha hóa chất
Pha loãng hóa chất cần dùng tới nồng độ cần thiết: dung dịch axit HCl 1M; dung dịch
axit HCl 1,5M; dung dịch axit HCl 6M.
 Rửa cột trao đổi ion bằng axit HCl 1M
 Chuẩn bị nhựa cation C100H

Sấy khô hạt nhự cation C100H bằng đèn hồng ngoại, sau đó dùng cân điện tử cân 2g
cation C100H (khác với lí thuyết là cân 1g cation) cho vào cột trao đổi ion.
Hình 3.12: Sấy nhựa cation Hình 3.13: Cân 2g nhựa cation
Hình 3.14: Cho 2g nhựa cation vào cột trao đổi ion
 Rót 100ml HCl 1M vào cột trao đổi ion để rửa sạch hạt nhựa
Hình 3.15: Rửa hạt nhựa cation C100H bằng 100ml HCl 1M

 Chuẩn bị mẫu
Cho 100ml mẫu nước cần đo (khác với lí thuyết là 50ml) vào cốc thủy tinh, cho thêm
axit HCl đậm đặc vào cho đến khi pH mẫu khoảng 1. Dùng ống đo pH để kiểm tra.
Hình 3.16: Kiểm tra độ pH của mẫu pH 1
 Rót 100ml mẫu đã chuẩn bị vào cột trao đổi ion
Chú ý: dùng cốc thủy tinh hứng phía dưới, điều chỉnh van của cột trao đổi ion sao cho
tốc độ chảy khoảng 2ml/phút
Sau khi 100ml mẫu chảy hết, khóa van lại, thay cốc thủy tinh khác để hứng dung dịch.
Hình 3.17: Rót 100ml mẫu vào cột trao đổi ion
 Rót 100ml HCl 1,5 M vào cột trao đổi ion
Phần dung dịch trong cốc thủy tinh hứng được lúc này chứa các thành phần gây nhiễu:
magnesium, calcium, barium, uranium, thorium, và neptunium.
Khóa van lại, thay cốc thủy tinh khác để hứng dung dịch.

Hình 3.18 Rót 100ml HCl 1,5M vào cột trao đổi ion
 Rót 45ml HCl 6M vào cột trao đổi ion
Phần dung dịch ở bước này chứa Radium cần xác định.
Hình 3.19: Rót 45ml HCl 6M vào cột trao đổi ion
 Cô cạn dung dịch bằng bếp nung
Chú ý điều chỉnh nhiệt độ để dung dịch khỏi bắn tung tóe khi sôi.
Hình 3.20: Cô cạn dung dịch thu được sau khi tách Radium
 Đưa dung dịch thu được vào dụng cụ điện phân
Dùng 10 ml Isopropyl ancohol làm dung dịch điện phân.

Chú ý: dùng dung dịch axeton lau sạch bề mặt các dụng cụ thí nghiệm và sấy khô bằng
đèn hồng ngoại trước khi sử dụng. Khi điện phân, thép không gỉ dùng làm catot, dây Pt
dùng làm anot. Quá trình điện phân được thực hiện ở 600mA trong vòng 60 phút.
Hình 3.21: Mặt cắt cấu tạo bộ phận điện phân
Hình 3.22: Cách mắc mạch điện phân
 Đem đĩa sau khi điện phân đi đo bằng máy đo phổ alpha.
Thép không gỉ (catot)
Dây Platinium (anot)

Hình 3.23: Sơ đồ các bước tiến hành thí nghiệm
3.2.2.4. Kết quả và thảo luận
Các thí nghiệm trong khóa luận được thực hiện tương tự thí nghiệm mà một số tác giả
đã thực hiện [7] [9] [11] [17] [18], nhưng chúng tôi không thu được kết quả như mong
muốn, hiệu suất thu hồi Radium thấp.
Sau đó, chúng tôi đã thử thay đổi một số điều kiện làm thí nghiệm để nâng cao hiệu
suất của phương pháp: Thay vì sử dụng axit HCl, chúng tôi đã thử sử dụng axit HNOR
3R (như
Cân 2g nhựa cation C100H cho vào cột trao đổi ion. Rửa sạch cột
trao đổi ion bằng axit 100ml HCl 1M
Chuẩn bị 100ml mẫu cần đo nồng độ 226
Ra, axit hóa mẫu tới
pH 1. Cho mẫu đã chuẩn bị chảy qua cột trao đổi ion, chú ý tốc
độ khoảng 1-2ml/phút.
Cho 100ml HCl 1,5 M chảy qua cột trao đổi ion để loại bỏ các
thành phần gây nhiễu: magnesium, calcium, barium, uranium,
thorium, và neptunium.
Cho 45ml HCl 6M qua cột trao đổi ion để tách Radium
Cô cạn dung dịch thu được rồi đem đi mạ trên thép không gỉ
Đưa đĩa thép không gỉ vào phổ kế alpha để đo.

công trình của J-G Decaillon[9], hay CJ Oliveira [10]); hay dùng axit boric để làm chua
mẫu trước khi đo (như công trình của Gougang Jia)[7]; hay khi mạ điện Radium, chúng tôi
cũng đã thử thay đổi cường độ dòng diện, thời gian mạ điện…Tuy nhiên, kết quả thu được
vẫn không khả quan.
Mặc dù có một số tác giả như J S Alvarado, K A Orlandini, J-G Decaillon, CJ
Oliveira…thực hiện phương pháp trao đổi ion với hiệu suất cao, nhưng theo kết quả khóa
luận thì phương pháp này hiệu suất không cao (phù hợp với công trình của tác giả P. Blanco
RodroAguez)[16].
Xác định P
226
PRa trong nước bằng phương pháp trao đổi ion tuy là cách làm thường được
sử dụng nhưng hiệu suất không cao. Thời gian cho toàn bộ quá trình phân tích khá dài bao
gồm công đoạn chuẩn bị mẫu (khoảng 30 phút), cho mẫu chảy qua cột trao đổi ion với tốc
độ khoảng 1-2ml/phút (khoảng 1h30- 2h), cho axit chảy qua cột trao đổi ion (khoảng 3- 4h),
thời gian mạ điện khoảng 1- 4h, chưa kể thời gian đo bằng phổ kế alpha.
Chính vì thế mà chúng tôi đề nghị sử dụng một phương pháp xác định Radium trong
nước một cách nhanh chóng hơn, cho hiệu suất cao hơn. Đó là phương pháp xác định
Radium trong nước bằng cách hấp thụ Radium trên đĩa MnOR
2R.
3.3. Phương pháp xác định Radium trong nước bằng cách hấp thụ Radium trên
đĩa MnO2.
3.3.1. Cơ sở lí thuyết
3.3.1.1. Bước 1: Chuẩn bị đĩa MnO2
Phương pháp 3.3 dựa vào đặc tính là MnOR
2R có thể hấp thụ Radium để xác định
Radium có trong mẫu.
MnOR
2R có thể bám trên các bề mặt khác nhau như đĩa polyamides, đĩa thép không gỉ,
nickel, đồng, hay đĩa chrome. Tuy nhiên, độ phân giải của phổ alpha thu được phụ thuộc
vào độ mịn của bề mặt MnOR
2R. E. Bodrogi cùng các cộng sự [6] đã cho thấy hiệu quả hấp
thụ Radium khi sử dụng đĩa polyamides, thường thì hay sử dụng PA66. Đĩa PA66 được
dùng có đường kính 30mm.
Bảng 3.1: FWHM và giá trị hiệu suất đo khi cho MnOR
2R bám lên đĩa làm bằng các loại vật
liệu khác nhau

Dạng đĩa FWHM (keV) Hiệu suất (%)
Polyamide 112,1 7,89
Thép không gỉ 65,1 4,2
Nickel 60,2 0,1
Chrome 72,1 0,69
Đầu tiên, rửa đĩa PA66 bằng nước cất.
Sau đó ngâm đĩa PA66 vào dung dịch KMnOR
4R nóng. Thời gian ngâm đĩa, nhiệt độ
dung dịch và nồng độ dung dịch có phụ thuộc vào nhau. Theo E. Bodrogi [6], nếu dung dịch
KMnOR
4R 0,08M thì ngâm đĩa trong 1h ở nhiệt độ 70 5P
o
PC; nếu dung dịch KMnOR
4R 0,04M
thì ngâm đĩa trong 2h ở nhiệt độ 80 5P
o
PC. Theo Katell Morvan [18], nếu dung dịch
KMnOR
4R 0,1M thì ngâm đĩa trong 3h ở nhiệt độ 80 5P
o
PC.
Sau khi lấy đĩa ra khỏi dung dịch KMnOR
4R thì rửa lại đĩa bằng nước cất rồi sấy khô đĩa
ở nhiệt độ phòng.
3.3.1.2. Bước 2: Chuẩn bị mẫu
Chỉnh pH của 100- 200 ml dung dịch mẫu tới khoảng 7- 8,5. Có thể dùng EDTA và
Ammonium Hydroxide (NHR
4ROH) hoặc NaOH để chỉnh pH. Thông thường ta sử dụng
4ROH) để điều chỉnh giá trị pH và hạn chế dùng NaOH để tránh
tạo thêm “matrix” trong mẫu. Đối với mẫu có chứa đồng thời nhiều đồng vị phóng xạ như
uranium, thorium, plutonium,… thì nên sử dụng EDTA vì khi đó các đồng vị phóng xạ nói
trên sẽ phản ứng với EDTA và tạo thành các phức rất bền giúp cho việc hấp thụ P
226
PRa trên
đĩa MnOR
2R được thuận lợi hơn.
3.3.1.3. Bước 3: Quay mẫu
Đặt đĩa trong mẫu dung dịch và quay trong 6h bằng máy khuấy từ gia nhiệt.

3.3.1.4. Bước 4: Đo bằng máy đo phổ alpha
Sau khi quay mẫu xong, lấy đĩa ra, sấy khô đĩa rồi đưa đĩa vào máy đo phổ alpha để
phân tích nồng độ Radium trong mẫu.
3.3.2. Thực nghiệm
3.3.2.1. Dụng cụ thí nghiệm
 Cân điện tử
 Bếp nung
 Bộ giá đỡ thí nghiệm
 Máy khuấy từ gia nhiệt
 Pipet điện tử
 Các loại cốc nhựa
 Đĩa Poly cacbonat phủ lớp poly acrylic: đường kính đĩa là 2,8 cm
3.3.2.2. Hóa chất tiến hành thí nghiệm
 Bột KMnOR
4R
 Dung dịch NHR
4ROH
3.3.2.3. Tiến hành thí nghiệm
 Pha hóa chất:
Pha khoảng 250 ml dung dịch KMnOR
4R 0,1 M.
 Chuẩn bị đĩa MnOR
2R:
Do hiện nay trên thị trường Việt Nam không sử dụng loại PA66 nên chúng tôi thay
PA66 bằng poly cacbonat phủ lớp acrylic.
Đĩa Poly cacbonat phủ lớp poly acrylic được cắt laze thành các đĩa tròn, nhỏ, có đường
kính 2,8 cm như hình 3.24
Đĩa được rửa sạch bằng nước cất.

Hình 3.24 : Đĩa Poly cacbonat phủ lớp poly acrylic sau khi được cắt laze
 Ngâm đĩa trong KMnOR
4R 0,1 M
Qua nhiều lần thí nghiệm cho thấy, lớp MnOR
2R bám lên bề mặt đĩa phụ thuộc vào nồng
độ dung dịch KMnOR
4R, thời gian ngâm đĩa và nhiệt độ dung dịch KMnOR
4R…
Ngâm đĩa vào 250 ml dung dịch KMnOR
4R nồng độ 0,1M ở nhiệt độ khoảng 50P
o
PC –
70P
o
PC đợi đến lúc phản ứng hóa học xảy ra và đĩa được phủ một lớp MnOR
2R đủ dày (thời gian
ngâm khoảng 3 giờ), lấy ra rửa sạch bằng nước cất. Lúc này ta sẽ thấy đĩa có màu nâu sẫm.
Sấy khô bằng đèn hồng ngoại.
Chú ý: khi nung dung dịch KMnOR
4R cũng như khi sấy đĩa, không để nhiệt độ cao quá
có thể làm bong lớp bề mặt đĩa

Hình 3.25: Màu sắc đĩa trước và sau khi ngâm trong dung dịch KMnOR
4R
 Chuẩn bị mẫu:
Chúng tôi đã tiến hành phân tích một số mẫu nước uống, ngoài ra còn có mẫu dạng
dung dịch và mẫu dạng bột (Phosphogypsum and Water) của cơ quan năng lượng nguyên tử
quốc tế IAEA. Các mẫu nói trên có đặc điểm như sau:
Mẫu dạng dung dịch có thành phần chủ yếu là nước thông thường đã được axit hóa
(pH<2) sau đó được thêm vào một số đồng vị chuẩn như P
226
PRa, P
234
PU, P
238
PU , P
230
PTh, P
90
PSr. Mẫu
sample 1 và sample 2 chứa P
226
PRa, P
234
PU, P
238
PU.
Mẫu dạng bột (IAEA) chứa các đồng vị P
210
PPb, P
226
PRa, P
230
PTh, P
234
PU, P
238
PU và có thành phần
chủ yếu CaSOR
4R.R
2RHR
2RO (96%), PR
2ROR
5R (1-2%), F (1,2%), SiOR
2R(1%), AlR
2ROR
3R (0,2%). Riêng đối
với mẫu dạng bột nói trên, chúng tôi phải tiến hành phá mẫu bằng các loại axit như HCl,
HR
2RSOR
4R, HNOR
3R, HClOR
4R …và qua nhiều bước xử lý hóa học trước khi tiến hành phân tích
bằng phương pháp này. Nói chung phải đảm bảo các mẫu cần phân tích phải ở dưới dạng
dung dịch thuần túy vì nếu không sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ và làm suy giảm bản
chất của lớp MnOR
2R.
Do các mẫu phân tích này đều mang tính axit nên chúng cần được trung hòa bằng
4ROH) để đưa pH của dung dịch đạt đến giá trị trong khoảng từ 7
đến 8,5 trước khi tiến hành phân tích.
 Quay mẫu
Lắp đặt dụng cụ như hình 3.26
Trước khi ngâm Sau khi ngâm

Nam châm
Đĩa MnO2
M OChiều quay của
dung dịch
Đặt cốc chứa mẫu lên trên bộ máy khuấy từ gia nhiệt, sau đó dùng một kẹp inox nhỏ
để kẹp đĩa MnOR
2R rồi đưa vào trong khoảng giữa cốc dung dịch và cuối cùng khởi động máy
khuấy từ gia nhiệt để thực hiện thí nghiệm như trình bày ở hình 3.3
Chú ý: chiều quay của dung dịch trong cốc sao cho phải hướng vào mặt đĩa MnOR
2R
(như hình 3.27) với tốc độ quay phù hợp khoảng 300 vòng/phút. Vì nếu quay quá nhanh thì
có thể làm lớp MnOR
2R bị hỏng hoặc nếu quá chậm sẽ cần thời gian quay lâu hơn để đạt được
hiệu suất cao.
Tiến hành quay mẫu trong 6h.
Hình 3.26: Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Hình 3.27: Chiều quay của nam châm
Power Gia nhiệt Tốc độ quay
Nam châm
Đĩa MnO2
M O
MÁY KHUẤY TỪ GIA NHIỆT

 Đo bằng máy đo phổ alpha
Sau khi quay mẫu xong, lấy đĩa MnOR
2R ra khỏi cốc. Dùng đèn hồng ngoại, hoặc quạt
máy sấy khô đĩa MnOR
4, Rchú ý nhiệt độ không quá cao.
Đưa đĩa vào máy đo phổ alpha để tiến hành đo. Thời gian đo khoảng 24h.
Hình 3.28 : Sơ đồ các bước tiến hành thí nghiệm
3.3.2.4. Kết quả và thảo luận
Tất cả các mẫu chúng tôi phân tích đều được đo bằng hệ phổ kế alpha Analyst tại Bộ
môn Vật lý Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh.
Các kết quả phân tích cho thấy hiệu suất hấp thụ P
226
PRa bằng đĩa MnOR
2R đối với ba mẫu
dạng dung dịch dao động trong khoảng 90% đến 97% trung bình khoảng 94%. Trong khi đó
hiệu suất hấp thụ P
226
PRa đạt từ 75% đến 90% trung bình khoảng 83% đối với mẫu dạng bột.
Kết quả này cho thấy chúng ta cần phải làm tốt hơn nữa trong khâu chuẩn bị mẫu các mẫu ở
dạng rắn nhất là đối với mẫu Phosphogypsum rất khó để có thể hòa tan hoàn toàn. Chi tiết
các kết quả phân tích và phổ alpha của P
226
PRa được trình bày ở bảng 3.2
Chuẩn bị đĩa MnO2
Chuẩn bị 200 ml mẫu, chỉnh pH mẫu đến khoảng 7- 8,5
Đặt đĩa MnO2 trong mẫu, quay mẫu trong 6h
Lấy đĩa MnO2 ra khỏi mẫu, sấy khô bằng đèn hồng ngoại
Đem đĩa MnO2 đo bằng máy đo phổ alpha.

Hình 3.29: Phổ alpha của mẫu sample 2- IAEA
Bảng 3.2: Kết quả phân tích hoạt độ phóng xạ của P
226
PRa trong các mẫu của IAEA
Tên mẫu
Hoạt độ phóng xạ (Bq/kg)
Hiệu suất hấp thụ
IAEA Thực nghiệm
Sample 1 (IAEA) 0,690 0,66±0,12 95,65 %
Sample 2 (IAEA) 1,930 1,85±0,29 95,85 %
Sample 6 (IAEA) 780 678,20±85 86.95 %
226
Ra
Đồng vị con cháu của 226
Ra

Nhận thấy kết quả khả quan khi thực hiện thí nghiệm theo phương pháp hấp thụ
Radium trên đĩa MnOR
2R để xác định nhanh nồng độ P
226
PRa trong nước, chúng tôi đã mở rộng
thí nghiệm bằng cách tiến hành khảo sát hoạt độ của P
226
PRa trong khoảng hơn 10 loại nước
uống đóng chai thông dụng (có nguồn gốc từ các nơi sản suất khác nhau tại Việt Nam) trên
thị trường hiện nay. Các kết quả cho thấy hầu như tất cả các loại nước uống đóng chai có
hoạt độ phóng xạ đều dưới ngưỡng cho phép là 0,1 Bq/lít theo tiêu chuẩn nước uống đóng
chai TCVN 6096 – 2004 (Ban hành theo quyết định số 23/2004/QĐ-BKHCN ngày 25 tháng
8 năm 2004 của Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ), chỉ duy nhất một vài loại được
khai thác từ nguồn nước ngầm tự nhiên có hoạt độ vượt quá ngưỡng cho phép. Điều này cho
thấy hiệu quả của kĩ thuật xác định nhanh nồng độ P
226
PRa trong nước bằng phương pháp hấp
thụ MnOR
2R là cần thiết để bảo vệ sức khỏe con người.
226
Ra
Ra
Hình 3.30: Phổ alpha của mẫu sample 6 - IAEA

226
Ra
Ra
Hình 3.31: Phổ alpha của một mẫu nước khoáng trên thị trường

KẾT LUẬN
Trong phép phân tích hạt nhân nói chung và radium nói riêng, việc có được kĩ thuật
xác định nhanh nồng độ P
226
PRa trong nước là một yêu cầu hết sức cần thiết. Trong khóa luận
này, chúng tôi đã trình bày một số phương pháp được sử dụng để xác định nồng độ Radium
trong mẫu, từ đó phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp.
Nội dung chính của khóa luận là tìm hiểu về việc xác định nồng độ P
226
PRa trong nước
bằng phương pháp trao đổi ion. Tuy nhiên, trong phương pháp này chúng tôi thu được kết
quả chưa khả quan, đồng thời, thời gian để phân tích 1 mẫu là khá dài (khoảng 35h). Chính
vì thế mà chúng tôi đề nghị một phương pháp nhanh chóng, hiệu quả hơn để xác định nồng
độ P
226
PRa trong nước, đó là phương pháp hấp thụ Radium trên đĩa MnOR
2 R(khoảng 33h đối với
lần phân tích đầu tiên cần phải chuẩn bị đĩa MnOR
2R, những lần phân tích sau đó chỉ cần
khoảng 30h).
Kết quả khóa luận cho thấy hiệu quả của phương pháp này rất khả quan, kỹ thuật xác
định đồng vị P
226
PRa bằng đĩa MnOR
2R cho phép chúng ta xác định nhanh và không cần phải qua
nhiều khâu tách chiết hóa học phức tạp. Trong phạm vi khóa luận này, chúng tôi có phân
tích nồng độ P
226
PRa trong mẫu rắn của IAEA nhưng quá trình hòa tan mẫu của chúng tôi chỉ
là những bước xử lí hóa học đơn giản, mẫu vẫn chưa tan hoàn toàn, do đó kết quả chúng tôi
thu được đối với mẫu rắn chưa cao như mong muốn. Do đó, kĩ thuật này mới chỉ được áp
dụng tốt nhất đối với các mẫu dạng lỏng.

KIẾN NGHỊ
Đối với kĩ thuật xác định nồng độ P
226
PRa trong nước bằng phương pháp trao đổi ion,
nếu có thể đơn giản và chính xác khâu tách hóa thì thời gian phân tích sẽ giảm đi đáng kể.
Mặt khác, nếu theo dõi được điều kiện thí nghiệm (lượng Platinium thêm vào khi mạ điện,
độ pH của dung dịch…) ảnh hưởng đến kết quả phân tích thì hi vọng phương pháp trao đổi
ion sẽ cho hiệu suất cao hơn khi xác định nồng độ P
226
PRa trong nước.
Xác định nồng độ P
226
PRa bằng phương pháp hấp thụ Radium trên đĩa MnOR
2R đem lại
hiệu suất cao nhưng chỉ thích hợp với mẫu chất lỏng. Đối với mẫu rắn, chúng tôi hi vọng
các thí nghiệm sau này có thể hòa tan hoàn toàn mẫu rắn, rút ngắn được thời gian làm tan
mẫu. Khi đó, phương pháp này được xem là lựa chọn tối ưu để phân tích nồng độ P
226
PRa
trong mẫu.
Nếu thực hiện được, chúng ta sẽ có những phương pháp tiết kiệm được thời gian, chi
phí nhưng có hiệu quả tốt nhất để dễ dàng xác định được nồng độ P
226
PRa nói riêng và nồng
độ chất phóng xạ nước nói chung.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1] Lê Công Hảo (2008), Thực nghiệm nghiên cứu quãng chạy cực đại R
2RHeP
4
P trong các điều
kiện hệ phổ kế alpha và năng lượng mất mát của hạt alpha xuyên qua vật liệu Al, Luận
văn Thạc sĩ, Trường ĐKHKTN TPHCM.
[2] Lê Công Hảo, Mai Văn Nhơn, Nguyễn Đình Gẫm, Hồ Viết Sinh (2008), Khai Thác Và
Vận Hành Hệ Phân Tích Alpha Analyst Với Bộ Mẫu Chuẩn, Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ
Chí Minh, Tạp Chí Khoa Học Và Phát Triển Công Nghệ.
Tiếng Anh
[3] Alexandra Amonette and Brice Smith (2006), The Environmental Transport of Radium
and Plutonium, Institute for Energy and Environmental Research IEER, USA.
[4] D. Roman, (1984). Electrodeposition of Radium on Stainless Steel from Aqueous
Solutions. Int.J. Appl. Radiat. Isot. 35, p. 990.
[5] Donald Porcelli and Peter W.Swazenski (2003), The Behavior of U and Th series
nuclides in groundwater, U.S Geological Survey, Florida, USA.
[6] E. Bodrogi, T. Kovács, V. Jobbágy and J. Somlai (2005), Application of MnOR
2R-coated
discs in the case of the measurement of P
226
PRa with alpha-spectrometric method,
University of Veszprém, Department of Radiochemistry, 8201 Veszprém, Hungary.
[7] Guogang Jia, G. Torri, P. Innocenzi, R. Ocone, A. Di Lullo (2004), determination of
radium isotopes in mineral water12 samples by alpha spectrometry, Italian
Environment Protection Agency And Technical Service, Via V. Brancati 48, 00144
Roma, Italy.
[8] H.W.Kirby and Murrell L.Salutsky (1964), The Radiochemistry of Radium, Nuclear
Sciences Series NAS-NS 3057, p 3-18.
[9] J-G Decaillon, M. Bickel, C. Hill, T. Altzitzoglou, Validation of methods for the
determination of radium in waters and soil, European Commission, Joint Reseach
centre, Intitute for Reference Material anh Measurement, Retieseweg, Geel B-2440,
Belgum.
[10] J. M. Oliveira And F. P. Carvalho, (2006), Sequential extraction procedure for
determination of uranium, thorium, radium, lead and polonium radionuclides by alpha

spectrometry in environmental samples , Instituto Tecnologico e Nuclear, Departamento
de Protecção Radiologica e Segurança Nuclear, E.N. 10, 2686-953 Sacavem, Portugal.
[11] J S Alvarado, K A Orlandini, M. D. Erickson (1995), Rapid determinstion of radium
isotopes by alpha spectrometry, Environmental Reseach Division, Argonne National
Laboratory, Argonne, IL 60439, USA.
[12] Katell Morvan, Yves Andres, Bandombele Mokili, and Jean-Charles Abbe (2001),
Determination of Radium-226 in Aqueous solutions by spectrometry, Laboratoire
SUBATECH, UMR 6457, Ecole des Mines de Nantes, IN2P3/CNRS, Universite´ de
Nantes, Nantes Cedex 3, France, Ecole des Mines de Nantes, GEPEA, 4, rue Alfred
Kastler, La Chantrerie, BP 20722-44307, Nantes Cedex 3, France, and IRCCyN, 1 rue
de la Noe¨, BP 92101, 44321 Nantes Cedex 3, France.
[13] K.E. Holbert (2006), Radioactive Decay, Arizona State University, USA
[14] Michael Staubwassen, Gideon M.Henderson, Paul A.Berkman and Brenda L.Hall
(2003), Ba, Ra, Th and U in marine mollucs shells and the potential of P
226
PRa/Ba dating
of Holocene marine carbonates shells, Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 68, No.
1.
[15] Orlandini, K. A., J. S. Gaffney, and N. A. Marley. (1991). An Improved Technique for
the Rapid. Assay of Radium Isotopes in Water. Radiochim. Acta 55, p. 205.
[16] P. Blanco RodroAgueza, F. Vera TomeA, J.C. Lozano (2000), Concerning the low
uranium and thorium yields in theelectrodeposition process of soil and sediment
analyses, Departamento de FiAsica, Facultad de Ciencias, Universidad de Extremadura,
E-06071 Badajoz, Spain.
[17] Stanislaw Chalupnik, Jolanta Lebecka, Antoni Mielnikow ang Boguslaw Michalik
(1990), Determining radium in water: comparison of method, Central Mining Institute,
plac Gwarkow 1, PL-40-166 Katowice, Poland.
[18] W.C Lawrie, J.A. Desmond, D. Spence, S Anderson, C. Edmondson (1999),
Determination of radium- 226 in environmental and personal monitoring sample, Brish
Nuclear Fuels Plc, Geoffrey Schofield Laboratories, Westakes Sience and Technology
Park, Moor Row, Cumbria CA4 3JZ, UK.
[19] 4TUhttp://en.wikipedia.org/wiki/RadiumU4T
[20] 4TUhttp://www.vatlyvietnam.org/forum/showthread.php?t=104U4T

Phương pháp xác định nồng độ 226 ra trong nước

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Phương pháp xác định nồng độ 226 ra trong nước

Ähnlich wie Phương pháp xác định nồng độ 226 ra trong nước (20)

Mehr von https://www.facebook.com/garmentspace

Mehr von https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Kürzlich hochgeladen

Kürzlich hochgeladen (20)

Phương pháp xác định nồng độ 226 ra trong nước