Nghiên cứu chế tạo gel tiêu tẩy cho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng xạ

Các hợp chất này ngưng tụ với bụi đất sẵn có trong không khí và bụi đất từ mặt đất bốc lên trong thân nấm, thành các hạt bụi bị nhiễm phóng xạ dạng cầu đường kính từ vài μm đến vài mm, g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GEL TIÊU TẨY CHO BỀ MẶT

VẬT LIỆU XÂY DỰNG BỊ NHIỄM PHÓNG XẠ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - năm 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GEL TIÊU TẨY CHO BỀ MẶT

VẬT LIỆU XÂY DỰNG BỊ NHIỄM PHÓNG XẠ

LỜI CAM ĐOAN

Học viên: Nguyễn Thị Minh Nguyệt

Nơi đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Người hướng dẫn 1: TS Trịnh Thành

Đơn vị: Viện Khoa học và Công nghệ môi trường/Đại học Bách Khoa Hà Nội Người hướng dẫn 2: TS Tô Văn Thiệp

Đơn vị: Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học và Công nghệ quân sự

Tên luận văn: “Nghiên cứu chế tạo gel tiêu tẩy cho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng xạ”

Nội dung cam đoan: Tôi xin cam đoan, trong suốt quá trình nghiên cứu luận văn thạc sĩ, dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn, tôi đã tiến hành nghiên cứu luận văn một cách trung thực, toàn bộ nội dung trong báo cáo luận văn được tôi trực tiếp thực hiện Tất cả các nghiên cứu không sao chép từ các báo cáo khoa học, luận văn tiến sĩ, thạc sĩ hay sách của bất cứ tác giả nào

Học viên

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Tô Văn Thiệp, Viện Công nghệ mới - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự và TS Trịnh Thành, Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tận tình, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn

Trong thời gian thực tập và làm việc tại phòng thí nghiệm Viện Công nghệ mới, Viện Hóa học- Vật liệu/Viện Khoa học & Công nghệ quân sự, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ, sự chỉ bảo tận tình về chuyên môn, kỹ thuật cùng sự động viên chân thành của TS Vũ Ngọc Toán cùng toàn thể anh, chị cán bộ của phòng Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó

Nhân dịp này tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu Qua đây, tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm Viện Khoa học và Công nghệ môi trường, các bạn sinh viên, học viên, nghiên cứu sinh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình thí nghiệm

Tôi xin được gửi lời cảm ơn đến Thủ trưởng Viện Công nghệ mới - Viện Khoa học và Công nghệ quân sự và Ban lãnh đạo Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp tôi hoàn thành luận văn này

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

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của Đề tài: 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Đặc điểm nhiễm xạ trên các công trình xây dựng sau các vụ nổ và sự cố hạt nhân 3

1.1.1 Sự cố hạt nhân 3

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

1.2 Vật tư và công nghệ tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ 11

1.2.1 Một số công nghệ tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ 11

1.2.2 Một số loại chất tẩy xạ cho bề mặt công trình bị nhiễm xạ 15

1.2.3 Giới thiệu chung về chất tẩy xạ decon gel 1108 19

1.2.4 Thành phần và tính năng kỹ thuật của Decon gel 1108 20

1.3 Thành phần và công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 23

1.3.1 Thành phần chính của chất tẩy xạ dạng gel 23

1.3.2 Công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 26

1.3.3 Phương pháp và kỹ thuật sử dụng chất tẩy xạ dạng gel 26

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Vật liệu và thiết bị 28

2.1.1 Vật liệu: 28

2.1.2 Thiết bị trong phòng thí nghiệm: 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng 29

2.2.1 Phương pháp và kỹ thuật phân tích 29

2.2.2 Phương pháp xác định khả năng tạo phức vòng càng 31

2.2.3 Phương pháp chế tạo chất tẩy xạ dạng gel 35

2.2.4 Phương pháp đánh giá tính năng kỹ thuật của gel tẩy xạ: 36

2.2.5 Phương pháp kiểm tra khả năng tẩy xạ 37

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Kết quả nghiên cứu lựa chọn hợp chất phức có khả năng tạo liên kết bền với ion

đồng vị phóng xạ trong dung dịch 40

3.2 Kết quả nghiên cứu thiết lập công thức chế tạo chất tẩy xạ dựa trên chất tạo phức và hệ chất tạo màng- hoạt động bề mặt lựa chọn 47

3.2.1 Xác định hằng số bền của axit citric trong dung dịch APG 47

3.2.2 Sự tạo phức của các ion kim loại với axit citric trong dung dịch APG 48

3.3 Kết quả nghiên cứu xây dựng hệ chất tạo màng- hoạt động bề mặt có khả năng phân tán cao phức vòng càng của kim loại phóng xạ vào dung dịch 49

3.4 Đánh giá tính năng kỹ thuật của gel MRD-1 55

3.5 Quy cách đóng gói, bảo quản, vận chuyển và sử dụng sản phẩm 57

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC CHỮ CÁI, KÝ HIỆU VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh sự cố và tác hại của hạt nhân, phóng xạ 4

Hình 1.2 Cơ chế ô nhiễm chất phóng xạ trên bề mặt kim loại 8

Hình 2.1 Đường chuẩn định lượng Cs, Zr và Sr bằng ICP-MS 30

Hình 2.2 Phổ UV-VIS và đường chuẩn định lượng Ni2+ trong dung dịch 30

Hình 2.3 Phổ UV-VIS và đường chuẩn định lượng Co2+ trong dung dịch 30

Hình 3.1 Phân bố hàm lượng các cấu tử của axit xitric trong dung dịch 40

Hình 3.2 Đường cong chuẩn độ tạo phức của axit citric và Ni2+ 41

Hình 3.3 Đồ thị phân bố các phức của Sr2+ với axit citric trong dung dịch theo pH môi trường ở các tỷ lệ mol Sr2+: Cit ban đầu khác nhau 43

Hình 3.4 Đường cong chuẩn độ tạo phức của axit citric và Cs+ 44

Hình 3.5 Đường cong chuẩn độ tạo phức của axit citric và Co2+ 44

Hình 3.6: Đồ thị phân bố các phức của Co2+ với axit citric trong dung dịch theo pH môi trường ở các tỷ lệ mol Co2+: Cit ban đầu khác nhau 46

Hình 3.7: Sơ đồ quy trình chế tạo gel MRD-1 51

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Chia bụi phóng xạ theo kích thước và thời gian rơi xuống mặt đất 6

Bảng 1.2: Khả năng tích tụ các đồng vị phóng xạ trong cơ thể 9

Bảng 1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật của RDS 2000 18

Bảng 2 1 Thành phần các dung dịch để xác định sự tạo phức của các phức ion kim loại và axit citric trong môi trường nước 32

Bảng 2 2 Thành phần các dung dịch để xác định hằng số bền của axit citric trong môi trường chất HĐBM 33

Bảng 2 3 Thành phần các dung dịch xác định sự tạo phức của các ion kim lại với axit citric trong môi trường chất HĐBM 34

Bảng 3.1 Kết quả tính hằng số bền của axit citric trong môi trường nước 40

Bảng 3.2 Hằng số bền tạo phức giữa axit citric và Sr2+ trong dung dịch 42

Bảng 3.3 Hằng số bền tạo phức của axit citric và Co2+ trong dung dịch 45

Bảng 3.4 Hằng số bền của axit citric trong dung dịch chất APG 10 47

Bảng 3.5 Hằng số bền của các phức giữa ion Ni2+ và axit citric 48

Bảng 3.7: Kết quả phân tích các chỉ tiêu kỹ thuật của MRD-1 55

Bảng 3.8: Hiệu quả tẩy xạ của gel MRD-1 và Decon gel 1108 57

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sự cố hạt nhân và ô nhiễm phóng xạ cho bề mặt các công trình, trang thiết bị kỹ thuật luôn là nguy cơ tiềm tàng đối với nước ta, nhất là khi mà Trung Quốc đã và đang triển khai xây dựng, vận hành 03 nhà máy điện hạt nhân cách biên giới nước ta không xa (Phòng Thành, Xương Giang, Quảng Tây) Khi đi vào hoạt động vẫn tiềm

ẩn các nguy cơ gây sự cố như đã từng xảy ra trên thế giới như thảm họa Chernobyl (1986), Fukushima (Nhật Bản) năm 2011 làm phát thải ra một lượng bụi phóng xạ khổng lồ vào môi trường Chất phóng xạ phát tán vào không khí dưới dạng bụi, hình thành mây phóng xạ; dưới tác dụng của gió đưa đám mây phóng xạ đi xa gây ô nhiễm trên một phạm vi rộng lớn trên nhiều quốc gia trên thế giới và có tác hại trực tiếp và di truyền đến nhiều thế hệ

Việc chủ động phòng chống vũ khí hủy diệt lớn nói chung, vũ khí hạt nhân và các sự cố hạt nhân phóng xạ luôn được nước ta đặc biệt quan tâm, với lực lượng nòng cốt là bộ đội hóa học và cứu hộ cứu nạn Với ưu điểm về độ thuận tiện khi sử dụng, hiệu quả tẩy xạ cao, phổ áp dụng rộng, nhiều loại gel tẩy xạ đang được quan tâm nghiên cứu nhằm đưa vào trang bị để xử lý các sự cố hoặc tấn công hạt nhân, bom bẩn, như: Decon gel 1108, decon gel 1120, Argonne supergel, Alara 1146, Pentek 604, [12,19] Tiêu biểu trong họ sản phẩm này phải kể đến decon gel 1108, decon gel 1101, decon gel 1102 do công ty CBI poymers và Firstlinetech - Mỹ sản xuất theo ISO 9001, dựa trên cơ sở chất hoạt động bề mặt và các chất tạo phức vòng càng nên có khả năng tẩy xạ cao, đồng thời an toàn với người sử dụng và thân thiện với môi trường[30]

Trong nước, nhóm tác giả Phạm Quỳnh Lương[22] bước đầu đã nghiên cứu chế tạo và đánh giá được hiệu quả tẩy xạ trên bề mặt thép, gạch men, nhựa và thủy tinh của hệ gel trên cơ sở PVA, axit citric, glycerin cho kết quả khả quan Nhằm đóng góp thêm vào việc đa dạng hóa các sản phẩm gel tẩy xạ hiệu năng cao, phổ sử dụng rộng tương tự như Decon gel 1108, tên đề tài luận văn được lựa chọn là:

“Nghiên cứu chế tạo gel tiêu tẩy cho bề mặt vật liệu xây dựng bị nhiễm phóng

xạ” bằng các trang thiết bị, vật tư sẵn có trong nước như: PVA, axit citric, muối

citrat, EDTA và một số phụ gia khác

2 Mục tiêu của Đề tài:

Chế tạo gel tẩy xạ MRD-1 cho bề mặt một số vật liệu xây dựng trên cơ sở polyme theo mẫu decon gel 1108 của nước ngoài

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

Uy lực nổ của VKHN được xác định bằng đương lượng nổ TNT- ký hiệu q- là lượng chất nổ TNT có năng lượng khi nổ tương đương với năng lượng của VKHN Đương lượng nổ được tính bằng tấn (ký hiệu t), kilô tấn (Kt), mêga tấn (Mt) VKHN loại cực nhỏ đến loại vừa có cấu tạo dựa trên phản ứng phân hạch (vũ khí A), còn loại lớn và loại cực lớn có cấu tạo dựa trên phản ứng nhiệt hạch (vũ khí H) Bom hạt nhân có uy lực nổ đương lượng 20 Kt gọi là bom chuẩn[10]

b Sự cố hạt nhân

Dưới tác động chủ quan (do tấn công, phá hoại) hoặc không chủ quan (do mất cắp, trục trặc kỹ thuật, động đất, sóng thần, thiên tai,…) mà một số nơi, vị trí có chứa nguồn phóng xạ ở mức độ lớn, không được duy trì ở trạng thái hoạt động bình thường, tán phát phóng xạ ra môi trường xung quanh được xem là sự cố hạt nhân Tùy thuộc vào tính chất, mức độ, bản chất của từng sự cố mà mức độ rò rỉ, tác hại của chúng đối với con người và môi trường sẽ khác nhau Cơ quan năng lượng nguyên tử thế giới đã đưa ra 04 mức cảnh báo cho sự cố hạt nhân (4-8)[23]

Hiện nay, với mục đích hòa bình là sản xuất năng lượng điện để phục vụ cuộc sống, năng lượng điện hạt nhân đóng góp một phần không nhỏ trong ngành năng lượng, ví dụ: Mỹ- với 104 lò phản ứng hạt nhân, cung cấp 836,63 triệu kW.h/năm; Pháp- với 439,74 triệu kW.h/năm; Nhật Bản- với 263,83 triệu kW.h/năm; Nga- với 177,39 triệu kW.h/năm; Hàn Quốc- với 142,94 triệu kW.h/năm; Đức- với 140,53 triệu kW.h/năm,… Hiện có khoảng 430 nhà máy điện hạt nhân đang hoạt động trên toàn thế giới, cung cấp khoảng 5,7% sản lượng năng lượng trên thế giới và 13%

sản lượng điện toàn cầu Bên cạnh mặt tích cực này thì số lượng lớn các nhà máy điện hạt nhân, cùng với vô số vũ khí hạt nhân, nguồn phóng xa trên toàn thế giới cũng là những nguy cơ tiềm ẩn về sự cố hạt nhân có thể xảy ra bất kể lúc nào

Thế giới đã từng chứng kiến nhiều sự cố hạt nhân, như: ngày 10/10/1957 sự cố hạt nhân xảy ra tại Windscale fire- Anh (cấp độ 5); Tùy thuộc vào từng tai nạn mà phóng xạ sẽ rò rỉ vào khí quyển ở các mức độ khác nhau Những ion phóng xạ này

sẽ tự keo tụ lại và bị mưa hoặc gió vận chuyển xuống mặt đất- nhiễm xạ vào các công trình, công sự, hầm hào, động thực vật và nước mặt, sau đó hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp sẽ ảnh hưởng tới con người Dưới đây là một số hình ảnh về sự cố hạt nhân:

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

Về cơ bản, đối với các công trình xây dựng khi có tấn công hoặc sự cố hạt nhân xảy ra thì bụi phóng xạ là tác nhân gây hại chủ yếu kế sau sóng xung kích, nhiệt, bức xạ Chúng là những hạt nhỏ, có kích thước khác nhau, mức độ nhiễm xạ khác nhau sẽ xen bám trên bề mặt các công trình, công sự, hầm hào… và phát ra môi trường xung quanh tia phóng xạ [31]

1.1.1.2 Đặc điểm của bụi phóng xạ

Các chất phóng xạ được tạo thành ngay lập tức sau khi nổ và chúng nằm trong vùng cháy sáng Ngoài ra, nếu như vùng cháy sáng tiếp xúc với bề mặt quả đất thì tại điểm tiếp xúc chúng còn tạo thành lớp vỏ các xỉ phóng xạ nóng chảy Vùng sáng dâng lên kéo theo bụi và các khối đất đá nát vụn do nổ hạt nhân và tạo thành một cột bụi khổng lồ Bụi và các hạt đất đá khi rơi vào vùng cháy sáng bay hơi một phần, nóng chảy và trộn lẫn với các sản phẩm phóng xạ do nổ hạt nhân Theo mức

độ dâng lên của vùng cháy sáng, khi nhiệt độ giảm dần, các chất phóng xạ ngưng tụ lại trên các hạt đất rắn và nóng chảy tạo thành các loại bụi phóng xạ Khi nguội các bụi phóng xạ có dạng hình cầu; mật độ bụi phóng xạ bằng 1,7 2,2 g/cm3, kích thước của các hạt nằm trong khoảng từ hàng chục đến hàng nghìn m Phần cơ bản của hoạt tính phóng xạ là các hạt có kích thước 100  600 m Do tác dụng của lực trọng trường, các hạt bụi phóng xạ bắt đầu rơi lên mặt đất: các hạt nặng nhất rơi trước tiên, sau đó đến các hạt nhỏ hơn Trong quá trình lan truyền của mây phóng

xạ dưới tác dụng của gió tạo thành không gian bị nhiễm phóng xạ hay các vạt mây Chất phóng xạ trong vạt mây phóng xạ tồn tại dưới các dạng sau đây [4,5,6]:

- Khí phóng xạ: Khí phóng xạ là các đồng vị phóng xạ ở dạng khí Có 3 nguồn

gốc sau:

+ Sản phẩm trực tiếp của phản ứng phân hạch như kripton, xenon

92U235 + 0n1 56Ba142 + 36Kr92 + 20n1 36Kr92 phân rã β với T1/2 = 3,0s + Sản phẩm của quá trình phân rã mảnh phân hạch

35Br87 

  

   36Kr87 + + Phóng xạ cảm ứng trong không khí 14C sinh ra do phản ứng bắt nơtron của nitơ

-7N14 + 0n1 6C14 + 1q1Cacbon 14 (6C14) phân rã β với chu kỳ 5730 năm Số lượng đồng vị kripton và xenon khi nổ mặt đất chiếm 30% so với tổng số mảnh phân hạch, ngoài ra lượng nitơ trong không khí nhiều nên C14 tạo thành cũng nhiều Như vậy lượng khí phóng xạ sinh ra khi VKHN nổ khá lớn và chúng sẽ gây nên nhiễm xạ trong thời gian khá dài (1 giây- hàng năm)

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

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

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

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

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

Bảng 1.1 Chia bụi phóng xạ theo kích thước và thời gian rơi xuống mặt đất

- Xỉ phóng xạ: Khi VKHN nổ mặt đất và dưới đất, do cầu lửa tiếp xúc với mặt

đất, nên đất đá bị nóng chảy, sau nguội dần thành xỉ, đất đá, Xỉ này có lẫn chất phóng

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

Theo đường di chuyển của mây, các bụi phóng xạ rơi lên bề mặt quả đất tạo thành các vệt phóng xạ Các vệt phóng xạ là các dải mặt đất nằm cách tâm nổ theo hướng gió trung bình mà ở đó các hạt bụi phóng xạ rơi xuống Bụi phóng xạ - rơi lắng phóng xạ trên bề mặt các công trình xây dựng, công trình quân sự chủ yếu liên quan đến hai nguồn gốc: sự cố hạt nhân và vụ nổ hạt nhân (thử vũ khí hạt nhân)

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

a Tác hại đối với công trình:

Trong quá trình đám mây phóng xạ di chuyển, các bụi phóng xạ rơi lắng xuống đất gây nhiễm xạ khu vực đó Nếu các công trình quân sự nằm trong vùng này sẽ bị nhiễm xạ Sự nhiễm xạ này ảnh hưởng đến sức khỏe cán bộ chiến sĩ đóng quân tại khu vực này và cũng như gây nhiễm xạ cho các vũ khí trang bị tại đó Bụi phóng xạ không gây tác hại đối với công trình quân sự, vũ khí trang bị, nguồn nước, lương thực thực phẩm Tuy nhiên nếu các đối tượng này bị nhiễm xạ sẽ gây tác hại gián tiếp cho người sử dụng Sau khi sa lắng xuống bề mặt các công trình, các đồng vị phóng xạ trong bụi sẽ phân hạch và gây hại tới môi trường Ví dụ: Sản phẩm phân hạch 235U: các mảnh phân hạch có số khối 72- 161, trong đó, hai nhóm có số khối 80-110 và 125-155 chiếm 99%, nhóm có số khối 110 - 125 chỉ chiếm 1% Như vậy hạt nhân 235U bị phân hạch cho hai mảnh vỡ với khối lượng không bằng nhau, suất ra lớn nhất đối với 2 mảnh vỡ A=95 và A=139 Các mảnh vỡ phân hạch thường có hoạt tính phóng xạ β vì chúng thừa nơtron[10]

Sự nhiễm xạ trên bề mặt vật liệu chủ yếu diễn ra do quá trình di chuyển vật lý hoặc hóa học của chất phóng xạ lên bề mặt các vật liệu Một số chất gây ô nhiễm có thể bám chặt vào bề mặt hoặc có khả năng thấm sâu vào trong vật liệu, được gọi là

ô nhiễm "cố định", và một số loại dễ bị loại bỏ, gọi là ô nhiễm "lỏng lẻo" Nhìn chung sự ô nhiễm phóng xạ chủ yếu là sự lắng đọng trên bề mặt như là dạng sol và

nó có ít tương tác với bề mặt, tức là ở dạng “lỏng lẻo” Độ dính bám có thể được tăng lên nhờ các màng dầu, dầu mỡ, bụi bẩn, hoặc hơi hóa chất Các cơ chế chính

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

Hình 1.2 cho thấy có sự tích tụ chất ô nhiễm chủ yếu là trên lớp oxit, không có

sự ô nhiễm thực sự di chuyển vào trong phần kim loại vì kim loại không có cấu trúc xốp, đây được gọi là lớp "bẩn" kỹ thuật Việc loại bỏ các ô nhiễm theo cơ chế (1) và (2) thường dễ loại bỏ bằng cách lau chùi, phun rửa cơ học Còn việc khử nhiễm loại

ô nhiễm theo cơ chế (3) thường là quá trình tẩy bỏ lớp oxit

b Tác hại đối với con người:

Tương tự như bức xạ xuyên, các chất phóng xạ gây nên tác hại bởi các tia phóng xạ , ,  được phát ra trong quá trình phân rã có khả năng đâm xuyên qua

cơ thể sống và phá hủy các chức năng của tế bào Chất phóng xạ gây tác hại đối với người đối với người theo 3 cách [4,19]:

+ Nhiễm xạ từ ngoài: Chất phóng xạ ở trên mặt đất, vũ khí, trang bị, công

sự, phát ra các tia phóng xạ , ,  chiếu vào cơ thể người Nếu bị chiếu bởi  với liều lượng cao sẽ gây nên bệnh phóng xạ cấp tính và bệnh phóng xạ mãn tính

+ Nhiễm xạ da: Nhiễm xạ da gây nên do bụi phóng xạ rơi trực tiếp từ mây

phóng xạ vào da, hoặc do hoạt động trong vùng nhiễm xạ bị bụi phóng xạ từ cành cây, trang bị, mặt đất bắn vào người, hay do tiếp xúc với các đối tượng bị nhiễm phóng xạ Khi thời tiết khô thì hạt bụi được giữ trên da có kích thước  < 70 m, giữ trên trang phục có  > 100 m Tuỳ theo mức độ nhiễm xạ nặng hay nhẹ (bụi phóng xạ bám vào da nhiều hay ít) mà có thể gây nên các loại bệnh phóng xạ khác nhau như khi chiếu xạ từ ngoài Đặc biệt trường hợp này tia  cũng gây tác hại

+ Nhiễm xạ bên trong: Chất phóng xạ xâm nhập vào cơ thể, gây nhiễm xạ bên

trong bằng 3 con đường: hô hấp, tiêu hoá và qua vết thương

 Hô hấp: Do người hít thở phải không khí có lẫn bụi phóng xạ Sau khi vào phổi, chất phóng xạ thấm qua phế nang vào máu Tuy vậy, tuỳ theo kích thước mà chất phóng xạ bị lông mũi giữ lại với 1 tỷ lệ nhất định nào đó Đối với bụi phóng

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

 Tiêu hoá: Do người ăn phải lương thực thực phẩm hay uống phải nguồn nước đã bị nhiễm chất phóng xạ (dưới dạng bụi phóng xạ hay phóng xạ cảm ứng), chất phóng xạ theo đường tiêu hoá vào dạ dày, vào ruột, tan trong các dung dịch, thấm vào máu truyền đi Những chất phóng xạ khó tan thì bị thải ra ngoài theo con đường đại, tiểu tiện Chất phóng xạ vào cơ thể theo con đường tiêu hoá thường gây nên đau bụng, buồn nôn, ỉa chảy gây viêm ruột, viêm dạ dày Nếu ăn phải nhiều chất phóng xạ gây nên bệnh phóng xạ mãn tính

 Vết thương: Bụi phóng xạ bám vào vết thương, sau đó vào máu và di chuyển khắp cơ thể

Bảng 1.2: Khả năng tích tụ các đồng vị phóng xạ trong cơ thể

Tên đồng vị Cơ quan tích tụ T 1/2 (ngày) T bt (ngày) T hd (ngày)

Lá lách Gan

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

138

97

89

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

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

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

- Nhiễm xạ do bụi phóng xạ chỉ ở trên bề mặt, còn bụi phóng xạ cảm ứng ở sâu trong lương thực, thực phẩm

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

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

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

d Tác hại đối với địa hình [29]:

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

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

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

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

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

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

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

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

- Các điều kiện khí tượng có ảnh hưởng đến sự nhiễm xạ địa hình, đặc biệt là các điều kiện gió và mưa

e Đối với hệ sinh thái:

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

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

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

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

Tẩy xạ là loại bỏ bụi phóng xạ và lớp oxit trên bề mặt (trong khi làm sạch thông thường chỉ để loại bỏ vật liệu phóng xạ thông thường) Tẩy xạ không phải là khử chất phóng xạ, nó chỉ chuyển chất phóng xạ sang vị trí khác Tùy thuộc vào các loại phương tiện tẩy xạ (ví dụ hóa chất, cơ khí, điện, ) và tùy thuộc vào bản chất của bề mặt cần tẩy xạ (ví dụ kim loại, bê tông, bề mặt sơn, ) kỹ thuật tẩy xạ có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào mục đích của tẩy xạ Tùy thuộc vào loại nhiễm bẩn phóng xạ mà cũng có các phương pháp tẩy xạ khác nhau:

- Chất bẩn tự do: có thể loại bỏ bằng cách thổi, chân không hoặc cách khác

- Chất bẩn ít bám dính: có thể loại bỏ bằng kĩ thuật thông thường

- Chất bẩn cố định: không thể loại bỏ trừ khi loại bỏ lớp bề mặt

Tuy nhiên không phải lúc nào cũng chỉ sử dụng một phương pháp tẩy xạ Một

số quy trình có thể kết hợp nhiều phương pháp khác nhau, ví dụ tẩy xạ điện phân, trong đó kết hợp các hoạt động hóa học và điện, hoặc phun nước áp lực sử dụng các chất tẩy rửa Có hai công nghệ tẩy xạ chính đang được sử dụng phổ biến là: tẩy xạ hóa học và tẩy xạ cơ học

a Các công nghệ tẩy xạ hóa học

Các công nghệ tẩy xạ hóa học sử dụng các dung môi (như chất tẩy rửa, axit, nước, ) để rửa hoặc hòa tan các chất ô nhiễm từ bề mặt nhiễm xạ hoặc trong một

số trường hợp hòa tan bề mặt hoặc phủ lên bề mặt (lớp sơn) [18] Một số lợi thế của của công nghệ tẩy xạ hóa học đó là:

+ Nhìn chung nhanh hơn công nghệ tẩy xạ cơ học, đòi hỏi thời gian phơi nhiễm công nhân ít hơn

+ Chất ô nhiễm phát tán trở lại không khí ít hơn

+ Cho phép khử nhiễm các khu vực khó tiếp cận hoặc không thể tiếp cận (như vết nứt, đường nứt, góc kín, ống thông gió, đường ống

+ Có thể khử nhiễm các thiết bị tại chỗ

+ Thông thường có thể thực hiện từ xa

+ Sử dụng các hóa chất sẵn có (như chất tẩy rửa)

+ Xử lý/thu gom chất thải khá đơn giản và dễ dàng

Những hạn chế của công nghệ tẩy xạ hóa học gồm có:

+ Thực hiện kém hiệu quả trên các mặt rỗ xốp như gạch hoặc đá cẩm thạch + Có thể ăn mòn các bề mặt được làm sạch

+ Các đồng vị khác nhau và/hoặc các bề mặt yêu cầu các dung môi khác nhau + Tạo ra một lượng lớn chất thải

+ Cần phải cẩn thận tránh thải vào hệ thống nước thải vệ sinh

+ Tùy thuộc vào các hóa chất, có thể dẫn đến chất thải hỗn hợp

Công nghệ tẩy xạ hoá học là một nhánh của các quá trình làm sạch công nghiệp được sử dụng để làm sạch và bảo dưỡng các thiết bị lớn mà không cần phải tháo gỡ và/hoặc dỡ bỏ chúng Lau hoặc rửa là phương pháp khử nhiễm đơn giản nhất và là phương pháp được sử dụng nhiều nhất Phương pháp này nói chung hiệu quả nhất trên bề mặt trơn không rỗ xốp Nhiều dung dịch tẩy xạ là có sẵn và được

sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hạt nhân Việc lựa chọn dung dịch nào để

sử dụng phải tính đến chất gây ô nhiễm và hóa học bề mặt và quy mô xử lý chất thải phát sinh thấp hơn Giải pháp hóa học tận dụng các lợi thế của phản ứng như phân hủy, oxy hóa/khử, phức hợp và sự càng hóa để loại bỏ chất gây ô nhiễm khỏi bề mặt Thông thường quá trình làm sạch sử dụng nhiều hơn một trong số các lợi thế này đồng thời hoặc tuần tự Trong hầu hết các trường hợp, một số giải pháp khả thi

là sẵn có cho mỗi sự kết hợp và các yếu tố khác sẽ được sử dụng để đưa ra sự lựa chọn cuối cùng Những cân nhắc này bao gồm: chi phí, an toàn, quá trình dễ dàng

và thậm chí là sự thẩm mỹ cuối cùng của bề mặt [27]

Tẩy xạ hóa học có thể được thực hiện thông qua ngâm/phun, phun sơn và bọt, điện hoá hoặc tắm / nhúng Trong hầu hết mọi trường hợp, tẩy xạ hoá học sử dụng chà cơ học nhẹ để loại bỏ các chất ô nhiễm và chất cặn đã được nới lỏng Các tác

nhân thông thường được sử dụng để tẩy xạ hoá học bao gồm nước hoặc hơi nước, axit, bazơ, muối axit, muối kiềm, chất tẩy rửa/chất hoạt động bề mặt, các tác nhân tạo phức, tác nhân oxy hóa/khử, dung môi hữu cơ

Mốt số chất điển hình được sử dụng trong kỹ thuật khử nhiễm hóa học[36]:

- Nước (có hoặc không có xà phòng): đây là một dung môi tốt cho hầu hết các hợp chất ion và có thể có hiệu quả trên muối Áp dụng chủ yếu đối với ô nhiễm bẩn, nước hiệu quả nhất nếu được áp dụng càng sớm càng tốt sau khi nhiễm bẩn để chất gây ô nhiễm có ít thời gian để phản ứng và dính vào bề mặt Nước có thể được tăng cường theo nhiệt độ (ví dụ, hơi nước) hoặc thêm các chất làm ướt và các chất tẩy rửa

- Chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt: đây là những chất tẩy rửa thông dụng tốt có thể được sử dụng trên hầu hết các bề mặt Hầu hết các chất tẩy rửa thương mại có chất tẩy rửa cũng hoạt động như một chất làm ướt hoặc chất hoạt động bề mặt (ví dụ, sodium lauryl sulfate) Các chất tẩy rửa sử dụng hiệu quả để làm sạch dầu mỡ, bẩn và một số chất hữu cơ Chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt và làm tăng tiếp xúc chất lỏng với bề mặt được làm sạch Chúng an toàn, không tốn kém và hiện nay có ít những vấn đề cần xử lý Mặc dù chất tẩy rửa có hiệu quả hạn chế nhưng chúng có hiệu quả trong việc tăng cương những dung dịch khử nhiễm khác Chất tẩy rửa có thể là lựa chọn tốt để loại bỏ mỡ và chất bẩn mà có thể

bị nhiễm xạ

- Axit: Những axit như hydrochloric, nitric, sulfuric và phosphoric được sử dụng rộng rãi trong việc khử nhiễm các bề mặt kim loại và đôi khi trên các bề mặt không rỗ xốp khác Phương thức hoạt động chủ yếu của chúng là phản ứng và hòa tan các màng ôxít kim loại có chứa chất ô nhiễm hoặc để tẩy kim loại cơ bản và giải phóng chất gây ô nhiễm Axit có lợi thế là rẻ tiền và sẵn có Những nhược điểm chính của chúng bao gồm các vấn đề tương thích với kim loại đang được xử lý và các phản ứng phụ kèm theo như với axit nitric là chất oxy hóa mạnh và có thể gây cháy với các vật liệu không tương thích Rửa axit có thể yêu cầu thiết bị bảo hộ cá nhân đáng kể Trong một số trường hợp, khử nhiễm axit có thể được tăng cường bằng cách thêm muối axit

Axit hữu cơ và axit yếu cũng được sử dụng đặc biệt khi muốn sử dụng lại và làm sạch không phá hủy Chúng có lợi thế hơn axit mạnh là việc xử lý an toàn hơn

và có khả năng cô lập các chất gây ô nhiễm Nhược điểm của chúng là chi phí cao hơn axit vô cơ và phản ứng chậm hơn, đòi hỏi thời gian xử lý dài hơn

- Các tác nhân vòng càng: các chất như axit oxalic, axit xitric và axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA) đã được sử dụng để khử nhiễm các kim loại, bê tông, gỗ và các bề mặt khác Các kỹ thuật vòng kìm được sử dụng tốt nhất trên các

bề mặt không rỗ xốp và thường được áp dụng đối với ô nhiễm cố định mà không dễ dàng loại bỏ bằng các phương pháp đơn giản hơn Các tác nhân tạo phức thường được sử dụng kết hợp với các chất tẩy rửa, axit và các chất oxy hoá Chúng có ưu điểm là gia tăng mạnh các yếu tố khử nhiễm và tương đối an toàn và không độc hại Nhược điểm của chúng là chi phí cao và phạm vi làm việc hạn chế Lượng lớn EDTA trong dòng thải thứ cấp có thể dẫn đến những hạn chế trong việc thải bỏ

- Các tác nhân Redox: được sử dụng để thay đổi trạng thái oxy hóa của một kim loại và làm cho nó hòa tan hơn hoặc có lợi hơn cho các phương pháp khử nhiễm khác như phương pháp vòng càng Chất khử và oxy hóa chủ yếu chỉ hạn chế

ở bề mặt kim loại nơi chúng phản ứng với các sản phẩm ăn mòn (lớp oxit) chính là phần ô nhiễm Đối với các tác nhân Redox, phản ứng thường phức tạp và đòi hỏi nhiều công nhân lành nghề và hỗ trợ kỹ thuật/hóa học tốt

- Foam và gel: foam và gel được sử dụng làm phương tiện vận chuyển cho các chất khử nhiễm hóa học khác Các foam và gel có ít khả năng khử nhiễm Thay vào

đó, lợi ích của nó nằm ở việc nâng cao hiệu quả của các tác nhân khử nhiễm khác bằng cách cho phép nó dính vào bề mặt cung cấp thời gian tiếp xúc tốt hơn Foam rất tốt cho việc khử nhiễm các hình dạng phức tạp, các bề mặt thẳng đứng và trên không cũng như đường ống và lỗ thông hơi, mặc dù foam và gel không tốt cho việc thâm nhập các khe sâu Foam thường được sử dụng với các chất vòng kìm và axit Foam có thể được sản xuất dễ dàng bằng cách sử dụng các chất tẩy /tác nhân tạo bọt sẵn có trong máy phát tạo bọt công nghiệp Bọt cũng làm giảm khả năng tạo ra xon khí mà có thể xảy ra khi phun nước Bất lợi của foam là lớp tiếp xúc mỏng với bề mặt có thể yêu cầu ứng dụng lặp lại

b Tẩy xạ cơ học:

Các kỹ thuật khử nhiễm cơ học là các phương pháp vật lý để hút, quét, chải, chà xát bề mặt hoặc loại bỏ một lớp lớn khỏi bề mặt bằng cách cắt hoặc mài Khử nhiễm cơ học thường có hiệu quả hơn khử nhiễm hóa học, nhưng đòi hỏi phải có bề mặt dễ tiếp cận Các góc, vết nứt, và khe khó khử nhiễm bằng các kỹ thuật cơ học Nhiều kỹ thuật cơ khí cũng có xu hướng tạo ra bụi và có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm không khí [19] Một số lợi thế của khử nhiễm cơ học là:

+ Hiệu quả trên bề mặt xốp như bê tông hoặc đá cẩm thạch

+ Hiệu quả với mọi đồng vị phóng xạ

+ Giảm lượng chất thải

+ Những hệ thống mới hơn có khả năng điều khiển từ xa

Một số hạn chế của kỹ thuật khử nhiễm cơ học:

+ Tạo ra bụi gây ô nhiễm không khí (yêu cầu có bộ lọc HEPA tốt)

+ Loại bỏ lớp bề mặt và có thể yêu cầu những xử lý tiếp theo như đánh bóng + Các phương pháp cơ học để loại bỏ hoặc thay đổi bề mặt của đối tượng sẽ phá huỷ nhiều tài sản (ví dụ: đồ nội thất trang trí, vật liệu inlays, kim loại khắc)

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

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

Chất tẩy xạ CF-2, CF-2U là chất tẩy xạ được sử dụng trong quân đội Liên Xô

cũ Chất tẩy xạ TX-93 do Binh chủng Hóa học nghiên cứu sản xuất (năm 1993) dựa trên cơ sở của chất tẩy xạ CF-2 và CF-2U:

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

Na2SO4 còn lại là nước Được điều chế bằng cách cho trộn các dung dịch nước sunfonol và trinatri photphat (theo tỷ lệ 1:2), sau đó sấy khô hỗn hợp để thu được sản phẩm rắn Bột CF-2 là loại bột mịn đồng nhất màu kem hay vàng xẫm, dễ tan trong nước, có độ cứng bất kỳ ở nhiệt độ 10÷150

C trong vòng 3 phút Dung dịch 0,3% có pH

= 11,6 Bột dễ hút nước do vậy có thể vón cục và kết dính, khó khăn trong quá trình pha chế các dung dịch tẩy xạ, bảo quản và chuyên chở Bột SF-2 thường được đóng trong các hộp bìa cứng 500g, 750g hay 1000g, bọc trong các túi polyetylen, xếp trong các hòm gỗ hoặc gỗ dán với khối lượng 20kg

- Thành phần của CF-2U gồm: 25% sunfonol, 50% tripoly photphatnatri (Na5P3O10), 18% sunphat natri (có trong sunfonol), còn lại là nước Nhìn bên ngoài bột CF-2U giống như CF-2, dễ tan trong nước ở nhiệt độ 10-150C Dung dịch nồng

độ 0,3% có pH = 9,5 Bột CF-2U có tính chất tẩy rửa và tạo bọt tốt hơn CF-2 Bột CF-2U thường được đóng trong các hộp bìa cứng 300g, 500g, 750g bọc trong các túi polyetylen, xếp trong các hòm gỗ hoặc gỗ dán với khối lượng 25kg

- Thành phần của TX-93 gồm: 20% sunfonol (sau đó được thay thế bằng LAS), 22% natri sunphat, 40% tripolyphotphat natri, 10% natri silicat Na2SiO3, 6% xôđa Na2CO3, 2% chất thơm, chất màu Khả năng tẩy xạ được đánh giá là tương đương với CF-2U

Trước khi sử dụng các chất tẩy xạ trên được pha vào nước với tỷ lệ nhất định, nạp vào các phương tiện tiêu tẩy và phun lên bề mặt đối tượng nhiễm Cơ chế tẩy xạ của CF-2, CF-2U và TX-93 là dựa trên phản ứng tạo phức của các chất tạo phức chứa phốt pho với cation đồng vị phóng xạ (ví dụ các chất tripoly photphatnatri (Na5P3O10), hexametaphotphat Na2[Na4P6O18], pyrophotphat natri (Na4P2O7), tạo thành các phức bền Chất HĐBM sẽ làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch làm tăng cường sự thấm ướt lên bề mặt đối tượng nhiễm và rửa trôi các hạt bụi bẩn, dầu mỡ, đồng thời tăng cường khả năng hòa tan và giữ ổn định các phức chất của các ion đồng vị phóng xạ vào trong dung dịch

Na[Na4P3O10] + Sr*(NO3)2  Na[Na2Sr*P3O10] + 2NaNO3

Như vậy, có thể thấy các chất tẩy xạ (thế hệ cũ) CF-2, CF-2U và TX-93 sử dụng thành phần chính là chất hoạt động bề mặt anion (sunfonol, hoặc LAS) và chất tạo phức dạng vô cơ (muối photphat, silicat) Các chất tẩy xạ này có một số nhược điểm là: Chất hoạt động bề mặt sunfonol được tổng hợp từ dầu mỏ đã bị cấm sử dụng ở nhiều nước do gây ô nhiễm môi trường, LAS chứa vòng benzen gây độc hại; các hợp chất tạo phức polyphotphat chủ yếu tạo phức với ion kim loại hóa trị II; khó hoà tan trong nước, đặc biệt vào mùa đông; hiệu quả tẩy giảm đáng kể trong nước biển hoặc nước có độ cứng cao, dễ làm tắc các phương tiện tiêu tẩy, có khả năng gây ô nhiễm thứ cấp Mặt khác, quá trình tác chiến phải pha chế các dung dịch tẩy xạ sử dụng chất tẩy xạ dạng rắn cũng làm giảm đáng kể khả năng cơ động làm nhiệm vụ CF-2 và CF-

2U được trang bị trong quân đội ta trước những năm 90 của Thế kỷ trước Sau đó, dần được thay thế bằng TX-93 đến nay

1.2.2.2 Một số chất tẩy xạ thế hệ mới

Một số chất tẩy xạ thế hệ mới trên cơ sở hệ chất hoạt động bề mặt và hợp chất tạo phức vòng càng đã được một số nước nghiên cứu sản xuất và đưa vào trang bị như: RDS 2000 (Đức), LH21, RRII (Mỹ), BX24 (Italia), Hiện nay thông tin về thành phần và tính chất của các loại chất tẩy xạ này rất hạn chế [16]:

a) Dung dịch tẩy xạ RRII (Environmental Alternatives, Inc., Keene, NH, USA), bao gồm 2 loại Loại RRII 1: chứa muối để thúc đẩy trao đổi ion, chất hoạt động bề mặt để loại bỏ bụi bẩn, dầu, mỡ và các chất khác và tác nhân chelat được trộn vào để

“đóng gói” các chất gây ô nhiễm, giữ cho chúng cô lập và ổn định trong dung dịch cho đến khi chúng loại bỏ bằng cách rửa tiếp theo Công thức RRII 2 được thiết kế như một dung dịch “ăn da” chứa muối để thúc đẩy trao đổi ion, chất hoạt động bề mặt ion, không ion và tác nhân chelat Lượng tiêu hao khi sử dụng của RRII 2 thấp hơn so với RRII 1 nên phát sinh ít nước thải hơn

b) Chất tẩy xạ LH-21 (Intek Technology, Fairfax, VA, USA): sản phẩm làm sạch không ăn mòn được nghiên cứu phát triển năm 2010, có thành phần chính là chất hoạt động bề mặt và tác nhân chelat LH-21 với mục đích ban đầu là để loại bỏ

bê tông từ bề mặt các trang thiết bị Nó nhanh chóng loại bỏ bê tông với hiệu quả cao

mà không làm hỏng bề mặt sơn, nhôm, thép, vật liệu tổng hợp hoặc composite Nó cũng loại bỏ vảy vôi và các loại khoáng chất khác Các thử nghiệm gần đây cho thấy LH-21còn có hiệu quả khá tốt trong việc tẩy xạ cho các bề mặt trang thiết bị LH-21 khi sử dụng được pha loãng tỷ lệ 1: 1 với nước ngọt và có thể dùng bình phun, hệ thống tạo bọt áp suất thấp, bình xịt hoặc bàn chải

c) BX24 (Italia) là chất tiêu tẩy đa năng, vừa có tác dụng tẩy xạ, vừa có tác dụng tiêu độc và diệt trùng, có thành phần chính là chất hoạt động bề mặt anion (SDS), natri dicloroisocyanurate (NaDCC), natri silicat, natriphotphat và một số chất phụ gia Có thể thấy về phương diện tẩy xạ BX24 có tính chất tương tự như TX-93, CF-2U chỉ thay thế sunfonol bằng SDS; NaDCC trong thành phần chỉ có tác dụng trong tiêu độc và diệt trùng Khả năng hòa tan của BX24 trong nước là dưới

25%, dung dịch tạo cặn khi pha vào nước [16].Ngoài tính đa năng trong tiêu tẩy thì BX24 cũng có những nhược điểm giống như CF-2, CF-2U và TX-93

d Chất tẩy xạ RDS-2000

Chất tẩy xạ RDS 2000 hiện được trang bị trong Quân đội Đức, là một chất tẩy

xạ cô đặc gồm có 2 thành phần riêng biệt Khi sử dụng để tẩy xạ cho bề mặt vật liệu

bị nhiễm các hạt phóng xạ thì hai thành phần này được pha trộn vào theo tỷ lệ nhất định rồi phun đều lên bề mặt vật liệu cần tẩy xạ Sau thời gian tác dụng cần thiết, chất tẩy xạ sẽ được rửa sạch cùng với chất phóng xạ bằng dòng nước cao áp Tính năng kỹ thuật chính của loại chất này là ứng dụng để tẩy xạ cho bề mặt vũ khí trang

bị Trong một số tình huống nhất định, người ta có thể sử dụng chúng để tẩy xạ cho

bề mặt các công trình xây dựng, hạng mục đường xá giao thông có bề mặt bằng bê tông hoặc sơn trên vữa xi măng Sản phẩm này do hãng Karcher-Futuretech/CHLB Đức nghiên cứu, chế tạo và thương mại hóa

Bảng 1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật của RDS 2000

+ Có thể làm sạch lại bằng nước lạnh, nước nóng hoặc hơi nước

Nước thải từ việc tẩy xạ có chứa chất phóng xạ nên cần được thu gom và xử

lý theo quy định

- Ưu, nhược điểm

+ RDS 2000 dạng lỏng nên dễ dàng thêm vào trong quá trình tẩy xạ

+ Đây là chất tẩy xạ cô đặc cao nên lượng chất thêm vào nước rất ít

+ RDS 2000 có các thành phần cần thiết cho quá trình tẩy xạ: Chất HĐBM; Chất tạo phức; Chất làm mềm; Chất bổ trợ thêm

+ Ít gây ô nhiễm môi trường

+ Cả 2 thành phần 1 và 2 chắc chắn, dễ bảo quản

+ RDS 2000 thích hợp với các thiết bị tẩy xạ mới nhất bảo đảm thuận tiện và hiệu quả

+ Khi nguyên bao gói, RDS 2000 bảo quản được 5 năm

+ RDS 2000 dễ dàng tái chế hay tiêu huỷ

1.2.3 Giới thiệu chung về chất tẩy xạ decon gel 1108

DeconGel 1108 được khuyến cáo để khử nhiễm các đồng vị phóng xạ cũng như các hạt, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ tan và không tan trong nước, kể cả các hợp chất triti hóa Các lớp phủ hydrogel có thể được áp dụng cho các bề mặt ngang, dọc và đảo ngược và có thể được áp dụng cho hầu hết các bề mặt bao gồm

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

sứ, vữa ngói, vinyl, gạch lót sàn gốm và linoleum Khi khô, sản phẩm sẽ nhốt các chất gây ô nhiễm trong một ma trận polymer Màng có chứa chất ô nhiễm bịt kín có thể được bóc bỏ và xử lý theo các quy định thích hợp về chất thải phóng xạ[17]

240Pu, 241Pu, 242Pu, 137Cs, 134Cs, 60Co, 54Mn, 55Fe, 63Ni, 59Ni, 90Sr và 58Co cũng như hầu hết các hóa chất công nghiệp độc hại và các vật liệu như chất thải methlab, amiăng, PCB, dầu thô, Sb, As, Ba, Be, Cd, Cr, Co, Cu, Pb, Ni, Se, Ag, Zn và Mo,…

* Cơ chế tẩy xạ:

Nguyên tắc làm việc sản phẩm này là dựa trên cơ sở phản ứng tạo phức vòng càng bền vững giữa hợp chất có khả năng tạo phức chất trong gel tẩy xạ với ion đồng vị phóng xạ Phức vòng càng lôi kéo ion phóng xạ ra và lưu giữ chúng trong hợp phần chất tạo màng của gel Bên cạnh đó, trong thành phần gel còn có hợp phần chất hoạt động bề mặt, chất chống tái bám, chất an định, chất ức chế ăn mòn và một

số phụ gia khác Khi sử dụng, gel tự khô ở điều kiện thường và dễ dàng bóc lột ra khỏi bề mặt bị nhiễm xạ Lớp màng nhiễm xạ sau khi bóc lột bỏ được thu gom và

xử lý theo quy định hiện hành Sản phẩm này đã được EPA khuyến nghị sử dụng để tẩy các đồng vị phóng xạ ở dạng hạt, kim loại nặng, hợp chất hữu cơ tan hoặc không tan trong nước, thậm chí cả hợp chất của triti khi chúng bám nhiễm trên bề mặt nằm ngang, thẳng đứng hoặc vòm của hầu hết các vật liệu như: bê tông được sơn, bê tông không sơn, nhôm, thép, chì, cao su, thủy tinh, gỗ, sứ, vữa, gạch men, gỗ[32]

Từ một số chất tẩy xạ thế hệ cũ và thế hệ mới ta nhận thấy tẩy xạ dạng gel có

cơ chế tự khô ở điều kiện thường và dễ dàng bóc lột ra khỏi bề mặt bị nhiễm xạ là

ưu điểm vượt trội hơn so với tẩy xạ bằng dung dịch Do đó với mục tiêu hướng tới

có thể chế tạo được gel tiêu tẩy xạ có tính năng tương đượng với decolgel 1108 Luận văn đã lựa chọn hệ chất hoạt động bề mặt APG và chất tạo phức vòng kìm là

hệ citric - citrat để làm đối tượng nghiên cứu

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

Kết quả của đề tài “Nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ chế tạo chất tẩy

xạ theo nguyên lý tạo màng hấp thụ, phỏng theo mẫu decol gel 1108, dùng cho các công trình xây dựng sau các vụ nổ và sự cố hạt nhân” đề tài thuộc chương trình

“Nghiên cứu kỹ thuật, an toàn hạt nhân đảm bảo sẵn sàng chiến đấu cho quân đội giai đoạn 2016-2020, định hướng tới những năm tiếp theo” của chủ nhiệm đề tài Đại tá Tô Văn Thiệp thuộc Viện Công nghệ mới/Viện Khoa học và Công nghệ quân

sự ta có:

 Kết quả phân tích thành phần của Decon gel 1108

Trong thành phần gel 1108 có chứa các hợp phần PVC hoặc một hợp chất xenlulo chứa nhiều nhóm - OH, axit citric- natri citrat, APG, hợp chất tạo màu xanh, hợp chất ổn định pH xấp xỉ = 7 Và theo thông tin của nhà sản xuất, gel 1108 không gây ăn mòn vật liệu, bảo quản trong 5 năm Như vậy trong thành phần gel sẽ

có hợp phần chống tái bám, chống ăn mòn và chất an định Song các hợp phần này chiếm hàm lượng nhỏ, trên phổ LC-MS có xuất hiện các vết nhỏ, không đặc trưng Kết hợp với phổ TGA chúng ta có thể nhận định rằng, gel 1108 có hai hợp phần chính là hợp phần chất tạo màng + chất hoạt động bề mặt là những phân tử hữu cơ mang mạch dài (píc 309 oC) và hợp phần chất tạo phức vòng càng, chất ức chế ăn mòn, chất an định, chất chống tái bám, phụ gia khác (píc 105 oC) là các phân tử có

MW nhỏ hơn, nhiệt độ sôi không quá cao hoặc khi nhiệt độ lên 100oC thì phân tử diễn ra quá trình phân hủy nhiệt một phần, phần hữu cơ còn lại sẽ gộp phần hữu cơ

ở trên và phân hủy hoàn toàn ở 309 oC

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

Kết quả phân tích các đặc tính của Decon gel 1108 ở trạng thái gel và sau khi tạo màng, được dẫn ra trong bảng 1.8

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

Công bố của nhà sản xuất

Dạng gel, đồng nhất, mùi ngọt

TT Chỉ tiêu Phương pháp đo vị đo Đơn Kết quả

Công bố của nhà sản xuất

11 Độ dãn dài khi đứt của

10237-3 1,012

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

Hiệu quả tẩy xạ của decon gel 1108 được Viện Công nghệ mới tiến hành theo quy trình và mẫu tiêu bản như đã nêu ở trên tại Viện Y học phóng xạ và U bướu

quân đội, Viện Hóa học- Môi trường quân sự Kết quả thu được cho thấy gel 1108

có hiệu quả tẩy xạ khá cao sau một lần tẩy xạ, tùy theo nguồn phóng xạ và mẫu nghiên cứu mà giá trị dao động trong khoảng 45-98 %

Hiệu quả tẩy xạ của Decon gel 1108 cho các loại bề mặt vật liệu nhiễm các đồng vị phóng xạ khác nhau được nêu trong Bảng 1.9 dưới đây:

Bảng 1 9 Hiệu quả tẩy xạ của Decon gel 1108

TT Nguồn đồng

vị phóng xạ

Bề mặt vật liệu nghiên cứu

Hiệu suất tẩy xạ sau một lần tẩy xạ, H,

%

Công bố của hãng sản xuất

-

-

- 67±9 Như vậy, có thể thấy chất tẩy xạ Decongel 1108 nói riêng và các chất tẩy xạ theo cơ chế tạo màng chỉ tẩy xạ hiệu quả đối với các chất phóng xạ trên bề mặt của vật liệu và có hiệu quả hạn chế đối với các chất phóng xạ thâm nhập sâu vào trong khối vật liệu Kết quả nghiên cứu phân tích đánh giá chất lượng và hiệu quả tẩy xạ của decon gel 1108 thu được là cơ sở để tôi tiến hành nghiên cứu chế tạo mẫu gel MRD-1 với tính năng tương đương từ nguyên vật liệu sẵn có trong nước

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

1.3.1 Thành phần chính của chất tẩy xạ dạng gel

1.3.1.1 Hợp phần chất điều chỉnh sức căng bề mặt

Trong thành phần chất tẩy xạ dạng gel có sử dụng chất hoạt động bề mặt để điều chỉnh sức căng bề mặt Chất hoạt động bề mặt phù hợp trong ma trận chất tẩy

xạ dạng gel cần có một số đặc điểm:

- Hoạt động như chất phân tán để phân tán đều polymer, hạt kim loại, tác nhân tạo phức/vòng càng, những thành phần khác hoặc tạo ra sự hòa hợp các thành phần

đó

- Tác dụng làm tăng hiệu suất lớp phủ trong việc loại bỏ chất ô nhiễm

- Tác dụng cải thiện thời gian sử dụng của dung dịch phủ

- Tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của thành phần lớp phủ

Các chất hoạt động được sử dụng gồm có: chất hoạt động anion, chất hoạt động bề mặt không sinh ion, chất hoạt động bề mặt cation Việc lựa chọn chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào thành phần nhựa được chọn trong sử dụng chất mang dạng lỏng Các tác nhân hoạt động bề mặt anion đã biết như: natri oleate, kali oleate

và muối kim loại khác của axit béo, alkylbenzene sulfonate như natri dodecylbenzene sulfonate; este axit sulfuric của rượu bậc cao hơn như natri lauryl sulfat và lauryl sunfat amoni, natri alkyl sulfat và các sunfonat bao gồm, ví dụ natri dodecyl sulfonat Các chất hoạt động bề mặt không sinh ion như: các ete polyoxyethylene alkylaryl như ete polyoxyethylene nonylphenyl và polyoxyethylene octylphenyl [13]

Một số chất hoạt động bề mặt được sử dụng đối với lớp phủ PVA là: sodium polynaphthalene sulfonate, polyether được biến tính polydimethyl-siloxane, ethoxylated alcohols ion không sinh từ 6 to tới 10 đơn vị ethylene oxide trên một phân tử, và hỗn hợp các chất này

1.3.1.2 Hợp phần chất tạo phức với ion kim loại

Chất tạo phức và/hoặc tạo vòng càng chính là các tác nhân khử nhiễm Các chất tạo vòng càng và / hoặc tạo phức có thể thêm vào ma trận hỗn hợp tạo lớp phủ

để hấp thụ liên kết các kim loại phóng xa như Fe, Mg, Co, Mn, vào lớp phủ Các chất tạo phức và/hoặc tạo vòng càng này được bổ sung để tăng cường khả năng liên kết lớp phủ với kim loại phóng xạ Các chất tạo phức và/hoặc tạo vòng càng được biến tính để tăng khả năng hòa tan và tăng kết dính hóa học của chúng với ma trận chất tạo lớp phủ [16], [17]

Có nhiều chất tạo phức và/hoặc tạo vòng càng có thể được sử dụng Trong ma trận chất tẩy phóng xạ dạng gel có thể có chứa một hoặc nhiều tác nhân tạo phức

vòng càng Mỗi tác nhân vòng càng hoặc tạo phức hướng tới những kim loại phóng

xạ nhất định

Aminopolycarboxylates (APCA) đã được sử dụng từ cuối của những năm

1940 như là các tác nhân tạo phức hiệu quả trong các ngành công nghiệp khác nhau

Ví dụ EDTA (ethylenediaminetetraacetic axit), NTA (axit nitrilotriacetic) và DTPA (diethylenetriaminepentaacetic axit), trong số những thứ khác, có thể được sử dụng trong công nghiệp làm sạch, chất tẩy rửa gia đình và mỹ phẩm, trong bột giấy và giấy, hạt nhân, nhiếp ảnh, dược phẩm, hàng dệt, da và các ngành công nghiệp cao

su

Đối với lớp phủ PVA có thể dùng các chất tạo phức vòng càng như: ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA)

1.3.1.3 Hợp phần chất tạo gel

Thành phần nhựa trong hợp phần lớp phủ gồm vật liệu polymer phù hợp tương thích với chất mang dạng lỏng Ba loại polymer phổ biến dùng trong hệ lỏng đó là: polyme hòa tan, bán tan, và cao su

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

1.3.1.4 Hợp phần phụ khác

- Chất điều chỉnh pH: sử dụng để đạt độ pH mong muốn Các chất này gồm có các hợp chất axit vô cơ bao gồm natri hydrogen sulfate, canxi phốt phát và hydrogen phốt phát; các hợp chất axit hữu cơ bao gồm axit cacboxylic chẳng hạn như axit oxalic, và axit polyacrylic; các hợp chất kiềm vô cơ bao gồm hydroxit, silicat và cacbonat; và các hợp chất kiềm hữu cơ bao gồm amin và alkoxit [22]

- Chất làm mềm, làm dẻo ví dụ glycerin, dibutyl phthalate, và 1,3-pentanediol monoisobutyrate

2,2,4-trimethyl Tác nhân giải phóng: tác nhân này được thêm vào thành phần lớp phủ một lượng nhất định để giúp cho bóc lớp phủ khi đã khô khỏi bề mặt một cách dễ dàng Những tác nhân giải phóng điển hình là polyme silicon, monoamide axit oleic, chất

bisamid béo, polyethylene glycol monostearat, petrolatum, natri alkyl benzen sulfonat, và sáp tổng hợp bao gồm sáp polyethylene

- Các chất làm đặc khác nhau, như hydroxyethylcellulose, natri polyacrylate, poly (acrylic acid), polysaccharides, silicas bốc khói và đất sét, thường được sử dụng để điều chỉnh các tính chất ứng dụng của thành phần nhựa Một chất khử trùng như 1,2-dibromo-2,4-dicyanobutan cũng có thể được sử dụng với dung dịch nhũ tương polymer để kéo dài tuổi thọ của lớp phủ

- Chất chống tạo bọt

1.3.2 Công nghệ chế tạo chất tẩy xạ dạng gel

Lớp phủ dễ bóc có chứa các thành phần không bay hơi bao gồm khoảng 41-71% và các thành phần dễ bay hơi bao gồm khoảng 29-59% trọng lượng của thành phần phủ [28]

- Hỗn hợp thành phần không bay hơi gồm có:

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

Chất tẩy xạ dạng gel rất đơn giản và dễ dàng trong sử dụng Có ba kỹ thuật được sử dụng đó là: phun, quét và lăn Tùy từng dạng bề mặt, dạng gel mà ta sử dụng các kỹ thuật tẩy xạ cho phù hợp Các lớp phủ sau khi khô được loại khỏi bề mặt nhiễm xạ

1.3.4 Đặc điểm tính chất của EDTA

- EDTA là từ viết tắt của Ethylene Diamine Tetraacetic Acid Đây là một axít

hữu cơ mạnh (hơn 1.000 lần so với axít acetic), được tổng hợp vào năm 1935 bởi

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

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

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

- Các sản phẩm thương mại thường ở dạng muối như là CaNa2EDTA,

Na2EDTA, Na4EDTA, NaFeEDTA,…

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

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

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

, Cu2+,

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

Về thực tế, trên bề mặt vật liệu xây dựng như thép, gạch, bê tông, sơn, kính, gạch men, gỗ,… ít nhiều sẽ có mặt của các ion kim loại như Mg, Ca, Al, Fe Do đó, nhờ ái lực ưu tiên với các ion này nên chúng tôi đã bổ sung thêm EDTA vào thành phần đơn công nghệ chế tạo gel MRD-1 để hỗ trợ thêm cho các tác nhân chelat tạo phức vòng càng với ion phóng xạ Hơn nữa, EDTA cũng góp phần ổn định pH, ức chế vi sinh vật phát triển- nâng cao tuổi thọ của sản phẩm

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu và thiết bị

2.1.1 Vật liệu:

- Mẫu nghiên cứu: Mẫu mô phỏng SIMCON 1, SIMCON 2, RDD, các mẫu

thép CT-3, sơn alkyd trên nền thép CT-3, vải quần áo phòng da L1, mẫu gỗ thông, mẫu cao su chịu dầu, mẫu gạch men Viglacera, mẫu bê tông chuẩn bị trên cơ sở TCVN 6854:2001

- Hóa chất phân tích, tạo mẫu nghiên cứu: Các chất mô phỏng phóng xạ

(Zr(NO3)4.5H2O ziriconi (IV) nitrat pentahydrat ≥99% (Anh); CsNO3 ≥99% (Trung Quốc); các chất phóng xạ (Cs137NO3, Th232(NO3)4, U238(CH3COO)2, Sr90(NO3)2), Tc99m,

I131; axetonitril (Merck), KBr (dùng cho phân tích IR, Sigma), metanol (Merck), etanol (Fisher); nước cất hai lần; NaOH (P.a), HNO3 (P.a), HCl (P.a), khí argon (ICP-MS), nước deion, cồn tuyệt đối Gel tẩy xạ Decon gel 1108 (Mỹ, 2017); axit xitric monohydrat (P.a, Sigma), trinatri xitrat dihydrat (P.a, Sigma), ankyl polyglucosid APG08, APG10 và APG1214 (DP=1,3-1,5, P.a, Sigma); trinatri xitrat dihydrat (P.a, Trung Quốc);

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

2.1.2 Thiết bị trong phòng thí nghiệm:

- Máy khấy đũa, IKA;

- Máy đo pH, Hanna;

- Máy quang phổ hồng ngoại TENSOR II; Nicolet 670 FT-IR (Mỹ);

- Thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao Agient 1100, detecter DAD, cột tách Zorbax (Mỹ);

- Thiết bị sắc ký lỏng khối phổ LC-MSD-Trap-SL Agilent 1100 (Mỹ);

- Máy quang phổ tử ngoại Jasco 350 (Nhật);

- Máy đo thời gian gel hóa GCT 110 (Mỹ)

- Hệ phổ kế Gammar hiện trường GC1520 Ortec HPGe (Canberra-Mỹ);

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

- Máy quang phổ plasma phát xạ khối phổ 7900 ICP-MS (Agilent);

- Thiết bị chụp ảnh SEM SEM Jeoul JSM-6610LA;

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

- Máy khuấy từ ổn nhiệt: 85-2 (Trung Quốc);

- Máy khuấy từ gia nhiệt, Cole Palmer;

- Cân phân tích (Toledo, Thụy Sỹ);

- Máy đo pH Mettler - Toledo AG (Thụy Sỹ);

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

- Tủ vi khí hậu; tủ sấy, (Trung Quốc);

- Các thiết bị thí nghiệm thông dụng khác

2.2 Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng

2.2.1 Phương pháp và kỹ thuật phân tích

- Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR): Sử dụng kỹ thuật ép viên KBr hoặc tạo màng trên cuvet KBr, dải đo 4000-400cm-1, số quét 16

- Phương pháp sắc ký lỏng khối phổ (LC/MS): Sử dụng hệ dung môi MeOH:H2O chạy gradien MeOH từ 15% đến 100% trong thời gian 35 phút Tốc độ dòng 0,6 ml/phút, cột RP-C18 kích thước 3,0 x 150 mm, cỡ hạt 5m Thông số MS: Nguồn ion hóa ESI, nhiệt độ nguồn 350 oC, điện thế nguồn 3,5 kV, chế độ chạy Full Scan, mod positive

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