Tìm hiểu phương pháp xác định radium trong mẫu nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
……….○◊○……….

SEMINAR TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 226Ra VÀ
228

Ra TRONG NƯỚC UỐNG BẰNG

DETECTOR NHẤP NHÁY LỎNG
SVTH: NGUYỄN XUÂN HÒA
GVHD: TS. LÊ CÔNG HẢO
GVPB: ThS. NGUYỄN QUỐC HÙNG

TP. HỒ CHÍ MINH – 2013


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT
BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN
……….○◊○……….

SEMINAR TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 226Ra VÀ
228

Ra TRONG NƯỚC UỐNG BẰNG

DETECTOR NHẤP NHÁY LỎNG

SVTH: NGUYỄN XUÂN HÒA
GVHD: TS. LÊ CÔNG HẢO
GVPB: ThS. NGUYỄN QUỐC HÙNG

TP. HỒ CHÍ MINH – 2013


1

LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ba Mẹ cùng toàn thể gia đình đã
luôn bên con trong thời gian qua, luôn ủng hộ động viên con trong quá trình thực hiện
tiểu luận này.
Để có thể hoàn thành bài tiểu luận này là nhờ kiến thức tích lũy đƣợc trong 4
năm đại học dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của các Thầy, Cô. Bên cạnh sự cố gắng của
bản thân, em cũng đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ từ các Thầy, Cô và bạn bè.
Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Vật lý trƣờng đại học Khoa học
Tự nhiên thành phố Hồ Chí Minh đã truyền đạt những kiến thức cơ bản để em có đủ cơ
sở thực hiện bài luận này.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Công Hảo, Thầy đã trực tiếp hƣớng dẫn và
giúp em có những kiến thức chuyên môn trong quá trình thực hiện tiểu luận.
Em cũng xin cảm ơn Thầy Nguyễn Quốc Hùng, Thầy đã dành thời gian đọc và

đóng góp ý kiến cho bài tiểu luận này hoàn thành tốt hơn.
Em xin chân thành c ảm ơn Ban giám hiệu trƣờng đại học Khoa học Tự nhiên
thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để em học tập và hoàn thành tốt
khóa học.
Cảm ơn bạn Nguyễn Thị Mỹ Dạ và tất cả bạn bè đã quan tâm, động viên, chia sẻ
và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm tiểu luận.

Tp.Hồ Chí Minh ngày

tháng 6 năm 2013

Nguyễn Xuân Hòa


2

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................................... 1
MỤC LỤC ..................................................................................................................................... 2
ĐỊNH NGHĨA, KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................................... 8
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ....................................................................................... 9
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................ 10
1. GIỚI THIỆU ......................................................................................................................... 11
2. NGUYÊN TẮC ..................................................................................................................... 13
3. HÓA CHẤT, THIẾT BỊ ....................................................................................................... 13
3.1. Hóa chất ................................................................................................................. 13
3.2. Thiết bị .................................................................................................................... 14
4. CÁC LƢU Ý ........................................................................................................................... 14
5. QUY TRÌNH........................................................................................................................... 22

5.1. Tách radium kết tủa ................................................................................................ 22
5.2. Thanh lọc radium ................................................................................................... 24
5.3. Chuẩn bị nguồn ....................................................................................................... 25
5.4. Điều kiện thiết lập đo lƣờng và xác định tính hiệu quả ..................................... 26
5.4.1. Nguồn chuẩn cho alpha / beta phân biệt đối với thiết lập................... 26


3

5.4.2. Thiết lập sự phân biệt đối với alpha / beta............................................ 27
5.4.3. Vùng quan tâm (ROI).............................................................................. 29
5.4.4. Tính hiệu quả của việc phục hồi hóa chất của 226Ra và 228 Ra ............ 30
6. CÁCH TÍNH HOẠT ĐỘ CỦA 226Ra VÀ 228 Ra VÀ SAI SỐ .......................................... 35
6.1. Tính toán ho ạt độ của 226 Ra và 228Ra .................................................................... 35
6.2. Tính không chắc chắn trong đo lƣờng ................................................................. 35
6.3. Quyết định ngƣỡng ................................................................................................ 36
6.4. Giới hạn phát hiện .................................................................................................. 36
7. PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH.............................................................................................. 37
7.1. Tính chất tuyến tính, phạm vi (vùng) đo ............................................................. 37
7.2. Sai số của phƣơng pháp.......................................................................................... 38
7.3. Độ chính xác của phƣơng pháp ............................................................................ 38
7.4. Lặp lại giới hạn........................................................................................................ 39
7.5. Độ lặp lại giới hạn .................................................................................................. 43
7.6. Tiêu chuẩn để chấp nhận........................................................................................ 43
8. KẾT QUẢ .............................................................................................................................. 44
KẾT LUẬN ................................................................................................................................. 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 47
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 50

4

Phụ lục I. Các tiêu chuẩn .............................................................................................. 50
Phụ lục II. Tính không chắc chắn cá nhân và không chắc chắn kết hợp của sự
tập trung hoạt độ của 226 Ra và 228Ra trong mẫu nƣớc ............................................................ 50


5

ĐỊNH NGHĨA, KÍ HIỆU VÀ VIẾT TẮT
 EDTA: ethylenediaminetetraacetic acid
 FWHM: full width half maximum - bề rộng một nửa chiều cao đỉnh phổ
 HDPE: polyethylene mật độ cao
 IAEA: International Atomic Energy Agency - Cơ quan Năng lƣợng
Nguyên tử Quốc tế
 MCA: multi channel analyser - bộ phân tích đa kênh
 MDL: giới hạn phát hiện tối thiểu
 ROI: region of interest - vùng quan tâm
 rpm: số vòng quay trên phút
 u (x): sự không chắc chắn về số lƣợng
 Ax và u (Ax): nồng độ của chất phân tích trong mẫu [Bq/g]


AXt và u ( AXt ): nồng độ của chất phân tích trong mẫu chuẩn trên các tài
liệu tham khảo [Bq/g]

 ax và u (ax): nồng độ của chất phân tích vào ngày lấy mẫu [Bq/kg]
 Cx và u (Cx): nồng độ của chất phân tích trong các mẫu chuẩn để chuẩn bị
cho việc xác nhận của phƣơng pháp [Bq/kg]
 ms_x và u (ms_x ): khối lƣợng của mẫu chuẩn đƣợc chứng nhận dùng để

phân tích các chất phân tích [g]
 mt_x và u (mt_x ): khối lƣợng của mẫu chuẩn dùng để phân tích các chất
phân tích [g]
 ms và u (ms): khối lƣợng của mẫu [kg]


nsX và u ( nsX ): tỷ lệ của chất phân tích trong các phƣơng pháp chuẩn
đƣợc chứng nhận [số đếm/giây] (sđ/s)



n Xt và u ( n Xt ): tỷ lệ của chất phân tích trong các mẫu chuẩn [sđ/s]


6

 nx và u (nx): tỷ lệ của chất phân tích trong mẫu xét nghiệm [sđ/s]
 PI: chỉ số chính xác [%]
 R226 và u (R226 ): sự phục hồi hóa học của 226 Ra
 R228 và u (R228 ): sự phục hồi hóa học của 228 Ra


R L : giới hạn khả năng phục hồi [Bq/kg]



rL : giới hạn lặp lại [Bq/kg]



s
s
và u ( rg_X
): tỷ lệ số gộp của chất phân tích trong phƣơng pháp tiêu
rg_X

chuẩn [sđ/s]


t
t
và u ( rg_X
) : tỷ lệ số gộp của các chất phân tích trong các mẫu chuẩn
rg_X

[sđ/s]


rg_x và u ( rg_x ): tỷ lệ số gộp của chất phân tích trong mẫu [sđ/s]



r0_x và u ( r0_x ): tỷ lệ số tổng anlyte trong mẫu đo phong [sđ/s]

 Sr: độ lệch chuẩn lặp lại [Bq/kg]
 SR: độ lệch chuẩn của khả năng phục hồi [Bq/kg]
 Ts_x : thời gian tính của chất phân tích trong mẫu [s]
 t0_x: thời gian tính của chất phân tích [s]
 ts_x : khoảng thời gian giữa ngày đo và ngày các tài liệu tham khảo của
chất phân tích trong các phƣơng pháp chuẩn đƣợc chứng nhận [năm]

 tt_x: khoảng thời gian giữa ngày đo lƣờng và ngày các tài liệu tham khảo
của chất phân tích trong các mẫu chuẩn [năm]
 tx: khoảng thời gian giữa ngày đo và ngày lấy mẫu [năm]
 εx và u (εx): hiệu suất của chất phân tích


ε CX và u ( ε CX ): hiệu suất của chất phân tích trong các mẫu chuẩn

 λx và u (λx): hằng số phân rã của chất phân tích [1/năm]


7

 xx: nồng độ trung bình của các giá trị đo đƣợc của chất phân tích trong
các mẫu chuẩn [Bq/kg]


X*X : nồng độ ngƣỡng của chất phân tích [Bq/kg]



ξx : giới hạn phát hiện của chất phân tích [Bq/kg]

 δ: sai số tƣơng đối của phƣơng pháp [%]
 Umb: sự bất định (không ổn định) của sự cân bằng phân tích [g]


8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1. Bảng khảo sát sự bất ổn (hoạt độ, thời gian, khối lƣợng, hiệu suất, tỷ lệ) của
226

Ra và 228Ra trong mẫu nƣớc............................................................................16

Bảng 5.1. Khối lƣợng EDTA 0,25 M (tuỳ thuộc vào canxium và barium trong mẫu) để
hòa tan lần đầu kết tủa BaSO4 .............................................................................24
Bảng 5.2. Khối lƣợng EDTA 0,25 M (tuỳ thuộc vào barium trong mẫu) để hòa tan lần
thứ hai kết tủa BaSO4 ...........................................................................................25
Bảng 5.3. Kết quả tốt nhất phân biệt ALPHA / BETA .....................................................28
Bảng 7.1. Lặp lại kết quả thử nghiệm 226Ra và 228Ra trong mẫu chuẩn 1.......................40
Bảng 7.2. Lặp lại kết quả thử nghiệm 226Ra và 228Ra trong mẫu chuẩn 2.......................41
Bảng 7.3. Lặp lại kết quả thử nghiệm 226Ra và 228Ra trong mẫu chuẩn 3.......................42
Bảng 7.4. Độ lặp lại kết quả kiểm tra 226Ra và

228

Ra trong mẫu chuẩn của 5 phòng thí

nghiệm (ĐVT: Bq/kg) ..........................................................................................43


9

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 4.1. Biểu đồ kiểm soát hiệu quả đếm tổng thể của 226 Ra và 228 Ra .........................15
Hình 4.2. Biểu đồ kiểm soát tính hiệu quả đếm của 226 Ra và 228 Ra ................................17
Hình 4.3. Sơ đồ phân rã của Uranium (238 U) [17] .............................................................19
Hình 4.4. Sơ đồ phân rã của Thorium (232 Th) [17] ............................................................20
Hình 4.5. Hiệu suất đếm tổng cho 226Ra với thời gian lƣu trữ .........................................21

Hình 4.6. Hiệu suất đếm tổng cho 228Ra với thời gian lƣu trữ .........................................22
Hình 5.1. Lƣu đồ cho tách hóa radium................................................................................23
Hình 5.2. Mối tƣơng quan giữa alpha/beta và yếu tố phân biệt .......................................29
Hình 5.3. Quang phổ chồng chéo của quang phổ 226 Ra (a) và phổ 228Ra (b) .................30
Hình 5.4. Phổ 226Ra trong phần mềm phân tích quang phổ, đỉnh alpha của 226 Ra ........33
Hình 5.5. Phổ 228Ra trong phần mềm phân tích quang phổ, đỉnh alpha của 228 Ra ........34
Hình 5.6. Kết hợp quang phổ của 226Ra và

228

Ra thể hiện trong phần mềm phân tích

quang phổ ..............................................................................................................34
Hình 7.1. Tính chất tuyến tính của 226 Ra và 228 Ra .............................................................38


10

LỜI NÓI ĐẦU
Từ năm 2004, chƣơng trình môi trƣờng của IAEA đã bao gồm các hoạt động
nhằm vào sự phát triển của một tập hợp các phƣơng pháp để xác định các hạt nhân
phóng xạ trong các mẫu môi trƣờng trên mặt đất. Dựa theo 300 tài liệu khoa học về các
phƣơng pháp xác định phóng xạ trong mẫu môi trƣờng, phƣơng pháp xác định nhanh
226

Ra và

228

Ra trong mẫu nƣớc bằng hệ đo sử dụng detector nhấp nháy lỏng đã đƣợc

lựa chọn theo tiêu chuẩn. Phƣơng pháp này giúp xác định toàn diện về mặt định tính và
định lƣợng

226

Ra và

trên công việc đó.

228

Ra. Tiểu luận này trình bày phƣơng pháp đƣợc phát triển dựa


11

1.

GIỚI THIỆU
Radium là một nguyên tố phóng xạ không có đồng vị bền. Khối lƣợng nguyên

tử của các đồng vị từ 206 đến 230. Trong đó, hai đồng vị phóng xạ 226Ra và 228 Ra rất
đƣợc quan tâm trong quan điểm bảo vệ phóng xạ do thời gian bán rã tƣơng đối dài, sự
hiện diện trong tự nhiên nhiều, và liều chuyển đổi cao. Đồng vị radium quan trọng vì
chúng có thể dễ dàng tích hợp vào xƣơng do có tính chất tƣơng tự nhƣ các chất thuột
nhóm II (nhƣ là canxi) và sản xuất các hạt nhân phóng xạ ngắn ngủi hoạt độ cao.
Radium có chứa trong thức ăn và nƣớc uống có thể dẫn đến sự tích tụ của các hạt nhân
phóng xạ vào xƣơng, góp phần tăng liều.
Radium đồng vị thƣờng xuất hiện trong các sản phẩm chất thải công nghiệp,

đƣợc gọi là chất phóng xạ tự nhiên (NORM). Các hoạt động công nghiệp, khai thác mỏ
tạo ra chất thải, chất thải công nghiệp gồm các chất có nồng độ phóng xạ cao. Vì vậy,
các cơ quan quản lý quốc gia và quốc tế quan tâm ngày càng nhiều trong việc điều
chỉnh mức độ radium trong hầu hết các ngành công nghiệp và sản phẩm tiêu dùng để
bảo vệ sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng.
Để đánh giá liều phóng xạ, nghiên cứu và giám sát môi trƣờng xung quanh chất
phóng xạ tự nhiên (NORM) và chất phóng xạ nhân tạo (TENORM) của các ngành
công nghiệp, các đồng vị phóng xạ radium đƣợc đo bởi một số kỹ thuật cũng nhƣ các
hệ đo sau: hệ phổ kế gamma, hệ phổ kế alpha, hệ đo nhấp nháy lỏng (LSC) và một số
hệ đo khác.
Đồng vị radium 226Ra, 223 Ra và 224Ra phát alpha và có thể xác định đƣợc hoạt độ
trực tiếp bằng phƣơng pháp phân tích phổ alpha. Đồng vị radium
đó, hoạt độ đƣợc xác định thông qua con cháu c ủa nó là
thời gian bán hủy dài của
228

228

228

228

Th hoặc

Ra phát beta, do
224

Ra. Nhƣng vì

Th (T1/2 = 1,9 năm), do đó để phân tích thuộc tính của

Ra phƣơng pháp phân tích phổ alpha không phải là một phƣơng pháp đo tối ƣu.


12

Phƣơng pháp phân tích bằng phổ Gamma là một phƣơng pháp đơn giản, không
cần hủy mẫu và cho phép xác định đồng thời nhiều hạt nhân phóng xạ trong một mẫu
số lƣợng lớn [1], [2]. Tuy nhiên, nó đƣợc giới hạn bởi các dòng khí có xác suất phát xạ
yếu, hiệu suất tƣơng đối vùng nghèo của detector HPGe (High Purity Germanium) đối
với dãy năng lƣợng, khó khăn hiệu chỉnh hiệu suất ghi của detector, và đánh giá hiệu
ứng tự hấp thụ [3].
Detector nhấp nháy lỏng (LSC) thƣờng đƣợc sử dụng để xác định các chất đồng
vị radium trong các mẫu môi trƣờng, đặc biệt là trong chất lỏng [4], [5]. LSC có thể
dùng cho khối lƣợng mẫu lớn, và giới hạn phát hiện tốt cho một số đồng vị phóng xạ
radium [6], [7], [8]. Tuy nhiên LSC có một số nhƣợc điểm nhƣ: độ phân giải năng
lƣợng kém, bị ảnh hƣởng nhiều bởi số đếm phông môi trƣờng, đặc biệt là so với
phƣơng pháp phổ alpha [9], [10].
Phƣơng pháp khối phổ đã đƣợc sử dụng để xác định 226 Ra và 228 Ra, mặc dù khối
lƣợng đo phổ xác định 228 Ra chỉ thỉnh thoảng mới đƣợc báo cáo do thời gian bán hủy
của nó dài (T1/2 = 5,75 năm). Ƣu điểm chính của phƣơng pháp đo phổ khối lƣợng là độ
nhạy cao và thời gian phân tích ngắn. Những vấn đề chính trong phân tích phổ khối
lƣợng là sự hình thành của nhiễu giao thoa do nhiều đồng vị cùng số khối A, sự hình
thành của các ion nhiều tính (dƣơng, âm), ảnh hƣởng của các nguyên tử xung quanh,
hiệu ứng ma trận và phân chia khối lƣợng trong quá trình đo đạc [11].
Dựa vào dữ liệu sẵn có của LSC đồng thời đo

226

Ra và

228

Ra tại cùng một thời

điểm với giới hạn phát hiện chấp nhận đƣợc, tiểu luận này giới thiệu một phƣơng pháp
để xác định nhanh chóng cả hai đồng vị này đƣợc sử dụng cho các tình huống khẩn
cấp. Phƣơng pháp này có thể đƣợc sử dụng để kiểm tra giá trị hoạt độ của
228

226

Ra và

Ra trong nƣớc uống. Phƣơng pháp đã đƣợc phê chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn

ISO/TS 21748:2004.


13

2.

NGUYÊN TẮC
Do tính chất hóa học tƣơng tự của barium và radium, barium đồng kết tủa đƣợc

sử dụng nhƣ một phƣơng pháp phân tích radium. Việc sử dụng khả năng của barium để
phản ứng với các ion sulfat sản xuất kết tủa cho phép phân tích định lƣợng nồng độ của
radium trong mẫu nƣớc từ môi trƣờng tự nhiên.
Loại bỏ

210

210

Pb là phƣơng pháp làm tăng tính chính xác của đo lƣờng

Pb có thể gây nhiễu quang phổ. Loại bỏ

210

228

Ra vì

Pb bằng cách hạ thấp độ pH của dung

dịch barium sulfat bằng cách sử dụng acid acetic, hòa tan sulfat.

210

Pb vẫn còn trong

dung dịch và do đó đƣợc loại bỏ.
Việc chuẩn bị nguồn trong phƣơng pháp này đƣợc thực hiện bằng cách kết tủa
BaSO4 trong dung dịch EDTA. Barium sulfat không hòa tan trong kiềm, nƣớc và axit
nhƣng EDTA làm tăng độ hòa tan do phức barium. EDTA ức chế mầm barium
sulphate và làm tăng nhiệt phức. Sử dụng một loại chất lỏng nhấp nháy naphthalene để
đạt đƣợc độ phân giải quang phổ tốt hơn một loại chất lỏng tạo kết dính.
Hoạt độ

226

Ra và

228

Ra trong mẫu đƣợc tính toán từ số đếm của mẫu, số lƣợng

mẫu và hiệu suất tổng đƣợc xác định từ các mẫu đã biết hoạt độ (mẫu chuẩn). Điều đó
cho thấy khả năng của phƣơng pháp này trong việc trích xuất radium cũng nhƣ xác
định hiệu suất đo của các detector.

3.

HÓA CHẤT, THIẾT Bị

3.1.

Hóa chất
 Chất chứa chì: 2,397 g Pb (NO3 )2, 0,5 mL HNO3 với 100 mL nƣớc khử ion
hóa.
 Chất chứa barium: 2,836 g BaCl2.2H2O 0,5 mL HNO3 14.4M với 100 mL
nƣớc khử ion.


14

 EDTA 0,25 M
 Acid clohydric 32%
 Acid sulfuric 9 M

 Ammonium sulphate (rắn)
 Dung dịch amonisunfat 10%
 Acid acetic băng 96%
 Amoni hydroxit 25%

3.2.

 Nguồn

226

Ra chuẩn (226Ra certified reference material)

 Nguồn

228

Ra chuẩn (228Ra certified reference material)

Thiết bị
 Cốc 500 mL
 50 mL HDPE
 Cân phân tích với độ chính xác 0,1 mg
 Chất lỏng nhấp nháy (LSC)
 Vortex
 5 mL và 10 mL Eppendorf Pipet
 Hệ thống bay hơi

4.

CÁC LƢU Ý
Trong phƣơng pháp này, để xác định hoạt độ

chính xác, hiệu suất ghi nhận

226

tích các mẫu chuẩn của 226 Ra và

Ra và

228

228

226

Ra và 228Ra trong mẫu đo đƣợc

Ra cần đƣợc xác định thông qua việc phân

Ra nhƣ trong EQS [7], [8].

Vì vậy, nên phân tích cùng một lúc mẫu chuẩn và mẫu phân tích. Phân tích nên
chú ý đến việc kiểm tra hiệu quả đếm tổng thể của 226 Ra và 228 Ra, thử nghiệm cho thấy
có thay đổi trong độ lệch chuẩn tƣơng đối của

226

Ra là 7% và

228

Ra là 19% (hình 4.1):


Nồng độ tổng thể (Bq / L)

15

Số chạy
Hiệu quả đếm tổng 226 Ra
Kiểm soát dòng trên hiệu quả đếm 226 Ra (3 σ)
Có nghĩa là 226 Ra hiệu quả đếm (0,908)
Kiểm soát dòng thấp hơn của

226

Ra đếm hiệu quả (-3σ)

Hiệu quả đếm 228 Ra
Kiểm soát dòng trên của

228

Ra hiệu quả đếm (+3 σ)

Có nghĩa là 228 Ra hiệu quả đếm (0,518)
Kiểm soát dòng thấp hơn của

228

Ra hiệu quả đếm (-3σ)

Hình 4.1. Biểu đồ kiểm soát hiệu quả đếm tổng thể của 226 Ra và
Do đó điều này chi phối (90%) các kết quả đo (bảng 4.1):

228

Ra


16

Bảng 4.1. Bảng khảo sát sự bất ổn (hoạt độ, thời gian, khối lƣợng, hiệu suất, tỷ lệ) của
226

Ra và

228

Ra trong mẫu nƣớc

Thành phần

Giá trị của biến
226

Tiêu chuẩn không
chắc chắn

Đóng góp phần
trăm để kết hợp tiêu
chuẩn không chắc
chắn

Ra

rg-226 (cps)

0,651

0,014

10

r0-226 (cps)

0,00113

0,00057

-

εRa-226

0,908

0,060

90

1600

7

không đáng kể

0,508

0,00008

không đáng kể

1,41

0,09

-

T1/2 của

226

Ra (năm)

ms (Kg)

aRa-226

(Bq/Kg)

228

Ra

rg-228 (cps)

0,1986

0,0075

8

r0-228 (cps)

0,040

0,0034

2

εRa-228

0,516

0,097

90

5,75

0,04

không đáng kể

0,508

0,00008

không đáng kể

0,599

0,100

-

T1/2 của

228

Ra (năm)

ms (Kg)

aRa-228

(Bq/Kg)

Do đó khi phân tích mẫu nên chuẩn bị biểu đồ kiểm soát tính hiệu quả và hiệu
quả tổng thể của 226 Ra và

228

Ra (hình 4.1 và 4.2):


Nồng độ thực tế Radium (Bq / L)

17

Số chạy
Hiệu quả đếm 226 Ra
Kiểm soát dòng trên hiệu quả đếm 226 Ra (3 σ)
Có nghĩa là 226Ra hiệu quả đếm (1,03)
Kiểm soát dòng thấp hơn của

226

Ra đếm hiệu quả (3σ)

Hiệu quả đếm 228 Ra
Kiểm soát dòng trên của

228

Ra hiệu quả đếm (+3 σ)

Có nghĩa là 228Ra hiệu quả đếm (0,646)

Kiểm soát dòng thấp hơn của

228

Ra hiệu quả đếm (3σ)

Hình 4.2. Biểu đồ kiểm soát hiệu quả đếm của 226 Ra và

228

Ra

Trƣớc khi bắt đầu phân tích 226 Ra và 228 Ra trong mẫu, nên thiết lập biểu đồ kiểm
soát hiệu suất ghi nhận và hiệu suất đếm tổng của 226 Ra và

228

Ra. Trƣớc khi tiến hành


18

khảo sát nồng độ của

226

Ra và

228

Ra, nồng độ barium trong mẫu cần phải đƣợc tính

toán, nếu nồng độ của barium trong mẫu cao hơn mức giới hạn 100 mg/kg, cần phải
giảm khối lƣợng của mẫu đƣợc phân tích để barium trong mẫu không đƣợc vƣợt quá
50 mg. Trong trƣờng hợp tổng barium trong các mẫu là 50 mg, không c ần thiết cung
cấp thêm barium cho mẫu. Nếu cách này đƣợc áp dụng cho các loại mẫu nƣớc khác so
với nƣớc uống, nồng độ barium chứa trong mẫu nên đƣợc kiểm tra bằng cách sử dụng
một kỹ thuật thích hợp nhƣ phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quy nạp
coupled plasma quang phát xạ phổ (ICP-OES) hoặc quy nạp coupled plasma khối phổ
(ICP-MS) trƣớc khi phân tích 226Ra và

228

Ra.

Tính chọn lọc cao của phƣơng pháp này đƣợc cung cấp bởi phƣơng pháp tách
hóa và khả năng phân tích dạng xung bằng cách sử dụng detector nhấp nháy lỏng.Tuy
nhiên, kết quả đo có thể bị ảnh hƣởng nhiều bởi nhiễu điện tử.
Mẫu phải đƣợc tính ngay lập tức sau khi chuẩn bị nguồn để tránh sự phân rã
(Hình 4.3 và 4.4):


19

238

α

234

U
4,5x109 năm
234

β+
234

Th

β

+

Pa

24 ngày

U

1,2 phút

α

2,4x105 năm

230

Th

α

7,7x104 năm

226

α

1,6x103 năm

222

Rn

α

3,8 ngày

218

α

Ra

214

Po

β

3,1 phút

214

β+
214

Pb*

Bi

210

Po

β

+

*

20 phút

α

210

160 µs

+

Bi

Po

5 ngày

α

138,4
ngày

β+

22 năm

27 phút
210

Pb

Hình 4.3. Sơ đồ phân rã của Uranium (238U) [17].

206

Pb
bền


20

232

α

228

Th

β

1,4x1010 năm
228

β
228

Ra

+

Ac*

Th

+

6,15 giờ

α

1,91 năm

5.75 năm
224

Ra

α

3,66 ngày

220

α

Rn

55,6 giây

216

212

Po

β
α

0,145 giây
212

β
212

*

Pb

+

60,6 phút
(64%)

Bi*

10,6 giờ

α

60,6 phút
(36%)

β+
3,05 phút
208

Po

+

Tl

Hình 4.4. Sơ đồ phân rã của Thorium (232Th) [17].

α

208

0,299 µs

Pb
bền


21

Sự bất ổn (không ổn định) của phổ alpha do hình thành kết tủa. Mẫu cần một
khoảng thời gian khoảng 4 giờ để ổn định. Sự phân rã của 226 Ra đánh chìm các BaSO4

Hiệu suất đếm tổng của 226Ra (%)

kết tủa (hình 4.5 và 4.6):

Thời gian lƣu trữ (h)
Hình 4.5. Hiệu suất đếm tổng cho

226

Ra với thời gian lƣu trữ

Hiệu suất đếm tổng của 228Ra (%)

22

Thời gian lƣu trữ (h)
Hình 4.6. Hiệu suất đếm tổng cho

5.

QUY TRÌNH

5.1.

Tách radium bằng kết tủa

228

Ra với thời gian lƣu trữ


23

Chuẩn bị mẫu

Mẫu

Ba / Ra và PbSO4
kết tủa

- Tinh chứa mẫu với HCl 32%

- Cho 2 mL chất mang barium vào
- 4 mL H2 SO4 9M
- 5 g (NH4 )2 SO4
- Khuấy cho đến khi chất rắn hòa tan, xuất hiện kết tủa BaSO4 ,
PbSO4

- Hủy bỏ nổi qua chân không hoặc lắng cẩn thận
- Chuyển tủa đến ống ly tâm 50 mL HDPE
- Quay ly tâm ở 3500 rpm trong năm phút và loại bỏ chất lỏng
dƣ thừa bằng cách gạn

Tách hóa

Tách Ra / Pb
- Cho thêm10 mL EDTA 0,25 M, 3 mL NH4 OH
- Khuấy đều để hòa tan kết tủa
- 5 mL 10% (NH4 )2 SO4
- Điều chỉnh pH 4,2-4,5 với acetic acid
- Xảy ra kết tủa BaSO4
- Đun trong hai phút
- Quay ly tâm ở 3500 rpm trong năm phút
- Lọc bỏ nổi

Làm sạch 226Ra và
228
Ra và phân tích
- 10 mL EDTA 0,25 M, 3 mL NH4 OH
- Khuấy động để hòa tan kết tủa
- 3 mL (NH4 )2 SO4 10%
- Điều chỉnh pH 4,2- 4,5 với acetic acid

- Xảy ra kết tủa BaSO4
- Quay ly tâm 3500 rpm trong năm phút

Chuẩn bị nguồn

Tủa chuẩn bị

Đo bằng LSC

- Rửa tủa với khoảng. 20 mL nƣớc DI, hai lần
- 3 mL EDTA 0,25 M
- Nung trong 30 phút
- Lắc / xoáy cho đến khi tủa lơ lửng trong dung dịch
- Chuyển đến 20 mL HDPE lọ nhấp nháy lỏng
- Rửa sạch với 1 mL EDTA 0,25 M, lắc / xoáy một lần nữa
- Thêm 14 mL Optiphase Hisafe 3 nhấp nháy lỏng
- Lắc cho đến khi dung dịch đồng nhất

Hình 5.1. Sơ đồ các bƣớc tách hóa radium