Kết quả ban đầu trong việc xác định nồng độ phần trăm của dung dịch axit sunfuric dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua với năng lượng 662 keV
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Bài nghiên cứu
Open Access Full Text Article
Kết quả ban đầu trong việc xác định nồng độ phần trăm của dung
dịch axit sunfuric dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua với năng
lượng 662 keV
Huỳnh Đình Chương1, Trương Thành Sang2,3, Lê Thị Ngọc Trang1, Nguyễn Thị Trúc Linh1, Hoàng Đức Tâm3,*
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, một cách tiếp cận dựa trên sự kết hợp của dữ liệu thực nghiệm và mô phỏng
Monte Carlo của phép đo gamma truyền qua được đề xuất để xác định nồng độ phần trăm của
Use your smartphone to scan this
dung dịch axit. Cấu hình đo được bố trí với một nguồn phóng xạ 137Cs có chuẩn trực để phát ra
QR code and download this article
chùm tia gamma hẹp năng lượng 662 keV chiếu đến mẫu đo và đầu dò NaI(Tl) để ghi nhận chùm
tia gamma sau khi truyền qua mẫu đo. Dữ liệu mô phỏng Monte Carlo được sử dụng để xây dựng
các đường chuẩn cho mối liên hệ giữa lnR so với nồng độ phần trăm của dung dịch axit ứng với
các nhiệt độ khác nhau của dung dịch (R là tỉ số giữa cường độ gamma sau khi truyền qua dung
dịch axit và cường độ gamma sau khi truyền qua nước nguyên chất). Nồng độ phần trăm của dung
dịch axit được xác định dựa trên đường chuẩn đã xây dựng và tỉ số cường độ R đo được từ thực
nghiệm. Kết quả thu được cho thấy rằng cách tiếp cận này là khả thi với 7 trong tổng số 8 mẫu
dung dịch axit sunfuric được khảo sát có nồng độ phần trăm đo được có độ lệch so với nồng độ
mẫu chuẩn là dưới 5%, chỉ có một mẫu có độ lệch là 7,6%. Kết quả ban đầu này cho thấy có thể
phát triển một phương pháp phân tích không hủy mẫu để xác định nhanh nồng độ phần trăm của
các dung dịch axit dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua.
Từ khoá: axit sunfuric, gamma truyền qua, Monte Carlo, nồng độ phần trăm
1Phòng thí nghiệm Kỹ thuật Hạt nhân,
Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên,
truyền qua để xác định mật độ của chất lỏng. Ưu điểm
của kỹ thuật này là thiết bị đo không cần tiếp xúc với
MỞ ĐẦU
ĐHQG-HCM, Việt Nam
2Khoa Vật lý và Vật lý kỹ thuật, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên,
ĐHQG-HCM, Việt Nam
3Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm
ành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Axit sunfuric đóng một vai trò đặc biệt quan trọng
trong công nghiệp hóa chất. Trong nhiều ứng dụng
thực tế, axit sunfuric cần phải được pha loãng với
nhiều nồng độ khác nhau, ví dụ dung dịch axit sunfu-
ric với nồng độ 33,5% được dùng trong ắc quy, hoặc
nồng độ 62,18% được dùng trong sản xuất phân bón.
Do đó, nồng độ phần trăm của loại axit này cần phải
được xác định để đảm bảo yêu cầu cho các ứng dụng
cụ thể. Điều này có thể thực hiện được bằng các
phương pháp phân tích hóa học. Tuy vậy, việc thực
hiện nhiều thao tác trong quá trình phân tích nồng
độ bằng phương pháp hóa học có thể tiềm ẩn những
nguy cơ nhất định về tính an toàn của người làm thí
nghiệm. Hơn nữa, quá trình phân tích này sẽ làm tiêu
hao một lượng mẫu nhất định.
Mối liên hệ giữa nồng độ phần trăm và mật độ khối
lượng của các dung dịch axit đã được chỉ rõ trong tài
như một đặc trưng để xác định nồng độ phần trăm
của dung dịch axit. Phương pháp không hủy mẫu đã
được áp dụng thành công trong các nghiên cứu trước
mẫu phân tích, do đó phép đo có thể được tiến hành
trong điều kiện mẫu phân tích được chứa trong môi
trường đóng kín và không gây ra phá hủy cho mẫu
phân tích. Như vậy, việc phát triển một phương pháp
phân tích không hủy mẫu để xác định nồng độ phần
trăm của dung dịch axit dựa trên kỹ thuật gamma
truyền qua là có tính khả thi.
Liên hệ
Hoàng Đức Tâm, Khoa Vật lý, Trường Đại học
Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Trong những năm gần đây, phương pháp mô phỏng
Monte Carlo cho sự vận chuyển của bức xạ đã được
ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực đo lường bức xạ.
Một vài nghiên cứu trước đây đã kết hợp dữ liệu mô
phỏng Monte Carlo và thực nghiệm để xác định bề
dữ liệu mô phỏng Monte Carlo giúp làm giảm chi phí
và thời gian phân tích (do không cần chuẩn bị và đo
các mẫu tham khảo để xây dựng đường chuẩn phân
tích) và làm tăng độ chính xác của kết quả phân tích
(do các sai số hệ thống được loại bỏ trong mô phỏng).
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất một cách tiếp
cận dựa trên sự kết hợp của dữ liệu thực nghiệm và mô
phỏng Monte Carlo của phép đo gamma truyền qua
với năng lượng 662 keV để xác định nồng độ phần
Email: tamhd@hcmue.edu.vn
Lịch sử
• Ngày nhận: 19-01-2021
• Ngày chấp nhận: 06-4-2021
• Ngày đăng: 30-4-2021
DOI : 10.32508/stdjns.v5i2.1010
Bản quyền
© ĐHQG Tp.HCM. Đây là bài báo công bố
mở được phát hành theo các điều khoản của
the Creative Commons Attribution 4.0
International license.
đây, Chương và cộng sự5 đã sử dụng kỹ thuật gamma trăm của dung dịch axit. Trong đó, dữ liệu mô phỏng
Trích dẫn bài báo này: Chương H D, Sang T T, Trang L T N, Linh N T T, Tâm H D. Kết quả ban đầu trong
việc xác định nồng độ phần trăm của dung dịch axit sunfuric dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua
với năng lượng 662 keV. Sci. Tech. Dev. J. - Nat. Sci.; 5(2):1179-1188.
1179
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Monte Carlo được sử dụng để xây dựng các đường với µMρ và µNρ lần lượt là hệ số suy giảm khối (viết tắt
chuẩn cho mối liên hệ giữa lnR so với nồng độ phần là MAC) của dung dịch axit và nước; ρM và ρN lần
trăm của dung dịch axit ứng với các nhiệt độ khác lượt là mật độ khối lượng của dung dịch axit và nước.
nhau của dung dịch. Để xác định được nồng độ phần Phương trình (4) được viết lại như sau:
trăm của một dung dịch axit, các phép đo gamma
lnR = −(µρ ρM − µρ ρN)d
(5)
M
N
truyền qua được thực hiện với mẫu axit này và mẫu
nước nguyên chất, sau đó xác định tỉ số cường độ R
tương ứng. Nồng độ của dung dịch axit được xác định
dựa trên đường chuẩn đã xây dựng bằng mô phỏng
Monte Carlo và tỉ số cường độ R đo được từ thực
nghiệm. Cách tiếp cận này có những ưu điểm sau:
thứ nhất, ít tốn kém chi phí do đường chuẩn phân tích
được xây dựng hoàn toàn dựa trên dữ liệu mô phỏng
Monte Carlo nên không cần phải chuẩn bị các mẫu
axit tham khảo với nồng độ phần trăm khác nhau; thứ
hai, cách tiếp cận này là không hủy mẫu và an toàn đối
với người thực hiện phép đo, đồng thời có thể phân
tích trong trường hợp dung dịch axit được chứa trong
bình kín hoặc đang chảy trong đường ống. Trên thực
tế việc đo mẫu trong một bình kín làm tăng đáng kể
sự an toàn đối với người làm thí nghiệm và đặc biệt
không tốn mẫu trong quá trình phân tích. Một số kết
quả ban đầu của việc ứng dụng cách tiếp cận này để
phân tích nồng độ phần trăm của một số dung dịch
axit sunfuric được trình bày trong bài báo.
Mặt khác
µMρ = wµaρxit +(1−w)µNρ
= w(µaρxit − µNρ )+ µNρ
(6)
với µaρxit là MAC của axit nguyên chất; w là nồng độ
phần trăm của axit trong dung dịch.
Phương trình (6) cho thấy rằng µNρ là một hàm tuyến
tính theo nồng độ phần trăm của axit trong dung dịch.
theo nồng độ phần trăm tính bằng chương trình
XCOM được làm khớp bằng phương pháp bình
phương tối thiểu theo hàm tuyến tính như trong
thấy được sự phụ thuộc tuyến tính rất tốt giữa MAC
so với nồng độ phần trăm của axit sunfuric với hệ số
tính từ hàm làm khớp được so sánh với giá trị MAC
tính từ XCOM, kết quả cho thấy gần như không có sự
khác biệt. Điều này khẳng định sự phụ thuộc tuyến
tính của MAC vào nồng độ phần trăm của axit như
trong phương trình (6).
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Cơ sở lý thuyết
Từ kết quả thu được ở trên, phương trình (6) được
viết lại như sau:
Chùm photon hẹp có cường độ I0 chiếu xuyên qua
số đếm mà đầu dò ghi nhận được xác định theo công
thức sau:
µMρ = aw+b
(7)
Ở đây: a = µaρxit − µNρ và b = µNρ
(1) Đối với các loại axit bao gồm cả axit sunfuric (1), mật
độ khối lượng của nó bên cạnh phụ thuộc vào nồng
NM = εI0exp[−2µT xT ]exp[−µMd]
độ của axit còn phụ thuộc vào nhiệt độ như có thể
Như vậy, mật độ khối lượng của dung dịch axit có
thể được xem như là hàm theo nồng độ phần trăm
và nhiệt độ T như biểu diễn theo phương trình bên
dưới:
(2)
NN = εI0exp[−2µT xT ]exp[−µNd]
trong đó, NM và NN lần lượt là số đếm bên dưới đỉnh
truyền qua mà đầu dò ghi nhận ứng với mẫu đo là
dung dịch axit và nước; µT , µM và µM lần lượt là hệ
số suy giảm tuyến tính của thành ống, dung dịch axit
và nước; xT và d lần lượt là bề dày của thành ống và
đường kính trong của ống; ε là hiệu suất đỉnh năng
lượng toàn phần của đầu dò ứng với năng lượng của
gamma truyền qua.
(8)
ρM = f (w,T)
Tại một nhiệt độ xác định, chúng tôi giả sử rằng, mật
độ khối lượng của dung dịch axit sunfuric phụ thuộc
vào nồng độ phần trăm với hàm mô tả sự phụ thuộc
này có dạng hàm đa thức bậc 3 như sau:
Tỉ số R được định nghĩa như sau:
NM
NN
R =
= exp[−(µM − µN)d]
(3)
(4)
ρM ≈ a0 +a1w+a2w2 +a3w3
(9)
hay:
Cần chú ý rằng, nếu nồng độ axit bằng không, khi đó
mật độ của mẫu đúng bằng mật độ của nước nguyên
chất, tức là ρN = a0.
lnR = −(µM − µN)d
Ta có: µM = µρ ρM và µN = µρ ρN
M
N
1180
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Nồng độ phần trăm của axit sun-
furic (%)
Hệ số suy giảm khối
Hệ số suy giảm khối tính bằng
hàm khớp
Độ lệch tương đối (%)
(cm2 g−1
0,08564
0,08529
0,08494
0,08459
0,08424
0,08389
0,08354
0,08320
0,08285
0,08250
0,08215
0,08180
0,08145
0,08110
0,08075
0,08041
0,08006
0,07971
0,07936
0,07901
0,07880
)
0
0,08564
0,08529
0,08494
0,08459
0,08424
0,08390
0,08355
0,08320
0,08285
0,08250
0,08215
0,08180
0,08145
0,08111
0,08076
0,08041
0,08006
0,07971
0,07936
0,07901
0,07880
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
0,01
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
0,01
0,01
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,01
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
98
ay (7) và (9) vào (5) ta được:
ra chùm tia gamma hẹp năng lượng 662 keV. Đầu dò
nhấp nháy NaI(Tl) 802–3×3 của hãng Mirion được sử
dụng để ghi nhận bức xạ gamma truyền qua. Đầu dò
được đặt bên trong một ống chì với bề dày thành ống
2,5 cm và một ống chuẩn trực chì với chiều dài 2 cm
và đường kính 1 cm được đặt phía trước đầu dò để che
chắn bức xạ môi trường và các bức xạ gamma tán xạ.
Các ống thủy tinh với đường kính trong 2,25 cm, bề
dày thành ống 0,17 cm được sử dụng để chứa các dung
dịch axit và nước nguyên chất. Để tránh sự hấp thụ
nước từ không khí làm thay đổi nồng độ dung dịch,
các ống thủy tinh được đóng kín sau khi đổ dung dịch
axit vào. Khi thực hiện phép đo, ống đựng dung dịch
axit được đặt sao cho tâm ống nằm trên trục đối xứng
của nguồn và đầu dò, đồng thời cách bề mặt nguồn và
bề mặt đầu dò với các khoảng cách lần lượt là 28,43 cm
và 20,3 cm. Việc ghi nhận phổ được điều khiển bằng
phần mềm Genie-2000 (phiên bản 3.3). ời gian ghi
lnR =
−
(10)
d
((
)
)
a0 +a1w+a2w2 +a3w3 (aw+b)−ba0
Phương trình (10) được viết gọn lại như sau:
lnR = A0 +A1w+A2w2 +A3w3 +A4w4
(11)
Phương trình (11) cho thấy rằng lnR là hàm đa thức
bậc 4 theo nồng độ phần trăm của dung dịch axit. Giá
trị của các tham số A0, A1, A2, A3, A4 chỉ phụ thuộc
vào nhiệt độ của dung dịch axit.
Thực nghiệm
Bố trí thực nghiệm của phép đo gamma truyền qua để
xác định nồng độ của dung dịch axit được trình bày
với hoạt độ xấp xỉ 0,5 mCi (do hãng Eckert & Ziegler
sản xuất) được đặt bên trong hộp chì với ống chuẩn
trực có chiều dài 10 cm và đường kính 0,96 cm để phát nhận phổ cho tất cả các phép đo là 3600 giây. Trong
1181
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Hình 1: Sự phụ thuộc tuyến tính của hệ số suy giảm khối của mẫu dung dịch axit sunfuric theo nồng độ phần
trăm của nó
quá trình đo, nhiệt độ của phòng thí nghiệm được giữ từ cơ sở dữ liệu của Phòng thí nghiệm Henri Bec-
ở 25oC.
Để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân tích, để mô phỏng quá trình tương tác của các photon sơ
chúng tôi chuẩn bị 8 dung dịch axit sunfuric với nồng cấp và thứ cấp từ lúc sinh ra cho đến khi mất đi toàn
độ khác nhau trong khoảng 13% đến 84% bằng cách
pha loãng dung dịch axit sunfuric chuẩn nồng độ 97%
với nước nguyên chất. ông tin của dung dịch axit
sunfuric chuẩn và nước nguyên chất được trình bày
Nồng độ phần trăm của 8 dung dịch axit sunfuric sau
dịch này được đựng trong ống thủy tinh và sử dụng
như mẫu tham khảo.
bộ năng lượng hoặc ra khỏi vùng quan tâm. Các tiết
diện tương tác của photon với vật chất như: quang
điện, tán xạ không kết hợp, tán xạ kết hợp, tạo cặp và
quá trình phát huỳnh quang xảy ra theo sau tương tác
quang điện được lấy từ thư viện ENDF/B-VI.8. Năng
lượng cắt ngưỡng của photon là 1 keV.
Tally F8 trong chương trình MCNP được sử dụng để
thu phổ phân bố cho năng lượng photon bỏ lại bên
trong thể tích hoạt động của đầu dò. Dữ liệu đầu ra
từ Tally F8 tương đương với phổ thực nghiệm. Để
có sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng và phổ thực
nghiệm, các khoảng năng lượng trong mô phỏng của
Tally F8 được phân chia tương ứng với các kênh trong
phổ thực nghiệm dựa trên đường chuẩn năng lượng
theo số kênh. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng sử dụng
“FT8 GEB” để tạo sự giãn nở Gaussian cho đỉnh phổ
mô phỏng. Từ các phổ mô phỏng thu được, chúng tôi
Mô phỏng Monte Carlo
Chương trình MCNP phiên bản 6.1 dùng để mô
phỏng Monte Carlo cho sự vận chuyển của bức xạ
trong môi trường vật chất được sử dụng trong nghiên
cứu này. Mô hình tính toán được xây dựng với các
đặc trưng hình học và vật liệu giống với bố trí thực
nghiệm. Các thông số của đầu dò NaI(Tl) đã được
tối ưu hóa trong một nghiên cứu trước đây của chúng xác định số đếm bên dưới các đỉnh truyền qua đối với
để chỉ phát bức xạ photon với các mức năng lượng và được chạy với số hạt nguồn là 5.109 nhằm đảm bảo
xác suất phát tương ứng của nguồn 137Cs tham khảo sai số tương đối của số đếm dưới đỉnh truyền qua nhỏ
1182
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Hình 2: Mật độ khối lượng của dung dịch axit sunfuric theo nồng độ phần trăm tại các nhiệt độ khác nhau
Hình 3: Bố trí thực nghiệm của phép đo gamma truyền qua để xác định nồng độ phần trăm của dung dịch axit
sunfuric
Bảng 2: Thông tin của axit sunfuric và nước nguyên chất
Loại chất lỏng
Mã sản phẩm
Công thức hóa
học
Mật độ
Nồng độ phần trăm Nhà sản xuất
(%)
(g cm−3
)
Axit sunfuric
1.00731.1000
H2SO4
H2O
1.840
1.000
97
Merck
Merck
Nước nguyên 1.15333.2500
chất
100
1183
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Bảng 3: Nồng độ của các mẫu dung dịch axit chuẩn.
Mẫu
1
2
3
4
5
6
7
8
Nồng độ phần 13
trăm (%)
24
30
46
55
66
77
84
hơn 0,1%. Dữ liệu này được sử dụng để tính toán tỉ số mẫu nước. Sự phù hợp về dạng đáp ứng giữa phổ mô
R và từ đó xây dựng đường chuẩn của lnR theo nồng phỏng và phổ thực nghiệm làm cho các giá trị của R
giữa mô phỏng và thực nghiệm không có sự khác biệt
đáng kể.
độ phần trăm của dung dịch axit như trình bày trong
phương trình (11).
Dựa trên đường chuẩn tại nhiệt độ 25oC, chúng tôi
tính được nồng độ phần trăm của các dung dịch axit
thể thấy rằng, ngoài mẫu số 6 có độ lệch lớn (7,6%), tất
cả các mẫu còn lại đều có độ lệch dưới 5% so với giá trị
tham khảo. Kết quả này cho thấy rằng cách tiếp cận sử
dụng kết hợp mô phỏng Monte Carlo trong việc xây
dựng đường chuẩn và phép đo thực nghiệm để đo phổ
truyền qua có thể xác định được nồng độ phần trăm
của dung dịch axit sunfuric với độ chính xác khá tốt.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Xây dựng đường chuẩn
Vì mật độ khối lượng của dung dịch axit phụ thuộc
vào nhiệt độ, chúng tôi đã xây dựng đường chuẩn tại
các nhiệt độ khác nhau dựa trên dữ liệu mô phỏng
cho thấy sự phụ thuộc của lnR vào nồng độ phần trăm
của dung dịch axit sunfuric tại các nhiệt độ 10oC,
20oC, 25oC, 30oC và 40oC.
Dữ liệu của lnR theo nồng độ phần trăm sau đó được
làm khớp bằng phương pháp bình phương tối thiểu
với hàm đa thức có dạng như trong phương trình (11).
khớp với dữ liệu mô phỏng. ực vậy, giá trị của hệ
số R2 cho 5 hàm làm khớp ở các nhiệt độ khảo sát
khác nhau đều lớn hơn 0,9997. Giá trị của các hệ số
Có thể thấy rằng, tại các nhiệt độ khác nhau, giá trị
của các hệ số này là khác nhau. Do vậy, việc xây
dựng đường chuẩn để xác định nồng độ phần trăm
của dung dịch axit cần phải chú ý đến yếu tố nhiệt
độ của dung dịch axit. Tuy nhiên, nhiệt độ của dung
dịch axit không được xác định trong quá trình thực
nghiệm của nghiên cứu này. Chúng tôi giả sử rằng
nhiệt độ của dung dịch axit xấp xỉ với nhiệt độ môi
trường nơi thực hiện phép đo là 25oC. Do đó, đường
chuẩn tại nhiệt độ 25oC đã được sử dụng để xác định
nồng độ của các dung dịch axit sunfuric.
KẾT LUẬN
Chúng tôi đã đề xuất một cách tiếp cận mới dựa trên
kỹ thuật gamma truyền qua để xác định nồng độ phần
trăm của dung dịch axit. Độ chính xác của cách tiếp
cận này được đánh giá bằng cách đo kiểm chứng cho
các dung dịch axit sunfuric với nồng độ phần trăm
khác nhau. Kết quả thu được cho thấy rằng trong số
8 mẫu đã khảo sát, có tới 7 mẫu có độ lệch giữa nồng
độ đo được với nồng độ tham khảo dưới 5%. Kết quả
này bước đầu khẳng định rằng, cách tiếp cận đề xuất
trong nghiên cứu này là có tính khả thi trong việc xác
định nồng độ phần trăm của dung dịch axit.
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Bộ Giáo dục và Đào
tạo trong đề tài mã số B2020-SPS-01.
TUYÊN BỐ XUNG ĐỘT LỢI ÍCH
Nhóm tác giả cam kết không mâu thuẫn quyền lợi và
nghĩa vụ của các thành viên.
Kết quả đo nồng độ phần trăm của các mẫu
dung dịch axit
TUYÊN BỐ ĐÓNG GÓP CỦA CÁC TÁC
GIẢ
Huỳnh Đình Chương thiết kế thực nghiệm, phân tích
số liệu mô phỏng và thực nghiệm, sửa và góp ý bản
thảo.
Trương ành Sang, Lê ị Ngọc Trang, Nguyễn ị
Trúc Linh, phân tích dữ liệu mô phỏng.
Hoàng Đức Tâm lên ý tưởng nghiên cứu, phân tích số
liệu, viết bản thảo.
phổ mô phỏng và phổ thực nghiệm. Sự phù hợp này là
cơ sở để sử dụng dữ liệu mô phỏng Monte Carlo thay
cho dữ liệu thực nghiệm trong việc xây dựng đường
chuẩn của lnR theo nồng độ phần trăm của dung dịch
axit. ực vậy, giá trị của R được xác định bằng tỉ số
giữa số đếm bên dưới đỉnh truyền qua của mẫu dung
dịch axit và diện tích bên dưới đỉnh truyền qua của
1184
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Hình 4: Sự phụ thuộc của lnR vào nồng độ phần trăm tại các nhiệt độ khác nhau a) 10oC, b) 20oC, c) 25oC, d) 30oC
và e) 40oC
Bảng 4: Giá trị của các hệ số trong hàm làm khớp của lnR theo nồng độ phần trăm của dung dịch axit sunfuric
tại các nhiệt độ khác nhau
Nhiệt độ (oC)
A0
A1
A2
A3
A4
10
20
25
30
40
0,0005
0,0004
0,0004
0,0004
0,0004
–0,1071
–0,1017
–0,0975
–0,0981
–0,0959
0,1202
0,1065
0,0928
0,0983
0,0943
–0,3064
–0,2886
–0,2700
–0,2787
–0,2746
0,1851
0,1769
0,1681
0,1725
0,1713
1185
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
Hình 5: So sánh dạng đáp ứng giữa phổ mô phỏng và phổ thực nghiệm của một số phổ nước, axit sunfuric 30%,
và axit sunfuric 55%
Bảng 5: Kết quả đo nồng độ phần trăm của các dung dịch axit sunfuric
Mẫu
Nồng độ tham khảo
(%)
Tỉ số
nghiệm
R
thực
Giá trị lnR
Nồng độ phần trăm đo
được (%)
Độ lệch tương
đối (%)
1
2
3
4
5
6
7
8
13
24
30
46
55
66
77
84
0,9888
0,9790
0,9727
0,9551
0,9445
0,9269
0,9176
0,9112
–0,011294
–0,021204
–0,027694
–0,045926
–0,057085
–0,075956
–0,086037
–0,093046
13,05
24,42
31,31
47,99
56,86
71,02
78,78
84,65
0,41
1,75
4,37
4,32
3,39
7,60
2,31
0,77
TÀI LIỆU THAM KHẢO
4. Chuong HD, My Le NT, Tam HD. Semi-empirical method for
determining the density of liquids using a NaI(Tl) scintilla-
tion detector. Appl Radiat Isot [Internet]. 2019;152(July):109-
5. Chuong HD, Sang TT, Tam HD. Monte Carlo simu-
lation combined with experimental measurements
based on gamma transmission technique for deter-
mining the density of liquid. Radiat Phys Chem [In-
1. Perry RH, Green DW, Maloney JO. CHEMICAL ENGINEERS’
HANDBOOK SEVENTH Late Editor. Society. 1997;.
2. Priyada P, Margret M, Ramar R, Shivaramu. Intercomparison
of gamma ray scattering and transmission techniques for
fluid-fluid and fluid-air interface levels detection and den-
sity measurements. Appl Radiat Isot [Internet]. 2012;70(3):462-
3. Chuong HD, Hai Yen NT, My Le NT, Tam HD. Determining the
density of liquid using gamma scattering method. Appl Ra-
diat Isot [Internet]. 2020;163(November 2019):109197;PMID:
ternet].
2021;179(June
2020):109216;Available
from:
6. Chuong HD, Ngoc Trang LT, Tam HD, Nguyen VH, Thanh TT.
A new approach for determining the thickness of material
1186
Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ – Khoa học Tự nhiên, 5(2):1179-1188
plate using gamma backscattering method. NDT E Int [Inter-
net]. 2020;113(April):102281;Available from: https://doi.org/10.
7. Berger MJ, et al. XCOM: Photon Cross Sections Database
8. Sang TT, Chuong HD, Tam HD. Simple procedure for optimiz-
ing model of NaI(Tl) detector using Monte Carlo simulation. J
Radioanal Nucl Chem. 2019;322(2):1039-1048;Available from:
9. Library for gamma and alpha emissions [Internet]. Laboratoire
National Henri Becquerel. [cited 2020 Sep 1];Available from:
1187
Science & Technology Development Journal – Natural Sciences, 5(2):1179-1188
Research Article
Open Access Full Text Article
The first result in the determination of the percentage
concentration of sulfuric acid solution based on the gamma
transmission technique with an energy of 662 keV
Huynh Dinh Chuong1, Truong Thanh Sang2,3, Le Thi Ngoc Trang1, Nguyen Thi Truc Linh1, Hoang Duc Tam3,*
ABSTRACT
In this study, we propose an approach using the gamma transmission technique based on the
combination of the experimental and simulated data for determining the percentage concentra-
tion of the acid solution. The experiment consists of a collimated 137Cs radioactive source emitting
Use your smartphone to scan this
QR code and download this article
a narrow gamma beam of 662 keV and a NaI(Tl) detector. Monte Carlo simulation data is used
to construct the calibration curve of lnR versus the percentage concentration of acid solution at
different temperatures (R is the ratio of the area under a transmission peak for an acid solution rel-
ative to that for water). The percentage concentration of the acid solution is determined based on
the calibration curve and the experimental ratio R. The obtained results showed that this approach
was feasible in which the percent concentration of 7 in total 8 samples of the sulfuric acid solution
are less than 5% in comparison with one of the reference samples. There is only one sample with
a relative deviation of 7.6%. These preliminary results suggest that it is possible to develop non-
destructive testing for the rapid determination of the percentage concentration of acid solutions
based on the gamma transmission technique.
Key words: gamma transmission, Monte Carlo, percentage concentration, sulfuric acid
1Nuclear Technique Laboratory,
University of Science, VNU-HCM,
Vietnam
2Faculty of Physics and Engineering
Physics, University of Science,
VNU-HCM, Vietnam
3Faculty of Physics, Ho Chi Minh City
University of Education, Vietnam
Correspondence
Hoang Duc Tam, Faculty of Physics, Ho
Chi Minh City University of Education,
Vietnam
Email: tamhd@hcmue.edu.vn
History
• Received: 19-01-2021
• Accepted: 06-4-2021
• Published: 30-4-2021
DOI : 10.32508/stdjns.v5i2.1010
Copyright
© VNU-HCM Press. This is an open-
access article distributed under the
terms of the Creative Commons
Attribution 4.0 International license.
Cite this article : Chuong H D, Sang T T, Trang L T N, Linh N T T, Tam H D. The first result in the determi-
nation of the percentage concentration of sulfuric acid solution based on the gamma transmission
technique with an energy of 662 keV. Sci. Tech. Dev. J. - Nat. Sci.; 5(2):1179-1188.
1188
10 trang
18/04/2022
1980
Bạn đang xem tài liệu "Kết quả ban đầu trong việc xác định nồng độ phần trăm của dung dịch axit sunfuric dựa trên kỹ thuật gamma truyền qua với năng lượng 662 keV", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- ket_qua_ban_dau_trong_viec_xac_dinh_nong_do_phan_tram_cua_du.pdf
