Iốt phóng xạ (I-131) đóng vai trò quan trọng trong điều trị ung thư biểu mô tuyến giáp. Bệnh nhân hấp thu I-131 thông qua đường uống ở dạng dung dịch hoặc dạng viên nang. Sau đó, I-131 đào thải qua đường bài tiết được thu gom và lưu trữ trong hệ thống bể lưu riêng biệt ở các bệnh viện cho đến khi phân rã hết. Với sự gia tăng số lượng bệnh nhân tại các bệnh viện, trong khi đó hệ thống bể lưu chất thải lỏng phóng xạ thường được xây dựng kiên cố bằng bê tông và đặt chìm, rất khó mở rộng diện tích xây dựng và nâng cấp kịp thời, dẫn đến nguy cơ rò rỉ chất thải phóng xạ ra môi trường xung quanh.

Cột hấp phụ iốt phóng xạ

Có nhiều phương pháp khác xử lý I-131 dạng lỏng bao gồm hấp phụ, kết tủa...trong đó, phương pháp hấp phụ sử dụng các vật liệu xốp phổ biến như than hoạt tính, zeolite là được nghiên cứu nhiều nhất vì hiệu quả xử lý cao và chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu tập trung xử lý I-131 dưới dạng khí, mà chưa tập trung vào xử lý phóng xạ dạng lỏng. Các nghiên cứu đều sử dụng vật liệu hấp phụ ở dạng bột và chưa có nghiên cứu nào trong nước về việc ứng dụng chất hấp phụ dạng hạt nhằm xử lý I-131 ở dạng lỏng theo phương pháp cột lọc. Vì thế, PGS.TS Đinh Văn Phúc đã phối hợp với các cộng sự tại trường Đại học Nguyễn Tất Thành nghiên cứu, sử dụng kết hợp hai vật liệu Zeolite ZSM-5 và than hoạt tính để tìm hiểu khả năng hấp phụ I-131 dạng lỏng, cũng như loại bỏ các thành phần ô nhiễm khác có trong nước thải như kim loại nặng, kháng sinh…

Zeolite ZSM-5 là chất xúc tác - hấp phụ được sử dụng rộng rãi, hiệu quả trong lĩnh vực hóa dầu cũng như trong lĩnh vực xử lý môi trường, bởi nó có cấu trúc khung với hệ thống kênh và khoang trống có dạng đường hầm xuyên suốt trong toàn bộ cấu trúc, kết hợp với đặc tính về độ bền nhiệt. Than sinh học là chất hấp phụ có quy trình tổng hợp đơn giản, chi phí sản xuất thấp, thân thiện với môi trường.

Cụ thể, nhóm nghiên cứu đã tổng hợp vật liệu than sinh học từ nguồn nguyên liệu vỏ bưởi làng bưởi Tân Triều, tỉnh Đồng Nai bằng phương pháp nhiệt phân và tổng hợp vật liệu zeolite ZSM-5 từ nguồn nguyên liệu đất sét bentonite tỉnh Lâm Đồng bằng phương pháp thủy nhiệt. Sau đó, hai vật liệu dạng bột này lần lượt được phối trộn riêng với chất kết dính polyvinyl alcohol (PVA) và tạo thành dạng hạt hình cầu với kích thước đồng nhất trên thiết bị tạo hạt chuyên dụng.

Hệ thống cột lọc (cột hấp phụ) xử lý iốt và I-131 gồm một cột lọc và lõi lọc. Bên trong lõi lọc gồm các lớp vật liệu zeolite ZSM-5 (màu trắng) và than sinh học (màu đen) dạng hạt hình cầu, trong đó zeolite ZSM-5 chiếm 40%. Nghiên cứu khả năng loại bỏ iốt của các loại vật liệu tổng hợp cho thấy, cột lọc chứa 100g vật liệu dạng hạt có khả năng loại bỏ iốt ở quy mô phòng thí nghiệm.

Kết quả ứng dụng cột lọc để loại bỏ I-131 tại Bệnh viện Quân Y 175 cho thấy, cột hấp phụ có đường kính 30 cm, chiều dài 40 cm, chứa 100g vật liệu dạng hạt, có khả năng xử lý 30 lít dung dịch chứa I-131, với hiệu suất loại bỏ đạt trên 80% trong một chu kỳ 8-10 ngày. Hiệu suất tái sử dụng vật liệu đạt 85%, công suất xử lý 1,44 m3/ngày đêm. Kết quả này được đánh giá và xác định thông qua máy đo liều phóng xạ tại Bệnh viện 175 và đối chiếu kết quả đo tại Trung tâm Hạt nhân TP. Hồ Chí Minh.

Vật liệu than sinh học và zeolite ZSM-5 được chế tạo từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có, do đó giá thành sản xuất vật liệu thấp, trong khi chất lượng xử lý I-131 tương đương so với các vật liệu nhập khẩu. Ngoài ra, không cần xây thêm bể xử lý nước thải để chứa iốt phóng xạ, chỉ cần lắp cột lọc vào hệ thống xả thải cùng bơm cao áp và bảng điều khiển để điều chỉnh lưu lượng nước qua cột. Vì vậy, vật liệu này hoàn toàn phù hợp với việc phát triển với quy mô công nghiệp trong tương lai.

Nguồn: NASATI