ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------

THÁI THỊ THU THỦY

XÁC ĐỊNH TỶ LỆ ĐỒNG VỊ 87Sr/ 86Sr TRONG MẪU NƢỚC
LỖ KHOAN DẦU KHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHA LOÃNG
ĐỒNG VỊ - KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------

THÁI THỊ THU THỦY

XÁC ĐỊNH TỶ LỆ ĐỒNG VỊ 87Sr/ 86Sr TRONG MẪU NƢỚC
LỖ KHOAN DẦU KHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHA LOÃNG
ĐỒNG VỊ - KHỐI PHỔ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG
Chuyên ngành :

Hóa phân tích

Mã học viên

16007807

thiện hơn.
Học viên
Thái Thị Thu Thủy


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .........................................................................................3
1.1. Tổng quan về dầu khí .........................................................................................3
1.2. Tổng quan về stronti ..........................................................................................3
1.2.1.

Trạng thái tồn tại ......................................................................................3

1.2.2.

Tính chất lý – hóa học và ứng dụng của stronti.......................................4

1.2.3.

Đồng vị của stronti và ứng dụng..............................................................5

1.3. Các phương pháp phân tích khối phổ ................................................................6
1.3.1.

Phương pháp phổ khối ion hóa nhiệt (TIMS) ..........................................7

1.3.2.

Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng nhiều đầu thu (MC-ICP


Phương pháp nghiên cứu .......................................................................24


2.3. Trang thiết bị và hóa chất.................................................................................25
2.3.1.

Hóa chất .................................................................................................25

2.3.2.

Dụng cụ ..................................................................................................25

2.3.3.

Thiết bị ...................................................................................................25

2.4. Phương pháp xử lý mẫu ...................................................................................26
2.5.

Kỹ thuật pha loãng đồng vị .......................................................................27

2.6. Các thông số đánh giá độ tin cậy của phương pháp phân tích .........................28
2.6.1.

Giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ) ........................28

2.6.2.

Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp ....................29

3.3.1.

Thiết lập phương trình tính toán tỷ lệ 87Sr/86Sr bằng phương pháp ID .47

3.3.2.

Khảo sát lượng đồng vị 86Sr thêm vào mẫu ...........................................48

3.4. Đánh giá phương pháp .....................................................................................49


3.4.1.

Xác định giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng của thiết bị...........49

3.4.2.

Đánh giá hiệu suất thu hồi và độ lặp lại của phương pháp ....................49

3.4.3.

Xác định độ đúng của phương pháp ......................................................51

3.5. Quy trình phân tích mẫu thực tế ......................................................................51
3.6. Kết quả phân tích mẫu thực tế .........................................................................52
KẾT LUẬN ..................................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................56


DANH MỤC HÌNH

Bảng 3.8. Giá trị LOD, LOQ của thiết bị ...................................................................... 49
Bảng 3.9. Hiệu suất thu hồi tỷ lệ 87Sr/86Sr trên nền mẫu chuẩn .................................... 50
Bảng 3.10: Kết quả đánh giá độ lặp của phương pháp .................................................. 50
Bảng 3.11:Phân tích mẫu chuẩn SRM 987 .................................................................... 51
Bảng 3.12: Kết quả phân tích tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr trong mẫu nước khoan dầu khí .. 52


BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT

ICP-MS
ID-ICP-MS

Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng
(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)
Phương pháp pha loãng đồng vị - khối phổ plasma cao tần cảm ứng
(Isotope Dilution-Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry)

LOD

Giới hạn phát hiện (Limit of Detection)

LOQ

Giới hạn định lượng (Limit of Quantitation)
Phương pháp khối phổ plasma cao tần cảm ứng đa đầu thu

MC-ICP-MS
RSD
TIMS


quan giữa tổng hàm lượng strontium hòa tan trong nước và tỷ số đồng vị 87Sr/86Sr được
dùng để nhận biết nguồn gốc nước có mặt trong các giếng dầu [21,23,35,40,44,53] bên
cạnh các phương pháp phân tích các đồng vị bền như
143

18

O và 2H hay tỷ lệ đồng vị Pb,

Nd/144Nd [4,17,53].
Thông thường, tỷ số đồng vị được phân tích bằng phép đo phổ khối ion hóa nhiệt

(TIMS) [15,35,40] do đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao, tuy nhiên phương pháp này cần
thiết bị tinh xảo và cần kỹ năng xử lý mẫu điêu luyện. Ưu điểm lớn của ICP-MS so với
TIMS là ICP-MS có thời gian phân tích nhanh, phân tích nhiều mẫu trong cùng một thời
điểm, sử dụng tương đối đơn giản và giá thành không quá cao và dễ dàng kết hợp với kỹ
1


thuật khác như pha loãng đồng vị để xác định chính xác hàm lượng Sr mà không cần sử
dụng đến đường chuẩn và giảm thiểu được một số ảnh hưởng trong quá trình phân tích.
Vì vậy ICP-MS vẫn được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước lựa chọn sử dụng
[2,8,19,35,40,46,49,50,53].
Bên cạnh những ưu điểm, ICP-MS vẫn thể hiện những nhược điểm khi xác định tỷ lệ
đồng vị

87

Sr/86Sr do sự trùng khối của tín hiệu



2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về dầu khí
Theo luật dầu khí [3], dầu khí là dầu thô, khí thiên nhiên và hydrocarbon ở thể khí,

lỏng, rắn hoặc nửa rắn trong trạng thái tự nhiên, kể cả sulphur và các chất tương tự khác
kèm theo hydrocarbon nhưng không bao gồm than, đá phiến sét, bitum hoặc các khoáng
sản khác có thể chiết xuất được dầu.
Do quá trình hình hành địa chất, các tích tụ dầu khí phân bố không đồng đều trên
toàn bộ vỏ trái đất, trong từng khu vực, trong từng nước và cả trong từng lô mỏ dầu khí,
dẫn đến tính rủi ro cao trong thăm dò dầu khí, thường được đo đếm bằng tỷ lệ thành công
địa chất. Tỷ lệ thành công địa chất trung bình của thế giới hiện nay vào khoảng 30%.
Điều đó có nghĩa là, mặc dù các công ty đã sử dụng những công nghệ tốt nhất, trí tuệ,
kinh nghiệm của các nhà thăm dò kỳ cựu nhất, nhưng cứ 3 giếng khoan thăm dò thì chỉ có
1 giếng phát hiện có tích tụ dầu khí, gây thiệt hại chi phí hàng chục triệu, có khi hàng
trăm triệu USD [1].
Trong khai thác dầu khí, các công ty điều hành luôn tìm cách tối ưu hóa, tăng sản
lượng để thu hồi vốn nhanh, nên thực chất phần lớn các mỏ đã ở trạng thái khai thác cao
nhất có thể. Nếu tối ưu hóa tốt sản lượng có thể tăng thêm so với kế hoạch ban đầu,
nhưng nếu khai thác quá mức sẽ ảnh hưởng tới chất lượng và hiệu quả cuối cùng của cả
đời mỏ. Vì vậy, việc xác định các chỉ tiêu khai thác trong đó có tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr có
vai trò rất lớn trong công cuộc thăm dò và khai thác dầu khí.
1.2.

Tổng quan về stronti

men phủ gốm sứ [9].
Vì stronti có bán kính nguyên tử tương tự như của canxi nên nó sẵn sàng thay thế
canxi trong các khoáng vật. Trong các hệ sinh học, canxi được thay thế một phần nhỏ bởi
stronti. Cơ thể người hấp thụ stronti giống như canxi do sự tương đồng về đặc điểm hóa
học của các nguyên tố này, hầu hết stronti được hấp thụ thì tích tụ trong xương. Tỉ lệ
Sr/Ca trong cơ thể người dao động trong khoảng 1:1000 và 1:2000, tỉ lệ này gần tương tự
4


như trong huyết thanh [45]. Trong thực tế, các dạng ổn định của stronti có thể không gây
nguy hại đáng kể đối với sức khỏe, với mức hàm lượng stronti được tìm thấy trong tự
nhiên được cho là có lợi với cơ thể [45].
1.2.3. Đồng vị của stronti và ứng dụng
Stronti có 4 đồng vị bền trong tự nhiên: 84Sr (0,56%), 86Sr (9,86%), 87Sr (7,0%) và
88

Sr (82,58%) và một số đồng vị phóng xạ với thời gian bán hủy khác nhau, ví dụ như

đồng vị

92

Sr bán hủy sau 2,7 giờ,

89

Sr bán hủy sau 50,5 ngày, và

90



87

Sr/

86

Sr trong các đại

dương là không đổi và bằng 0,7092; trong khi đó tỷ lệ này trong các giếng dầu là từ 0,707
– 0,730 [48]. Đối với động-thực vật, khi xác định tỷ lệ 87Sr/86Sr trong xương của động vật
hay trong sản phẩm nông nghiệp sẽ phản ánh tỷ lệ này trong đất, nước, chuỗi thức ăn nơi
nó sinh sống và phát triển [45].
90

Sr là sản phẩm phụ trong phân hạch hạt nhân được tìm thấy trong các vụ nổ hạt

nhân, là một trong những tác nhân phát xạ ra tia beta có năng lượng cao, tồn tại lâu và gây
5


ảnh hưởng lớn đến sức khỏe vì nó thay thế canxi trong xương, gây ra các rối loạn về
xương, đặc biệt là ung thư xương [45]. Thảm họa hạt nhân Cherobyl 1986 [28] gây ô
nhiễm 90Sr trên diện rộng biến nơi đây trở thành một thành phố chết và để lại hậu quả vô
cùng nghiêm trọng cho loài người.
Trái với 90Sr, đồng vị nhân tạo 89Sr có thời gian sống ngắn, có tác dụng chữa các
bệnh ung thư xương [45]. Trong các trường hợp khi ung thư phát triển và di căn dẫn đến
đau xương, sử dụng 89Sr chiếu trực tiếp (phát xạ beta) lên vùng xương bị bệnh, 89Sr có thể
đưa vào thay thế vị trí của canxi trong xương giúp giảm đau cho bệnh nhân. 89Sr được sản
xuất ở dạng muối clorua (hòa tan) và có thể bơm vào tĩnh mạch.

hóa. Phương pháp chủ yếu được dùng xác định chính xác tỷ số các đồng vị của một
nguyên tố hay ứng dụng kỹ thuật pha loãng đồng vị để xác định chính xác hàm lượng các
nguyên tố. Nhược điểm của phương pháp là không phân tích được các chất có khả năng bị
ion hóa thấp và giá thành của thiết bị hiện nay vẫn còn quá cao.
Maldaner C và cộng sự [35] sử dụng ID-TIMS để xác định tỷ lệ đồng vị chì và
đồng vị stronti trong mẫu nước ngầm ở Brazil với đồng vị giàu thêm vào 84Sr là 0,727937
µg/g và các tỷ lệ đồng vị tương ứng là
88

Sr/84Sr = 0,148794. Tỷ lệ

87

86

Sr/84Sr = 0,044260;

87

Sr/84Sr = 0,018679 và

Sr/86Sr trong mẫu khá cao nằm từ 0,721482 - 0,721576

trong khi đó Sr tổng trong mẫu thấp từ 0,0403-0,0391ppm.
Kết quả phân tích đồng vị strontium (88Sr/86Sr và 87Sr/86Sr) thu được khi Neymark
LA và cộng sự [38] tiến hành phương pháp phổ khối ion hóa kết hợp với thêm chuẩn kép
hai đồng vị 87Sr-84Sr (DS-TIMS) cho một số tiêu chuẩn cũng như mẫu nước tự nhiên và
mẫu khoáng có nguồn gốc sinh học và sinh vật. Tỷ lệ 87Sr/86Sr trong các mẫu có sự khác
nhau. Tỷ lệ này trong đá SrSO4-Celestite cao 0,70805-0,70807 tuy nhiên trong SrCO3Strontianite thì thấp hơn, chỉ là 0,702818. Trong mẫu nước, tỷ lệ này nằm trong khoảng
0,710789-0,710805 và trong mẫu sinh vật là 0,707951-0,709001. Kết hợp với chỉ số δ88Sr

tích từ trường và nhiều bộ thu để thu ion [31]. Về cơ bản, nguyên tắc hoạt động của thiết
bị gần giống với ICP-MS, tuy nhiên, mẫu được đốt nóng từ sợi đốt và thay vì sử dụng một
đầu thu nhận ion như ICP-MS tứ cực, MC-ICP MS sử dụng nhiều đầu dò nên độ chính
xác cao hơn, đạt từ 0,01-0,001%. Một dãy 5 đến 10 đầu thu (đầu dò) có thể được đặt xung
quanh khe ra của hệ thống hội tụ kép cho phép đồng thời xác định các đồng vị của một
nguyên tố, mang lại độ chính xác cao cho kỹ thuật này. Ứng dụng chính của MC-ICP MS
là phân tích tỷ lệ đồng vị của các nguyên tố, sử dụng trong khảo sát địa chất, phân tích
đồng vị phóng xạ và nghiên cứu các đồng vị bền.
Ưu điểm chính của MC-ICP MS là hiệu suất ion hóa rất cao (gần 100%) đối với
hầu hết các nguyên tố của bảng tuần hoàn, kể cả những yếu tố có khả năng ion hóa cao
mà khó phân tích bằng TIMS. Phương pháp kết hợp với hệ thống laser (Laser ablation
systems), cho phép phân tích đồng vị tại chỗ trong vật liệu rắn (ví dụ, đồng vị Hf trong
zircon). Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu độ chính xác cao nên các hóa chất phải đạt
đến độ tinh khiết quang phổ (ít nhất là tinh khiết như TIMS), bên cạnh đó cần duy trì môi
trường chân không cao trong suốt quá trình ion di chuyển để tránh sự tán xạ của các ion
do tương tác với các phân tử không khí. Ngoài ra, trong quá trình chuyển từ áp suất khí
quyển lên chân không, nhiều ion bị mất trong quá trình chuyển giao [31].
Wall A.J. và cộng sự [55] tiến hành đánh giá độ chính xác của hai phương pháp
MC-ICP MS và TIMS bằng cách xác định tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr các mẫu. Giá trị trung
8


bình của tỷ lệ 87Sr/86Sr đo được bằng cả hai phương pháp đối với mẫu chuẩn NIST SRM
987 là 0,71024 - nằm trong giá trị cho phép của mẫu chuẩn. Tác giả tiến hành phân tích
đồng thời 10 mẫu bằng cả hai phương pháp. Kết quả chỉ ra rằng, mẫu được xác định bằng
MC-ICP MS có tỷ lệ 87Sr/86Sr cao hơn so với TIMS nhưng sự chênh lệch không đáng kể.
Để xác định độ chính xác khi phân tích tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr bằng MC-ICP MS,
tác giả Ehrlich S. cùng cộng sự tiến hành phân tích trực tiếp tỷ lệ đồng vị trong các mẫu
nước tự nhiên, mẫu đá [21] sử dụng tỷ lệ 88Sr/86Sr làm chuẩn nội. Kết quả phân tích bằng
MC-ICP MS cho thấy tồn tại mối tương quan giữa tổng số chất rắn hòa tan (TDS) và

tỷ số m/Z của ion các nguyên tố cần phân tích. Ngọn lửa plasma tạo thành bằng dòng điện
có tần số cao (cỡ MHz) được cung cấp bằng một máy phát cao tần (RF). Ngọn lửa plasma
có nhiệt độ cao có tác dụng chuyển các nguyên tố có trong mẫu cần phân tích thành dạng
ion [29].
 Sự xuất hiện và bản chất của phổ ICP-MS
Nguyên tắc của ICP-MS là tạo ra ion điện tích dương (+)1 sử dụng nguồn plasma
nhiệt độ cao. Mẫu lỏng được bơm vào trong hệ thống phân tích, gồm hệ thống tạo sol khí
(nebulizer) và buồng phun (spray chamber). Mẫu chuyển sang thể sương (aerosol) và đưa
đến plasma nhờ khí mang trơ Ar. Mẫu được làm khô, bay hơi, nguyên tử hóa và ion hóa
trong plasma. Ở vùng 6000-7000 K trong plasma nguyên tử bị kích thích, tồn tại dạng ion
+1 và các thành phần cơ bản khác của mẫu. Các ion dương được tạo thành sau đó được
vận chuyển vào bộ phân giải phổ và phát hiện.
Mặc dù các ion âm cũng được tạo thành trong plasma cùng với các ion dương
nhưng các ion âm được lọc bằng hệ thấu kính điện tử và hút ra ngoài. Khi nguyên tố
nhiều đồng vị, ion dương của từng đồng vị được tạo ra trong plasma, điều đó tạo ra pic
phổ khối của chúng (mỗi đồng vị). Do đó có thể phân tích thành phần đồng vị của các
nguyên tố bằng ICP-MS.
 Các quá trình xảy ra trong nguồn ICP
Hóa hơi chất mẫu, nguyên tử hóa các phân tử, ion hóa các nguyên tử, sự phân giải
của các ion theo số khối sẽ sinh ra phổ ICP-MS:
Hóa hơi:

MnXm(r)  Mnxm(k)

Phân li:

MnXm(k)  nM(k) + mX(k)

Ion hóa:


thái phức tạp như Amazon.
Để xác định nguồn gốc của nhân sâm, Choi S.M. và cộng sự [19], tiến hành phân
tích 15 mẫu nhân sâm Hàn Quốc từ ba vùng khác nhau và 15 nhân sâm Trung Quốc từ ba
vùng khác nhau. Kết quả cho thấy nhân sâm Trung Quốc có tỷ lệ 87Sr/86Sr khoảng 0,67211


0,701 và nhân sâm Hàn Quốc trong khoảng 0,705-0,714. Trong số nhân sâm Hàn Quốc,
tỷ lệ 87Sr/86Sr ở các vùng Punggi, Geumsan và Hongcheon lần lượt trong khoảng 0,7060,709, 0,705-0,706 và 0,710-0,714 cho thấy tỷ lệ đồng vị

87

Sr/86Sr của nhân sâm khác

nhau theo nguồn gốc của chúng.
Với mục đích xác định nguồn gốc xuất xứ của gạo, Oda H. và cộng sự [42] xác
định tỷ lệ đồng vị

11

B/10B và tỷ lệ

87

Sr/86Sr trong mẫu gạo đỏ của một số quốc gia. Kết

quả cho thấy tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr có sự khác nhau đáng kể giữa các quốc gia. Tỷ lệ này
ở gạo Việt Nam và Trung Quốc là cao nhất và khá tương đồng từ 0,715-0,717; tiếp đến là
Australia 0,701-0,711. Gạo đến từ California có tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr là 0,706 gần tương
đồng với tỷ lệ này trong mẫu gạo Nhật Bản (0,706-0,709). Từ các thông tin về tỷ lệ đồng
vị 11B/10B và tỷ lệ

Nước ngầm lưu vực Bighorn có tỷ lệ 87Sr/86Sr từ 0,70873 đến 0,70941 tương đồng với tỷ
12


lệ

87

Sr/86Sr của hai mẫu đá vôi của Madison (0,70809 và 0,70875)- nơi bắt nguồn của

nước ngầm lưu vực Bighorn. Tỷ lệ này trong mẫu nước Tensleep (0,71220) và đá cát
(0,71123). Trong lưu vực Laramie, các tầng chứa nước của chúng Precambrian có tỷ lệ
này là cao nhất (0,7113- 0,7940) - phù hợp với đá granit cũ trong tầng chứa nước
Precambrian. Vùng nước Redbeds có tỷ lệ 87Sr/86Sr thấp 0,7078 – 0,7091; các vùng nước
tương tác với đá của Redbeds Group, có tỷ lệ Rb/Sr thấp hơn. Vùng nước hình thành
Casper thể hiện các giá trị trung gian từ 0,7099 đến 0,7105. Như vậy, nếu sử dụng tỷ lệ
đồng vị 87Sr/86Sr, có thể phân biệt được nguồn gốc nước ngầm từ hai tầng chứa nước này.
Để xác định nguồn gốc hình thành mỏ dầu Ekofisk, Smalley P. và cộng sự [50]
tiến hành xác định tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr và giá trị δ13C. Kết quả cho thấy, trong quá trình
hình thành mỏ Ekofisk, các giá trị tỷ lệ 87Sr/86Sr của nước giếng khoan là không đổi nằm
trong khoảng 0,70786 - 0,70810. So sánh với các mẫu nước được đưa lên bề mặt cùng với
dầu sản xuất cho thấy khi tăng độ sâu tỷ lệ 87Sr/86Sr cũng tăng theo. Tác giả chỉ ra nước
hình thành trong giếng dầu có thể chứa stronti có nguồn gốc từ cacbonat.
Để theo dõi sự chuyển dịch tại hồ chứa North Coles Levee ở lưu vực trung tâm San
Joaquin, California, Schuktz J.L. và cộng sự [49] xác định tỷ lệ đồng vị 87Sr/86Sr của các
nguồn Sr-Ca tiềm năng trong khu vực. Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ này nằm trong khoảng
0,70735 - 0,70825 với calcite cements; từ 0,70860 - 0,80859 với dolomite cements và với
plagioclase, tỷ lệ này là 0,7051 - 0,7078. Các tác giả kết luận canxi trong calcites cements
sớm được bắt nguồn từ các vùng nằm sâu bên trong lưu vực cách đó trên 1km và canxi
trong calcites cements có nguồn gốc từ plagioclase hòa tan trong hồ chứa.

87

Sr/86Sr của Hàn Quốc, Trung

Quốc và Việt Nam có sự khác biệt rõ rệt. Tỷ lệ này ở Hàn Quốc là thấp nhất (0,7121 0,7132), tiếp đến là Việt Nam (0,7156 - 0,7164) và cao nhất là Trung Quốc (0,7187 0,7196). Với các mẫu thuốc và mẫu đất được lấy từ hai khu vực Hà Nội và Đồng Tháp, tỷ
lệ này cũng có sự chênh lệch. Ở Đồng Tháp, tỷ lệ 87Sr/86Sr trong mẫu đất và mẫu thuốc
lần lượt là 0,7279 - 0,7280 và 0,7263 - 0,7282, còn ở Hà Nội là 0,7269 - 0,7271 và
0,7126 - 0,7153. Điều này cho thấy có mối tương quan giữa tỷ lệ đồng vị stronti trong cây
thuốc và đất trồng cây thuốc, có sự khác nhau giữa các vùng trong một quốc gia và giữa
các quốc gia khác nhau.
Tác giả Lương Văn Huấn cùng đồng ngiệp [2] nghiên cứu đánh giá và xác định
nguồn gốc nước trong móng nứt nẻ dựa trên thành phần đồng vị bền trong nước khai thác
(18O, 2H) kết hợp tỷ số các đồng vị phóng xạ tự nhiên (87Sr/86Sr). Mặc dù các mẫu nước
được lấy từ nhiều nguồn khác nhau nhưng tỷ lệ đồng vị

87

Sr/86Sr của nước vỉa ở tầng

móng là tương tự nhau và dao động trong khoảng 0,7068 - 0,7069. Ba mẫu nước vỉa
Miocen cũng có tỷ số đồng vị 87Sr/86Sr gần nhau nằm trong khoảng 0,7075 - 0,7076. Dựa
vào các kết quả đã thu được, nghiên cứu đã xây dựng, đánh giá mối tương quan của tỷ số
14


đồng vị tự nhiên 87Sr/86Sr đặc trưng cho cả ba đối tượng (Miocen, Oligocen, móng nứt nẻ)
và xác định được nguồn gốc nước tại móng nứt nẻ, khả năng dịch chuyển từ vùng dập nát
từ Oligocen xuống tầng móng.
1.4.


15


1.4.1. Tách canxi và stronti trên cột trao đổi ion
Trong trường hợp nền mẫu chứa canxi và các nguyên tố kiềm khác với nồng độ
cao, cần phải loại bỏ các nguyên tố chính gây nhiễu này trước khi tách stronti và rubidi
[25-27,30,36,39,51]. Việc loại bỏ canxi khỏi ma trận mẫu, đặc biệt là từ nước biển được
thực hiện với nhiều loại thuốc thử sử dụng chiết dung môi hoặc kết tủa phân đoạn hoặc
trao đổi ion. Trong số đó, kỹ thuật trao đổi ion gần đây được áp dụng nhiều hơn để tách
canxi khỏi các ma trận mẫu khác nhau [25-27, 30] với độ thu hồi strontium cao. Do canxi
và strontium là hai nguyên tố liền kề trong nhóm kiềm thổ có tính chất vật lý và hóa học
tương tự nhau nên việc phân tách định lượng từng nguyên tố khá khó khăn ngay cả khi sử
dụng kỹ thuật trao đổi ion, ngoại trừ việc sử dụng nhựa đặc biệt để tách vết 90Sr khỏi nước
biển [27].
Grahek Z. và cộng sự [27] đã dùng nhựa trao đổi anion Amberlite CG-400, 100200 mesh trong môi trường Cl- để tách hỗn hợp 10ml gồm Ca và Sr trong môi trường
methanol với tỉ lệ Ca:Sr là 1:1, 10:1 và 100:1 và sử dụng dung dịch HNO3 nồng độ 0,251M trong môi trường methanol khi thay đổi tốc độ dòng của dung dịch rửa giải từ 0,55ml/phút. Kết quả cho thấy Ca có thể tách ra khỏi Sr hoàn toàn khi sử dụng HNO3 0,25
trong metanol để rửa giải. Qua khảo sát thì tốc độ dòng không ảnh hưởng quá nhiều đến
quá trình tách Ca ra khỏi Sr, tại tốc độ dòng là 0,5ml/phút- hiệu suất tách đạt tối ưu, Ca và
Sr tách ra khỏi nhau mà pic không bị trùng lấn.
Fritz J.S. và cộng sự [22] tách các kim loại nhóm IIA (Ca, Mg, Sr) ra khỏi nhau
bằng cột nhựa (1cm×22cm) trao đổi anion Amberlyst XN-1002 dạng nitrat dùng các dung
dịch rửa giải là etanol và methanol với tốc độ 0,5-0,6 ml/ph. Với tỷ lệ Ca:Sr = 1:1, có thể
dùng 150ml dung dịch HNO3 1M + 85% etanol để rửa Ca, sau đó dùng 100ml H2O để rửa
giải Sr. Tuy nhiên, dùng HNO3 0,25M trong 95% methanol, chỉ cần 70ml dung dịch rửa
giải, Ca đã bị đẩy ra khỏi cột hoàn toàn, Sr được giải hấp bằng 50ml 95%metanol. Các pic
rửa giải khá cân đối và tách biệt nhau. Tác giả tiến hành tách Ca và Sr ở các tỷ lệ khác
nhau 1:1, 5:1, 100:1, 300:1, 400:1 và 500:1, hiệu suất thu hồi Sr ở các tỷ lệ từ 99-116%, ở
tỷ lệ càng cao, khả năng tách Ca và Sr càng giảm tuy nhiên hiệu suất tách vẫn đạt trên
16