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不同厚度的HDPE土工膜对抗氧化剂消耗的影响

不同厚度的HDPE土工膜对抗氧化剂消耗的影响

摘要:本研究描述了一种加速老化试验,以评估厚度对于HDPE土工膜的抗氧化剂消耗的影响。分别选用1.5,2.0,2.5mm三种HDPE土工膜来进行测试。土工膜被浸泡在4种不同温度的合成渗漏液中:22,55,70和85摄氏度。抗氧化剂的消耗通过氧化诱导时间(OIT)来进行监测。据观察,1.5mm厚的HDPE土工膜,其抗氧化剂的消耗速度比2.0和2.5mm的HDPE土工膜更快。用阿累尼乌斯建模方法预测,较厚的土工膜的抗氧化剂消耗时间更长。这表明,在其它条件相同的情况下,较厚的土工膜的可预期寿命会更长。

1.引言:

在许多国家,土工膜在垃圾填埋场的衬垫和最终覆盖系统中的应用越来越广泛,并且被认为是最先进的技术。使用HDPE土工膜的主要目的是为了限制有毒污染物渗透至地下水中。当选择HDPE土工膜作为垃圾填埋场衬垫时有几个因素需要解决,包括:渗滤液的相互作用,土工膜厚度,覆盖在膜上的废弃物施加的应力,摩擦阻力,卷边接缝,管理规范等等。在这些因素中,土工膜的厚度在不同国家的不同规范中,通常都会得到更多的重视。在加拿大,安大略省的法规中,规定了1.5mm的土工膜和2.0mm的土工膜是垃圾填埋场衬垫的主要和次要选择。在美国,最小的厚度为0.75mm,而在比利时,规定最小的厚度为2.5mm。然而,很少有数据来证明土工膜厚度重要性整个观点。

人们普遍假设土工膜在它的使用寿命中会经历一定程度的老化和讲解,所以它的耐久性能是相关的使用者所最关注的。氧化降解是影响土工膜长期耐久性最主要的因素。因此,在土工膜的生产时,高密度聚乙烯树脂中会添加抗氧化剂来控制生产过程以及土工膜的使用过程中氧化反应。抗氧化剂的作用是通过将氧化过程中生成的自由基和过氧化氢转化成稳定的分子。然而,随着老化时间的增加,抗氧化剂的量会逐渐减少。因此,通过抗氧化剂的消耗来评估土工膜的使用寿命是非常重要的。通常实验室会采用加速老化试验来测试抗氧化剂的消耗以及HDPE土工膜的长期表现。

一些老化的研究都是模拟土工膜在垃圾渗滤液、矿山酸性堆浸液、水、空气中以及垃圾填埋场复合衬垫中的情况。样品被定期的测试,用来测试样品的不同的土工膜特性,例如OIT熔体流动指数,结晶度,拉伸强度等。国际土工合成材料协会及加拿大索玛等土工膜行业的领导者,都曾经在60的温度下,将1.0mm2.00mm的土工膜浸泡在真正的垃圾渗滤液,进行加速老化试验。结果表明,1mm的土工膜比2mm的土工膜,其抗拉强度及刚度减少的更多。然而,这并不能说明土工膜厚度对抗氧化剂的消耗有影响。


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