阐述垃圾填埋场土工膜影响老化及降解因素
时间:2019-07-16 09:40:27 点击量:
HDPE土工膜是填埋场底部防渗结构的重要组成部分。由于土工膜应用时间不长,工程性能的观测资料较少,一般采用室内老化实验模拟实际使用情况,并采用氧化诱导时间、密度、熔融指数、拉伸试验等指标评价研究HDPE土工膜的长期性能,运用Arrhenius模型预测使用寿命。评价可靠性取决于室内老化试验能否准确模拟实际情况,老化试验包括浸泡试验和模拟衬垫试验,前者试验较多,常常将HDPE土工膜样品完全浸泡于研究介质中(如空气、水、酸或碱性缓冲液、模拟渗滤液等),并置于不同的温度下试验,由于试验过程中样品顶底两面均与介质直接接触,且没有施加上覆压力,试验值往往较保守,一般比实际值偏小;后者试验相对较少,主要将样品置于模拟的衬垫构造中试验,比较全面地考虑了HDPE土工膜的接触状况、上覆压力、渗滤液循环等因素,较符合实际情况。
目前大部分老化试验的时间较短(3~4a),不能全面提取 HDPE土工膜老化降解3个阶段的信息,在今后的工作中需继续改进模拟条件,完善实验,以期获取更满意的成果。
影响填埋场底部土工膜降解的因素有很多,主要的有3种:
1、土工膜的性质:链支化密度越大,降解速率越快,Kelen认为这是支链聚合物更容易转换成自由基的结果;结晶度越高,降解作用越弱,这是密度较大的结晶区阻碍了氧气和烷基自由基的流通迁移的结果;厚度也会对老化产生差异影响,Rowe等的实验表明厚度越大,耐久性能越好。
2、温度:不少长期监测资料表明,有机垃圾体的腐化分解会产生大量的热量从而提高填埋场底部的温度,大量实验表明,温度越高,土工膜降解越快;Rowe等发现温度变化历史、 峰值温度及其持续时间都对土工膜的使用寿命有很大影响。
3、接触介质:Osawa等指出,渗滤液中的过渡金属(Co、Mn、Cu、Al和Fe等)会与土工膜中的抗氧化剂反应,促进降解反应。Rowe等的实验结果显示表面活性剂能减少水的表面张力,加速抗氧化剂的扩散迁移,加速土工膜降解。
4、衬垫的结构:Rowe等的实验表明,含膨润土防水垫(GCL)保护层的衬垫中土工膜比渗滤液中的降解快,因为GCL 能阻隔渗滤液与土工膜接触;Rowe等通过热传递模型指出第二衬垫层中土工膜的耐久性能比第一衬垫层中的好, 主要取决于两者的温差。
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目前大部分老化试验的时间较短(3~4a),不能全面提取 HDPE土工膜老化降解3个阶段的信息,在今后的工作中需继续改进模拟条件,完善实验,以期获取更满意的成果。
影响填埋场底部土工膜降解的因素有很多,主要的有3种:
1、土工膜的性质:链支化密度越大,降解速率越快,Kelen认为这是支链聚合物更容易转换成自由基的结果;结晶度越高,降解作用越弱,这是密度较大的结晶区阻碍了氧气和烷基自由基的流通迁移的结果;厚度也会对老化产生差异影响,Rowe等的实验表明厚度越大,耐久性能越好。
2、温度:不少长期监测资料表明,有机垃圾体的腐化分解会产生大量的热量从而提高填埋场底部的温度,大量实验表明,温度越高,土工膜降解越快;Rowe等发现温度变化历史、 峰值温度及其持续时间都对土工膜的使用寿命有很大影响。
3、接触介质:Osawa等指出,渗滤液中的过渡金属(Co、Mn、Cu、Al和Fe等)会与土工膜中的抗氧化剂反应,促进降解反应。Rowe等的实验结果显示表面活性剂能减少水的表面张力,加速抗氧化剂的扩散迁移,加速土工膜降解。
4、衬垫的结构:Rowe等的实验表明,含膨润土防水垫(GCL)保护层的衬垫中土工膜比渗滤液中的降解快,因为GCL 能阻隔渗滤液与土工膜接触;Rowe等通过热传递模型指出第二衬垫层中土工膜的耐久性能比第一衬垫层中的好, 主要取决于两者的温差。
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