نوآوری‌های ژئوممبران HDPE

پیش‌تر در مورد انواع ژئوممبران و ژئوممبران HDPE مطلبی را منتشر کردیم. ژئوممبران های HDPE به دلیل مقاومت شیمیایی واستحکام بالا و قیمت مناسب، مورد توجه مصرف کنندگان هستند و اگر طبق استاندارد GM-13 تولید شوند از کیفیت بالایی برخوردار خواهند بود. اما ژئوممبران HDPE ضعف‌هایی همچون انعطاف پایین دارد که برای رفع آن راه حل‌هایی اندیشیده شده است.

تولید ژئوممبران های چندلایه

امروزه بسیاری از دستگاه های تولید ژئوممبران، از نوع اکستروژن چندلایه و خصوصا سه لایه هستند؛ قابلیت اکستروژن سه لایه مزایای قابل توجهی را برای سازنده ژئوممبران فراهم می‌کند، مانند توانایی تعیین فرمولاسیون هر لایه برای رسیدن به یک کارایی خاص مانند استفاده از HDPE در لایه‌های خارجی با مرکزیت LLDPE به عنوان لایه میانی برای رسیدن همزمان به انعطاف پذیری و سازگاری درحالیکه مقاومت شیمیایی هم داشته باشد. برای مثال ترکیب لایه‌ها می‌تواند شامل 80% LLDPE در لایه میانی و 10% از HDPE در لایه بالایی و پایینی باشد. همچنین می‌توان لایه‌های خارجی که از جنس HDPE هستند را گیره دار کرد تا اصطکاک افزایش یابد. سایر متغیرها می‌توانند به شرح زیر باشند:

لایه بالایی می‌تواند سفید باشد تا گرمای سطح را کاهش دهد در نتیجه طول عمر ژئوممبران افزایش می‌یابد و از خشک شدن خاک زیر ژئوممبران ممانعت به عمل می اید.
سطح زیرین می‌تواند یک لایه رسانا باشد تا در تست‌های جرقه امکان شناسایی حفرات میسر شود.
لایه بالایی می‌تواند در مقابل UV بسیار مقاوم سازی شده باشد تا طول عمر آن افزایش یابد.
در کواکستروژن HDPE لایه بالایی می‌تواند برای شرایطی که ژئوممبران با سولفوریک اسید در تماس است، به طور ویژه فرموله شود.
لایه بیرونی می‌تواند با انتی اکسیدان‌ها و پایدارکننده‌های گران قیمت مقاوم شود.
امکان استفاده از مواد بازیافتی در اکستروژن چند لایه فراهم است. مواد بازیافتی یا کم کیفیت، با دو سوم قیمت مواد نو، می‌توانند به میزان 75% در لایه میانی استفاده شوند.

بسیاری از ژئوممبرانهای متداول امروزی سه لایه هستند که هر سه لایه از جنس پلی اتیلن سنگین است (HDPE/HDPE/HDPE) و چون به خوبی به هم متصل شده‌اند یک لایه یکپارچه را به وجود آورده‌اند که سه لایه بودن آن مشخص نیست. اما گاهی جدایش لایه‌های ژئوممبران رخ می‌دهد که جدایش در صفحه نامیده می‌شود.

ژئوممبران های HDPE با سطح سفید

ژئوممبران مشکی مورد تأیید برخی از مصرف کنندگان و متخصصان نیست، چرا که تشخیص صدمات وارده به ژئوممبران روی یک سطح مشکی برای انجام اقدامات ترمیمی دشوار است. وجود لایه سفید روی ژئوممبران مشکی، تشخیص آسیب‌ها را آسان می کند (شکل 1). همچنین ژئوممبران مشکی به خاطر اثر جسم سیاه تمایل به جذب نور خورشید دارد در حالی که سطح سفید نور را بازمی‌تاباند و در این حالت دمای سطح ˚C25 تا ˚C 30 از ژئوممبران مشکی خنکتر خواهد بود و به این ترتیب انبساط حرارتی و اعوجاج حین نصب کاهش می‌یابد و نصب راحت‌تر و بهتری خواهیم داشت.

اختلاف دمای شب و روز منجر به انبساط و انقباض ژئوممبران می‌شود لذا نصاب باید مقدار بیشتری ژئوممبران را هنگام نصب در روز به کار بگیرد تا در صورت انقباض مشکلی پیش نیاید. در ژئوممبران با لایه سفید نصب با چروکیدگی کمتر و کوچکتری انجام می‌شود چرا که انبساط و انقباض بنا بر آنچه شرح داده شد، کمتر اتفاق می افتد. از دیگر مزایای دمای پایین در ژئوممبران سطح سفید، کاهش تبخیر رطوبت خاک زیرین ژئوممبران است.

لایه سفید بخشی از فرایند اکستروژن است و نه یک لایه لمینیت و در ابعاد ملکولی با لایه مشکی پیوند خورده و قابل جدا شدن از آن نیست. لایه سفید بسیار مقاوم در برابر UV طراحی می‌شود تا برای کاربردهای محیطی مناسب باشد. لایه مشکی طول عمر بیشتری نسبت به لایه سفید دارد با این حال طول عمر لایه سفید 18 تا 50 سال تخمین زده شده است.

ژئوممبران HDPE رسانا

در ژئوممبران رسانا لایه زیرین یک لایه کو-اکسترود شده و حاوی مقدار بیشتری از دوده است که منجر به رسانایی آن می‌شود. وجود این لایه0.08 تا 0.13 میلیمتری امکان انجام تست‌های الکتریکی را برای تشخیص سوراخ‌های کوچک در ژئوممبران فراهم می‌کند. به این صورت که پتانسیل الکتریکی بین یک برس برنجی که روی سطح عایق کشیده می‌شود و لایه رسانای زیرین اعمال می‌شود. در محل حفرات یا پارگی‌ها جرقه بین برس و لایه زیرین رسانا ایجاد می‌شود که قابل رویت یا شنیده شدن است و به این ترتیب پیش از صدمه جدی می‌توان ژئوممبران را ترمیم کرد.

با توجه به اثرات سطح ناشی از لایه رسانا، خواص کششی ژئوممبران رسانا حداقل مقادیر را خواهد داشت. مقدار دوده در ژئوممبران های رسانا معمولاً بیش از 3 درصد است که در مورد ژئوممبرانهای معمولی این عدد معمولاً 2 تا 2.5% است.

هنگامی که الکترود آزمون در تماس با جسم هادی (مانند آب یا خاک) که سطح کافی دارد قرار می‌گیرد، ان جسم رسانا می‌تواند اثری همانند آنچه در تماس الکترود با حفره‌ای در ژئوممبران رخ می‌دهد، نشان دهد که می‌تواند منجر به ایجاد خطا در شناسایی حفرات واقعی شود؛ در نتیجه باید سطح را عاری از خاک یا آب کرد.

ژئوممبران با لایه داخلی آلومینیم (HDPE-Al)

ژئوممبرانهای HDPE با یک لایه آلومینیم ساندویچ شده در آن در بازار موجودند. این نوع ژئوممبران ها را می‌توان به عنوان یک درزگیر برای حوضچه‌های جمعآوری موادی که ممکن است به آب‌های زیرزمینی آسیب برساند، به ویژه هیدروکربن‌هایی که ممکن است از طریق HDPE معمول پخش شود، مورد استفاده قرار داد. ژئوممبران های HDPE-Al شرکت Agru با قرار دادن یک لایه آلومینیم با ضخامت 0.15 میلیمتر بین دو لایه HDPE تولید شده‌اند. عایق‌های HDPE-Al، از انتشار هیدورکربنها (HCs)، هیدروکربن‌های کلرینه شده (CHCs) و کلروفلئوروکربنها (CFCs) کاملاً جلوگیری می‌کنند. این ژئوممبران ها برای مهار نشت مواد پتروشیمیایی و خطرناک بسیار ایده آل هستند.

ژئوممبران HDPE فلوردار شده (F-HDPE)

پلی اتیلن سنگین فلوردار شده ژئوممبرانی است که سطح آن با قراردادن ورق HDPE در معرض گاز فلورین، فلوردار شده است (شکل 2). ژئوممبران های F-HDPE برای درزبندی محل‌های دفن زباله‌های صنعتی که حاوی قیرجامد، بقایای GAS-WORK، بقایای کارخانجات ذوب فلز و خاک‌های آلوده به هیدروکربن صنایع تصفیه هستند، مناسب است.

فلوردار کردن سطح HDPE آن را برای قرار گیری در محیط هیدورکربن مایع مناسب می‌کند (که در حالت فلور دار نشده این مواد از طریق جذب سطحی وارد HDPE می‌شوند). حلال‌های اروماتیک مانند بنزن و تولوئن جذب HDPE می‌شوند. به دلیل ساختار شیمیایی مشابه موادی نظیر بنزین و نفت سفید می‌توانند با نشر در ژئوممبران HDPE به سوی دیگر ژئوممبران نشت کنند. بدین ترتیب F-HDPE یک رویکرد کم هزینه برای ارتقاء مقاومت ژئوممبران HDPE نسبت به مایعات و گازهای هیدروکربنی است که به واسطه حضور لایه فلوراید مانع از جذب هیدروکربن‌های مایع و سپس انتشار آن‌ها می شود و بدین ترتیب نفوذ شیرابه‌های زباله به آب‌های زیرزمینی به طور قابل توجهی با این روش اصلاح سطح ساده بهبود یابد.

نوآوری‌های ژئوممبران HDPE