دانلود رایگان ترجمه مقاله تخلیه آنتی اکسیدان در لوله های پلی اتیلن با چگالی بالا در معرض شیرابه مصنوعی و هوا (نشریه Icevirtuallibrary 2011)

تخلیه آنتی اکسیدان در لوله های پلی اتیلن با چگالی بالا در معرض شیرابه مصنوعی و هوا

Antioxidant depletion in high-density polyethylene pipes exposed to synthetic leachate and air

چکیده
1- مقدمه
2 – تخلیه آنتی اکسیدان و اکسیداسیون
3- آزمایشات پیری سریع
3-1- نمونه های لوله
3-2 محیط های مواجهه
3-3 انحرافات لوله
3-4 دماهای بالا رفته
3-5 آزمایشات انجام شده
4- آزمایش OIT
4-1 نمونه های آزمایش OIT
4-2 – تست OIT با فشار بالا
4-3- تغییرات ضخامت میانی OIT
4-4 – تخلیه آنتی اکسیدان برای نمونه لوله های ضخیم
4-5 – مدلسازی Arrhenius برای لوله های ضخیم
4-6 – تخلیه آنتی اکسیدان برای لوله های نازک
4-7 – خواص دیگر
5 – بحث
6 – نتیجه گیری
تقدیرنامه ها
یادداشتی

چکیده
نرخ های تخلیه آنتی اکسیدان برای نمونه های یک پلی اتیلن خاص با چگالی بالا گزارش شده است که زمانی که در هوا و شیرابه مصنوعی مواد زائد جامد شهری غوطه ور شود، توسط اندازه گیری زمان القا اکسیداتیو (OIT) در دماهای 22درجه، 40درجه، 70درجه و 85درجه به دست می آید. از عوامل مورد بررسی، میزان تخلیه آنتی اکسیدان، با تخلیه بسیار سریع تر در درجه حرارت بالاتر، بیشتر تحت تاثیر درجه حرارت پیری قرار می گیرد. تخلیه آنتی اکسیدان زمانی زمان سریعتر بود که در شیرابه مصنوعی غوطه ور بود و نه در هوا، و برای لوله های نازک در مقایسه با یک لوله ضخیم سریع تر بود. چه لوله با کاهش 10٪ در قطر لوله عمودی منحرف شود یا نشود، هیچ تفاوت معنی داری در تخلیه آنتی اکسیدان وجود نداشت. بنابراین پیش بینی های زمان برای تخلیه آنتی اکسیدان ها سپس از برون یابی Arrhenius از داده های گزارش شده صورت گرفت. تخمین زده می شود که تخلیه آنتی اکسیدان ها ممکن است از 600 سال در 10 درجه به کمتر از 20 سال در 50درجه برسد، زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد، و ممکن است از 160 سال در 10درجه به 10 سال در 50درجه برسد اگر در معرض شیرابه مصنوعی قرار گیرد. این نتایج برای لوله های خاص، فرمول آنتی اکسیدان و شرایط مورد بررسی قرار گرفته، قابل اجرا می باشند.
1- مقدمه
محل های مدرن دفن زباله های جامد به طور معمول شامل یک سیستم جمع آوری شیرابه مهندسی (به عنوان مثال Rowe و همکاران 2004) برای کمک به مدیریت مایع آلوده تولید شده از زباله های جامد می شود. لوله های جمع آوری شیرابه پلی اتیلن با تراکم بالا (HDPE) از اجزای مهم در این سیستم جمع آوری شیرابه می باشد. آنها یک فرصت برای جمع آوری و حذف شیرابه از محل دفن زباله را فراهم می کند و در نتیجه می توانند برای به حداقل رساندن سر هیدرولیک در پایه محل های دفن زباله و حذف آلاینده ها در سیستم مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که طول عمر آلوده کنده محل های دفن زباله مدرن می تواند از چند دهه تجاوز کند، و یا در برخی موارد به صدها سال می رسد، دوام طولانی مدت لوله های جمع آوری شیرابه موضوعی است که نیاز به بررسی دارد.
سه مکانیسم مهم که به طور منفی می تواند دوام لوله های HDPE را تحت تاثیر قرار دهد، تخریب نوری، تنش ترک خوردگی و تخریب اکسیداتیو (Mruk 1990) می باشد. تنزل نوری موضوع لوله های جمع آوری شیرابه نیست چرا که آنها به خاک سپرده می شوند و به دلیل اینکه رزین های لوله HDPE مدرن قبل از دفن شامل کربن سیاه برای حفاظت از لوله ها از خورشید می شود (Husan و Koerner 1998). استرس ترک خوردگی یک موضوع برای لوله های (به عنوان مثال خطوط گاز) تحت فشار گرفته در داخل است که در آن تنش های کششی در تمام دیواره لوله وجود دارند. این احتمالا یک مشکل برای لوله های جمع آوری شیرابه نیست، چرا که آنها در داخل تحت فشار نیستند، بلکه در عوض تحت بارهای گرانش از دفن قرار می گیرند که منجر به تنش لوله داخلی می شود که ترکیبی از تنش و فشرده سازی از طریق ضخامت لوله می شود. با گذشت زمان این تنش ممکن است آرام شود، زمانی که لوله به شکل تغییر شکل یافته پایدار می رسد (Krushelnitzky 2006). فرض شده است که تنش ترک خوردگی یک موضوع مهم برای لوله های خاک سپرده است، چرا که آنها ممکن است در حالت استرس خمش ارام قرار گیرد، در مقابل تنش های کششی ثابت که در داخل لوله های تحت فشار تجربه می کنند (Mozer 1981، Johnson 1996). Johnson (1996) نوشته اند:

می توان گفت که فشار خمش ثابت که دیواره لوله در معرض آن قرار می گیرد تا زمانی که مواد لوله خواص اصلی خود را حفظ کنند، یعنی تا زمانی که سیستم تثبیت مواد دست نخورده باشد، باعث خرابی نمی شود. این سیستم پایدارسازی باید تا همیشه دست نخورده باقی بماند و بدین ترتیب خرابی مواد هرگز رخ نخواهد داد.

Abstract

Antioxidant depletion rates are reported for samples of one particular high-density polyethylene pipe when immersed in air and a synthetic municipal solid waste leachate, obtained by measuring the oxidative induction time (OIT) at temperatures of 228C, 408C, 708C and 858C with time. Of the factors examined, the rate of antioxidant depletion was affected most by the ageing temperature, with much faster depletion occurring at higher temperatures. Antioxidant depletion was faster when immersed in the synthetic leachate rather than in air, and faster for the thin pipe examined compared with a thick pipe. No significant difference in antioxidant depletion was found whether the pipe was deflected with a 10% reduction in vertical outside pipe diameter or not deflected. Predictions of the time to deplete antioxidants are then made from Arrhenius extrapolations of the reported data. It is estimated that depletion of antioxidants may take from as long as 600 years at 108C to as little as 20 years at 508C when exposed to air, and may reduce to 160 years at 108C or 10 years at 508C if exposed to the synthetic leachate. These results are applicable for the particular pipe, antioxidant formulation and conditions examined.

1- Introduction

Modern solid waste landfills typically include an engineered leachate collection system (e.g. Rowe et al. 2004) to help manage the contaminated fluid generated from the solid waste. High-density polyethylene (HDPE) leachate collection pipes are important components in these leachate collection systems. They provide an opportunity to collect and remove leachate from the landfill, and thereby can be used to minimise the hydraulic head at the base of the landfill and remove contaminants from the system. Because the contaminating lifespan of a modern landfill can exceed many decades, or in some cases hundreds of years, the long-term durability of leachate collection pipes is an issue that needs to be examined.

Three major mechanisms that can adversely affect the durability of HDPE pipes are photodegradation, stress cracking, and oxidative degradation (Mruk 1990). Photodegradation is not an issue for leachate collection pipes because they are buried, and because modern HDPE pipe resins include carbon black to protect the pipe from the sun prior to burial (Hsuan and Koerner 1998). Stress cracking is an issue for internally pressurised pipes (e.g. gas lines) where tensile stresses exist through the entire wall of the pipe. It is probably not an issue for leachate collection pipes, because they are not internally pressurised, but are instead subject to gravity loads from burial that result in internal pipe stresses that are a combination of tension and compression through the thickness of the pipe. Over time these stresses may relax once the pipe attains a stable deformed shape (Krushelnitzky 2006). It has been hypothesised that stress cracking is not a major issue for buried pipes, because they may be in a state of relaxing bending stress, as opposed to the constant tensile stresses that internally pressurised pipes experience (Moser 1981; Janson 1996). Janson (1996) wrote:

[I]t can be said that the constant bending strain the pipe wall is exposed to will not cause failure as long as the pipe material retains its original properties, i.e. as long as the material’s stabilization system is intact.