انتخاب فرمولاسیون مناسب و تهیه ژئوممبران ها برای حوضچه های آب شور به منظور افزایش طول عمر آن ها ( مرتبط با کارخانه پتاس خور و بیابانک)

ژئوممبران ها، ورق های نفوذ ناپذیری هستند که به عنوان عایق سیالات استفاده می شوند. یکی از مهمترین کاربردهای ژئوممبران ها، در حوضچه های آب شور موجود در بیابان ها به منظور استحصال مواد معدنی از جمله پتاسیم و لیتیوم می باشد. اما این ژئوممبران ها با توجه به آب و هوای خشن بیابان ها مقاومت کمی در برابر اکسیداسیون و همچنین ترک خوردن ناشی از تنش های محیطی دارند. در این پژوهش سعی شده است این خواص یعنی مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر ترک های ناشی از تنش های محیطی بهینه شود. در این پژوهش به بررسی بعضی خواص مکانیکی، عملکرد اکسیداسیون و مقاومت در برابر ترک های ناشی از تنش های محیطی پلی اتیلن با دانسیته ی متوسط پس از افزودن نانو رس به منظور استفاده به عنوان ژئوممبران پرداخته شده است. بدین منظور phr 70 پلی اتیلن با دانسیته ی متوسط با phr30 پلی اتیلن خطی سبک، افزودنی هایی مثل آنتی اکسیدانت، پایدارکننده های نوری و حرارتی و دوده ی n330 و سه phr متفاوت از نانو رس یعنی 1 و 2 و phr3 به صورت دستی و سپس توسط مخلوط کن داخلی با یکدیگر مخلوط شدند .این آمیزه توسط قالب گیری فشاری به صورت ورق هایی به ضخامت 5/1 میلیمتر درآمدند. سپس خواص پارگی، کششی، زمان القاء اکسیداسیون، مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از تنش های محیطی نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج آزمون پارگی نشان داد که بر اثر افزودن نانورس به فرمولاسیون، مقاومت پارگی ژئوممبران کاهش می یابد اما این کاهش مقاومت به حدی نیست که از استاندارد جهانی مقاومت پارگی ژئوممبران ها کمتر باشد. نمونه های حاوی 1،2 و phr3 نانورس به ترتیب دارای مقاومت پارگی 321، 314 و 311 نیوتن هستند در حالیکه استاندارد جهانی برای ژئوممبران پلی اتیلن سنگین با ضخامت 5/1 میلیمتر حداقل 187 نیوتن است. آزمون کششی نمونه ها نشان داد که ازدیاد طول در نقاط تسلیم و پارگی ژئوممبران با افزایش نانو رس کاهش می یابد. اما این کاهش به مقداری نیست که از استاندارد جهانی ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین کمتر شود. در نمونه ها ی حاوی phr 3 نانورس ازدیاد طول در نقطه ی تسلیم و پارگی 19 و 847% بود در حالیکه استاندارد جهانی برای این خواص به ترتیب حداقل 12 و 700% است. تنش در نقاط پارگی و تسلیم با افزایش 1و phr2 نانو رس روندی صعودی دارد اما با افزودنphr 3 نانو رس تنش در نقطه ی تسلیم از نمونه های حاوی 1 و 2 phr نانو رس و نمونه ی فاقد نانورس کمتر می شود. همچنین تنش در نقطه ی پارگی نمونه ی حاوی phr 3 نانو رس از نمونه های حاوی 0 و 1 و phr 2 نانو رس کمتر می شود. اما این مقدار تنش در نقطه ی تسلیم از حد مجاز برای ژئوممبران های پلی اتیلن سنگین یعنی 22 کیلونیوتن بر متر بیشتر است. با افزودن نانو رس به فرمولاسیون ژئوممبران زمان القاء اکسیداسیون به طرز چشم گیری افزایش می یابد؛ به طوری که این زمان در نمونه ی حاوی phr 1 نانو رس تقریباً 5/2 برابر بیشتر از زمان القاء اکسیداسیون در نمونه ی فاقد نانورس است. آزمون مقاومت در برابر ترک های ناشی از تنش های محیطی نشان داد که با افزایش نانو رس به ترکیب ژئوممبران از 1 تا phr 3 مقاومت ژئوممبران افزایش می یابد، به طوریکه نمونه ی حاوی phr1 نانورس نسبت به نمونه ی فاقد نانو رس بیش از 2 برابر و نمونه ی حاویphr 2 نانورس نسبت به نمونه ی حاوی phr 1 نانو رس بیش از 5/2 برابر افزایش مقاومت در برابر ترک خوردن ناشی از تنش های محیطی داشته است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که افزودن نانورس تأثیر مثبتی روی مقاومت اکسیداسیونی و مقاومت در برابر ترک های ناشی از تنش های محیطی دارد. از این رو چنین برداشت می شود که هرچند برخی خواص ژئوممبران با افزودن نانورس به مقدار قابل اغماضی کاهش می یابد اما مقاومت اکسیداسیونی و مقاومت در برابر ترک های ناشی از تنش های محیطی که مهمترین خواص برای ژئوممبران مورد استفاده در حوضچه های آب شور است به طور چشمگیری افزایش می یابد.