Polyethyleen (PE) is een thermoplast die een van de meest gebruikte materialen in de industrie is. Door zijn uitstekende chemische weerstand, mechanische eigenschappen en veelzijdige verwerkingsmogelijkheden wordt polyethyleen gebruikt in tal van water- en afvalwaterzuiveringstoepassingen. In dit artikel worden de eigenschappen, productieprocessen, specifieke toepassingen en technische achtergrond van polyethyleen in detail uitgelegd.
Inhoudsopgave
Chemische en fysische eigenschappen van polyethyleen
Polyethyleen is een polymeer dat wordt geproduceerd door polymerisatie van ethyleen (C₂H₄). Afhankelijk van het polymerisatieproces en de structuur van het materiaal wordt PE onderverdeeld in verschillende soorten die verschillen in eigenschappen en toepassingen.
1. structuur en samenstelling
- Moleculaire structuur:
- Polyethyleen bestaat uit lange ketens van CH₂-eenheden die met elkaar verbonden zijn door covalente bindingen.
- De rangschikking van de ketens bepaalt de kristalliniteit en beïnvloedt zo de mechanische en thermische eigenschappen.
- Varianten van PE:
- LDPE (polyethyleen met lage dichtheid):
- Lage dichtheid (0,91-0,93 g/cm³).
- Sterk vertakte structuur, flexibel, maar minder sterk.
- HDPE (polyethyleen met hoge dichtheid):
- Hoge dichtheid (0,94-0,97 g/cm³).
- Lineaire structuur, hoge stijfheid en chemische weerstand.
- PE-RT (polyethyleen voor verhoogde temperatuurbestendigheid):
- Aangepaste matrijs voor gebruik bij hogere temperaturen.
- PEX (vernet polyethyleen):
- Chemisch of fysisch vernette moleculaire structuur die leidt tot verhoogde thermische stabiliteit en druksterkte.
- LDPE (polyethyleen met lage dichtheid):
2. mechanische en chemische eigenschappen
- Consistentie:
- Uitstekend bestand tegen chemicaliën, zuren, alkaliën en veel oplosmiddelen.
- Hoge UV- en weerbestendigheid met de juiste additieven.
- Thermische eigenschappen:
- Bedrijfstemperatuur: -50 °C tot ca. 80 °C (voor HDPE, PE-RT tot 95 °C).
- Lage glasovergangstemperatuur, wat betekent dat het materiaal flexibel blijft bij lage temperaturen.
- Mechanische eigenschappen:
- Hoge slagvastheid, vooral bij lage temperaturen.
- Flexibiliteit (voor LDPE) en hoge treksterkte (voor HDPE).
Productieproces van polyethyleen
Polyethyleen wordt geproduceerd door ethyleen te polymeriseren met behulp van verschillende katalysatoren en reactortechnologieën.
1. lagedrukproces (HDPE)
- Proces: Polymerisatie van ethyleen bij lage druk (ongeveer 1-50 bar) en gematigde temperaturen (70-300 °C) met Ziegler-Natta of metallocene katalysatoren.
- Voordelen: Controle over kettinglengte en -structuur, hoge dichtheid en sterkte.
2. hogedrukproces (LDPE)
- Proces: Polymerisatie bij hoge druk (1.000-3.000 bar) en hoge temperaturen (ongeveer 200-300 °C) in een buis- of autoclaafreactor.
- Voordelen: Vorming van vertakte ketens die flexibiliteit en transparantie bieden.
3. netwerken (PEX)
- Procedure:
- Chemische verknoping (bijv. door peroxiden of silanen).
- Fysische verknoping (bijv. door bestraling).
- Resultaat: Hogere druksterkte en thermische stabiliteit.
Afbeelding: Ons ALMA NeoDAF flotatiesysteem met reactiekring voor PE precipitanten en flocculanten
Toepassingen van polyethyleen in water- en afvalwaterbehandeling
Polyethyleen is een geliefd materiaal voor onderdelen en systemen in de watertechnologie vanwege de chemische weerstand, lange levensduur en lage kosten.
1. leidingsystemen
- Toepassing:
- Transport van drinkwater, proceswater, afvalwater en chemicaliën.
- Voor gebruik in systemen zonder druk (bijv. rioleringen) en systemen met druk (bijv. drinkwaterleidingen).
- Voordelen:
- Corrosiebestendig, zelfs met agressieve media.
- Hoge flexibiliteit maakt eenvoudige installatie mogelijk, vooral bij sleufloze installatie (bijv. horizontale boormethode).
- UV-bestendige varianten beschikbaar voor buitentoepassingen.
- Technologie:
- Gelaste verbindingen (stuiklassen, elektrolassen) zorgen voor strakke en duurzame verbindingen.
2. containers en tanks
- Toepassing:
- Opslag van chemicaliën (bijv. zuren en logen) en afvalwater.
- Gebruikt in rioolwaterzuiveringsinstallaties, doseersystemen en opslagtanks voor bedrijfsvloeistoffen.
- Voordelen:
- Laag gewicht en eenvoudige installatie.
- Hoge weerstand tegen chemicaliën.
3. membraantechnologie
- Toepassing:
- Productie van dragermaterialen voor membranen (bijv. ultrafiltratie, nanofiltratie).
- Gebruikt bij de behandeling van drink- en proceswater.
- Voordelen:
- Chemische stabiliteit en mechanische sterkte.
- Gemakkelijk te verwerken in structuren met fijne poriën.
4. voeringen
- Toepassing:
- Bescherming van betonnen tanks en leidingen tegen corrosie veroorzaakt door agressieve media.
- Gebruik in biogasreactoren, rioolwaterzuiveringsinstallaties en chemische tanks.
- Voordelen:
- De levensduur van systemen verlengen.
- Eenvoudige reparatie en onderhoud.
5. vlotters en afdichtingen
- Toepassing:
- Drijvers voor drijfsystemen.
- Productie van afdichtingsplaten en pluggen voor waterzuiveringsinstallaties.
- Voordelen:
- Lage dichtheid en goede mechanische stabiliteit.
- Hoge slijtvastheid.
Afbeelding: Ons ALMA NeoDAF Blue flotatiesysteem met stapeltank en flotaatslibtank van PE
Vergelijking tussen PE, PP, PVC en roestvrij staal
Voordelen van polyethyleen in water- en afvalwaterbehandeling
Levensduur:
- Polyethyleen producten zijn onderhoudsarm en hebben een levensduur van meer dan 50 jaar als ze op de juiste manier worden geïnstalleerd en gebruikt.
Kostenefficiëntie:
- Lagere materiaal- en installatiekosten in vergelijking met metaal of keramiek.
Duurzaamheid:
- Door de recyclebaarheid is polyethyleen een milieuvriendelijke keuze.
Aanpassingsvermogen:
- Polyethyleen kan voor specifieke toepassingen worden geoptimaliseerd met additieven en modificaties (bijv. UV-stabilisatoren, antioxidanten).
Uitdagingen en grenzen
Temperatuurbegrenzing:
- Standaard polyethyleen is niet geschikt voor temperaturen boven 80 °C (uitzondering: PE-RT, PEX).
Mechanische belasting:
- Polyethyleen is minder stijf dan metalen, wat een beperking kan zijn bij hoge mechanische belastingen.
Doorlaatbaarheid:
- Polyethyleen kan kleine hoeveelheden gassen of organische vloeistoffen doorlaten, wat problematisch kan zijn in bepaalde toepassingen.
Conclusie
Polyethyleen (PE) is een onmisbaar materiaal in industriële water- en afvalwaterbehandeling. Zijn chemische weerstand, mechanische flexibiliteit en veelzijdigheid maken het een geliefd materiaal voor leidingen, tanks, membranen en vele andere toepassingen. Ondanks enkele beperkingen, zoals temperatuurbestendigheid, biedt PE een breed scala aan oplossingen voor de uitdagingen van de watertechnologie dankzij innovatieve varianten zoals PE-RT en PEX.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
