Polietylen (PE) to tworzywo termoplastyczne, które jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów w przemyśle. Ze względu na doskonałą odporność chemiczną, właściwości mechaniczne i wszechstronność przetwarzania, polietylen jest wykorzystywany w wielu zastosowaniach związanych z oczyszczaniem wody i ścieków. W tym artykule szczegółowo wyjaśniono właściwości, procesy produkcyjne, konkretne zastosowania i podstawy techniczne polietylenu.

Właściwości chemiczne i fizyczne polietylenu

Polietylen to polimer wytwarzany w procesie polimeryzacji etylenu (C₂H₄). W zależności od procesu polimeryzacji i struktury materiału, PE dzieli się na różne typy, które różnią się właściwościami i zastosowaniami.

1. struktura i skład
  • Struktura molekularna:
    • Polietylen składa się z długich łańcuchów jednostek CH₂ połączonych wiązaniami kowalencyjnymi.
    • Układ łańcuchów determinuje krystaliczność, a tym samym wpływa na właściwości mechaniczne i termiczne.
  • Warianty PE:
    • LDPE (polietylen o niskiej gęstości):
      • Niska gęstość (0,91-0,93 g/cm³).
      • Wysoce rozgałęziona struktura, elastyczna, ale o niższej wytrzymałości.
    • HDPE (polietylen o wysokiej gęstości):
      • Wysoka gęstość (0,94-0,97 g/cm³).
      • Liniowa struktura, wysoka sztywność i odporność chemiczna.
    • PE-RT (polietylen o zwiększonej odporności na temperaturę):
      • Zmodyfikowana forma do użytku w wyższych temperaturach.
    • PEX (usieciowany polietylen):
      • Chemicznie lub fizycznie usieciowana struktura molekularna, która prowadzi do zwiększonej stabilności termicznej i wytrzymałości na ściskanie.
2. właściwości mechaniczne i chemiczne
  • Spójność:
    • Doskonała odporność na chemikalia, kwasy, zasady i wiele rozpuszczalników.
    • Wysoka odporność na promieniowanie UV i warunki atmosferyczne dzięki odpowiednim dodatkom.
  • Właściwości termiczne:
    • Temperatura pracy: -50 °C do ok. 80 °C (dla HDPE, PE-RT do 95 °C).
    • Niska temperatura zeszklenia, co oznacza, że materiał pozostaje elastyczny w niskich temperaturach.
  • Właściwości mechaniczne:
    • Wysoka odporność na uderzenia, szczególnie w niskich temperaturach.
    • Elastyczność (dla LDPE) i wysoka wytrzymałość na rozciąganie (dla HDPE).

Proces produkcji polietylenu

Polietylen jest wytwarzany poprzez polimeryzację etylenu przy użyciu różnych katalizatorów i technologii reaktorów.

1. proces niskociśnieniowy (HDPE)
  • Proces: Polimeryzacja etylenu pod niskim ciśnieniem (ok. 1-50 barów) i w umiarkowanej temperaturze (70-300 °C) przy użyciu katalizatorów Zieglera-Natty lub metalocenowych.
  • Zalety: Kontrola długości i struktury łańcucha, wysoka gęstość i wytrzymałość.
2. proces wysokociśnieniowy (LDPE)
  • Proces: Polimeryzacja pod wysokim ciśnieniem (1000-3000 barów) i w wysokiej temperaturze (ok. 200-300 °C) w reaktorze rurowym lub autoklawie.
  • Zalety: Tworzenie rozgałęzionych łańcuchów, które zapewniają elastyczność i przejrzystość.
3. sieć (PEX)
  • Procedura:
    • Chemiczne sieciowanie (np. nadtlenkami lub silanami).
    • Fizyczne sieciowanie (np. poprzez napromieniowanie).
  • Rezultat: Zwiększona wytrzymałość na ściskanie i stabilność termiczna.

Zdjęcie: Nasz system flotacji ALMA NeoDAF z pętlą reakcyjną dla środków strącających i flokulantów PE

Zastosowania polietylenu w oczyszczaniu wody i ścieków

Polietylen jest preferowanym materiałem na komponenty i systemy w technologii wodnej ze względu na jego odporność chemiczną, długą żywotność i niski koszt.

1. systemy rurociągów
  • Zastosowanie:
    • Transport wody pitnej, wody technologicznej, ścieków i chemikaliów.
    • Do stosowania w systemach bezciśnieniowych (np. kanalizacja) i ciśnieniowych (np. rury z wodą pitną).
  • Zalety:
    • Odporny na korozję, nawet w przypadku agresywnych mediów.
    • Wysoka elastyczność umożliwia prostą instalację, szczególnie w przypadku instalacji bezwykopowej (np. metodą wiercenia poziomego).
    • Dostępne są warianty odporne na promieniowanie UV do zastosowań zewnętrznych.
  • Technologia:
    • Połączenia spawane (zgrzewanie doczołowe, zgrzewanie elektrooporowe) zapewniają szczelne i trwałe połączenia.
2. pojemniki i zbiorniki
  • Zastosowanie:
    • Przechowywanie chemikaliów (np. kwasów i zasad) oraz ścieków.
    • Stosowany w oczyszczalniach ścieków, systemach dozowania i zbiornikach do przechowywania płynów eksploatacyjnych.
  • Zalety:
    • Niska waga i łatwy montaż.
    • Wysoka odporność na chemikalia.
3. technologia membranowa
  • Zastosowanie:
    • Produkcja materiałów nośnych dla membran (np. ultrafiltracja, nanofiltracja).
    • Stosowany w uzdatnianiu wody pitnej i procesowej.
  • Zalety:
    • Stabilność chemiczna i wytrzymałość mechaniczna.
    • Łatwa obróbka w strukturach o drobnych porach.
4. wkładki
  • Zastosowanie:
    • Ochrona betonowych zbiorników i kanałów przed korozją powodowaną przez agresywne media.
    • Zastosowanie w reaktorach biogazu, oczyszczalniach ścieków i zbiornikach chemicznych.
  • Zalety:
    • Wydłużenie żywotności systemów.
    • Łatwa naprawa i konserwacja.
5. pływaki i uszczelki
  • Zastosowanie:
    • Pływaki do systemów flotacji.
    • Produkcja płyt uszczelniających i korków dla stacji uzdatniania wody.
  • Zalety:
    • Niska gęstość i dobra stabilność mechaniczna.
    • Wysoka odporność na ścieranie.
Oczyszczanie ścieków dla przemysłu farmaceutycznego przy użyciu ALMA NeoDAF

Zdjęcie: Nasz system flotacji ALMA NeoDAF Blue ze zbiornikiem piętrowym i zbiornikiem szlamu flotatu wykonanym z PE

Porównanie pomiędzy PE, PP, PVC i stalą nierdzewną

Porównanie różnych materiałów zbiorników i rurociągów w technologii wody przemysłowej

Zalety polietylenu w oczyszczaniu wody i ścieków

  1. Długowieczność:

    • Produkty z polietylenu są łatwe w utrzymaniu i mają żywotność ponad 50 lat, jeśli są prawidłowo zainstalowane i obsługiwane.

  2. Efektywność kosztowa:

    • Niższe koszty materiałów i instalacji w porównaniu z metalem lub ceramiką.

  3. Zrównoważony rozwój:

    • Możliwość recyklingu sprawia, że polietylen jest wyborem przyjaznym dla środowiska.

  4. Zdolność adaptacji:

    • Polietylen można zoptymalizować pod kątem konkretnych zastosowań za pomocą dodatków i modyfikacji (np. stabilizatorów UV, przeciwutleniaczy).

Wyzwania i ograniczenia

  1. Ograniczenie temperatury:

    • Standardowy polietylen nie nadaje się do temperatur powyżej 80 °C (wyjątek: PE-RT, PEX).

  2. Obciążenie mechaniczne:

    • Polietylen jest mniej sztywny niż metale, co może stanowić ograniczenie przy dużych obciążeniach mechanicznych.

  3. Przepuszczalność:

    • Polietylen może przepuszczać niewielkie ilości gazów lub cieczy organicznych, co może być problematyczne w niektórych zastosowaniach.

Wnioski

Polietylen (PE) jest niezbędnym materiałem w przemysłowym oczyszczaniu wody i ścieków. Jego odporność chemiczna, elastyczność mechaniczna i wszechstronność sprawiają, że jest to preferowany materiał do produkcji rur, zbiorników, membran i wielu innych zastosowań. Pomimo pewnych ograniczeń, takich jak odporność na temperaturę, PE oferuje szeroką gamę rozwiązań dla wyzwań technologii wodnej dzięki innowacyjnym wariantom, takim jak PE-RT i PEX.

Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!

info@almawatech.com

06073 687470