O polietileno (PE) é um termoplástico que é um dos materiais mais utilizados na indústria. Devido à sua excelente resistência química, propriedades mecânicas e versatilidade de processamento, o polietileno é utilizado em inúmeras aplicações de tratamento de água e de águas residuais. Neste artigo, são explicadas em pormenor as propriedades, os processos de fabrico, as aplicações específicas e os antecedentes técnicos do polietileno.
Índice
Propriedades químicas e físicas do polietileno
O polietileno é um polímero que é produzido pela polimerização do etileno (C₂H₄). Dependendo do processo de polimerização e da estrutura do material, o PE divide-se em diferentes tipos, que diferem em termos das suas propriedades e aplicações.
1. estrutura e composição
- Estrutura molecular:
- O polietileno consiste em longas cadeias de unidades CH₂ que estão ligadas por ligações covalentes.
- O arranjo da cadeia determina a cristalinidade e, portanto, influencia as propriedades mecânicas e térmicas.
- Variantes de PE:
- LDPE (polietileno de baixa densidade):
- Baixa densidade (0,91-0,93 g/cm³).
- Estrutura altamente ramificada, flexível, mas com menor resistência.
- HDPE (polietileno de alta densidade):
- Alta densidade (0,94-0,97 g/cm³).
- Estrutura linear, elevada rigidez e resistência química.
- PE-RT (polietileno para maior resistência à temperatura):
- Molde modificado para utilização a temperaturas mais elevadas.
- PEX (polietileno reticulado):
- Estrutura molecular química ou fisicamente reticulada que conduz a uma maior estabilidade térmica e resistência à compressão.
- LDPE (polietileno de baixa densidade):
2. propriedades mecânicas e químicas
- Consistência:
- Excelente resistência a produtos químicos, ácidos, álcalis e muitos solventes.
- Elevada resistência aos raios UV e às intempéries com aditivos adequados.
- Propriedades térmicas:
- Temperatura de funcionamento: -50 °C a aprox. 80 °C (para HDPE, PE-RT até 95 °C).
- Baixa temperatura de transição vítrea, o que significa que o material permanece flexível a baixas temperaturas.
- Propriedades mecânicas:
- Elevada resistência ao impacto, especialmente a baixas temperaturas.
- Flexibilidade (para o LDPE) e elevada resistência à tração (para o HDPE).
Processo de produção de polietileno
O polietileno é produzido através da polimerização do etileno utilizando vários catalisadores e tecnologias de reactores.
1. Processo de baixa pressão (HDPE)
- Processo: Polimerização de etileno a baixa pressão (aprox. 1-50 bar) e a temperaturas moderadas (70-300 °C) utilizando catalisadores Ziegler-Natta ou metaloceno.
- Vantagens: Controlo do comprimento e da estrutura da corrente, elevada densidade e resistência.
2. Processo de alta pressão (LDPE)
- Processo: Polimerização a alta pressão (1.000-3.000 bar) e altas temperaturas (aprox. 200-300 °C) num reator de tubo ou autoclave.
- Vantagens: Formação de cadeias ramificadas que proporcionam flexibilidade e transparência.
3. ligação em rede (PEX)
- Procedimento:
- Reticulação química (por exemplo, por peróxidos ou silanos).
- Reticulação física (por exemplo, através de irradiação).
- Resultado: Aumento da resistência à compressão e da estabilidade térmica.
Foto: O nosso sistema de flotação ALMA NeoDAF com circuito de reação para precipitantes e floculantes PE
Aplicações do polietileno no tratamento de água e de águas residuais
O polietileno é um material preferido para componentes e sistemas na tecnologia da água devido à sua resistência química, longa vida útil e baixo custo.
1. sistemas de tubagens
- Aplicação:
- Transporte de água potável, água de processo, águas residuais e produtos químicos.
- Para utilização em sistemas não pressurizados (por exemplo, esgotos) e em sistemas pressurizados (por exemplo, condutas de água potável).
- Vantagens:
- Resistente à corrosão, mesmo com meios agressivos.
- A elevada flexibilidade permite uma instalação simples, especialmente com instalação sem valas (por exemplo, método de perfuração horizontal).
- Variantes resistentes aos raios UV disponíveis para aplicações no exterior.
- Tecnologia:
- As juntas soldadas (soldadura topo a topo, soldadura por electrofusão) garantem ligações estanques e duradouras.
2. contentores e cisternas
- Aplicação:
- Armazenamento de produtos químicos (por exemplo, ácidos e álcalis) e águas residuais.
- Utilizado em estações de tratamento de águas residuais, sistemas de dosagem e tanques de armazenamento de fluidos operacionais.
- Vantagens:
- Baixo peso e fácil instalação.
- Elevada resistência a produtos químicos.
3. tecnologia de membranas
- Aplicação:
- Produção de materiais de suporte para membranas (por exemplo, ultrafiltração, nanofiltração).
- Utilizado no tratamento de água potável e de processo.
- Vantagens:
- Estabilidade química e resistência mecânica.
- Fácil de processar em estruturas de poros finos.
4. forros
- Aplicação:
- Proteção de tanques e condutas de betão contra a corrosão causada por meios agressivos.
- Utilização em reactores de biogás, estações de tratamento de águas residuais e tanques de produtos químicos.
- Vantagens:
- Prolongar a vida útil dos sistemas.
- Fácil reparação e manutenção.
5. flutuadores e vedantes
- Aplicação:
- Flutuadores para sistemas de flutuação.
- Produção de placas e tampões de vedação para estações de tratamento de águas.
- Vantagens:
- Baixa densidade e boa estabilidade mecânica.
- Elevada resistência à abrasão.
Foto: O nosso sistema de flotação ALMA NeoDAF Blue com tanque de empilhamento e tanque de lamas de flotação em PE
Comparação entre PE, PP, PVC e aço inoxidável
Vantagens do polietileno no tratamento de água e de águas residuais
Longevidade:
- Os produtos de polietileno são de baixa manutenção e têm uma vida útil de mais de 50 anos quando instalados e utilizados corretamente.
Eficiência de custos:
- Custos de material e de instalação mais baixos em comparação com o metal ou a cerâmica.
Sustentabilidade:
- A possibilidade de reciclagem faz do polietileno uma escolha amiga do ambiente.
Adaptabilidade:
- O polietileno pode ser optimizado para aplicações específicas utilizando aditivos e modificações (por exemplo, estabilizadores de UV, antioxidantes).
Desafios e limites
Limitação da temperatura:
- O polietileno standard não é adequado para temperaturas superiores a 80 °C (exceção: PE-RT, PEX).
Carga mecânica:
- O polietileno é menos rígido do que os metais, o que pode ser uma limitação sob cargas mecânicas elevadas.
Permeabilidade:
- O polietileno pode permitir a passagem de pequenas quantidades de gases ou líquidos orgânicos, o que pode ser problemático em determinadas aplicações.
Conclusão
O polietileno (PE) é um material indispensável no tratamento de águas industriais e de águas residuais. A sua resistência química, flexibilidade mecânica e versatilidade fazem dele um material de eleição para tubagens, tanques, membranas e muitas outras aplicações. Apesar de algumas limitações, como a resistência à temperatura, o PE oferece uma vasta gama de soluções para os desafios da tecnologia da água, graças a variantes inovadoras como o PE-RT e o PEX.
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