废旧电池实验预案.doc

废电池的危害及处理方法预案 一、电池结构及分类： 电池是一种将化学能直接转变成电能的装置。它可分为充电池和非充电池。下面我们要研究一下非充电池的结构了，主要分三个层次：一是最外的一层 “ 皮 ” 也是我们所说的壳，二是供反应化学物质，被壳包住，中间的是石墨电极。当化学物质反应之后转变成电能由石墨电极输出在外电路形成回路形成电流：电池就是工作了。非充电池分为：镍氢电池，镍镉电池。三废旧电池的回收利用价值: 3000吨废旧电池可以回收杂锌锭141吨、冶金二氧化锰300吨、铁皮260吨、电解锌181吨、电解二氧化锰340吨、铁皮500吨，价值相当于国家开发两个中型矿山的费用。而且废旧电池还有：锌、锰、镉、铅、铁、汞等等。二、废电池的危害： 当电池内部的化学物质反应完全后，电池再也不能供电了，成了一颗废电池，通常情况下人们就随手一丢，再买过另一颗新的。大多数人会说，这是很正常的哩。但他们没有想到，就在那举手投足之下，也是在破坏他们的家园 地球。也许有人会问： “ 就这么一个小东西对于地球来说，能有什么了不起呢！还说什么破坏？ ” 电池看上去并不那么具有破坏力，但是看东西不能全看表面。废电池里含有大量重金属汞、镉、锰、铅等。当废电池日晒雨淋表面皮层锈蚀了，其中的成分就会渗透到土壤和地下水，人们一旦食用受污染的土地生产的农作物或是喝了受污染了的水，这些有毒的重金属就会进入人的体内，慢慢的沉积下来，对人类健康造成极大的威胁！据测量一节一号电池烂在土壤里，可以使 一平方米 土地失去利用价值；一个扣钮电池可以污染 60 万升水，相当于一个人一生的饮水量。就近全球 50 亿人来计每个月每人丢一颗电池，一年累积下来 600 亿颗电池，对地球的破坏力可说是很大的了，其对人类健康危害造成的后果更难以想象了，据统计，仅 北京市 每年因废电池而进入自然环境的汞竟然达到 29.6 吨，这数目不能不让人头痛。所以废旧电池是不可以随意丢弃的。在废电池回收上，各国都很重视。另外，发达国家生产的各类锌锰子电池已是无汞电池了。而且发达国家也不允许进口含汞电池。因此中国的含汞电池也不能进入欧美发达地区。 三、废电池的处理： 处理废电池也可以从电池的结构入手，首先是表面的皮，它的主要成分是锌。在初三的实验中也有这样的一个实验： 1 、用废弃电池锌皮制取硫酸锌晶体。 实验用品：烧杯、铁架台（带铁圈）、酒精灯、蒸发皿。 稀硫酸、干电池锌皮。 实验步骤： 、把干电池锌皮表面的杂质除掉后把它们放在烧杯里。 、向烧杯倒进适量稀硫酸，以浸没锌皮为度，待锌皮溶解。 、把反应后的溶液进行过滤。 、把滤液倒入蒸发皿，把蒸发皿放在铁架台的铁圈上，用酒精灯加热。待蒸发皿析出较多晶体时停止加热，用蒸发皿的余热把滤液蒸干，把硫酸锌晶体回收，放入指定的容器内。 2 、第二层的化学物质中的成分很复杂，只有用先进的机器才能从中提取出有关成分，再制成有用的东西。日本也曾经有一间这样的工厂，把废电池回收，从中提取出汞，但一吨废电池最多可以提取几 十千克 的汞，所以这间工厂最后由于投资大，回收小而破产倒闭。虽然政府鼓励发展这种实业，但很多厂家也不敢以身犯险。最内一层当然是石墨电极啦。 3 、电池的最里面的是石墨碳棒，其也有很大的作用，回收后有很大的经济价值。如果从石墨上削下一些粉末，用手摸一下，有滑腻的感觉。石墨的这个性质决定了它可以被用作润滑剂。有些在高温下工作的机器就用石墨粉作润滑剂，这除了应用石墨粉的润滑性外，还应用了它的熔点高，能耐高温的性质。其实石墨还有另一种重要的用途，就是用来制造人造金刚石，也许很少人知道石墨和金刚石是由碳元素构成的单质，但它们的原子排列顺序不同，导致它们之间的差异很大，把石墨加热到 20000C ，加压到 5109 帕 11010 帕和有催化剂存在条件下，可以制造出那闪闪发亮的人造金刚石。人们看到那美丽的金刚石，怎么也不会想到它是由那墨黝黝的石墨制成的。 德国有个科斯玛女士，在中国工作了近 20 年，她和她的朋友都把废电池带回德国处理，在中国，她只买充电电池和无汞电池。河南新乡的田桂荣一年来不辞辛劳，自发地宣传环保。印材料，搞演讲，出资数万元收购废电池 30 吨。看来我们也应该向他们学习，尽自己的一份义务。所以，回收和处理废旧电池，不但减少它对环境的污染和对人类的危害，同时也会给我们带来很好的经济效益的 2废旧电池的简单回收方法，对环境有污染，应进一步采取措施。简单回收方法如下： 1. 分类。将回收的废旧电池砸烂，剥去锌壳和电池底铁，取出铜帽和石墨棒，余下的黑色物是作为电池芯的二氧化锰和氯化铵的混合物，将上述物质分别集中收集后加工处理，即可得到一些有用物质。其石墨棒经水洗、烘干再用作电极。 2. 制锌粒。将剥去的锌壳洗净后置于铸铁锅中，加热熔化并保温2小时，除去上层浮渣，倒出冷却，滴在铁板上，待凝固后即得锌粒。 3. 回收铜片。将铜帽展平后用热水洗净，再加入一定量的10%的硫酸煮沸30分钟，以除去表面氧化层，捞出洗净、烘干即得铜片。 4. 回收氯化铵。将黑色物质放入缸中，加入60oC的温水搅拌1小时，使氯化铵全部溶解于水中，静止、过滤、水洗滤渣2次，收集母液；在将母液真空蒸馏至表面有白色晶体膜出现为止，冷却、过滤得氯化铵晶体，母液循环利用。 5. 回收二氧化锰。将过滤后的滤渣水洗3次，过滤，滤饼置入锅中蒸干除去少许的碳和其它有机物，再放入水中充分搅拌30分钟，过滤，将滤饼于100-110oC烘干，即得黑色二氧化锰。附： 废旧电池的回收利用实验报告实验目的：1、了解碳和二氧化锰的性质差异；2、了解废品回收及综合利用的重要意义；3、学会混合物分类的基本方法。实验用品：小刀、酒精灯、火柴、试管、铁架台、蒸发皿、表面皿、带火星木条； 双氧水、浓硝酸、稀盐酸、旧干电池。实验过程：实验内容实验现象实验结论一、将旧电池拆开，按物质初步分类，并了解电池的构造。基本原理图如下：拆开的旧电池大致可分为：电池外包装纸；锌筒；铜帽；石墨碳棒；黑色粉末；少量白色糊状物。、可直接回收；用盐酸溶解；、为混合物。二、电池中锌皮的利用制取氯化锌：将废锌皮用水冲洗干净后，放入烧杯中加入稀盐酸，待完全反应后，过滤，将滤液放入蒸发皿中边加热边搅拌。有无色气体放出。有白色晶体生成。蒸发皿中白色晶体为氯化锌，是一种重要的化工原料。Zn+2HCl=ZnCl2+H2ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O三、电池中二氧化锰的回收及检验：1、将黑色粉末放入坩埚持续加热2、将经过处理后的黑色粉末放入试管中加入浓HNO3混合加热至无气体产生3、将上述生成物用水冲净干燥4、取少量上述粉末加入双氧水，将产生的气体用试管收集，用带火星的木棒放入试管口坩埚中冒烟；加热时产生红棕色气体，并有刺激味；加入上述物质的双氧水分解快，产生大量气体，并且使带火星的木条复燃。NH4Cl=NH3+HClNH3+HCl=NH4ClC+O2=CO22C+O2=2COC+4HNO3=CO2+4NO2+2H2O经上述反应可将MnO2中混有的碳除去得到纯净的MnO22H2O2=O2+2H2O上述物质能使双氧水加快分解，则为MnO2四、碳棒和铜帽的回收：将铜帽砸平，用稀盐酸微热，再将其取出洗净干燥，放入试剂瓶保存。碳棒清洗干净，晾干后保存。金属经处理后变成光亮的红色铜帽中杂质被HCl除去实验流程图：（1）锌皮的回收：（2）MnO2的回收及检验：锌锰电池的正极活性物质为MnO2，负极活性物质为Zn，中性锌锰电池的电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2，碱性锌锰电池的电解液为KOH。正极组成物质主要为炭棒、MnO2、乙炔黑、石墨，负极主要含少量Pb、Cd、Hg和Zn，加人少量的Pb、Cd、Hg的目的是降低锌电极的腐蚀速度。DELL Latitude PC电池此外，电池还有封口材料(铁、塑料、沥青等和外壳(铁、塑料、纸等)等组成材料。废锌锰电池的回收方法有哪些?从电池组成上看，废旧锌锰电池中有很多可再生利用资源，其再生利用技术，概括起来主要可分为人工分选法、干法、湿法和干湿法等回收利用工艺。人工分选法：是指只将废旧干电池进行分类，用简单的机械将电池剖开，人工分选出炭棒、铜帽、锌皮及各种残留物，并分别用相应的方法予以处理。这种方法简单易行，不需要复杂的设备，但使用劳动力多，经济效益差。干法：废旧电池的干法回收处理是在高温下使电池中的金属及其化合物氧化还原分解挥发和冷凝的过程，可有效地处理并回收电池中的汞。按照回收工艺的不同，干法回收利用技术又可分为常压冶金法和真空冶金法。湿法：是将干电池分类破碎后，置于浸取槽中，加人酸或氨盐，利用锌锰电池中的锌、二氧化锰等物质可在酸或氨盐中溶解进行浸取，再经过滤，从滤液中提取金属锌，滤渣中分离出铜帽锌皮后，再从剩余泥渣中进一步提取出锰来。湿法回收利用技术又可分为直接浸出和焙烧浸出法。a.直接浸出法：该法是将废旧电池破碎筛分洗涤后，直接用酸浸出Zn、Mn等金属成分，经过滤、净化后，从滤液中提取金属并生产化工产品。在直接浸出法中，液体浸取及浸取液的后处理是关键，直接影响各物质回收率及产物的成本。浸取液多为酸(盐酸、硫酸、硝酸)和氨盐(碳酸氨、硫酸氨，浸取后的处理随浸取液的不同而异。b、焙烧浸取法：焙烧浸取法分两步，先将废旧电池焙烧，电池中的NH4Cl、Hg2Cl2等挥发成气相并通过冷凝装置回收。在焙烧过程中，电池中的炭将高价金属氧化物还原成低价氧化物，焙烧产物用酸浸出，用电解法从浸出液中回收金属。干湿法：是将干法、湿法的优点结合起来。HP G50电池先用熔烧的方法回收汞和部分锌，用浸取和电积的方法回收锰和剩余锌。运用此法，回收效果比较好，但工序较复杂，成本较高。电池主要有太阳能电池、化学能电池、温差电池、燃料电池、原子电池，其中化学能电池又可分为伏打电池，蓄电池、干电池、碱性电池、微型电池，我们身边常见的主要有蓄电池，干电池和碱性电池干电池和蓄电池：表面是用锌做的圆筒（根据资料得知，为了增加锌片的韧性强度，减缓锌片的腐蚀，延长电池寿命，在锌片中加入了铝、镉汞等物质），锌筒内有如果糊一般的电解质，其成分主要是氯化铵和二氧化锰，中间有一根碳棒，整个电池用沥青密封加盖，使电池内成分不致于渗漏出来。由此分析可知，化学电池中主要含有汞、镉、铅、镍、锌、铜等等重金属。众所周知，这些重金属对人体都是有害的，如：汞：汞可使人体牙齿松动，毛发脱落，手指抖动，神经错乱，19531956年发生在日本水俣市的水俣病事件便是最好的证明。镉：镉的化合物可引起金属热，重者可出现肺水肿，慢性中毒主要有肺水肿、肾病和骨骼的损害表现，突出症状是肌肉、骨关节疼痛，可出现蛋白尿，如于19551972年发生在日本富山县神能川流域的痛痛病事件就是由于镉中毒引起的。铅及铅化物：可使人头痛头昏眼花和失眠，精神恍惚，疲乏无力，烦躁易恼，并伴有关节痛及神经功能紊乱，手指可能轻度颤抖、贫血。镍、镍盐：可引起金属热、剧烈风瘙痒和湿疹。羰基镍可引起头痛、头晕、头发沉、步态不稳，恶心、呕吐、胸闷等麻痹神精系统，严重刺激呼吸道，引起肺水肿。3.锌-锰干电池的结构与原理 锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。 正极材料：MnO2、石墨棒 负极材料：锌片 电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物 电池符号可表示为 （） ZnZnCl2、NH4Cl（糊状）MnO2C（石墨） （） 负极：ZnZn22e 正极：2MnO22NH42eMn2O32NH3H2O 总反应：Zn2MnO22NH42Zn2Mn2O32NH3H2O 锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附，引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl，正极材料改用钢筒，MnO2层紧靠钢筒，就构成碱性锌锰干电池，由于电池反应没有气体产生，内电阻较低，电动势为1.5V，比较稳定。 干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池，它以二氧化锰为正极，以锌筒为负极，把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼，锌失去电子被氧化，锰得到电子被还原 应该回收.回收电池的处理办法锂离子电池：电池组解体+塑料和金属壳回收，单体电池焙烧粉碎分选筛上物磁选出铁，筛下物酸溶液过滤加入溴酸反应过滤溴酸钴干燥热处理钴化合物锌锰和碱性锌锰干电池：电池解体、分选铁壳直接送铁冶炼厂冶炼，残余物焙烧，气体冷凝制成粗汞精制汞，焙烧潭粉碎磁选铁潭进铁冶炼厂冶炼，锌渣加工锌（电池原料）和锰氧化物（偏磁体材料）镉电池：电池解体粉碎分选焙烧铁镍合金作不锈钢原料，镉用于镉镍电池金属氢化物镍电池：电池解体粉碎分选焙烧铁镍合金作锈钢原料铅蓄电池：电池解体分选塑料再生，含电解液经处理用于电解铅，铅电极溶解（粗铅）电解精制精铅铅电池采用的再生工艺技术如下：解体：将硫酸放出后单独回收，将机壳用粉碎机解体，用比重法选出塑料后，再分为极板、板柱、电池槽和盖等。分类：将除去塑料的含铅部件破碎至（60mm的小块后分为4类）：A、铅粉，占重量的64%，含Pb占总量的约70%；B、铅泥，占5%，含Pb约3%；C、小块铅合金，占7%，含Pb约26.5%;D、铅渣，占14%，含Pb约0。5%。