废旧干电池的回收与利用.doc

废旧干电池的回收与利用周豫超 简敏捷武汉大学化学与分子科学学院 武汉 430072摘 要：本文提出了对废旧锌锰电池各部分进行合理回收的方法，并对回收中的化学反应的条件进行了研究。制得化学二氧化锰、NH4Cl和ZnSO47H2O晶体，锌钡白。关键词：废旧干电池 回收利用 Zn/ MnO2电池。 实验原理及意义： 实验意义： 环境保护是当今国际上最关心的重大课题之一,也是世界各国正在悉心研究的课题。关注废旧电池的回收再利用,创建无污染、无公害的绿色环境已迫在眉睫,刻不容缓。目前,干电池用完后一般都当作垃圾扔掉,使得酸、碱等电解质溶液及重金属对环境造成了严重的污染。国内年消费量近80 亿只锌锰干电池,这些存在于生活垃圾中的电池经填埋及焚烧时,造成水、土壤、空气等严重污染,危害了人们的身体健康。因此,本着保护环境,节约能源,变废为宝为原则,我们作回收废旧锌锰电池的研究。 锌锰干电池中发生的化学反应主要为：Zn+2NH4Cl+2MnO2Zn(NH3)2Cl +2MnOOH 通过回收的方法初步可以获得：石墨棒，锌片，MnO2,固体NH4Cl，炭粉，塑料，沥青，铁帽等。 通过净化、提纯及转化的方法制成实验室常用的药品、试剂（MnO2固体，NH4Cl晶体，ZnSO47H2O晶体，ZnSBaSO4锌钡白）。其中反应方程式为：Zn+H2SO4ZnSO4+H2 ZnSO4+7H2OZnSO47H2O 2KClO32KCl+3O2BaCl2+Na2SBaS+2NaCl BaS+ZnSO4ZnSBaSO4 实验试剂与仪器： 小钢锯，镊子，剪刀，电子天平，表面皿，烧杯（50ml,100mL）,减压过滤装置，量筒，玻璃棒，蒸发皿，坩锅，大试管，铁架台，试管塞（带导管），漏斗，漏斗架，三脚架，石棉网，煤气灯废旧锌锰干电池两节（555牌），蒸馏水，固体氯酸钾，碳酸溶液（3mol/l）,BaCl2(0.5mol/l)溶液，Na2S(0.5mol/l)溶液,广泛PH试纸，(NH4)2CO3(2mol/l),HCl(2mol/l),滤纸（大、小两种）。 实验步骤及现象： 用小钢锯锯开电池的锌皮，取下塑料垫圈与铁帽。将锌皮用镊子，剪刀取下，将黑色混合物收集到小烧杯中，称重。再分离出沥青和石墨棒，洗净后分别称重。 向黑色混合物中加水约24ml,搅拌使之混合均匀，静置2-3分钟后常压过滤，得到糊状黑色物质和无色滤液。滤液静置待第步使用。 将黑色物质放入坩锅中烘炒7-8分钟，当其呈砖红色且无烟产生时停止。加入少量固体KClO3及产物于大试管（带试管塞）中，加热以检验产物纯度。当其不能使带火星的木条复燃时即可。用蒸馏水浸泡产物，常压过滤后烘干，称重。(用有柄蒸发皿烘炒时由于固体温度过高常使蒸发皿破裂，建议用铁坩埚) 在通风橱中检验无色滤液的PH值，逐滴加入(NH4)2CO3溶液，剧烈反应并产生大量气泡。（反应需在通风橱中，因为溶液中有汞类化合物）待无气泡产生时停止滴加，迅速加入2-3ml盐酸。用氨水调节溶液PH值至微碱性，小火蒸发浓缩结晶，称重产物。（如果溶液显酸性，会降低NH4Cl产率） 在通风橱中将锌片放入3mol/l硫酸中浸泡以除去氧化层，3-5分钟后取出干燥，称重。将锌片剪碎后放入50ml小烧杯中，加入15ml硫酸，在40水浴中反应40分钟左右，当反应放出的气泡较少时，常压过滤。将未反应的锌皮干燥，称重。体滤液浓缩结晶为ZnSO47H2O晶体称重，留待第步用。（这里用了质量差法求锌皮反应质量） 在烧杯中加入等量的BaCl2及Na2S溶液，搅拌使之反应完全以制取BaS溶液。常压过滤除去杂质。称取1.80g自制ZnSO47H2O，加适量水使其溶解。另取一干燥洁净的烧杯，向其中交替加入BaS与ZnSO4溶液，同时不停搅动（反应中保持溶液微碱性）。反应完毕后静置，减压过滤（由于颗粒小要用双层滤纸），称重产物（不停搅拌有利于生成颗粒细微的锌钡白颜料）。 实验过程如图1所示。废旧电池 破碎 分离 黑色混合物 锌筒，锌皮 塑料，铁帽，纸加水搅拌 沥青，石墨棒常压过滤 硫酸浸泡滤渣 滤液 称重后加H2SO4 反应停止后常压过滤烘炒 加（NH4）2CO3制得MnO2 BaCl2Na2S滴加盐酸 称重 浓缩结晶调PH值 未反应锌皮 ZnSO47H2O晶体 BaS浓缩结晶 搅拌，减压过滤得NH4Cl 得锌钡白 图1 回收处理实验过程图 实验结果与计算： 初步回收得: 塑料0.14g 铁帽 0.17g 锌皮 5.92g(粗) 石墨棒 2.07g 沥青 0.89g 黑色混合物 13.22g(取出5.81 以供反应制锌钡白) 总质量为25.35g ZnSO47H2O产率:m理论=mZn/MZn=(4.81-2.07)/65*287g=12.48g m实际=9.85g产率= m实际/m理论*100%=9.85/12.48*100%=78.91%黑色混合物总共可制得ZnSO47H2O晶体 17.03g . 制得NH4Cl晶体0.59g .黑色混合物总共可制得NH4Cl晶体0.59*13.22/5.81=1.342g . 制得锌钡白3.30g.(用去ZnSO47H2O晶体1.80g) 制得二氧化锰3.68g. 黑色混合物总共可制得3.68*13.22/7.41=6.565g参考文献1罗志刚.基础化学实验技术.华南理工大学出版社.2002：335-3362中国期刊数据库.废旧干电池的回收利用.西南民族大学报.20033武汉大学编.无机化学实验技术.武汉大学出版社.2002：153The Recycling and Utilization of Waste Dry Battery Zhou Yuchao Jian Minjie ( CCMS Wuhan University Wuhan 430027 )Abstract : This paper advances the method of reasonable retrieving waste Zn-Mn battery. It also studies o