废旧电池的回收利用

废旧电池的回收利用研究性学习一、 研究案例的背景：环境是人类生存和发展的基本条件，是物质文明建设的基础。环境污染和生态破坏，工作和生活环境质量恶化，威胁着人民群众的健康。保护环境，实质就是保护物质生产活动持续稳定、协调发展的物质基础。一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害人们在日常生活中，使用过的废旧干电池，一直没有得到很好的回收利用，造成了浪费，也污染了环境。其实，被废弃的干电池，其锌壳只损耗了一小部分，二氧化锰也只是少部分发生了反应，碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有被消耗。如果能加以回收和利用，就具有很好经济效益和社会效益。 二、研究的目的意义： 了解干电池的反应原理； 了解干电池的基本结构； 明确废物分类回收的意义，增强环保意识。 三、研究的主要内容： 查阅资料，明确干电池的基本反应原理，巩固原电池原理的相关知识。 通过解剖废干电池，了解干电池的结构，并绘制干电池的结构图。 将解剖废干电池得到的废物分类回收提纯，提高实验技能，增强环保意识。 四、研究的步骤： 阅读教材中相关内容，查阅相关文献资料，明确干电池基本反应原理。 根据反应原理和相关资料介绍，结合实物绘制干电池结构原理图。 解剖几个废干电池，验证绘制的结构原理图的正确性，并作适当修改。 根据解剖废干电池得到的废物种类进行分类提纯回收，写出实验报告。 撰写研究心得和废物分类回收利用的重要意义等方面的论文。 五、案例情景描述：1、 废旧电池简介电池的组成：干电池、充电电池的组成成分：锌皮（铁皮）、碳棒、汞、硫酸化物、铜帽；蓄电池以铅的化合物为主。举例：1号废旧锌锰电池的组成，重量70克左右，其中碳棒5.2克，锌皮7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。电池的种类：电池主要有一次性电池、二次电池和汽车电池。一次性电池包括纽扣电池、普通锌锰电池和碱电池，一次性电池多含汞。二次电池主要指充电电池，其中含有重金属镉。汽车废电池中含有酸和重金属铅。电池数量：CD、MP3 、MP4等数码产品在以超猛的速度发展，而且都在使用着电池，电池的使用量在迅速增加，如果再不付诸行动的话，电池山的现象迟早会发生。废电池看上去很不起眼，可是害处却很大。如果你知道电池中含有的汞、镉、铅等金属物质的危害，你也就知道废电池的厉害了。2、废旧电池的危害电池产品对环境的危害主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池污染物也不同。一般来说，电池中的有害物质主要有Zn、Hg、Ni、Pb等重金属；铅蓄电池中的H2S04；各种碱性电池中的KOH和锂电池中的电解液等。Hg及其化合物，特别是有机汞化物，具有极强的生物毒性、较快的生物富集速率和较长的脑器官生物半衰期。Cd易在动植物体内富集，影响动植物的生长，具有很强的毒性。Pb对人的胸、肾脏、生殖、心血管等器官和系统产生不良影响，表现为智力下降、肾损伤、不育及高血压等。Zn，Ni的毒性相对较小，但超过一定浓度范围时，会对人体产生不良影响和危害。废旧电池中的酸、碱解质溶液会影响土壤利水系的pH值，使土壤和水系酸性化或碱性化。电池电解质构成污染的主要组份是其中的可溶重金属，特别是铅蓄电池电解液中大量的硫酸铅和镍镉电池中的氢氧化镉。电池中的重金属离子在土壤或水体中溶解并被植物的根系吸收，当牲畜以植物为食料时，体内就积累了重金属。人类食人含重金属的粮食、蔬菜和肉类、水，顺着这条食物链，重金属就会在人体里富集。由于重金属离子在人体里难以排泄，最终会损害人的神经系统及肝脏功能。3、废电池再生利用现状国内使用最多的工业电池为铅蓄电池，铅占蓄电池总成本50以上，主要采用火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术。外壳为塑料，可以再生，基本实现无二次污染。 小型二次电池目前使用较多的有镍镉、镍氢和锂离子电池，镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镍镉、镍氢电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属，都构成对环境的污染。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只，且大多数体积较小，废电池利用价值较低，加上使用分散，绝大部分作生活垃圾处理，其回收存在着成本和管理方面的问题，再生利用也存在一定的技术问题。 民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，汞和汞的化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金属一部分在高温下排人大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。4、废旧干电池再生利用技术a人工分选回收利用技术 一般是将干电池分类后，进行简单的机械剖开，人工分离出锌皮、塑料盖、炭棒等，残存的MnO2、水锰石等混合物送人回砖窑煅烧，制成脱水的MnO2，此法简单易行，但占用劳动力较多，经济效益不大。b火法回收利用技术 一般是将干电池分类、破碎后，送入回转窑，在11001300摄氏度的的高温下，锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出，用旋风除尘器回收氧化锌，残存的二氧化锰及水锰石进入残渣，再进一步回收锰等物质，此法简便易行，一般的冶炼厂勿需增加设备即可回收锌。c湿法回收利用技术 根据锌、二氧化锰可溶于酸的原理，将废旧干电池分类、破碎后，置于浸出槽中，加入稀硫酸(100120gL)进行浸出，得到硫酸锌溶液，可用电解法制得金属锌，滤渣经洗涤分离出铜帽、炭棒后，剩余物MnO2、水锰石经煅烧后制得MnO2。所用方法有焙烧一浸出法和直接浸出法。 湿法与火法相比较，具有投资少，成本低，建厂速度快，利润高、工艺灵活等优势，但不能保障有害成份完全回收。 5、废旧电池回收过程中存在的问题及建议 电池回收后无法处置，一般都采用堆放。堆放过程中电池有可能泄漏或有毒物质扩散。 由于电池的种类繁多，假冒产品多，也给电池回收带来了困难，有的电池是含汞电池，有的是含镉电池，有的以氯化铵为电解液，而有的则以氯化锌为电解液，因此建议生产厂家用统一的标准标识电池的种类及内含的主要成份，以便回收利用。 加强高性能环保型电池的开发，实现普通民用电池的无汞化。 回收处理废电池，国家应从政策上给予扶持。 六、教学后记：研究性学习更多地让学生用探究的方式去主动获取知识、应用知识，学习解决问题的方法。相对于学科教育，研究性学习不再局限于对学生纯书本知识的传授，而是要求学生必须自己动手实践，在实践中体验、学会学习和获得信息的能力。如废旧电池回收问题的研究性学习课题，要发现废旧电池的回收存在的问题，再从不同角度和层面分析思考，最后提出处理问题的方式才算完成课题。这就使得课题组成员要从事实地调查、实验分析和资料查阅等工作。 研究性学习需要实验操作，做社会调查，进行问题讨论，以及现场观察、资料阅读、实施研究、撰写报告、论文答辩等。研究性学习所呈现的学习结果是综合和全面的，由于它要求学生从只注重书本知识和间接经验的获得，转移到同时重视通过实践体验来