探索废旧电池的处理方法研究报告

,探索废旧电池的处理方法研究报告,马鞍山市第二中学 蒋万月,我们的初衷,我们的实验,知识介绍板块,我们的行动,结束语,在人类的发展过程中，环境因素越来越受到人们的重视。回收再利用以成为一种新产品和新工艺开发和生产过程中不可忽视的一个重要方面。 我们之所以选择废旧电池作为我们的研究课题， 一是由于其作为一个极具有危害性，却没有得到很好的处理的物品。作为热衷于环保的学生，我们有责任和义务去宣传废旧电池的危害和普及环保知识。二是我们对中国目前对废旧电池存在着回收难，处理难的问题提出自己的想法和意见并用实验加以证明。全文共分三大板块。鉴于我们的水平和条件限制，所做的观察和思考难免会有疏漏、肤浅之处，请予指导。,一、电池的危害 电池虽小，危害却不小。废电池的危害是存在而持久，无论是裸露在大气中，还是深埋在地下，其中含有的汞、鎘、鎳、鉛等重金属， 都会随滲液一起流出，造成对地下水、土壤的再污染； 若采用焚烧处理，則形成蒸气，同时可能催化有害气体的生成，造成大气的污染； 若堆积处理，可能导致料中重金属含量超标。 如果每年任這些废电池随意丟弃，就会严重危害居民及子孙后代的健康。因为从电池里出来的各种有毒金属，通过土壤进入水体，再由水体传给人类的食物链。 但废电池又浑身是宝，其中锌和錳粉就约占某些电池总重量的50，这些都是可再生利用的物质。 一粒钮扣电池可污染万升水，等于一个人一生的饮水量。所以就危害而言，体积几乎可以忽略的钮扣电池却潜伏着更大的危害。 “不要以貌取物”用在钮扣电池上再合适不过了。我想每一个知道钮扣电池危害的人都不会再轻易的毫不负责的丢弃它。,二、我国对废电池处理的政策及存在问题 我国目前在废电池的环境管理方面相当薄弱。按照巴塞尔公约中关于危险废物的控制规定，许多种类的废电池如铅酸电池、含汞电池、镉镍电池等属于危险废物，应该按照危险废物来管理，但是目前在我国，对于任何种类的废电池都没有按照危险废物来管理，而是当作普通垃圾来对待。此外，对于废电池的回收、处理和处置，国家也没有制定具体的政策和法规。1995年颁布的固体废弃物污染环境防治法对于废电池的回收处理未作任何规定。,三、为什么废旧电池处理难啊难？ 1-国家没有相关的政策、法规扶持废旧电池回收处理；2-国家回收渠道由大量个体户控制；3-电池生产企业星罗密布，规模小，工艺技术落后，污染严重，没有能力组织回收工作；4-国内垃圾处理场的处理工艺有待改进；5-人们普遍没有意识到废旧电池不当处理对自身的危害及自己在回收环节的；6-废电池的环境管理是一项复杂的系统工程，涉及到收集、分类、运输、处理等一系列过程，牵扯面广；7-电池中所含的金属价值不高，进而可获得的利润有限（这难道是电池的错？）,四、国外发达国家对电池的处理及相关政策 废电池收集，分类处理和处置方面。政府已经相应立法，明确规定：对于毒性大的铅酸蓄电池、含汞电池、镉镍电池等必须标有再生利用标识；电池生产厂家和经销商必须收集所有废电池；经销商必须将有标识和无标识的电池加以分类；电池生产企业必须建立电池再生利用和处理设施；对于所有的废电池必须优先考虑再生利用，对于不可再生利用的电池要根据废物管理法进行妥善处置； 在电池的生产方面，要进一步降低电池的重金属含量，尤其要降低碱锰电池的汞含量，积极开发对环境危害小的新产品。 西欧许多国家不仅在商店,而且直接在大街上都设有专门的废电池回收箱,将收集起来的废电池先用专门筛子筛选出那些用于语钟表、计算器及其他小型电子仪器的纽扣电池，它们当中一般都含有汞，可将汞提取出来加以利用，然后用人工分拣出镍镉电池。,马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。 德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。,五、各个国家处理方法法国：一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢，镉则重新用于生产电池。 其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，这种做法不仅花费太大（例如：在德国填埋一吨废电池费用达1700马克），而且还造成浪费，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。 瑞士：有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过，热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。,德国： 德国为加强对废旧电池的管理，实施了废旧电池回收管理新规定。规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收，商店和废品回收站必须无条件接受废旧电池，并转送生产厂家进行回收处理。 据估计，全球每年有320亿节废旧电池被丢弃，仅德国平均每人每年就要消耗10节电池，合计约30000吨，大量丢弃的废旧电池对土壤环境的破坏是严重的。德国环境部门对于新规定能否杜绝乱扔废旧电池的现象，目前还不能肯定，因为在此之前，废品回收站和生产厂家一般只回收含镉、含汞有毒化学成分的电池，而90的普通锌碳电池和铝镁电池都被作为生活垃圾填埋或焚烧处理。 据德国环境部统计，德国每年回收带有毒性的镍镉电池只有1/3，而2/3的电池被作为生活垃圾处理，每年流入环境的中的汞约8吨、镍400吨、镉400吨。一般来说，要使普通消费者在生活中区分有毒电池或无毒电池并加以处理是困难的，因此新规定要求商店和废品回收站担当起责任。环境部的一个新的思路是对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度，即消费者购买每节电池中含有15马克的押金，当消费者拿旧电池来换时，价格中可以自动扣除押金。,分离Zn和电池内其余物质,手工分离直接投入硫酸中,制取锌粒提取铁单质提取氯化铵,过滤,滤液,电解法,沉淀法,氢氧化物 EDTA,不溶物,实验部分：我们自己对处理废旧电池的设计要求：设备简单，技术要求不高，投入较小，有一定的经济效益维持工厂或设备的运转，起到一定的保护环境的作用。一分离Zn工业步骤：将硫酸通入装有电池的滤层，控制硫酸的浓度，及通入量及时间，使Zn完全溶解实验室一部分采用手工分离的方法，一部分直接溶于硫酸手工分离部分：将锌筒上的锌片剪成碎片，放在坩埚中强热（锌熔点419度）熔化后小心的将锌液倒入冷水里，得锌粒。该方法可用于实验室里制取锌粒。,溶于硫酸部分：实验设备：体积分数30%的硫酸，500克的废旧电池（包括干电池和碱性电池。步骤：将废旧电池溶于硫酸中。现象：溶液由澄清变成黄绿色并有大量气泡冒出，反应一段时间后发出噗噗的爆鸣声，推测原因可能是由于硫酸浓度较大，废电池锌皮破裂后与其中的NaOH剧烈反应所致。大约两天后，我们换了三次硫酸（体积分数相同），电池约有80%溶解。,提取氯化铵：将手工分离剩余的黑色物质搅拌用水冲洗，放在蒸发皿中蒸发，得白色固体，再加热，利用 “ 升华 ” 收集较纯的氯化铵。 将余下的物质用硫酸溶解与硫酸直接溶解的混合、过滤；分为滤液和过滤物。经环保局测定各个金属离子含量如下：,对于滤液：方法一：利用不同的金属在不同PH值条件下形成氢氧化物沉淀分离出不同金属。,步骤：滤液呈黄绿色，PH值 2，我们用NaOH和PH计逐渐调整PH值，在PH值=2时，有绿色沉淀出现，振荡，沉淀溶解；随着PH增大，沉淀逐渐增多，调整Ph值至强碱性，把悬浊液静置，沉淀浮于水面上，把絮状沉淀滤出，放置空气中，绿色逐渐加深，可能是亚铁生成了三价铁所致。过滤出的滤液呈淡黄色透明溶液，继续加NaOH,溶液中出现黄色颗粒状物质，静置一天后，黄色絮状物沉淀，过滤分为滤液和过滤物。,经环保局测定溶液中离子浓度如图二所示,分析：说明用沉淀法可以起到减少溶液中金属离子的作用起到保护环境的作用，沉淀出的氢氧化物可加热使之生成氧化物，由于金属在溶液中浓度太小实验室效果不明显，在工业生产中需达到一定的回收量才能有效的回收金属。这就是我们提倡集中回收废旧电池的一个原因。,方法二：加入络合物EDTA，与重金属结合使之沉淀，再加入有机溶剂（与水不互溶），萃取EDTA。分析：鉴于用沉淀方法提取金属的实验室制法效果不明显，我们设想的第二个方案决定放弃。,方法三：用电解法，提取金属物质。 步骤：碳棒做阴极，铁做阳极，通入3V的直流电，进行电解约三十分钟。 反应现象不明显。碳棒上有少量粉沫状金属附着。 Rx+ + OH2OR+O2+XH+ 分析：有电解法析出金属离子较纯净，溶液中离子浓度较多，不能有效的保护环境，在工业生产中成本较高，设备也有一定的要求。 我们设想可以通过沉淀法和电解法相结合的方法，利用溶液中的金属离子如其中的NiSO4进行电镀， 建立一个小型的电镀车间，获得一定的经济效益。 一些不溶于硫酸的物质如Ag,Pb等用离子交换法回收（这需要一定量的废电池才有效） 针对废旧电池的回收费用和废旧电池的再利用价值，我们可以作一下比较。,一块废旧电池回收后可利用的部分为电池的外壳与内部极群（价值极小的部分忽略不计）。预算如下： 废旧电池价格外壳极群01元7元71元； 废旧电池回收费回收价运输费拆卸费冶炼费其它费5 元12元026元05元03元726元 每块废旧电池回收差价废旧电池价格废旧电池回收费71元726元016元通过以上预算不难看出，每只废旧电池回收，企业必须支出016 元。 结论：用手工方法分离电池较为经济，但考虑到有毒金属对人体的伤害，建议设计一种机器采取机器分离的方式。将余下的物质溶于酸中，用调整PH值的方法或离子交换法提取其中的有用金属。我们设计的方案基本符合设备要求和经济要求，对回收废旧电池有一定的参考价值。,1.由环保小组成员在课堂上介绍关于回收利用的情况，对学校即将实施的回收废旧电池进行宣传。 2.发动同学参加校内环保小组，利用科外活动时间制作宣传栏，向全校同学宣传少用电池和塑料用品，因为他们很难分解。 3.定期更换宣传栏内容，向同学们普及环保意义。 4.在校内花坛，草地中插宣传标语在计划确定可行后进行电池回收 1.制作回收电池垃圾箱。选用合适大小的铁皮，制作垃圾箱， 并写上宣传标语。 2 .每个班一个，定期集中收集。 3.学校进行评比，看看哪一个班级回收率最高，给予适当的表彰和鼓励，激发同学的回收积极性。 4.开展回收废旧电池兴趣小组，鼓励同学想出新办法回收废旧电池。,校园内组织宣传,建议与设想：旧电池回收需要我们每一个人的努力，对于回收废旧电池的给有关职能部门一些建议： 1.以政府名义建立接纳及再利用废电池的责任部门，把全市回收的废电池全部接纳过来。然后提炼可利用物质，使之无害化，并负责宣传回收废电池对防止环境污染的重要作用。如果没有接纳回收废电池的专门机构，群众回收废电池的积极性将会受到打击。所以这一部门极为重要。 2.以各单位（如机关、部队、学校、工厂、商店，大饭店旅馆、街道居民委员会、新建小区物业等）行政系统为中心建立废电池回收网。督促本单位每个成员、居民、业主等，积极回收废电池，由网络负责人（由行政指定责任心强的一人或几人，任此职）回收本单位，本辖区的废电池并将其送到接纳和再利用废电池的责任部门。,3.责成各群众团体（工会、青年团、学生会、妇联等）组织，号召各自成员积极参加回收废电池的行动中来。把回收废电池活动纳入各团体组织活动的一项经常内容。 4.由有关单位（市场管理部门）在各小商品市场（特别是外来人口集中的商品市场）组织商贩们把回收废电池的活动开展起来。应把此项任务作为市场管理部门的一项硬任务。 5.农村乡、镇，特别是村委会也应负责农村废电池的回收工作（农村用电池数量也不少），废电池扔在地头对农村水源直接污染更严重（许多地方饮用井水， 因此危害更大）。 6.建立有关回收废电池活动的专门奖惩制度。做得好的予以奖励，差的严惩不怠（废电池毒害太大了，严惩不为过分）。 7.积极向全国人民及国外征集回收旧电池行之有效的新方法，探索回收废旧电池的新途径。,保护环境需要每一个人的努力，我们做了一套综合性的幻灯片，不仅包括了废旧电池回收，还包括了固体废物堆肥及利用废旧工业用料制瓦等，我们之所以选择回收废旧电池作为我们此次课题的中心,目的是想说明即使是像我们这样微小的力量,也可以为环保出谋划策，尽一份力量。,我们的实验 固体废物堆肥,步骤 1,先从垃圾中剔除大块废物，玻璃、金属、塑料、橡皮、碎布等；再将垃圾破碎（用锤子捣碎成匀质状），倒入一些污水后露天放置。 2,两个星期后，垃圾被分解，经检验PH值7,呈酸性。我们加入一些尿素,用来中和其酸性.然后把其倒入田中. 3,在随后的几天内,菜长势良好,说明用堆肥的方法可以有效的利用城市垃圾中的有机废物.,我们的实验-利用废旧塑料和粉煤灰制建筑用瓦,(一)实验材料：塑料、模、加热、加压，设备、厚铁皮（有螺纹），配套的把手插板、药品。（1）将待洗的废旧塑料放在稀碱水中浸两个小时，并搅拌，微热（2）放入清水中搅拌58分钟,一遍后,换水. (3) 放入清水中洗第二遍; (4) 将塑料晾干.(二) 填料: 在塑料中,加入粉煤灰,石墨和碳酸钙做填料.各组分质量分数:废旧塑料30%-40% 粉煤灰50%-60% 石墨3%-5% 碳酸钙5%-7% 粉煤灰中含有CaO3Al2O3,SiO2,表面积大,与塑料结合力强. 加入石墨是用作脱膜过程的脱膜剂,CaCO3增强硬度.