废旧干电池的回收与利用.docVIP

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ZnSO4?7H2O晶体，锌钡白。 关键词：废旧干电池 回收利用 Zn/ MnO2电池。 ⒈ 实验原理及意义： ⑴ 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。 ⑵ 锌锰干电池中发生的化学反应主要为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn(NH3)2Cl +2MnOOH ⑶ 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。 ⑷ 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， ZnSO4?7H2O晶体，ZnS?BaSO4锌钡白）。 其中反应方程式为： Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ ZnSO4+7H2O＝ZnSO4?7H2O 2KClO3＝2KCl+3O2↑ BaCl2+Na2S＝BaS+2NaCl BaS+ZnSO4＝ZnS?BaSO4↓ ⒉ 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）,mol/l）,BaCl2(0.5mol/l)Na2S(0.5mol/l)溶液,广泛PH试纸，(NH4)2CO3(2mol/l),HCl(2mol/l),滤纸（大、小两种）。 ⒊ 实验步骤及现象： ⑴ 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。 ⑵ 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⑷步使用。 ⑶ 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) ⑷ 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） ⑸ 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ZnSO4?7H2O晶体称重，留待第⑹步用。（这里用了质量差法求锌皮反应质量） ⑹ 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ZnSO4?7H2O，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 BaCl2 Na2S 滴加盐酸 称重 浓缩结晶 调PH值 未反应锌皮