废干电池综合利用.docVIP

一、实验目的 1、熟悉无机物的实验室制备、提纯、分析等方法与技能。 2、分析废干电池黑色粉体中二氧化锰、氯化锌、氯化铵、二氯化锰、碳粉的含量并分析锌片纯度。 3、利用黑色粉体制备二氧化锰、氯化铵，用废锌片制备七水硫酸锌。 4、分析氯化铵、二氧化锰、七水硫酸锌的产率和纯度。 二、实验意义 电池给人们的生活带来很大方便，如果不合理回收，不仅造成资源浪费，也会给环境造成严重污染。这些干电池用完后，一般被当作垃圾扔掉，这不仅浪费了宝贵的金属资源，而且对环境造成严重的污染，破坏生态环境危害人类的身体健康。然而，对于这样的浪费和污染在我国大农村地区，人们还没意识到这样的危害，许多人竟然把它扔进农家肥堆当作农家肥，据报道，我国干电池生产年消耗锌接近25万吨，约为年锌总产量的15%左右，其资源价值十分可观。另外，信息产业的高速发展，产生了大量的电子废弃物，仅全国手机和免提电话每年淘汰的废电池就达千吨之多。其中大量的废镍镉电池、锂电池回收利用价值很大。因此，必须对废旧电池进行科学的合理回收，从而保护人类生存环境。 三、产品验收指标 1.分析黑色粉体中ZnCl2、NH4Cl、MnO2含量，求总量； 2.分析Zn片中Zn的含量； 3.利用黑色粉体制备MnO2、NH4Cl、C粉，并记录质量； 4.用废Zn片制备ZnS04·7H20 ，并记录质量； 5.分析制得的NH4Cl、MnO2、ZnS04·7H20的产率和纯度。 四、实验原理： 日常生活中所用的干电池为锌锰电池。其负极为电池壳体的锌电池，正极是被二氧化锰(为增弹导电性,填充有碳粉)包围的石墨电极,电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物。 电池反应为： 在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵做为电解质没有消耗，碳粉为填料，电池里黑色物质为二氧化锰，碳粉，氯化铵，氯化锌，氯化锰的混合物，使其混合物溶于水，滤液为NH4Cl、ZnCl2、MnCl2混合物，滤渣为MnO2、C粉及其它少数有机物，加热可除去碳粉和其他少数有机物，加酸溶解可分离出碳粉。 1、成分测定 （1）.锌含量测定 锌是两性金属，能溶于酸或碱，在常温下，锌片和碱的反应较慢，而锌与酸的反应则快得多。所以本实验采用稀硫酸溶解回收的锌皮以制取硫酸锌： 但锌皮中含有的少量杂质铁也同时溶解，生成硫酸亚铁： 因此，所得的硫酸锌溶液中，需先用过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+： 然后用NaOH溶液调节溶液的pH＝8，使Zn2+、Fe3+生成氢氧化物沉淀： 再加入稀硫酸，控制溶液pH＝4，此时氢氧化锌溶解而氢氧化铁不溶，可过滤除去氢氧化铁，最后将滤液酸化、蒸发浓缩、结晶，即得ZnS04·7H20 。将所得的晶体用蒸馏水溶解，用EDTA标准溶液平行滴定3次，计算纯度。 (2).氯化锌、氯化铵的含量 当制得NH4Cl晶体时，取0.25g的晶体溶解于蒸馏水中，用1:1氨水调PH=10，以铬黑T为指示剂，用EDTA标准溶液平行标定3次。即可得出ZnCl2的含量。 NH4Cl含量可以由酸碱滴定法测定，氯化铵与甲醛作用生成六亚甲基四胺和盐酸，后者用NaOH标准液滴定，便可求出产品中NH4Cl的含量，反应式为： 测定结果可以按下式计算： (3).氧化锰的含量 在二氧化锰产品中加入一定过量草酸固体钠，及在硫酸的作用下沸水浴中溶解，用65-85度的高锰酸钾滴定多余的草酸钠到终点为粉红色，即可间接测定二氧化锰含量。 反应式为： 本实验流程如图一： 纸等杂物 滤液 氯化锰、氯化锌、氯化铵 过滤 废电池 黑色粉体 滤渣 二氧化锰、碳粉 锌皮 硫酸锌 七水硫酸锌 2、产品制备 图一 A.制备二氧化锰: 取滤渣于坩埚中灼烧以除去碳粉，直到没有火星冒出，再小火加热5-10分钟后时停止加热，直至黑色粉体变成了褐色并冷却，即所得粉末为二氧化锰。 B.制备碳粉： 称取2.00g已经干燥的黑色粉末，用2mol/L的HCl溶液溶解，待完全反应进行抽滤，所得的滤渣干燥即为C粉。称重计算含量。 C.制备氯化铵: 通过NH4Cl与ZnCl2在水中的溶解度不同，即用结晶的方法制备氯化铵。 表一 ——氯化铵与氯化锌的溶解度（单位：g/100g水） 温度（℃） 0 10 20 30 40 60 80 90 100 氯化铵 29.4 33.2 37.2 31.4 45.8 55.3 65.6 71.2 77.3 氯化锌 342 363