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1、廢舊干電池的回收與利用周豫超簡敏捷武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院武漢430072摘要：本文提出了對廢舊鋅錳電池各部分進(jìn)行合理回收的方法，并對回收中的化學(xué)反應(yīng)的條件進(jìn)行了研究。制得化學(xué)二氧化錳、NH4Cl和ZnSO4?7H2O晶體，鋅鋇白。關(guān)鍵詞：廢舊干電池回收利用Zn/MnO2電池。⒈實驗原理及意義：⑴實驗意義：環(huán)境保護(hù)是當(dāng)今國際上最關(guān)心的重大課題之一,也是世界各國正在悉心研究的課題。關(guān)注廢舊電池的回收再利用,創(chuàng)建無污染、無公害的綠色環(huán)境已迫在眉睫,刻不容緩。目前,干電池用完后一般都當(dāng)作垃圾扔掉,使得酸、堿等電解質(zhì)溶液及重金屬對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。國內(nèi)年消費量近80
2、億只鋅錳干電池,這些存在于生活垃圾中的電池經(jīng)填埋及焚燒時,造成水、土壤、空氣等嚴(yán)重污染,危害了人們的身體健康。因此,本著保護(hù)環(huán)境,節(jié)約能源,變廢為寶為原則,我們作回收廢舊鋅錳電池的研究。⑵鋅錳干電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要為：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn(NH3)2Cl+2MnOOH⑶通過回收的方法初步可以獲得：石墨棒，鋅片，MnO2,固體NH4Cl，炭粉，塑料，瀝青，鐵帽等。⑷通過凈化、提純及轉(zhuǎn)化的方法制成實驗室常用的藥品、試劑（MnO2固體，NH4Cl晶體，ZnSO4?7H2O晶體，ZnS?BaSO4鋅鋇白）。其中反應(yīng)方程式為：Zn+H2SO4＝ZnSO4
3、+H2↑ZnSO4+7H2O＝ZnSO4?7H2O2KClO3＝2KCl+3O2↑BaCl2+Na2S＝BaS+2NaClBaS+ZnSO4＝ZnS?BaSO4↓⒉實驗試劑與儀器：小鋼鋸，鑷子，剪刀，電子天平，表面皿，燒杯（50ml,100mL）,減壓過濾裝置，量筒，玻璃棒，蒸發(fā)皿，坩鍋，大試管，鐵架臺，試管塞（帶導(dǎo)管），漏斗，漏斗架，三腳架，石棉網(wǎng)，煤氣燈廢舊鋅錳干電池兩節(jié)（555牌），蒸餾水，固體氯酸鉀，碳酸溶液（3mol/l）,BaCl2(0.5mol/l)溶液，Na2S(0.5mol/l)溶液,廣泛PH試紙，(NH4)2CO3(2mol/l),HCl(2m
4、ol/l),濾紙（大、小兩種）。⒊實驗步驟及現(xiàn)象：⑴用小鋼鋸鋸開電池的鋅皮，取下塑料墊圈與鐵帽。將鋅皮用鑷子，剪刀取下，將黑色混合物收集到小燒杯中，稱重。再分離出瀝青和石墨棒，洗凈后分別稱重。⑵向黑色混合物中加水約24ml,攪拌使之混合均勻，靜置2-3分鐘后常壓過濾，得到糊狀黑色物質(zhì)和無色濾液。濾液靜置待第⑷步使用。⑶將黑色物質(zhì)放入坩鍋中烘炒7-8分鐘，當(dāng)其呈磚紅色且無煙產(chǎn)生時停止。加入少量固體KClO3及產(chǎn)物于大試管（帶試管塞）中，加熱以檢驗產(chǎn)物純度。當(dāng)其不能使帶火星的木條復(fù)燃時即可。用蒸餾水浸泡產(chǎn)物，常壓過濾后烘干，稱重。(用有柄蒸發(fā)皿烘炒時由于固體溫度過高常
5、使蒸發(fā)皿破裂，建議用鐵坩堝)⑷在通風(fēng)櫥中檢驗無色濾液的PH值，逐滴加入(NH4)2CO3溶液，劇烈反應(yīng)并產(chǎn)生大量氣泡。（反應(yīng)需在通風(fēng)櫥中，因為溶液中有汞類化合物）待無氣泡產(chǎn)生時停止滴加，迅速加入2-3ml鹽酸。用氨水調(diào)節(jié)溶液PH值至微堿性，小火蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，稱重產(chǎn)物。（如果溶液顯酸性，會降低NH4Cl產(chǎn)率）⑸在通風(fēng)櫥中將鋅片放入3mol/l硫酸中浸泡以除去氧化層，3-5分鐘后取出干燥，稱重。將鋅片剪碎后放入50ml小燒杯中，加入15ml硫酸，在40℃水浴中反應(yīng)40分鐘左右，當(dāng)反應(yīng)放出的氣泡較少時，常壓過濾。將未反應(yīng)的鋅皮干燥，稱重。體濾液濃縮結(jié)晶為ZnSO4?7H
6、2O晶體稱重，留待第⑹步用。（這里用了質(zhì)量差法求鋅皮反應(yīng)質(zhì)量）⑹在燒杯中加入等量的BaCl2及Na2S溶液，攪拌使之反應(yīng)完全以制取BaS溶液。常壓過濾除去雜質(zhì)。稱取1.80g自制ZnSO4?7H2O，加適量水使其溶解。另取一干燥潔凈的燒杯，向其中交替加入BaS與ZnSO4溶液，同時不停攪動（反應(yīng)中保持溶液微堿性）。反應(yīng)完畢后靜置，減壓過濾（由于顆粒小要用雙層濾紙），稱重產(chǎn)物（不停攪拌有利于生成顆粒細(xì)微的鋅鋇白顏料）。實驗過程如圖1所示。廢舊電池破碎分離黑色混合物鋅筒，鋅皮塑料，鐵帽，紙加水?dāng)嚢铻r青，石墨棒常壓過濾硫酸浸泡濾渣濾液稱重后加H2SO4反應(yīng)停止后常壓過濾
7、烘炒加（NH4）2CO3制得MnO2BaCl2Na2S滴加鹽酸稱重濃縮結(jié)晶調(diào)PH值未反應(yīng)鋅皮ZnSO4?7H2O晶體BaS濃縮結(jié)晶攪拌，減壓過濾得NH4Cl得鋅鋇白圖1回收處理實驗過程圖⒋實驗結(jié)果與計算：⑴初步回收得:塑料0.14g鐵帽0.17g鋅皮5.92g(粗)石墨棒2.07g瀝青0.89g黑色混合物13.22g(取出5.81以供反應(yīng)制鋅鋇白)總質(zhì)量為25.35g⑵ZnSO4?7H2O產(chǎn)率:∵m理論=mZn/MZn=(4.81-2.07)/65*287g=12.48gm實際=9.85g∴產(chǎn)率=m實際/m理論*100%=9.85/12.48*100%=78.91
8、%黑色混合
