废旧电池的处理方法

探索废旧电池的处理方法

马鞍山二中蒋万月蒋朕刘清

我们的初衷

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。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。

电池的危害

锌锰和碱锰电池中的Hg含量：

电池种类含汞载体及Hg含量：R20R14R6R03

糊式锌锰电池浆糊，HgCl2 ：0.05%4.5×10-56×10-5

纸板锌锰电池浆层纸，HgCl2 ：1.2g/m25×10-57×10-51×10-51.3×10-5

碱性锌锰电池锌粉, Hg 3%～6% 0.5%～1%0.4%～0.9% 锌锰、碱性锌锰电池是用量最大的民用电池，废弃电池除了汞的污染外，还存在锌、锰、铜等其他重金属的污染。由于使用分散，回收难以管理，废弃电池再生成本较大，加上目前还缺少科学、经济的处理方法，废弃电池一般均作为生活垃圾处理。由于生活垃圾的处理方法不尽相同，其污染方式也不一样。垃圾作堆肥时，废弃电池增加了作堆肥作物产品中的重金属含量。其污染程度取决于废电池在生活垃圾中的比例，当废电池很少时，一般不会构成污染。生活垃圾填埋时，主要污染水系和填埋场附近的土壤，污染程度取缺于填埋是否符合标准，如符合标准，一般也不构成对环境的污染。生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的汞、镉、铅、锌等重金属一部分在高温下排入大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。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，則形成蒸汽，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６０万升水，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。

我们的实验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

实验室步骤：一部分采用手工分离的方法，一部分直接溶于硫酸〉

溶于硫酸部分：实验设备：体积分数30%的硫酸600毫升三份，500克的废旧电池（民用6号干电池和碱性电池。）

步骤：将废旧电池直接溶于硫酸中。

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），电池有80%溶解。

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。

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。

提取铁：由于一部分铁是以单质形式存在，用磁铁吸取其中部分铁单质．

将手工分离余下的固体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。

反应原理：2R（金属）+2xH+=2R x++xH2↑

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。

R x++XOH - = R(OH)x↓各个金属离子沉淀的ksp值如图一所示：

步骤：滤液呈黄绿色，Array

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。

分析：沉淀后，沉淀金属百分比较大，镍和铁等金属的量减少，用加热的方法可使其氢氧化物变成氧化物，再用铝热法置换出金属单质，可以回收金属并获得一定的经济效益。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。 R x+ + OH 2O 通电R ↓+

2

1

O 2↑+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NiSO 4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＝0．1元＋7元＝7．1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＋1．2元＋0．26元＋0．5元＋0．3元＝7．26元

每块废旧电池回收差价＝废旧电池价格－废旧电池回收费＝7．1元－7．26元＝－0．16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0．16 元。