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废旧锌锰干电池的回收利用 顾方伟 101242013 南京大学匡亚明学院 摘要： 利用废旧锌锰干电池为原料、双氧水为还原剂、碳酸钠为沉淀剂进行了碳酸锰的制备，并用化学滴定法分析了产物中锰的含量，还对同样以双氧水为还原剂不同制备条件下的实验结果进行了分析、比较。 关键词：废旧锌锰电池；回收利用；碳酸锰；双氧水法 引言 随着社会经济的发展，各种电子产品和通讯器材大量涌现，且更新换代速度不断加快，从而使人们在生产、生活中使用的电池数量与种类急剧增加。与干电池生产与消费相关的问题是电池中含有的有害成分。在电池废弃后造成环境污染与资源浪费。国外已经进行的研究与实验表明，废干电池若流入自然环境中。电池中的重金属离子就会在土壤或水体中溶解并被植被的根系吸收。并顺着食物链使重金属在人体内富集。由于重金属离子在人体内难以排泄。最终会损害人的神经系统及肝脏功能。电池中除有害成分外，还含有大量锌、锰、铜、镍、银、铁、塑料、纸皮、碳棒等有用成分，构成可回收利用资源[1]。本综合实验目的在于回收废旧电池中的锰，将其制成碳酸锰测得锰的含量。 实验室制取碳酸锰的方法有很多，较常用的包括：双氧水法、草酸法、活性炭法、盐酸法等[]。采用双氧水法，在硫酸介质中以过氧化氢为还原剂，以碳酸钠为沉淀剂，制得了较纯的碳酸锰。该法对仪器、设备的要求较低，成本不高，流程简单，是生产高纯碳酸锰的。 仪器：钳子、剪刀、煤气灯、三角架、石棉网、蒸发皿、坩埚钳、布氏漏斗、吸滤瓶、玻璃棒、表面皿、胶头滴管、滴定管、10m量筒、100m量筒、50m烧杯、250m烧杯、400m烧杯； 试剂：松下9 V碳性电池一节浓硫酸30%H2O2溶液浓氨水活性炭固体10% 盐酸氢胺溶液0.05 mol/L EDTA标准液氨氯化溶液（H=10）5%铬黑T指示剂。将废旧电池切开，取出碳棒，分离出黑色结块状固体。再将分离出的黑色固体研磨成粉末，置于mL烧杯中，加100mL纯水溶解。加入6 mol/L硫酸调节pH为2，搅拌一定时间后静置，浸泡20，抽滤得到黑色混合物。滤渣置于蒸发皿中高温焙烧，约加热1，直至无火星产生，得到略带棕色的固体。冷却后，称取5 g固体到250mL烧杯中，加入10mL 6 mol/L的硫酸10mL纯水，滴加8mL 30%双氧水进行反应。待反应稍缓和后，加热至试样溶解，加热至剩余的过氧化氢完全分解，停止加热，冷却、抽滤。7左右，搅拌均匀，使其沸腾5分钟以上。冷却并加活性炭搅拌，使其沉淀充分，抽滤。 70~80 oC水浴中,在不断搅拌下，向硫酸锰溶液中缓慢滴入0.5mol/L的Na2CO3，调节pH至7~8,冷却，陈化至下次实验。滤出沉淀，用少量纯水洗涤，将沉淀转移至蒸发皿中，于沸水浴烘干，即得沉淀碳酸锰。称取0.18样品，称准至0.0002。加20水6 mol/L盐酸溶液，水浴加热至样品溶解。必要时加1~2滴过氧化氢溶液至暗色褪去，再加100水，210%盐酸羟胺溶液，用0.05 EDTA标准液滴定，近终点时，加10氨氯化铵溶液（H＝10），5滴5%铬黑T指示剂。继续滴定溶液由紫红色变为纯蓝色。反应式： %按下式计算： 式中：——EDTA的体积 ——EDTA的浓度 ——样品质量 0.——每毫摩尔之克数m(锌皮)=17.30g； m(碳棒）=5.06g； m(外壳）=13.36g. 碳酸锰产量：5.碳酸锰理论产量：6.61g 碳酸锰产率：5./6.61g100%=80.48% 二价锰含量测定数据次数 m()/ g V(EDTA)/mL Mn% MnCO3% 1 0.1783 28.32 44.35% 92.80% 2 0.1800 28.61 44.39% 92.87% 取平均值得：锰含量：4%；碳酸锰含量：9.84% §2.2 关于实验方案的讨论 从废旧电池中制取的关键步骤是将+4价的锰还原为+2价，还原剂的选择尤为重要，而本实验中选择了用双氧水作为还原剂双氧水与MnO2反应的方程式为 反应优势： 双氧水反应后生成氧气，不会引入新的杂，产物纯度高； 过量的双氧水可加热除去，一方面产物无污染，对环境友好，另一方面不需要其他试剂进行除杂，节约了成本；反应速度较快，反应完全程度高5 Na2CO3 5.12 77.46 91.34 缪海涛 45 NH4HCO3 5.24 79.27 92.70 陈菁菁 56 Na2CO3 5.57 84.27 92.68 陈伟 56 NH4HCO3 3.72 56.28 94.10 顾方伟 67 Na2CO3 5.32 80.48 92.84 戴鸿冉 67 NH4HCO3 3.42 51.74 93.79 本实验中采用硫酸与双氧水与二氧化锰共同反应，生成硫酸锰。研究，盐酸、硝酸、硫酸的浸取率基本相同，对于酸的