从废锌锰电池中提取有用物质.doc

PAGE PAGE 10 从废锌锰电池中提取有用物质 陈媛媛 指导教师 程孟琪 （安顺学院化学系03化教 贵州 561000） 摘 要： 废干电池中以锌锰电池消耗量最大，占电池总产量的90%以上，其废弃物中主要有锌、锰、铜等重金属。通过实验方案的设计可从废旧锌锰电池中，回收锌皮（制备ZnSO4·7H2O）、铜帽、氯化氨、二氧化锰等物质。全文详细论述了废干电池的危害以及探究处理废电池可行途径 关键字： 废锌锰电池 危害 回收利用 可行性研究 1.引言 电池是我们日常生活中最常见的商品之一。照相机、录音机、MP3、CD、CV、门铃、遥控器等,都离不开电池。我国是民用电池的生产和消费大国,年产量达150亿只,消耗量达到了80亿只,主要为锌锰电池,平均每一个中国人一年就要消费5只电池。随意丢弃电池，不仅严重污染环境，危害人体健康，而且浪费了国家有限的资源。据测定1节1号电池能使一平方米的土壤板结,使土壤中的脲酶、氯化氢酶、转化酶的活性下降,而且,通过植物进入到人体内的重金属无法排除体外,影响身体健康[1]。同时,废旧电池的随意丢弃将造成严重的资源流失。以每年生产100亿只电池计算，全年将要消耗15.6万吨锌、22.6万吨锰、2080吨铜、2.7万吨氯化铵、4.3万吨碳棒；由此可知，废旧电池的处理与综合利用，对保护环境、保护资源具有重大意义，鉴于此方面的目的，笔者通过实验方案的设计，探究实验室处理废干电池的可行途径。 2.实验原理 本实验处理的是锌-锰碱性干电池，该电池负极为电池流体的锌电极，正极是能被MnO2包围着的石墨电极，电解质是糊状物氯化铵。 电池反应：Zn+2NH4Cl+2MnO2=2Zn(NH3) Cl2+Mn2O3+H2O 在使用过程中，锌皮被不断的消耗，MnO2起氧化作用，糊状氯化铵作为电解质没有被消耗，碳粉是填料，处理回收的废电池可以获得多种物质，如；锌、汞、MnO2、氯化铵和碳粉等，使其变废为宝。 并对回收到的产品检验纯度： 1.MnO2纯度的检验： W MnO2=｛{[mH2C2O4－（5/2）MH2C2O4×C KMnO4V KMnO4]×87.3}m MnO2×M H2C2O4｝×100% 2. NH4Cl纯度的测定： WNH4Cl=[（MNH4Cl×CNaOH×VNaOH）/1000×mNH4Cl]×100% 3. ZnSO4·7H2O纯度的测定： WZnSO4·7H2O=[(M ZnSO4·7H2O×CEDTA×VEDTA)/1000×m ZnSO4·7H2O]×100% ３.实验部分 3.1 实验仪器和药品 3.1.1 仪器：天平、电子称、烧杯（250ml、100ml、50ml）、玻璃棒、抽滤装置、滤纸、普通漏斗、蒸发皿、酒精灯、剪刀、PH试纸、 3.2.2 药品：废干电池、甲醛（40%）、酚酞、草酸、高锰酸钾（0.1mol/L）、硫酸（2mol/L、8mol/L）、NaOH（0.1mol/L）、硝酸（2mol/L）、盐酸（2mol/L）、双氧水（3%）、硝酸银（0.1mol/L）、K4[Fe[CN]6]（0.2mol/L）、铬蓝K-柰酚绿指示剂、EDTA（0.02mol/L） 3.2实验步骤： 3.2.1 材料准备： 取1号废锌锰电池一只，剥去电池外层包装纸，用螺丝刀撬去盖顶，用小刀挖去盖下面的沥青层，即可用钳子慢慢拔出碳棒（连同铜冒）。用剪刀把废电池外壳剥开，即可取出黑色物质；它为MnO2、氯化铵、ZnCl2、碳粉等的混合物质。废电池表面剥下锌壳，可能粘有氯化锌氯化铵及二氧化锰等杂质，应先用水刷洗除去，（这些也要转移到黑色粉末中过滤液体中）。 把废干电池分解为三个部份： 第一部份：黑色物质的滤渣（包含有MnO2、碳粉、等混合物质） 第二部份：黑色物质的滤液（包含有氯化铵、ZnCl2） 第三部份：废干电池的外壳——锌片 3.2.2 黑色物质的滤渣： ①提取MnO2 将滤渣用水冲洗2—3次放入蒸发皿中，先用小火烘干，称重为27克，再搅拌下用强火灼烧，以除去其中的碳粉和少量有机物，到不冒火星时，再灼烧5—10分钟，冷却后即得MnO2称量为20克。利用差量法就可计算得到碳粉在黑色粉末中的含量为6克。 ②验证二氧化锰 在两个试管中分别加入3%的过氧化氢溶液3ml和合成洗涤剂溶液3—4滴。在其中的一个试管里加入少量制取的黑色固体，若反应相对于另一个试管反应速度迅速加快，则黑色固体为二氧化锰。 ③二氧化锰的纯度检验 在二氧化锰产品中加入草酸固体，在硫酸的作用下沸水浴中溶解，用高锰酸钾滴定到终点为粉红色。反应式为：MnO2+H2C2O4+H+→Mn2++CO2↑+4H2O 2MnO4＿+5H2C2O4+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2 3