锌锰干电池的回收.doc

废旧锌锰电池的环境危害及其回收利用

建水六中高27年级（4）班 李明 卢金梅
指导教师：沈宝金

内容提要 介绍了锌锰电池使用的状况，废旧锌锰电池的危害及回收利用情况，并对回收后的效益进行了分析。
关键词 废旧锌锰电池 危害 回收利用 效益
原电池是高二化学教材中的必修内容。认识电池的类别、工作原理及其对环境的影响，对于深入学习金属知识和氧化还原反应知识具有重要的意义。为了配合教材知识的学习，扩充教材之外的知识，现在任课教师的指导下，以我们最为熟悉的锌锰电池，作有关“废旧锌锰电池的环境危害及其回收利用”的调查小论文。
随着人们生活水平的提高和现代化通讯业的发展人们使用的电池愈来愈多，收音机、手机、随身听等都需要大量的电池作电源。我国是电池生产和消费大国，去年电池产量和消费量达140亿只，但回收率却不足２％。废弃锌锰旧干电池在环境中的存在不仅污染环境，而且还能够影响人类的健康。世界各国也正在研究废旧电池的回收利用方法和如何开展大规模的回收利用问题。今后一个时期，会有更多的废电池出现。然而，尽管近年来，我们对保护自然生态环境日益重视，水污染、大气污染、白色污染等环境污染的治理已不同程度地收到了一定的效果，但废电池污染却未引起人们的足够重视。
1．废旧锌锰电池危害性：
我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰镉、铅、锌等重金属物质。废电池废弃后，电池的外壳会慢慢地腐蚀，其中的重金属物质会逐渐渗入水体和土壤，造成污染。一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害。锌、锰、镍、镉虽是人体必需的微量元素，但生物从环境中摄取的重金属可以经过食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物中成千上万地富积，然后经过食物进入人的身体，在某些器官中积蓄造成慢性中毒这些重金属离子在环境中随着生物链富集、传递，最终影响人类。例如震惊中外的水俣病就是由于汞污染造成的，痛痛病是由于镉中毒引起的。这些重金属离子能够对人体产生各种各样的危害其特征效应如下：过量的锰可引起神经功能障碍；长期食用受镉污染的水和食物，可导致骨痛病，引起骨质软化骨骼变形，严重时形成自然骨折，以致死亡；锌的盐类能使蛋白沉淀，有致癌的危险；铅可引起神经系统（神经衰弱、手足麻木）、消化系统（消化不良、腹部绞痛）、血液中毒和其他的病变。铅能抑制血红蛋白的合成代谢，导致儿童体格发育迟缓，慢性铅中毒的儿童智力低下。
2．锌锰电池的结构及工作原理
锌锰电池的主要成分：
（1） 二氧化锰(深褐色或黑色 混有导电材料石墨或乙炔黑)
（2） 锌筒
（3） 炭棒 铜帽 (导电)
（4） 电糊 (几毫米宽的间隙中充填糊状电解质 由浓缩的氯化铵水溶液、微量升汞和氯化锌以及淀粉组成)
（5） 封口剂(沥青 树脂或石蜡的)
（6） 其他 包装
工作原理：电池内的主要反应：
负极(锌筒) Zn-2e-＝Zn2+
正极(石墨) 2 MnO2+2NH4++2e-＝Mn2O3+2NH3+H2O
2MnO2+2[H]+ 2H2O + 2NH3→2MnOOH+2OH-+2NH4+
总反应:
Zn+2NH4++2MnO2 = Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O)
3．废旧锌锰电池的回收、利用
随着现代科技的发展，我国从2007年1月1日起，开始实行锌锰电池的低汞化和无汞化，大大减轻了对环境的污染程度。锌-锰电池占我国电池总量的92.5%。其中的有用物质为锌、放电二氧化锰、铁、铜、汞及石墨，占电池总量的75%左右，仅锌、放电二氧化锰、铁占了70%，合理的回收利用可以作为资源化的主要对象。根据电池的结构，现介绍一些简单的变废为宝的方法。
3.1 收集铜帽
取下废电池盖，用小刀除去沥青，用钳子慢慢把碳棒拔出，取下铜帽集存，可做为实验或生产硫酸铜等化工产品的原料。
3.2 制锌粒
把从废电池上剥下的锌壳，用水浸，洗去浆糊状物质。然的把锌壳敲扁。集中放在铁坩锅中，加热至500℃左右（锌的熔点为419.4℃），锌即熔化，氧化物等杂质浮在表面，用铁丝把它刮去后，迅速地倒在一个打有许多小孔的铁瓢中，并不断地来回振摇铁瓢。液锌穿过铁瓢小孔，流入盛有冷水的缸内冷却，立即形成光亮的锌粒沉积在缸底。取出晒干，瓶装备用或出售。
3.3 提纯氯化铵（NH4Cl）
用小刀把废电池外壳剥开，取出里边的黑色物质（它是由二氧化锰MnO2、炭粉、氯化铵、氯化锌等组成），然后加水（每节电池的黑色物质加水约50ml），搅拌溶解，澄清后，进行过滤。把滤液加热蒸发至滤液中有晶体出现时，改用小火加热，并不断搅拌以防局部过热致使氯化铵分解。待容器中剩下少量氯化锌（ZnCl2）时，如欲获得较纯的NH4Cl，可利用NH4Cl在350℃时升华的性质，把它和ZnCl2分开。
3.4 提纯二氧化锰
把在过滤时所剩余的黑色沉淀物，用水冲洗5~6次后放入铁瓢中先用小火烘干，再在搅拌下用强火灼烧，以除去其中所含炭粉和有机物。到不冒火星时，再灼烧5~10min，冷却后即得二氧化锰。
【小资料】
我国每年以生产100亿只电池计算，将要消耗15.6万t锌，22.6万t二氧化锰，2080t铜，2.7万t氯化锌，7.9万t氯化铵，4.3万t炭棒，而这些物质在电池使用完后，绝大部分还存在于废旧电池中，其中95%的物质可回收。如果我们能将每年的废电池回收50%，每年就可收得钢2.35万t，锌2.88万t，二氧化锰6.67万t，无害化回收利用废电池带来的环境效益，这一部分收益往往回收企业不能直接得到经济回报，但对整个世界和电池行业而言收益是巨大的。
4． 结束语
关爱身边的环境、参与废旧电池的分类回收利用是每一个人的责任和义务。个人的行为也许微不足道，但把每个人的力量联合起来，便足以托起一种文明，与自然共生的文明，一种可持续发展的文明。
建议国家制定鼓励、扶持政策，大力持久、广泛进行宣传，使之行成人们的自觉行动；理顺回收渠道，建立规模型回收工艺生产系统，只有这样，才能从根本上消除其危害，变废为宝。
通过上述实践活动，也可以检验我们所学的课本化学知识，如过滤、蒸发、结晶、熔化、升华、固体物质的灼烧等实验技巧，氧化还原反应在原电池中的应用，以及金属的知识等。

高27年级（4）班 李明 卢金梅
2007年5月