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废旧电池的污染与防治

高二级2班学生：潘 晶
辅导教师：刘少武
近段时间，常有一些关于废旧电池污染环境的指导，国内的呼声特别强烈，似乎已与治理“白色”污染和汽车尾气等相提并论，从光明日报、科技日报、中国环境报等中央报纸到广州日报、羊城晚报、信息时事报、南方都市报等地方报纸，电台、电视台、国际互联网，几乎所有的媒体都参与了电池污染和回收的大讨论。一节小小的废电池果真有那么大的危害吗？其危害究竟有多大？这些危害是如何产生的？全世纪的电池消费量究竟有多少？作为一名高中生，我们又能为社会做些什么呢？针对这一系列的问题，我们组织了这个课题。
一、废旧电池的危害
废电池虽小，危害却很大。电池中含有大量对生态环境有害的汞、镉、铅、镍等重金属物质。下面着重阐述各种物质对生物体的影响。
1、汞俗称“水银”，具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统也有不良影响。它能使人体牙齿松动，毛发脱落，手指抖动，神经错乱。（1953-1956年，日本熊本县水俣市，水俣病事件）
2、铅及铅化物使人感到头痛头错眼花和失眠，精神恍惚，疲乏无力，烦躁易怒。并伴有关节痛及植物神经功能紊乱，手指有轻度颤抖、贫血。
3、镉化合物可引起金属热，重者可出现肺水肿。慢性中毒主主要是对肺、肾脏和骨骼的损害。突出症状是肌肉、骨关节疼痛。可能出现蛋白尿。（1955-1972年日本富山县神通川流域痛痛病事件）

4、镍盐可引起金属热剧烈，瘙痒和湿疹，羰基镍可引起头痛、头晕、头发沉、步态不稳，恶心、呕吐、胸闷等麻痹神经系统，严重刺激呼吸道，从而引起炎症和肺水肿。
据报道：一节废旧一号电池可以使一平方米的土地绝收，一节纽扣电池可使60万升水不能饮用。是耸人听闻还是果如其然？

二、1、2006年1月份我做了如下一组实验。

动物实验
实验工具：鱼缸一只
实验材料：金鱼两只、配制液若干
实验步骤：将电池废液倒入缸中
实验数据及图片：

                         初期：
金鱼活泼

加废液

一小时：
金鱼渐渐停止游动

　 三小时：
金鱼左右摇摆，呼吸急促

二十四小时：
金鱼死亡，漂浮在水面上

2、实验结论：
由此可见，电池废液影响了动物的正常生长，使其在短时期内死亡。如不加以控制，势必造成生态环境的不平衡，并最终导致一系列全球性问题。

40多年前，在日本九洲南部的一个沿海小镇——水俣镇，当地居民中出现了一种奇怪的病。患者开始口齿不清，步态不稳，四肢麻痹，最后全身痉挛，精神失常，在痛苦的折磨中死去后来染上这种疾患的人越来越多，甚至连猫和海鸟都出现了同样的症状。后来，医务工作者从死者的尸体和海鱼体内发现了有毒的甲基汞，证明了人是吃了被污染的鱼而中毒的。经过调查，原来是当地的日本氮肥工业公司常年向水俣湾排放含汞废水，使海水受到了汞的污染，当地捕捞的海产品中都含有高浓度的甲基汞。
为了恢复水俣湾的生态环境，日本政府花了14年的时间，投入了485亿日元，把水俣湾的含汞底泥深挖4米，全部清除。同时，在水俣湾入口处设立了隔离网，将海湾内被污染的鱼统统捕获进行填埋。曾亲眼目睹过水俣病爆发的日本水俣市市长吉井正澄感慨地说：“经过近半个世纪的不懈努力，我们终于从水俣病的阴影中走出来了，正在建设一个新的水俣市。我希望全世界都吸取日本水俣病的教训，摆脱愚昧的生产方式，推行文明的生产方式。”
由此可见，汞等一些重金属对生态环境的影响是多么巨大。若把废电池混入生活垃圾中一起填埋，久而久之，渗出的重金属物质必然会污染地下水和土壤。将直接危害人们身体的健康。
三、国外废旧电池的回收与处理概况
日益增长的垃圾产量正在使我们居住的星球超负荷运转，“水俣病”、“垃圾围城”早已为我们敲响了警钟。如何实现无害化、减量化、资源化已是当务之急。“放错了地方的资料”是近年来人们对垃圾的重新认识。实行垃圾分类将使能够回收的垃圾废物实现物尽其用，变废为宝。
日本：
北海道山区的野村兴产株式会社主要业务是一次性废弃电池处理和废荧光灯处理。野村兴产每年从全国收购的废电池达13000吨，占全国废弃电池的20%。以往，主要是回收其中的水银，通过高温（600-700℃）焚烧炉焚烧令水银废气排除收集，但目前日本国内电池已不含汞了，就主要回收电池的铁壳和其中“黑”原料，并进行第二次产品的开发制造，如其中一种原料可用于电视机显像管的生产上。回收电池需占用很大的空间，野村兴产是一个民营企业，日本政府对它没有投入一分钱，但日本电池工业协会提供了很大帮助，协会和日本各大厂家进行协调给野村兴产一些资金补偿。在这种条件下，野村兴产每年处理废电池的能力可达16000吨，另外提取废荧光灯中的水银一年可达40吨，而全日本一年报需求量也仅为20吨，在这方面完全可做到循环利用，同时也确保了它的利润。其它电池如铅酸电池，日本可做到100%地回收，二次电池和手机电池也正在通过生产厂家的配合积极开展，特别是回收锂离子电池中的钴利润可观。
美国：
在刻电池环境管理方面立法最多最细的一个国家，不仅建立了完善的废电池回收体系，而且建立了多家废电池处理厂，同时坚持不懈地向公众进行宣传教育，让公众自觉地支持和配合废电池的回收工作。
四、国内废弃电池的回收和处理状况
国内有关部门曾对废弃电池的回收、处理做过尝试和探讨。环保志愿者和一些厂家、商家的回收尝试全国各地比比皆是，但都因回收的电池无处接收或无法处理而不了了之。研究人员也曾提出过好多处理再生方法，但收效甚微。为什么会出现如此局面呢？究其原因有四：
一是回收难，目前大多数公民还不具备自觉回收废旧电池的环保意识。
二是没有处理和再利用的措施，仅仅是将污染搬个家集中起来。从治理污染本身来说并无太大意义。而且集中堆放会加剧腐蚀（行话称为传染），造成电解液泄露。同时容易短路，引起剧烈反应，甚至爆炸。再者露天堆放，日晒雨淋很容易造成土壤和水流污染，甚至造成局部严重污染。
三是废旧电池的处理技术有限。这也是一个世界难题，特别是一次性电池，原材料品种太多，增加了处理难度。
四是废弃电池回收处理作为一个产业发展是一项复杂的工程，除了在技术上和管理上可行外，还必须在经济上可取废弃电池处理再利用成本，除铅蓄电池外都很高。据报道，某著名高校一位博士曾为废旧电池处理的经济效益算了一笔帐。每天处理10万只电池，除去费用可盈利1.9-2.1万元，以80亿只电池50%的回收率计算，1年的利润达8亿元。显然，这位博士对电池的成本构成根本不了解，国内消费的电池70%以上为低档的锌锰电池，碱锰电池和其它高档电池不足30%，各种电池的平均出厂价估算宽余一点只有0.4-0.5元/只，其中材料成本不超过0.3元/只，按照这位博士的算法，每处理1只材料成本仅有0.3元的电池就可盈利0.2元，显然是不可能的（废旧电池中还有好多不能再利用或利用价值极低的材料，如占总成本10%以上的包装材料、2-3万元1吨的锌粉变成只有几千元1吨的粗锌等），如真有这么高的利润回报，那么，电池回收和处理也不需要全社会大声疾呼了。
五、回收电池的处理办法
锂离子电池：
电池组——解体+塑料和金属壳回收，
单体电池焙烧——粉碎——分选——筛上物磁选出铁，
筛下物——酸溶液——过滤——加入溴酸反应——过滤——溴酸钴——干燥——热处理——钴化合物
锌锰和碱性锌锰干电池：
电池——解体、分选——铁壳直接送铁冶炼厂冶炼，残余物——焙烧，气体冷凝制
成粗汞——精制——汞，焙烧潭——粉碎——磁选——铁潭进铁冶炼厂冶炼，锌渣——加工——锌（电池原料）和锰氧化物（偏磁体材料）
镉电池：
电池——解体——粉碎——分选——焙烧——铁镍合金作不锈钢原料，镉用于镉镍电池
金属氢化物镍电池：
电池——解体——粉碎——分选——焙烧——铁镍合金作锈钢原料
铅蓄电池：
电池——解体——分选——塑料再生，含电解液经处理用于电解铅，
铅电极溶解——（粗铅）——电解——精制——精铅
铅电池采用的再生工艺技术如下：
解体：将硫酸放出后单独回收，将机壳用粉碎机解体，用比重法选出塑料后，再分为极板、板柱、电池槽和盖等。
分类：将除去塑料的含铅部件破碎至（60mm的小块后分为4类）：
A、铅粉，占重量的64%，含Pb占总量的约70%；
B、铅泥，占5%，含Pb约3%；
C、小块铅合金，占7%，含Pb约26.5%;
D、铅渣，占14%，含Pb约0。5%。
再生：将A和制铅厂的烟尘一并处理，利用用软铅再生，制成含锑1.7-1.9%的电池；将B供转炉处理；将C作金属配料；将D填埋处理。
目前回收利用率已达90%-95%，主要原因如下：
1、结构单一含铅量大易回收；
2、耐蚀性能好，易作为金属再生利用；
3、已建立起完善的回收和再生处理系统；
4、治烟容易，即使混入锑亦可作电池用软铅利用。
下一步是稳定提高回收率和改善回收过程中硫酸和铅尘的污染。
镍镉电池采用的再生工艺技术如下：
镍镉电池的主要金属为镍、镉和钢铁等。由于镍是钢铁、电器、有色合金、电镀、催化剂和铝镍钴电磁铁等方面的重要原料；镉亦是电池、颜料、塑料稳定剂、电镀和合金等方面用的稀有金属，工艺有两类：
1、干法，它主要利用镉及其氧化物蒸气压较高的特点和镍分离。如关西触媒化学公司的工艺流程为：
A、剥离电池表面被覆层；
B、在900-1200℃下进行氧化焙烧，使之分离为镍烧渣和氧化镉浓缩液；
C、镍烧渣作为钢铁冶炼原料使用；
D、对氧化镉浓缩液经浸出净化后制成各种镉盐或金属外销。日本再生中心用650-1200℃间歇真空加热，使镉蒸发而和镍分离；东京资源公司则将电池解全后加热而取出镉蒸气，日处理能力达100-200t。
2、湿法，东京资源公司采取将剥离被复层后的废电池破碎并和污泥渣一并用硫酸浸出，以除去铁等杂质。然后在镍镉液中吹入H2S，以形成CdS而分离；镍不容于酸液中，可加入Na2CO3使之形成NiCO3作为成品出售。关于镍镉电池的回收系统，按1993年颁布的“再生利用支援法”规定，从消费者到再生工场有3个渠道：
A、通过垃圾分类收集，经地方自治体转交；
B、经电池销售商、生产厂转交；
C、随配套机器销售店、服务中心转交；
3、其它旧电池处理技术
北京科技大学及有关科研单位经20多年研究攻关，研制出国内首创的废旧电池“物理分选——化学处理”新工艺。不同于国外火法处理的新方法，采用湿法工艺流程，能充分对废干电池进行无害化、资源化处理，提高了废旧电池的利用率。此方法可回收废旧电池中82%的有用成分，其中锌的总回收率达到83.54%,二氧化锰的总回收率为81.91%，含汞废潭可送专门工厂处理，新工艺通过对废旧电池物理分选获得铁皮、锌皮、铜针、铜帽以及二氧化锰、锌粉和石墨混合中间产品等，再通过化学方法将其提纯，工业废水经处理后可循环利用，不会产生二次污染。应用这一新工艺建成的河培养费省东华鑫馨废旧电池再生处理厂目前在易县建成，这将有效解决我国废旧电池对环境的污染问题。
六、治理废充电池污染之我见
1、铅蓄电池实行以旧换新
铅蓄电池的回收可以实行销售许可证制度。具体做法是由政府的某个执法部门（如环保局）或由批准成立专门的公司对销售铅蓄电池的商业部门（包括工厂）发放销售许可证，同时签订以旧换新的合同，所有铅蓄电池衽以旧换新。新购电池时必须交纳较大数额的押金，换购电池时返还押金。废弃铅蓄电池的处理由指定的工厂进行，在全国分区域指定几家具有一定规模、技术先进的铅冶炼厂，完善处理设施进行集中处理。
2、使用小型二次电池强制回收镉镍电池，引导消费“环保型”电池。
小型二次电池的回收可对镉镍电池征收回收费，回收费的一部分用于支付给电池回收者，一部分用于补贴废电池处理厂。回收费的征收使镉镍电池售价相对较高，以此来改变消费者的消费行为，使小型二次电池的消费重点转向氢镍、锂离子电池等污染相对较小的“环保型”电池。小型二次电池的再生利用应先选择有条件的单位进行资源化示范工程的研究，开发经济、科学、可行的环境无害化处理技术，成功后再向全国推广，一哄而上，浪费财力，弄不好还会造成更大的污染。在没有成熟的处理技术前，建议采用“深埋”的办法。
3、普通民用干电池重点落实无汞化
锌锰和碱性锌锰等民用干电池目前的再生技术尚不成熟，废弃电池的回收处理完全依靠企业行为实现自负盈亏难度较大。借鉴发达国家做法：一方面应重点抓好污染源的控制，普通电池的污染主要是汞污染，应从电池设计和生产着手，重点抓好电池无汞化的实施。国家经贸委等九部委关于“限制电池产品汞含量的规定”要求2001年实现电池低汞化（汞含量低于电池总质量的0.025%），2005年实现碱性锌锰电池生产无汞化汞含量低于电池总质量的0.0001%）。达到这一目标的关键是执法的力度。另一方面，要抓紧开发环境无害化处理技术，废电池收集后的出路在于环境无害化的处理，处理技术的先进性、经济性直接影响治理污染的最终效果。现阶段，废弃民用电池的回收应抓紧制定有关法规和可操作的实施细则，同时加强电池回收的宣传力度，使公民养成自觉回收电池的习惯。
4、电池产品应标注回收标识
为提高全民的环保意识，使消费者自觉养成分拣垃圾、回收电池的习惯，建议厂家在包装物或单体电池上用文字标注环保宣传内容，如“不能作生活垃圾处理”、“注意回收”等字样。环保部门也可做出相应的规定。
5、建立有效的废弃电池管理体系
减轻和治理废弃电池的污染关键是要尽快建立废电池回收再生体系。说来说去，搬来搬去都无济于事，关键在于实际、有效的措施。首先，国家必须明确管理废电池回收利用的第一职能部门。其次，组织有关部门，根据不同类型的电池，制定回收、再生实施细则，还要建立一套完善的监督机构，甚至可以通过法律解决，这在国外也不无先例。
6、回收处理废弃电池，国家应从政策上给予扶持
废电池的回收再利用是一项较复杂的系统工作，其管理过程应根据国情综合考虑环境、经济、技术水平和行业发展等多方面的因素。废旧电池的回收处理工作要循序渐进。可以肯定，废弃电池特别是小型二次电池和民用干电池，回收处理成本高，盈利的难度较大。废旧电池的处理要在产业经济的轨道上运行，必须获得政府的支持，否则，永远只是“纸上谈兵”。为了环境保护的百年大计，建议有关部门在政策、税收和投资方面给予扶持，特别是项目投资，应给予一定补贴或作为公益事业来办。当然废弃电池处理再利用投资较大，如果全国浪费太大，也无必要，可在处理技术成熟的基础上近区域建成几个处理站集中处理。废电池的无害化处理和综合利用对保护环境、节约资源意义重大，出台支持废电池回收再生的政策已迫在眉睫。

七、总结
“地球只有一个”保护环境，爱护地球，给子孙后代留下一片蓝天和碧水，是全世界人民所向往并为之奋斗的目标。废弃电池对环境的污染已是一个不争的事实，关注电池的回收再利用，发展无污染、无公害的“绿色”化学电源产品已是时代要求和大势所趋，也是电池产品可持续发展的必由之路。随着中国经济国际化程度的加深，随着中国加入WTO进程的加快，国人的环境保护意识越来越强，全社会对电池污染环境、要求回收、处理废弃电池的呼声也越来越高，实现废弃电池回收、处理再利用已迫在眉睫，刻不容缓。
作为一名合格的新时代的高中生，我们应该从现在做起，从自我作起，关爱环境，作好宣传，为地球母亲的健康而努力。当然，个人的行为也许微不足道，但把我们每个人的力量联合起来，便足以托起一种文明，一种与自然共生的文明，一种可持续发展的文明。

八、主要参考文献：
吕鸣祥等著《化学电源》           天津大学出版社（1992）
李国欣主编《新型化学电源导论》   复旦大学出版社（1992）
顾登平等著《化学电源》           高等教育出版社（1993）
梁鹏翔主编、汪继强主审《电池材料》电子工业出版社（1995）
宋文顺主编《化学电源工艺学》    中国轻工业出版社（1998）
陈平初等著《化学知识探源》       湖北教育出版社（1999）