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    拯救廢電池

    2014-07-29 10:27陳丹妮
    關鍵詞:金屬外殼濾渣鉗子

    陳丹妮

    自第二次科技革命以來,我們便進入了“電力時代”,電力的出現(xiàn)推動了生產技術由機械化轉變?yōu)殡姎饣⒆詣踊?,更改變了人們的生活方式。然而作為日常生活中常用的電源——干電池,它對環(huán)境的污染令人擔憂。

    廢舊干電池內含有大量的重金屬以及廢酸、廢堿等電解質溶液。如果隨意丟棄,腐化的電池會破壞水源,侵蝕我們賴以生存的莊稼和土地,使人類的生存環(huán)境面臨巨大威脅。

    于是我以南孚電池為例,希望通過化學方法回收電池中的可重復利用物質,促進廢舊電池回收產業(yè)鏈的形成,緩解甚至解決電池對環(huán)境的污染。

    一、實驗假設

    從南孚電池中回收可重復利用物質,如草酸鋅、草酸錳、金屬外殼(包括鐵釘)、石墨和MnO2。

    二、實驗過程

    (1)材料準備

    舊電池、鉗子、草酸、稀硝酸(2mol/L)、酒精(95%)、小燒杯(100ml)6個、大燒杯(250ml)2個、漏斗、濾紙、玻璃棒、鐵架臺、蒸發(fā)皿、三腳架、熱水10ml、天平、量筒、手套、石棉網。

    (2)實驗步驟

    1.用鉗子拔出陰極,由于金屬皮極為堅硬,注意技巧和力度。

    2.拆除得到鐵釘和剩余部分。

    3.配置草酸溶液這一過程改進后并不需要特意配置草酸溶液,直接向后續(xù)實驗中的溶液加入草酸晶體即可。

    4.用鉗子拆除金屬外殼。

    5.將可透過離子的紙筒拆開,得到鋅和氧化鋅的混合物1,將混合物1加熱氧化,反應方程式為2Zn+O2=2ZnO。這一過程中可觀察到,混合物1由銀白色變?yōu)榘咨?,帶有微黃。

    6.將回收負極(包裹著離子透過膜的鋅筒)、金屬外皮、糊狀電解質以及石墨和二氧化錳的混合物2加熱5分鐘。

    7.將加熱過的混合物1和混合物2分別粉碎。

    8.向粉碎后的混合物1中加入NaOH溶液攪拌,然后加入草酸晶體,反應方程式如下:

    ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O;

    Na2ZnO2+2C2H204→Na2C2O4+ZnC2O4+2H2O

    9.將上一步得到的混合液過濾,濾渣為草酸鋅,濾液為草酸和草酸鈉。

    10.將粉碎后的混合物2放入 10ml熱水中,趁熱過濾,得到含有氫氧化鉀、鋅酸鉀和Mnx+的濾液1,以及濾渣MnO2和石墨,反應方程式如下:

    Zn2++C2H2O4→ZnC2O4+2H+

    Mn2++C2H2O4→MnC2O4+2H+

    11.向濾液1中加入少量草酸,過濾,濾渣為草酸鋅和草酸錳。濾液2為草酸和草酸鉀。

    12.清洗整理回收得到的物質并稱重,得出草酸鋅和草酸錳的混合物(主要是草酸錳)2.3g;金屬外殼4.6g;草酸鋅4.1g;石墨和MnO210.8g。

    三、創(chuàng)新點

    符合循環(huán)利用的原則,回收物可再次用于電池制造業(yè)。有一定的經濟價值,每節(jié)五號南孚電池能回收成本約0.6元。

    實驗之后,我們又冒出了新的疑問:其他品牌的電池如何提取可回收物質? 怎樣將實驗提取轉變成流水線生產?

    每種電池的配方差異決定了回收時的提取方法。所以應該因材施法,不同的電池采用不同的方法。

    本實驗最難進行流水線生產的就是第一步拆除分離,所以我們設想:能否用特殊長度的金屬刀將電池切開?但這既要保證電池的形狀完好,還要保證金屬刀足夠硬,使用壽命長。因此,拆除問題是實現(xiàn)流水線生產的最大障礙,但一旦解決,本實驗用于實際生產就能水到渠成。(指導老師:熊梅初)

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