NON-FERROUS METALS RECYCLING AND UTILIZA TION,2006-7
19
从废旧锌锰电池中回收锌和锰的工艺研究
江苏科技大学材料学院化学与环境实验室 高玉华
摘 要：废旧锌锰干电池经过剖开、焙烧处理，去除汞和碳粉，再用硫酸浸取，滤液采用沉淀法分离锌和锰。锌和锰的回收率分别为９４．５％和９３．６％。
关键词：废旧锌锰电池；锌；锰；回收
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｕｓｉｎｇ
ｗａｓｔｅ Ｚｎ－Ｍｎ ｂａｔｔｅｒ
ＧＡＯ Ｙｕ－ｈｕａ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｅｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｕａｃｔ：Ｚｎ—Ｍ ｎ Ｗａｓｔｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｉｓ ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｂｙ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｍｏｖｅ Ｈｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄｃａｒｂｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｉｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｉｓ ｓｅｃｏｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｗｉｔｈ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｚｉｎｃ ａｎｄ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ ａｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｚｉｎｃ Ｉｓ ９４．５％．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｉｓ ９３．６％．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｚｎ－Ｍｎ Ｗａｓｔｅ Ｂａｔｔｅｒｙ；ｚｉｎｃ；ｍａｎｇａｎｅｓｅ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ我国是干电池的生产和消费大国，年产量达１５０亿只，居世界第一位，占世界总量的１／３左右［１］，其中７０％是锌锰干电池。以每年生产１００亿只干电池计算，全年将要消耗１５．６万吨锌，２２．６万吨氧化锰，２ ０８０ 吨铜，２．７万吨氯化锌，７．９万吨氯化铵，４．３万吨碳棒［２］，相当于三四个大冶炼厂的年产锌、锰量。目前国内外都很重视对废干电池资源化的研究［３、４］
，废旧锌锰干电池尚无较好的处理方法［５］，用固化法处理废干电池［６］填埋后的废锌锰干电池中的锌、锰等有用物质不能回收，也不利于土地资源的开发与利用［７］。作者对废旧锌锰干电池中锌锰回收工艺进行了探索，找到了锌、锰回收的工艺条件。
一、实验部分
实验仪器 电池破解设备、马弗炉、１ ０００Ｗ电炉、ＡＡ３７０原子吸收分光光度计、雷磁２５酸度计、汞回收装置等。
实验药品 硫酸、硫化钠、氨水等。
实验方法 用自制的电池破解设备将废锌锰干电池剖开，使碳棒、金属帽、锌皮、铁片、碳包得到分离。将碳包中内含物置于瓷坩埚内，送入马弗炉在７５０℃焙烧１ｈ （ 烟气排放处设回收汞装置 ），
作者简介：高玉华（１９６４—），男，高级工程师，化学与环境实验室主任，从事固体废弃物处理方面的科研教学工作。
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
科技园地
20取出冷却，将内含物全部倒入
１ ０００ ｍｌ的烧杯中，用１∶１硫酸
适量浸取，放置过夜，过滤，沉淀
物用硫酸溶解，稀释法除铁［６］，结
晶得硫酸锰。在滤液中加入１∶１的
氨水，调节ｐＨ值为８￣９，过滤，向
滤液中加入２０％硫化钠，过滤。将
沉淀物与锌皮一起铸锭。工艺流
程如图１所示。
二、结果与讨论
锌锰干电池的组成 按实验方
法将锌锰干电池剖开，分析每种
型号和品牌废电池中碳包、碳棒、
锌皮、铜帽、铁皮和浆糊、沥青、
塑料等的含量，结果见表１。
表１ 锌锰废干电池的组成 单位：％
焙烧温度和时间的选择 焙烧
的目的是除碳和汞以及使高价锰
的氧化物分解。在５００℃时分解，
碳不易烧去，温度越高，碳越易烧
去；在６００℃时，碳可以烧去，但
锰的高价氧化物不易还原为氧化
锰；而温度大于７５０℃，锌将以蒸
汽形式进入烟气。在７５０℃下焙烧
０．５ ｈ，碳没有烧尽，焙烧ｌ ｈ，碳
已烧尽。所以，本实验选定焙烧温
度为７５０℃，焙烧时间为ｌ ｈ。
酸浸时酸的种类选择 按实验
方法，分别用１∶１的硫酸、盐酸、
硝酸和磷酸浸取焙烧后的粉末，
分析浸取液中锌和锰的浓度，计
算浸取率，结果见表２。
表２ 酸的种类对浸取率的影响 单位：％
磷酸的浸取率最低，而硫酸、
盐酸、硝酸的浸取率基本相同，由
于本实验要制取硫酸锰，故本实
验选择硫酸。
酸的浓度选择 按实验方法，
分别用１∶１的硫酸、１∶２的硫酸、
１∶３的硫酸浸取焙烧后的粉末，分
析浸取液中锌和锰的浓度，计算
浸取率，结果见表３。
表３ 酸的浓度对浸取率的影响 单位：％
由此可知：１∶１的硫酸浸取率
最高，故本实验选择１∶１的硫酸。
酸浸时间的选择 按实验方法，
分别用１∶１的硫酸浸取焙烧后的
粉末，浸取时间分别为１ｈ、２ｈ、３ｈ、
４ｈ和放置过夜，分析浸取液中锌
和锰的浓度，计算浸取率，结果见
表４。
表４酸浸时间对浸取率的影响单位：ｈ、％
由此可知：随着浸取时间的延
长，浸取率也增加，故本实验选择
放置过夜。
ｐＨ的选择 按实验方法，用氨
水调节不同的ｐＨ值，过滤，测定
滤液和沉淀中锌和锰的含量，结
果见表５。
表５ ｐＨ的选择 单位：％、ｇ?Ｌ－１
由表可知：在ｐＨ＝８￣９时，锌
和锰的分离较好，故本实验选择
ｐＨ＝８￣９。
锌、锰回收率计算 取５号英
雄牌电池２节，按实验方法，制得
硫酸锰２９．７２ｇ，纯度为９８．９％，锌
块８．１０ｇ，纯度为９９．１％，求得锌
的回收率为９４．５％，锰的回收率为
９３．６％。
三、结论
由以上实验结果可知：将废锌
锰干电池经过剥离，将碳包中内含
物焙烧的适宜温度为７５０℃，焙烧
时间为ｌｈ，浸取用酸适宜为１∶１的
硫酸，沉淀法分离锌和锰的适宜
ｐＨ为８。本实验流程操作简单，锌
和锰的回收率较高，是锌锰废干
电池中锌和锰回收的较好方法。
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NON-FERROUS METALS RECYCLING AND UTILIZA TION,2006-7 19 从废旧锌锰电池中回收锌和锰的工艺研究 江苏科技大学材料学院化学与环境实验室 高玉华 摘 要：废旧锌锰干电池经过剖开、焙烧处理，去除汞和碳粉，再用硫酸浸取，滤液采用沉淀法分离锌和锰。锌和锰的回收率分别为９４．５％和９３．６％。 关键词：废旧锌锰电池；锌；锰；回收 Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｕｓｉｎｇ ｗａｓｔｅ Ｚｎ－Ｍｎ ｂａｔｔｅｒ ＧＡＯ Ｙｕ－ｈｕａ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｅｃ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｕａｃｔ：Ｚｎ—Ｍ ｎ Ｗａｓｔｅ Ｂａｔｔｅｒｙ ｉｓ ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｂｙ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ，ｒｅｍｏｖｅ Ｈｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄｃａｒｂｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｉｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｉｓ ｓｅｃｏｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｗｉｔｈ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｚｉｎｃ ａｎｄ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ ａｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｚｉｎｃ Ｉｓ ９４．５％．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｉｓ ９３．６％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｚｎ－Ｍｎ Ｗａｓｔｅ Ｂａｔｔｅｒｙ；ｚｉｎｃ；ｍａｎｇａｎｅｓｅ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ我国是干电池的生产和消费大国，年产量达１５０亿只，居世界第一位，占世界总量的１／３左右［１］，其中７０％是锌锰干电池。以每年生产１００亿只干电池计算，全年将要消耗１５．６万吨锌，２２．６万吨氧化锰，２ ０８０ 吨铜，２．７万吨氯化锌，７．９万吨氯化铵，４．３万吨碳棒［２］，相当于三四个大冶炼厂的年产锌、锰量。目前国内外都很重视对废干电池资源化的研究［３、４］ ，废旧锌锰干电池尚无较好的处理方法［５］，用固化法处理废干电池［６］填埋后的废锌锰干电池中的锌、锰等有用物质不能回收，也不利于土地资源的开发与利用［７］。作者对废旧锌锰干电池中锌锰回收工艺进行了探索，找到了锌、锰回收的工艺条件。 一、实验部分 实验仪器 电池破解设备、马弗炉、１ ０００Ｗ电炉、ＡＡ３７０原子吸收分光光度计、雷磁２５酸度计、汞回收装置等。 实验药品 硫酸、硫化钠、氨水等。 实验方法 用自制的电池破解设备将废锌锰干电池剖开，使碳棒、金属帽、锌皮、铁片、碳包得到分离。将碳包中内含物置于瓷坩埚内，送入马弗炉在７５０℃焙烧１ｈ （ 烟气排放处设回收汞装置 ）， 作者简介：高玉华（１９６４—），男，高级工程师，化学与环境实验室主任，从事固体废弃物处理方面的科研教学工作。 Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 科技园地
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2017, 7(1), 1-8 Published Online February 2017 in Hans. https://www.doczj.com/doc/1d8550634.html,/journal/aep https://https://www.doczj.com/doc/1d8550634.html,/10.12677/aep.2017.71001 文章引用: 张景欣, 马雅琳, 陈爱良, 熊子璇. 废旧锌锰电池的回收利用技术的研究进展[J]. 环境保护前沿, 2017, 7(1): Progress in the Recycle of Waste Zinc Manganese Battery Jingxin Zhang, Yalin Ma, Ailiang Chen, Zixuan Xiong School of Metallurgy and Environment, Central South University, Changsha Hunan Received: Jan. 20th , 2017; accepted: Feb. 7th , 2017; published: Feb. 10th , 2017 Abstract More and more attention of the recycling of the waste battery has been attracted with the increase of the battery usage. There are many kinds of metal and heavy metal in zinc manganese battery; its recycling technology is constantly developing. This paper describes the technological progress in the recovery and utilization of Waste Zinc Manganese Batteries in recent years, and analyzes the relation among various processing methods and their advantages and disadvantages. The de-velopment prospects of the recovery and utilization of Waste Zinc Manganese Batteries was also discussed. Keywords Waste Zinc Manganese Battery, Zinc, Manganese, Recycle 废旧锌锰电池的回收利用技术的研究进展 张景欣，马雅琳，陈爱良，熊子璇 中南大学冶金与环境学院，湖南 长沙 收稿日期：2017年1月20日；录用日期：2017年2月7日；发布日期：2017年2月10日 摘 要 随着电池使用量的增加，越来越多的人开始关注废旧电池的回收利用。锌锰电池中含有多种金属及重金属，其回收利用技术也在不断地发展进步。本文综述了近几年来废旧锌锰电池的回收利用技术方面的技术进展，分析了各种方法之间的联系以及各自的优缺点，并对废旧锌锰电池的回收利用的发展前景作了更深层次的探讨。
普通锌锰干电池 11．普通干电池中装有MnO2和其它物质，MnO2的作用是（）。 A．和正极作用把碳氧化为CO2B．把正极附近生成的H2氧化成水 C．电池中发生化学反应的催化剂D．和负极作用，将锌变成锌离子 12．干电池的负极反应为：Zn－2e－＝Zn2+，现以它为电源电解32.4g34％的KNO3溶液，一段时间后测得溶液的质量分数为36％，问这段时间内，干电池中消耗的Zn 的物质的量为（）。 A．0.05mol B．0.1mol C．0.2mol D．0.3mol 49．锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为： Zn+2MnO2+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（）。 A．Zn B．碳棒C．MnO2和NH4+D．Zn2+和NH4+ 49．解析：干电池放电时，正极得到电子发生还原反应。答案：C 13．某干电池的电极分别为碳棒（上面由铜帽）和锌（皮），以糊状NH4Cl和ZnCl2做为电解质（其中加入MnO2吸收H2，ZnCl2吸收NH3），电极反应可简化为：Zn－2e－＝Zn2+，2NH4++2e－＝2NH3+H2。根据以上所述判断下列结论正确的是（）。 A．Zn为正极，碳为负极B．工作时电子由碳极经外电路流向Zn极 C．Zn为负极，碳为正极D．长时间使用内装糊状物可能流出，腐蚀用电器14．常用的锌锰干电池在放电时总反应可表为：Zn（s）+2MnO2（s）+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O，放电时正极区发生反应的物质或微粒是（）。 A．Zn B．MnO2和NH4+C．MnO2D．Zn2+和NH3 23．（6分）手电筒中使用的干电池一般是普通锌锰干电池， 其结构如右图所示。在放电时的总反应可表示为： Zn+2MnO2+2NH4+＝Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O 试回答下列问题： （1）该电池的正极是____________。 （2）写出该电池的极反应式： 负极反应式：______________________________； 正极反应式：______________________________。 23．（1）碳棒 （2）Zn－2e－＝Zn2+ 2MnO2+2NH4++2e－＝Mn2O3+2NH3+H2O（每空2分，共6分） 20．小刚为了解生活中常见的锌锰干电池，做了以下探究． 他打开一节废电池，观察到如下现象：○1黑色碳棒完好无损；○2电极周 围充满黑色粉末；○3里面有少量无色晶体；○4金属外壳明显破损．
废旧锌锰干电池回收利用 倪志刚 （南京大学化学化工学院，南京 210089） 摘要本文简述了利用废旧电池制取MnCO3的实验过程，并对反应过程中关键的一步——将+4价锰还原为+2价锰进行了讨论，比较了各种还原方法的优缺点。这个研究式实验的开展，培养了同学们查阅资料、自行设计实验方案、分析实验结果的能力，更重要的是加强了同学们的环保意识和责任意识。 关键字废旧电池回收利用锰还原 随着各种各样小型电器的普及，电池的使用量与日俱增。在各种电池当中，锌锰干电池的使用量占了很大的比例。使用完的锌锰干电池若随意丢弃，会对环境造成很大的危害。相反，对废旧电池进行适当的处理，会得到很多有用的物质。例如，从废旧锌锰干电池中可回收得到MnCO3，其用途有：电讯器材用作铁氧体生产的原料，陶瓷颜料、清漆催干剂、肥料、医药、机械零件、磷化处理、锰盐制造的原料等。本文着重讨论利用废旧干电池制取MnCO3的实验。（还可再概述几种制取的方法） 1、实验过程（实验与结果，包括2） 1.1 MnO2的制备 取5号干电池两节，剥去外包装、锌皮、铜帽、纸层，除去碳棒，将剩下的黑色混合物研碎，加水溶解，用酸调节pH约为2，加热、搅拌、冷却、过滤，用蒸馏水洗至无 Cl，将黑色沉淀转移至蒸发皿中在空气中灼烧，并用玻璃棒搅拌，至无火星时停止加热，得到的黑色固体即为MnO2粗产品。 1.2 锰元素的还原 称取以上制备的MnO2固体5g，连接好固液加热型气体发生装置，准备好具有防倒吸功能的尾气吸收装置，将MnO2加入锥形瓶，加入20mL 12mol/L浓盐酸，打开磁力加热搅拌器，使其反应。反应过程中会看到有大量黄绿色的气体生成。待锥形瓶中黄绿色全部褪去，再加热5min。将所得混合物过滤，所得滤液即为MnCl2溶液。 1.3 MnCO3的制备 将所得的溶液转移至烧杯中，取一滴溶液用NH4SCN溶液检测得其中含有Fe3+，向溶液中先加NaOH溶液，后加氨水，调节pH=5，使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀并过滤除去。
废电池具体有哪些危害？ 长期以来，我国生产的锌锰干电池，不论是酸性抑或是碱性锌锰干电池，锌筒作负极均经汞化工艺处理，防腐剂则入汞的化合物。科学研究结果表明，汞是严重污染环境的元素，具有明显的神经毒性，对内分沁系统，免疫系统等都有严重影响。 我国的锌锰碱性干电池中汞含量达1%至5%，中性干电池为0．025%，已严重超标，全国每年用于生产干电池的汞仅一次性污染含量每年达100t汞之多。数字巨大，污染惊人。 日常生活中的电池，由于低值高耗、体积小，无直观危害和直接的环境污染等原因，常不易引起人们的关注。而且电池用完后，人们又习以为常随手抛弃，结果造成废旧电池撒落在每个角落。殊不知，这些看起来并不起眼的电池由于含汞污染的物质，当其撒落在自然界后，日积月累，随着时间推移外层金属的锈蚀，汞等有害物质就会慢慢地从电池中溢出，进入土壤或经过雨水的冲洗进入河流，进入地下水。假若焚烧垃圾时，垃圾中废电池内所含汞便会以汞蒸气形式进入大气圈。据测试，一节一号干电池所含汞，可使1m2的土地失去使用价值。进入环境中的汞，可通过植物的吸收作用，通过动物的呼吸作用，通过饮水，通过食物链，间接或直接进入人体，并在人体内长期蓄积难以排出，损害神经，造血功能、免疫能力下降，肾脏和骨骼受害等。因此，废旧电池的随意乱扔将给环境留下长期的、潜在的危害，所以电池业对环境危害的特点归纳为六句话；"电池虽小，污染挺大，集中生产，分散污染，短期使用，长期危害。" 电池中含有大量的重金属--锌、铅、镉、汞、锰等。据专家测试，一节钮扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里，能使一平方米的土地失去利用价值。 我国电池生产的主要产品是锌锰电池和镉镍电池。有些电池如镉镍电池和含汞电池等含有有害物质，进入环境后，就会污染环境，长期作用，可能直接或间接危及人们健康；因此，对废电池应采取分类的有区别处理、处置方式。其中的含汞、含镉、含铅废电池是应该加以回收的电池类别。
从废电池中回收锌皮制备硫酸锌 （苏翠翠 F0611004 5061109110） 一、实验目的 1、以废干电池为原料设计回收废干电池的锌； 2、了解由废锌皮制备硫酸锌的方法， 3、了解控制pH 进行沉淀分离除杂质的方法，熟悉无机制备中的一些基本操作。 二、实验原理 1、拆开的旧电池大致可分为：①电池外包装纸；②锌筒；③铜帽；④石墨碳棒；⑤黑色粉末；⑥少量白色糊状物。 电池中的锌皮既是电池的负极，又是电他的壳体。当电池报废后，锌皮一般仍大部分留存，将其回收利用，既能节约资源，又能减少对环境的污染。 锌是两性金属，能溶于酸或碱，在常温下，锌片和碱的反应较慢，而锌与酸的反应则快得多。因此，本实验采用稀硫酸溶解回收的锌皮以制取硫酸锌： Zn 十H 2SO 4===ZnSO 4十H 2 此时，锌皮中含有的少量杂质铁也同时溶解，生成硫酸亚铁： Fe 十H 2S04===FeS04十H 2 因此，所得的硫酸锌溶液中，需先用过氧化氢将Fe 2+氧化为Fe 3+： 2 FeS04十H 202十H 2S04===Fe 2(S04)3十2 H 20 然后用氢氧化钠溶液调节溶液的pH ＝8，使Zn 2+、Fe 3+生成氢氧化物沉淀： ZnS04十2NaOH===Zn(OH)2十Na 2S04 Fe 2(S04)3十6NaOH===2Fe(OH)3十3Na 2S04 再加入稀硫酸，控制溶液pH ＝4，(过量碱不行吗？)此时氢氧化锌溶解而氢氧化铁不溶，可过滤除去氢氧化铁，最后将滤液酸化、蒸发浓缩、结晶，即得ZnS04·7 类，并了解电池的构造。基本原理图如 下： 拆①③色物
H20。 2、对制得的晶体进行定性检验，证实产品中是否含有？以及Fe3+、Cl-以及Cu2+。 a、Fe3+离子的鉴定 常见的有亚铁氰化钾法，即Fe3+与[Fe(CN)6]4-在酸性溶液中反应，生成蓝色的普鲁士蓝沉淀。 4Fe3++3[Fe(CN)6]4-===Fe4[Fe(CN)6]3(s) 或硫氰酸铵法，即Fe3+与SCN-在酸性溶液中反应生成血红色的Fe(SCN)63-。 b、Cl-的鉴定 利用生成不溶于硝酸的AgCl沉淀来检验。 c、Cu2+的鉴定 常用亚铁氰化钾法，即Cu2+与[Fe(CN)6]4-在酸性溶液中反应，生成红棕色沉淀： 2Cu2++ [Fe(CN)6]4-=== Cu 2[Fe(CN)6] (红棕色沉淀)。 三、实验步骤 1、锌皮的回收与处理 拆下废电池的锌皮，锌皮表面可能粘有氯化锌、氯化铵、二氧化锰等杂质，应先用水刷洗除去。锌皮上还可能粘有石蜡、沥青等有机物，用水难以洗干净，但它们不溶于酸，可在锌皮溶于酸后过滤除去。将锌皮剪成细条状，备用。 2、锌皮的溶解 称取出利好的锌皮5g，加入2mol/LH2SO4(比理论量的多25%)，加热，待反应较快时，停止加热。不断搅拌，使锌皮溶解完全，冷却，过滤，滤液盛在烧杯中。 3、Zn(OH)2的生成 往滤液中加入3%H2O2溶液10滴，不断搅拌，然后将滤液加热煮沸，并在
废旧锌锰干电池的回收与利用 ——碱式碳酸锌、柠檬酸锌、葡萄糖酸锌与高锰酸钾的联合制备 化学学院 应用化学 张明程 33160818
实验目的 1. 掌握锌与锰相应化合物的制备。 2. 通过废旧电池回收了解电池的工作原理与构造，体会环境保护的重要性。 3. 进一步练习各类实验操作流程。 基本原理 电池内容物中的二氧化锰不溶于水。将其浸泡后可以得到粗制的二氧化锰，而再经过灼烧，又可以除去其中的碳，得到较为纯净的二氧化锰。 使用得到的二氧化锰与熔融的氯酸钾与氢氧化钾反应，可以得到锰酸钾。而锰酸钾进一步在弱酸性（醋酸或者二氧化碳）条件下歧化生成高锰酸钾。 3MnO 2+6KOH+KClO 3===3K 2MnO 4+KCl+3H 2O 2+2H 2O 电池的锌皮经过提纯以后，使用硫酸溶解，同时加入双氧水并加热以使二价铁离子转化为三价铁离子。再通过调整pH 达到除去铁的目的。 Fe + H 2SO 4 === FeSO 4 + H 2↑ Zn + H 2SO 4 === ZnSO 4+ H 2↑ 32O === ZnCO 3·2Zn(OH)2·H 2O ↓3随后将其分别与葡萄糖酸与柠檬酸混合，就能够得到葡萄糖酸锌与柠檬酸锌。至于葡萄糖酸，则使用葡萄糖与较高浓度的双氧水水浴加热条件下得到。
2NH3+ ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O +H2O===3Zn(OH)2↓ +(NH4)2CO3 H2O2+CH2OH(CHOH)4CHO===H2O+CH2OH(CHOH)4COOH ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O + 6CH2OH(CHOH)4COOH=== 3(CH2OH(CHOH)4COO)2Zn+6H2O+CO2 ZnCO 3·2Zn(OH)2·H2O + 2 C6H8O7=== (C6H5O7)2Zn3+6H2O+CO2另附柠檬酸锌结构式： 实验步骤 一、基本原料的制备 将废旧电池小心破拆，取出废旧干电池的炭棒，用水洗去表面的碳粉和Mn02粉末，晾干，可用作电极。取出电池中的黑色内容物置于烧杯中，加入蒸馏水（一节一号电池加入50ml）。充分搅拌数分钟，过滤并多次重复上述过程。 对滤渣进行清洗，置于坩埚中加热。待样品用钢制药匙舀出时火星持续时间少于一秒钟时停止加热，得到粗制的Mn02粉末。 对粉末先后使用适量水洗涤。抽滤， 蒸发水分，得到精制Mn02粉末。产物 如图一。 将电池外壳的锌皮清洗干净，使用 剪刀剪成碎片并置于烧杯中备用。 以上产物如有剩余，应让老师检查 并于实验彻底结束后回收。
第26卷 第1期2007年2月兰州交通大学学报(自然科学版) J ou rnal of Lanzh ou J iaotong University(Natural S ciences) V ol.26N o.1 Feb.2007 文章编号:1001 4373(2007)01 0098 03 废旧锌锰电池中锰的回收方法研究* 张翠玲, 郝火凡 (兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州 730070) 摘 要:比较了国内废旧锌锰电池中锰的回收处理技术,给出了各种回收处理技术的优缺点;在此基础上提出了以草酸为还原剂,还原废旧锌锰电池中锰的化合物从而回收废旧锌锰电池中锰的新技术.研究结果表明:新技术既能减少废电池对环境的污染,又能实现废电池的资源化利用,金属锰的回收率可达96%以上. 关键词:废旧锌锰电池;回收;草酸;硫酸锰 中图分类号:X781 文献标识码:A 我国是一次性锌锰电池的生产大国和出口大国,同时也是消费大国.据统计,2001年我国一次性电池的产量达到了175亿只,国内电池消费量大约80亿只[1],其中约70%是一次性锌锰电池.据推算,每生产10亿只锌锰电池将消耗金属锌1.6万t, MnO22.3万t,铜208t,氯化锌2700t,炭棒4300t,氯化铵7900t.电池使用后,其主要成分锌、锰、炭棒、铜等仍存在于电池中,假定国内消费的电池能达到50%的回收率,则每年从废电池中就可以大约回收金属锌6万t,锰(以MnO2计)8万t,铜800t,同时还可以回收炭棒、氯化铵等.相反,如果不对废电池回收和处理,不但废电池中的锰、锌等工业原料无法被回收和利用,而且大量的废电池随生活垃圾埋入地下会造成重金属对土壤和地下水的污染.有关资料显示,一只一号电池烂在地里,能使一平方米的土壤永久失去利用价值;一粒纽扣电池可污染600t水,相当于一个人一生的用水量.因此回收废电池具有非常重要的现实意义.特别是随着我国经济的发展和社会的进步,人们环保意识和资源意识日益增强,近年来对废电池中各种有用成份回收利用方法的研究也越来越多,本文以回收、利用废电池中的锰元素为目的,通过对废电池成份及现有的锰的回收处理方法的分析、研究,提出以草酸为还原剂,还原电池材料中的锰化合物从而回收废电池中锰的新方法,并得到了纯度较高的硫酸锰. 1 废旧锌锰电池的组成 各种型号废旧锌锰干电池组成包括:锌皮、锰粉、乙炔黑、氯化铵、电糊、沥青、塑料、铜帽、铁壳、纸、M nOOH等.常用1号、5号电池成份见表1[2]. 表1 废旧锌锰电池中各组分的百分比 Tab.1 Percent of components in waste Zn/Mn batteries 品牌取样个数锰粉碳棒锌皮铜帽塑料铁片沥青纸浆糊 1号电池金钟756.67.523.40.360.76 1.7 4.6 5.2-中华663.37.816.20.35 1.0 1.9 3.5 5.7-混合1062.68.516.20.3010.0 1.5 5.6 4.4- 5号电池金钟1068.010.713.20.58---- 6.9 5551069.29.612.00.52----8.6光明864.38.615.20.53----11.3 由表1可以看出废电池中锰粉含量65%左右,由此可见,废电池回收处理过程中锰元素是否得到合理有效的处置至关重要.2 现有的锰的回收方法2.1 回收无水氯化锰 *收稿日期:2006 10 09 作者简介:张翠玲(1973 ),女,山东梁山人,讲师.
干电池中含有哪些物质 电池的组成：干电池、充电电池的组成成分：锌皮（铁皮）、 碳棒、汞、硫酸化物、铜帽；蓄电池以铅的化合物为主。举例：1 号废旧锌锰电池的组成，重量70克左右，其中碳棒5.2克，锌皮 7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。 电池的种类：专家介绍，电池通常分为普通干电池、可充电电 池和铅酸蓄电池三大类。在这三类电池中，有害物质主要是普通干 电池中的汞、镉镍电池中的镉和铅酸蓄电池中的铅。电池主要有一 次性电池、二次电池和汽车电池。一次性电池包括纽扣电池、普通 锌锰电池和碱电池，一次性电池多含汞。二次电池主要指充电电池，其中含有重金属镉。汽车废电池中含有酸和重金属铅。 电池主要含铁、锌、锰等，此外还含有微量的汞。 过量的锰蓄积于体内引起神经性功能障碍，早期表现为综合性功能 紊乱。较重者出现两腿发沉，语言单调，表情呆板，感情冷漠，常 伴有精神症状。 锌锌的盐类能使蛋白质沉淀,对皮膜粘膜有刺激作用。当在 水中浓度超过10-50毫史/升时有致癌危险，可能引起化学性肺炎。铅：铅主要作用于神经系统、活血系统、消化系统和肝、肾等器官 能抑制血红蛋白的合成代谢过程，还能直接作用于成熟红细胞，对 婴幼儿影响甚大，它将导致儿童体格发育迟缓，慢性铅中毒可导致 儿童的智力低下。 镍镍粉溶解于血液，参加体内循环，有较强的毒性，能损害 中枢神经，引起血管变异，严重者导致癌症。 汞它在这些重金属污染物中是最值得一提的，这种重金属， 对人类的危害，确实不浅，长期以来，我国在生产干电池时，要加 入一种有毒的物质——汞或汞的化合物，我国的碱性干电池中的汞 的含量达到1-5%,中性干电池为0.025%,全国每年用于生产干电池的 汞具有明显的神经毒性,此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良影响，1953年，发生在日本九州岛的震惊世界的水俣病事件，给人类 敲响了汞污染的警钟。 汞的挥发温度低，是一种毒性较大的重金属。很多地方的土 壤中也含有微量的汞，汞矿所在地土壤的背景值较高。在汞矿开采、提炼、含汞产品加工过程中，如密闭措施不够完备，释放到空气中 的汞（蒸气）对操作人员健康影响很大。此外，汞法烧碱、汞法醋
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，并利用化学分析的方法测得锰的含量。 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、亚铁法等[2]。本次实验采用双氧水法，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一个相当比较理想的法案。 §1.实验部分 §1.1 仪器与试剂 仪器：钳子、剪刀、煤气灯、三角架、石棉网、泥三角、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、10mL量筒、100mL量筒、50mL烧杯、250mL 烧杯、400mL烧杯、称量瓶、干燥器； 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、Na2CO3固体、10% 盐酸氢胺溶液、0.05 mol/L EDTA标准溶液、氨-氯化铵溶液（pH=10）、0.5%铬黑T指示剂、三乙醇胺。 §1.2 废旧电池的预处理 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250mL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20min，抽滤得到黑色混合物，反复用纯水洗涤至洗出液中无Cl—，以除去氯化铵和氯化锌。 §1.3 碳酸锰的制备 滤渣置于蒸发皿中高温焙烧，约加热1 h，直至无火星产生，得到略带棕色的固体。冷却后，称取5.00 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，水浴加热至试样溶解，加热至剩余的过氧化氢完全分解，停止加热，冷却、抽滤。 向所得的溶液加热煮沸，并加入氨水调节pH为6 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 o C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，将沉淀连同滤纸转移至蒸发皿中，于沸水浴烘干，即得沉淀碳酸锰。 §1.4 二价锰含量分析
原创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。 目录
摘要 文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。 关键词碱锰电池正负极材料发展趋势 第一章绪论 锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。 做正极，KOH或NaOH做电解液，在早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO 2 漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降低 的填放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO 2 充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。 同时，从60年代开始，对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究，经过30多年的研究已取得突破性的进展，但由于其放电深度浅，循环寿命短，还未能实现商品化。
汞在碱性锌锰电池中的作用 碱性电池的负极活件物质是金属锌，由其提供电子，产生电流。锌皮或锌箔在碱液中，但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用，它能提高锌的析氢过电位，并使电池的防漏性能提高。同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐，从而控制杂质含量。汞由于其高毒性及污染性现在都在寻求其合适的替代物，包括各种氧化物、氢氧化物或金属盐等无机物以及聚乙烯氧化物，聚乙二醇类，芳烃类多元醇等各种有机物。我们可以从他的反应式中来加以了解碳极： 2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2 +）H2 + 2MnO2 = 2MnO(OH) （“+）”指将两个反应加在一起） 锌极： Zn － 2e- = Zn2+ 总反应： Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 从反应式看出：加MnO2是因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2，妨碍碳棒与NH4+ 的接触，使电池的内阻增大，即产生“极化作用”。添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极
上氢气的集积现象，使电池畅通。所以MnO2起到消除极化的作用，叫做去极剂。 此外，普通碱性干电池也是用锌和MnO2或HgO做反应物，但在KOH碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn（负极）和HgO（正极）组成，电解质为KOH浓溶液，电极反应为负极： Zn(s) + 2OH- —— ZnO(s) + H2O + 2e- 正极： HgO(s) + H2O + 2e- —— Hg(l) + 2OH- 总反应： Zn(s) + HgO(s) ——ZnO(s) + Hg (l) 电动势为1.35V，特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn和Ag2O组成，电解质为碱性溶液，电动势为1.5V。 无机物可以在电池液中加入In2O3或In(OH)3至于有机类含聚氧乙烯基的较为被重视，这种基团表面活性剂在水中不电离，化工不受酸碱影响而且成本低，能够改善电池放电性能。
酸性锌锰干电池 锌-锰电池又称勒兰社（Leclanche）电池，是法国科学家勒兰社（Leclanche）于1868年发明的由锌（Zn）作负极，二氧化锰（MnO2）为正极，电解质溶液采用中性氯化铵（NH4C1）、氧化锌（ZnC12）的水溶液，面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池，由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态，故又称锌锰干电池。按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种，板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。 酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，并经汞齐化处理，使表面性质更为均匀，以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。正极材料中间插入一根碳棒，作为引出电流的导体。在正极和负极之间有一层增强的隔离纸，该纸浸透了含有氯化铵和氯化锌的电解质溶液，金属锌的上部被密封。这种电池是19世纪60年代法国的勒克兰谢（Leclanche）发明的，故又称为勒克兰谢电池或炭锌干电池，可表示为：（－）Zn｜NH4Cl（20％）ZnCl２｜MnO２，C（＋） 尽管这种电池的历史悠久，但对它的电化学过程尚未完全了解，通常认为放电时，电池中的反应如下：正极为阴极，锰由四价还原为三价 2MnO２＋2H２O＋2ｅ－→2MnO(OH)＋2OH－ 负极为阳极，锌氧化为二价锌离子： Zn＋2NH4Cl--→Zn(NH3)2Cl2＋2H+＋2e- 总的电池反应为： 2MnO２＋Zn＋2NH4Cl--→2MnO(OH)＋Zn(NH3)２Cl２ 实践经验表明，该电池的电流-电压特性和二氧化锰的来源有关，也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl，充分说明Zn2+与Cl-配合［ZnCl2］2－，而不必有NH4+存在，放电前pH=5，放电后pH上升到pH＝7为中性。 该电池的特点：（1）开路电压为1．55Ｖ～1．70Ｖ；（2）原材料丰富，价格低廉；（3）型号多样1号～5号；（4）携带方便，适用于间歇式放电场合。缺点是：在使用过程中电压不断下降，不能提供稳定电压，且放电功率低，比能量小，低温性能差，在－20℃即不能工作。在高寒地区只可使用碱性锌锰干电池。
汞齐锌粉在锌锰电池中的作用 2017-07-31 碱性电池的负极第一文库网活件物质是金属锌，由其提供电子，产生电流。锌皮或锌箔在碱液中，但其比表面较小,含电解液性能差,低温和重负荷下使用极易钝化。而锌粉具有足够大的比表面,在碱性电液中也不易钝化。而使用汞齐锌对电极性能有很大的作用，它能提高锌的析氢过电位，并使电池的防漏性能提高。同时碱性电池的锌粉必须严格控制重金属杂质,尤其是铁,因为铁不易汞齐，从而控制杂质含量。汞由于其高毒性及污染性现在都在寻求其合适的替代物，包括各种氧化物、氢氧化物或金属盐等无机物以及聚乙烯氧化物，聚乙二醇类，芳烃类多元醇等各种有机物。我们可以从他的反应式中来加以了解 碳极： 2NH4+ + 2e- =2NH3 + H2 +）H2 + 2MnO2 =2MnO(OH) （“+）”指将两个反应加在一起） 锌极： Zn － 2e- = Zn2+ 总反应： Zn + 2MnO2 +2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 从反应式看出：加MnO2是因为碳极上NH4+ 离子获得电子产生H2，妨碍碳棒与NH4+ 的接触，使电池的`内阻增大，即产生“极化作用”。添加MnO2就能与H2反应生成MnO(OH)。这样就能消除电极上氢气的集积现象，使电池畅通。所以MnO2起到消除极化的作用，叫做去极剂。 此外，普通碱性干电池也是用锌和MnO2或HgO做反应物，但在KOH碱性条件下工作。例如汞电池是最早应用的微型电池，有Zn（负极）和HgO（正极）组成，电解质为KOH浓溶液，电极反应为 负极： Zn(s) + 2OH- ―― ZnO(s) + H2O +2e- 正极： HgO(s) + H2O +2e- ―― Hg(l) + 2OH- 总反应：Zn(s) + HgO(s)――ZnO(s) + Hg (l) 电动势为1.35V，特点是在有效使用期内电势稳定。另有一种氧化银电池由Zn 和Ag2O组成，电解质为碱性溶液，电动势为1.5V。 无机物可以在电池液中加入In2O3或In(OH)3至于有机类含聚氧乙烯基的较为被重视，这种基团表面活性剂在水中不电离，化工不受酸碱影响而且成本低，能够改善电池放电性能。
德州职业技术学院毕业论文设计 原创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文是本人在导师指导下完成的研究开发的成果。论文写作中不包含其他人已经发表或撰写过的研究内容。如参考他人或集体的科研成果，均在论文中以明确的方式说明。 本人的毕业论文若有不实或抄袭，愿意承担一切相关的后果和责任。
碱性锌锰电池的发展及应用 目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 第二章碱性锌锰电池的概述 (5) 2.1碱性锌锰电池的工作原理 (5) 2.2碱性锌锰电池的结构 (5) 2.3碱锰电池特点 (6) 第三章碱性锌锰电池的研究进展 (8) 3.1 碱锰电池的无汞化 (8) 3.1.1 无汞锌粉的开发及组成 (8) 3.1.2 在电液中加代汞缓蚀剂 (8) 3.1.3 提高原材料纯度选择优质原材料 (9) 3.1.4 加强工艺控制 (9) 第四章碱性锌锰电池的应用及使用中存在问题 (10) 4.1碱性锌锰电池的应用 (10) 4.2使用中存在的主要问题 (10) 第五章碱性锌锰电池的现状与发展趋势 (13) 参考文献 (14) 致谢 (15)
德州职业技术学院毕业设计论文 摘要 文章介绍了碱性锌锰电池的发展现状及应用，通过特点、结构、工作原理、综合阐述了碱性锌锰电池的研究现状，存在的问题和应用。 关键词碱锰电池正负极材料发展趋势
碱性锌锰电池的发展及应用 第一章绪论 锌锰电池发展至今经历了漫长的演变，早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。1886年盖斯将氯化铵水溶液改用氯化铵，氯化锌，石膏和水合成的糊状物，并将锌片作成圆筒形作电池的容器，同时用石蜡封口，从而做成原电池的雏形。此后不久，又将面粉和淀粉作为电解质溶液的凝胶剂，是锌锰电池的便携性大大提高，为这种电池的工业化生产和广泛地使用打下了良好的基础。 1890年前后这种电池在全世界范围内投入工业化生产。1870年前后采用了汞齐化锌阳极，以减轻锌的自放电。1877年对碳棒采用浸蜡处理，以防止炭棒爬液，减轻对金属集流体的腐蚀。 早在100多年前就有人提出过用锌做负极，MnO2做正极，KOH或NaOH 做电解液，在漫长的研究过程中主要围绕四个问题进行:一是用粉状多孔锌电极代替片状电极，降低放电电流密度和解决锌片在碱液中易于钝化的缺点；二是采用反极结构，提高MnO2的填充量，使正负极容量相匹配；三是对锌粉汞齐化处理和碱液中加ZnO，解决锌在碱液中的腐蚀；四是密封结构和密封材料的改进，解决爬碱现象。 直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具备优良的低温性能，储存性能和防漏性能。 但在前期的碱锰电池中要控制负极锌粉在碱液中的气量，当时电池的用汞量非常大，用汞量在2%~6%，八十年代末随着人们环保意识的加强，掀起了无汞碱锰电池的研究热潮，寻找有机或无机代汞缓蚀剂和锌粉中合金元素(主要是Al，Bi，In，Pb)成为主要的研究方向。到九十年代中旬，无汞碱锰电池进入市场。 同时，从60年代开始，对可充的碱性锌锰二次电池开展了广泛的研究，经过30多年的研究已取得突破性的进展，但由于其放电深度浅，循环寿命短，还
普通锌锰干电池 自从第一只化学电源伏打电池问世以来,已经历了两个世纪了,在这期间,电池为我们人类 做出了巨大的贡献,特别是本世纪80年代以来,越来越多的移动电话,BP机,手提电脑等电子产品走进消费者的日常生活,使电池这一家族获得了巨大的发展,但凡事有利必有弊,大量电池废弃后给人类环境带来了巨大的污染,据测试一粒钮扣电池能污染60万升水,一个人一生也喝不完,一节1号电池烂在地里,能使一平方米土地失去使用价值,多么触目惊心的数字呀,于是我们课题组选择了这个课题, 让大家能切实感受到电池对生物的危害,从而为废电池回收做些力所能及的事,为环保事业贡献一份自己的力量。 随着科学技术的发展，干电池已经发展成为一个大的家族，到目前为止已经约有100多种。常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等。 对于使用最多的锌-锰干电池来说，由于结构的不同又可分：糊式锌-锰干电池、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池等。 锌-锰干电池的结构与原理 锌锰干电池是日常生活中常用的干电池。 正极材料：MnO2、石墨棒 负极材料：锌片 电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物 电池符号可表示为 （－）Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊状）‖MnO2｜C（石墨）（＋）
负极：Zn-2e=Zn2＋ 正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O 总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O 干电池属于化学电源中的原电池，是一种一次性电池，它碳棒以为正极，以锌筒为负极，把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼，锌失去电子被氧化，锰得到电子被还原。 废电池中含有汞、镉、铅、锌等重金属有毒物质。人若汞中毒，会损害中枢神经系统死亡率高达40％；镉的主要危害是肾毒性，还会续发“痛痛病”( 引起骨质疏松，软骨病和骨折）同时还是致癌物质；人体食用含铅的食物，会影响酶及正常血红素合成，影响神经系统； 废电池在填埋处理一个月内，其金属外壳就会被腐蚀穿孔，废电池中的有害物质就会进入土壤、水体，对环境造成污染。据环保专家测试，如果6吨生活垃圾中混入一粒含汞电池，当这些垃圾进行填埋后，土壤中汞的浓度就会超过安全标准；若废电池混入生活垃圾进入焚烧厂，则其中的汞、镉等金属将会在高温下气化排入大气，使大气环境受污染，影响人体的健康。 现在让我们来看看其他国家是如何处理废电池的。 德国：广泛设立收集点撒网回收废电池 德国具有一套行之有效的“回收废旧电池系统”。专门协调电池生产商、经销商与立法者之间的官方机构――德国电池回收协会的负责人舒维茨博士告诉记者，为了提高废旧电池的回收率，德国政府早在1998年就立下法规：按照“谁污染，谁治理”的原则，对电池生产商征收环境税。法律规定，消费者要将用完的干电池、钮扣电池等送交商店或废品回收站，这两个场所也必须无条件接收废旧电池，并转送处理厂家。对于具有毒性的镍镉电池和含汞电池，上面需要有特殊标记，消费者购买这类电池时，押金是包含在价格里面的，把废旧电池送到废品站时，押金就能得到返还。正是有了严格的立法，德国在第一年就回收了1万吨废电池。2005年，回收率也从2000年的25%提高到了70%以上。 瑞士：废旧电池高热处理最环保 “不得随意丢弃旧电池，更不能遗弃蓄电瓶”，“旧电池不能与其他垃圾混合处理，必须投入指定回收箱，并交由物业集中处理。”在瑞士，每个社区都有这样的明文规定，这也成为