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。
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．
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
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。
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
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。
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
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
锌锰干电池的发展 汪群拥尹占兰 一、锌锰干电池的分类和原理 化学电源可分为一次电池、二次电池（又称蓄电池）和燃料电池三种。顾名思义，一次电池就是使用一次后就被废弃的电池。例如锌锰干电池、锌银钮扣式电池、锂电池等。二次电池又称蓄电池，它是在充电后又能反复使用的电池，使用周期较长，故又称之为可充式电池。如铅酸蓄电池，镍镉电池、金属氢化物镍电池、锂离子电池等。严格来讲，燃料电池也属于一次电池，但一般的一次电池的正、负极活性物质是固体并放在电池内，用完后不能补充，因而容量较小，而燃料电池的活性物质是放在电池外储罐中的气体或液体，只要气体或液体的活性物质源源不断地输入燃料电池中，电池就连续发电。如碱性燃料电池（AFC），熔融碳酸盐电池（MCFC）、磷酸盐电池（PAC），固体氧化物电池（SOFC），固体聚合物电池（SPEFC）等。锌锰干电池根据电解质酸碱性质可分为以下两类： 1．酸性锌锰干电池 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[ZnCl4]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。 2．碱性锌锰干电池 碱性锌锰电池简称碱锰电池，它是在1882年研制成功，1912年就已开发，到了1949年才投产问世。人们发现，当用KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时，无论是电解