从废旧锌锰电池中回收锌和锰的工艺研究
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实验一废干电池的综合利用(由废弃的锌锰干电池制取硫酸锰铵复盐及锌粒)一、实验目的1.了解干电池的构造及工作原理。
2.了解废旧干电池对环境的危害以及各部分的回收方法。
3.学会设计合理的实验步骤回收利用废旧干电池的各个部分。
如:从废锌锰干电池中提取NH4Cl;从废锌锰干电池中提取Zn粒及用锌壳制备Zn的氧化物或各种Zn盐;从废锌锰干电池中提取MnO2及用MnO2制备各种Mn(II)盐。
4.学习除Fe(III)的方法。
5.掌握无机化合物的制备、分离、提纯及检验的实验方法和技能。
二、实验用品药品:草酸、硫酸铵,H2SO4(6mol/L)、NaOH(2mol/L)、氨水(6mol/L)、H2O2材料:废弃干电池。
仪器:布氏漏斗、吸滤瓶、滤纸、玻璃棒、烧杯、电炉、铁架台、蒸发皿、坩埚钳、小刀、pH试纸、循环式水泵三、实验原理锌锰干电池的阳极是碳棒,阴极是锌皮。
在碳棒周围填充的是石墨粉及二氧化锰的混合物,电解液是糊状物,内有NH4Cl、ZnCl2和淀粉等。
锌锰干电池中的锰在填充时为MnO2,在干电池放电时,MnO2发生如下反应:2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H22MnO2 + H2 = 2MnO(OH)2NH4+ + 2MnO2 + 2e-= 2MnO(OH) + 2NH3当锌、锰干电池的电压降至约1.3V以下,电池将不能再用。
但电池的构成物质还远远没有耗尽,可以从中提取有用物质,下面介绍提取锌、锰的一种方法。
NH3可与ZnCl2反应生成[Zn(NH3)4]2+配离子,因此在提取锰化物时,预先将可溶性物如NH4Cl、[Zn(NH3)4]2+水洗除去。
MnO2及MnO(OH)均是不溶于水的锰的化合物,可采用适当的还原剂将不溶的高氧化态的锰化合物还原为Mn2+,再由此简单盐制成复盐硫酸锰铵。
将电池中的黑色混合物溶于水,可得到NH4Cl和ZnCl2的混合物。
根据两者溶解度的不同回收NH4Cl。
NH4Cl和ZnCl2的溶解度(单位:g/100g水)温度/K 273 283 293 303 313 333 353 363 373 NH4Cl 29.4 33.2 37.2 31.4 45.8 55.3 65.6 71.2 77.3 ZnCl2342 363 395 437 452 488 541 /614锌皮中含有铁杂志,必须先除铁,由于Zn(OH)2与Fe(OH)3在PH=4时溶解度有极大差异。
废锌锰电池回收利用的研究现状废锌锰电池中含有汞、镉、锌、铜、锰等重金属随意丢弃会对环境造成污染也导致金属资源浪费。
我国每年报废50万吨废锌锰电池若能全部回收利用可再生锰11万吨、锌7万吨、铜1.4万吨是相当可观的资源。
锌锰电池的正极活性物质为二氧化锰负极活性物质为锌中性锌锰电池的电解质溶液为氯化铵和氯化锌碱性锌锰电池的电解液为氢氧化钾。
正极组成物质主要为碳棒、二氧化锰、乙炔黑、石墨负极主要是含有少量铅、镉、汞的锌加入少量铅、镉、汞的目的是降低锌电极的腐蚀速度。
此外电池还有封口材料铁、塑料、沥青等和外壳铁、塑料、纸等组成材料。
从电池组成上看其中有很多可再生利用资源其再生利用技术概括起来主要可分为人工分选法、湿法、干法和干湿法等回收利用工艺。
1 人工分选回收利用技术将废旧锌锰电池进行分类后用简单的机械将电池剖开人工分离各种物质并作相应回收处理。
塑料盖送塑料厂再生利用铁壳送冶炼厂回收铁碳棒和铜帽分离后回收铜和碳棒锌皮洗净后送入电炉重熔铸成锌锭回收锌残存的二氧化锰和水锰石的混合物送入回转窑煅烧进行脱水处理可获得化工原料二氧化锰电池中的黑色填充物经水浸溶、过滤、蒸发结晶等工序制取氯化铵。
此法操作简单不需要复杂设备但需要较多劳动力回收效率低且经济效益小。
2 湿法回收利用技术锌锰电池中的锌、二氧化锰等物质可在酸或铵盐中溶解湿法回收就呈根据此原理将它们与酸或铵盐作用生成可溶性盐进入溶液溶液经净化后电解生产金属锌、二氧化锰或生产化工产品及化肥等。
这项技术又分为直接浸出法和焙烧浸出法。
直接浸出法将废电池破碎、筛分、洗涤后接用酸浸出锌、锰等金属成分经过滤、净化后从滤液中提取金属并生产化工产品。
这里液体浸取及浸取液的后处理是关键将直接影。
向各物质回收率及产物的成本。
浸取液多为盐酸、硫酸、硝酸和铵盐浸取后的处理随浸取液的不同而有差异。
焙烧浸出法先将废旧电池焙烧电池中的氯化铵、甘汞等挥发成气相并通过冷凝装置回收。
在焙烧过程中电池中的碳将高价金属氧化物还原成低价氧化物焙烧产物用酸浸出用电解法从浸出液中回收金属。
废旧电池中的再生利用研究随着电子产品的普及,废旧电池的数量也在逐年增加。
废旧电池的不当处理不仅占用土地资源,还会对环境造成污染。
因此,探索废旧电池的再生利用方法已经成为当前的研究热点之一。
本文将从废旧电池的成分、处理方法、再生利用等方面进行探讨。
一、废旧电池的成分废旧电池是由电池壳体、正负极集电体、隔膜和电解液四个部分组成的。
电池壳体通常采用含锌和钙的铅合金或铅块,而电解液则通常包含金属离子、酸和水等。
正极集电体通常由氢氧化物、氧化物、钙和铝等组成,而负极则通常由锌和锰的合金等材料制成。
二、废旧电池的处理方法传统的废旧电池处理方法通常是焚烧或堆填。
但是这些方法容易造成二次污染和资源浪费,因此,目前研究的重点已经转向了废旧电池的再生利用方面。
废旧电池的再生利用主要是指使用先进技术和方法,将其废旧电池中重要材料进行分离、提纯和回收利用。
负极的主要材料是锌,而正极的主要材料是氢氧化物,钙和铝等。
如果正确处理这些材料,可以将其应用于新的电池制造中。
三、废旧电池的再生利用前景废旧电池的再生利用前景在近年来逐渐受到关注。
一方面,废旧电池的成分中包含了许多稀有金属和有用资源,如果能够完全回收,将有很大的经济和环境效益。
另一方面,电子产品的需求不断增加,将会继续产生大量的废旧电池。
因此,再生利用废旧电池已经成为一种必要的选择,也是实现循环经济的重要措施之一。
目前,废旧电池的再生利用技术已经发展了许多方法。
例如:湿化学法、低温炉熔解法和盐酸浸润法等。
这些技术对废旧电池的材料进行高效的分离和回收,为再生利用提供了技术支持。
四、废旧电池的安全处理在废旧电池的处理过程中,安全性是至关重要的。
废旧电池中的电解液和其他有害物质可能对环境和人体健康造成危害。
因此,在废旧电池再生利用过程中,需要采取严格的安全措施。
例如在操作过程中,佩戴防护眼镜、手套、口罩等防护装备,以减少操作人员对有害物质的暴露。
总结在当前环保压力不断增加的背景下,废旧电池再生利用已经成为无可避免的趋势。
废旧锌锰干电池回收利用在分析专业教学中的实践摘要:通过对日常生活中常见的废旧锌锰干电池的分析试验,不但可以从废旧锌锰干电池中回收的氯化钱、锌化物和二氧化锰,还可以巩固氧化还原反应、卤素、过渡金属、化合物分离与提纯等基本化学理论以及练习无机、分析和有机化学实验的基本操作,思考与设计贯穿实验教学的全过程,提高学生的实验兴趣,培养学生分析问题和解决问题的能力。
关键词:废旧锌锰干电池;回收;化工分析;实验室中图分类号:g718.1文献标识码:a 文章编号:1002-7661(2011)11-022-02废旧锌锰干电池含有很多有害成分,如锌、锰、铜、铁,汞,镍等重金属,随意丢弃,不仅会对环境造成污染,也会导致金属资源浪费。
根据技校化工分析专业所学课程及实验室的仪器设备,为湿法回收利用废旧锌锰电池提供了必备条件。
而且在处理废干电池中,可回收铜,碳棒,二氧化锰,氯化铵,锌片[2]等物质,铜和碳棒可直接在实验室中使用,例如碳棒做电解实验中的电极等。
从实验数据可知,回收到的二氧化锰量多,回收率和纯度高,在实验室的回收中具有经济效益。
虽然氯化铵和锌片回收率低,但氯化铵纯度高,可直接作实验室补充药品,锌片可用来制化合物,如制备七水硫酸锌得到的量多,回收率高,纯度高,也可直接为实验室补充药品。
所以,从废旧废锌锰干电池中提取有用物质的设计方案是可行的。
一、实验部分1、试验目的(1)了解锌锰干电池的结构、原理及对环境的危害(2)根据干电池中待回收物质的性质差异,熟练应用溶解、过滤、蒸发、结晶、加热、焙烧、蒸馏、滴定等试验操作,巩固试验操作技能;对试验中遇到的问题提出解决方案,培养创新能力。
(3)学会查阅文献资料。
(4)通过回收干电池,防止环境污染,变废为宝,增强环境保护意识。
2、试验原理(1)干电池结构日常生活中用的干电池为锌锰电池。
其负极为电池壳体的锌筒,正极是被二氧化锰包围的石墨电极,电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物,干电池其结构如图所示。