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废旧锌锰干电池的回收利用 顾方伟

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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 oC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 称取0.18 g样品，称准至0.0002 g。加20mL水、1mL 6 mol/L盐酸溶液，水浴加热至样品溶解。必要时加1~2滴过氧化氢溶液至暗色褪去，再加100mL水，2mL 10%盐酸羟胺溶液，1g三乙醇胺，用0.05 mol/L EDTA标准液滴定，近终点时，加10mL氨-氯化铵溶液（pH＝10），5滴0.5%铬黑T指示剂。继续滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。 反应式：

2+222Mn+HYMnY2H

MnCO3%按下式计算： 3c0.11495MnCO%=100%VG

式中：V——EDTA的体积 c——EDTA的浓度

G——样品质量

0.11495——每毫摩尔MnCO3之克数

§2.结果与讨论 §2.1 实验结果 m(锌皮)=17.30g； m(碳棒）=5.06g； m(外壳）=13.36g. 碳酸锰产量：5.32g 碳酸锰理论产量：6.61g 碳酸锰产率：5.32g/6.61g100%=80.48% 二价锰含量测定数据如下： 表1：二价锰含量测定数据 次数 m(MnCO3)/ g V(EDTA)/mL Mn% MnCO3% 1 0.1783 28.32 44.35% 92.80% 2 0.1800 28.61 44.39% 92.87% 取平均值得：锰含量：44.37%；碳酸锰含量：92.84% §2.2 关于实验方案的讨论 从废旧电池中制取MnCO3的关键步骤是将+4价的锰还原为+2价，还原剂的选择尤为重要，而本实验中选择了用双氧水作为还原剂。双氧水与MnO2反应的方程式为

22224422MnO+HO+HSO=MnSO+HO+O 为了比较各种方法的优劣，在下面列出了不同实验方案所得出的产品的产率、纯度，通过直观的数据对比，评价各种方法。 表1是草酸组的实验数据： 表2：草酸组产品产率、纯度数据 实验者 产率/% 纯度/% 顾雨豪 30.60 81.23 戚森星 32.50 90.30 薛佳祎 42.27 87.68 表3是浓盐酸组的实验数据： 表3：浓盐酸组产品产率、纯度数据 实验者 产率/% 纯度/% 夏栩生 76.70 91.29 通过表2，表3和表4的数据对比（个别由于人为操作失误的实验数据除外），我们不难发现，无论是产率还是纯度上来说，过氧化氢无疑是最合适的还原剂。草酸组的产率普遍比较低，可能是某一操作上大家犯了相同的错误。 H2O2反应的优势在于： a. 双氧水反应后生成氧气，不会引入新的杂质，产物纯度高； b. 过量的双氧水可加热除去，一方面产物无污染，对环境友好，另一方面不需要其他试剂进行除杂，节约了成本； c. 反应速度较快，反应完全程度高。 §2.3 关于实验条件的讨论

此外，还就相同的还原剂H2O2，改变去除Fe3+时溶液的pH以及沉淀剂的选择，得到了下面几组数据： 表4：碳酸锰产量、纯度数据

实验者 pH 沉淀剂 产量/g 产率/% 纯度/% 马可 45 Na2CO3 5.12 77.46 91.34 缪海涛 45 NH4HCO3 5.24 79.27 92.70 陈菁菁 56 Na2CO3 5.57 84.27 92.68 陈伟 56 NH4HCO3 3.72 56.28 94.10 顾方伟 67 Na2CO3 5.32 80.48 92.84 戴鸿冉 67 NH4HCO3 3.42 51.74 93.79 本实验中采用硫酸与双氧水与二氧化锰共同反应，生成硫酸锰。研究表明，盐酸、硝酸、硫酸的浸取率基本相同，对于酸的浓度而言，1:1的酸浸取率最高[3]。因此选用6 mol/L的硫酸参与反应，制取二价锰。 为了除去二价锰溶液中的铁离子，通常通过调节pH使铁离子生成氢氧化铁沉淀而过滤除去。氢氧化铁在酸度较低的环境下即可沉淀，但是，酸度过低却会促进氢氧化锰的形成，以至于影响纯度。所以，控制适当的pH是非常重要的。氢氧化铁的Ksp=410-38，氢氧化锰的Ksp=1.910-13，氢氧化铁沉淀完全时，pH=3.53[4]。 通过上面实验数据的对比，我们不难发现：

1. 当酸度比较低时，最后产品的纯度要略微低点，当pH > 5后，3+Fe已基本除尽，纯度基本相同。而就沉淀剂的选择上，选择NH4HCO3作为沉淀剂的纯度比Na2CO3 要高； 2. 由于有两位同学在加入NH4HCO3时也水浴加热，导致沉淀剂部分分解，产量偏低，不可作为比较数据。从其他人的数据比较来看，似乎没有什么规律，当然每个人的操作不一样，可能会引起误差，所以这里就不与讨论。 另外，氢氧化铁沉淀为胶体，很难过滤，因此加入活性炭，形成较大的颗粒，方便过滤除去沉淀。

§2.4 对实验中存在的问题的讨论 如果选用的是Na2CO3作为沉淀剂，需要水浴加热，如果是NH4HCO3，则不用加热，判断沉淀剂是否足量，主要是看滴一滴，如果局部产生明显浑浊，则说明沉淀剂量不够。 在除去铁离子的时候，应缓慢沉淀，不断搅拌，小火加热进行陈化。并且要趁热过滤，防止硫酸锰结晶析出，留在抽滤瓶中，导致样品损失。

在最后用EDTA滴定时，出现了异于常态的现象。一开始并没有选择三乙醇胺，而是用

了氟化铵，出现了两种结果：  除铁时pH控制在67的两位同学以及pH在56的一位同学如预期一样看到了终点的颜色变化；  其余三位同学在滴定时溶液并没有像预期一样从紫红色变为纯蓝色，而是逐渐变橙、变黄、变绿。在反复滴定后，依然是同样的状况，并未有所改观。 于是我们提出了两种可能性假设：  是否是氟化铵没有完全屏蔽铁离子而干扰了实验结果：取样，加酸溶解，然后加入硫氰酸铵，并未产生任何红色，再加双氧水后亦然，证实样品中不含铁离子；  是否是氟化铵影响指示剂的显色反应：重新取样，没有加入氟化铵，滴定结果依然如此（当然从上面对比可以看出是没有影响的，但为了确保可靠性，所以又进行了对比）。 最后猜想可能是电池中还含有其他的金属离子，在实验中未能除去，所以干扰了最后的滴定，故尝试在滴定时加入铁的掩蔽剂三乙醇胺进行掩蔽，之后便滴出了纯蓝色，得到了准确的数据。由此可以得出的结论是三乙醇胺可能对除铁以外的其他金属离子存在掩蔽作用，而这种离子在酸度较小的情况下也能够被除去。但因为电池中的矿物质种类太多，暂时未能找到样品中含哪种干扰离子。 §2.5成本的结算 表4：试剂用量列表 试剂 浓度 用量 硫酸 6mol/L 20mL 碳酸钠 6g 活性炭 2g 氨水 1:6 50mL 双氧水 30% 10mL 纯水 500mL

假设回收电池为零成本，通过查表结算得到如下数据： 成本=6/500*9+20/500*7.5/3+2/1000*32+20/500*5+10/500*8+500/1000000*8=0.636 收入=5.32/500*30=0.3193 盈利=(收入-成本)/m=-0.063元/g 显然成本要高于收入，这也是我国现阶段该项事业仍未发展起来的原因之一。但是工业生产不同于实验室，如果对实验的条件再加以改进、优化，应该能够使得至少利润为正值。

§3.结论 废旧电池中所蕴含的丰富资源是显而易见的，从废旧电池中回收利用有用物质不仅可以减少其对环境的破坏，还可以从中得到有用的物质。但是，随着技术的发展，电池的种类在不断增多，针对各种不同的电池，所使用的方法也不尽相同，这就需要化学工作者进行不断探索。目前，我国在废旧电池的回收利用上做得不够好，没有形成产业化，其原因主要是对其加工的成本太高，从中所得的利益不大，而且人们在这方面的意识也不够强。要解决这两个问题，需要化学工作者和政府有关部门的努力。废旧电池的回收是一项必要而艰巨的任

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湿化学方法回收利用废旧锌锰干电池

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湿化学方法回收利用废旧锌锰干电池韩小云;盖利刚;陈鑫成【摘要】采用湿化学方法对废旧5#华太锌锰干电池进行了回收利用.采用丙酮萃取法实现了干电池电解质中氯化铵和锌的氯化物的分离,回收了氯化铵,制备了硫化锌,确定了电解质中锌化物的含量.采用在箱式电阻炉中加热焙烧的方式,回收了二氧化锰.分别采用甲醛-酸碱滴定和高锰酸钾氧化法对回收的氯化铵和二氧化锰样品进行纯度检验,所回收的氯化铵和二氧化锰纯度高.【期刊名称】《山东轻工业学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(024)004【总页数】4页(P62-65)【关键词】湿化学方法;废旧锌锰干电池;丙酮萃取法;回收利用【作者】韩小云;盖利刚;陈鑫成【作者单位】山东轻工业学院,化学工程学院,山东省轻工助剂重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,化学工程学院,山东省轻工助剂重点实验室,山东,济南,250353;山东轻工业学院,化学工程学院,山东省轻工助剂重点实验室,山东,济南,250353【正文语种】中文【中图分类】TQO41+.7Abstract:Recovery of used zinc-manganese batteries(5#Huatai)was conducted by the wet-chemistry method.Ammonium chloride(NH4Cl)andZn-containing compounds(ZnCl2and Zn(NH3)2Cl2)were separated from the electrolyte by using acetone as the extracting agent.NH4Clwas prepared,and the mass content of Zn-containing compounds was determined by preparation of zinc sulfide(ZnS).Manganesedioxide(MnO2)was recovered by calcination of the sample in a box-heater in air.The experiment showed that the purities of recovered NH4Cl and MnO2were high,which were determined by formaldehyde-acidalkalinetitrationandpotassiumpermanganate(K MnO4)-oxidationmethod,respectively.Key Words:wet-chemistrymethod;used zinc-manganese batteries;acetone extraction;recovery and reuse废旧锌锰干电池含有很多有害成分,如锌、锰、铜、铁,汞,镍,镉等[1,2]。

废旧电池怎么回收处理

废旧电池怎么回收处理

废旧电池回收利用是指把使用过的电池通过回收再次利用，国内使用最多的工业电池为铅蓄电池，铅占蓄电池总成本50%以上，主要采取火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术。

外壳为塑料，可以再生，基本实现无二次污染。

回收利用（1）热处理瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。

铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。

该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。

另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。

不过，热处理的方法花费较高，瑞士还向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费。

（2）“湿处理”马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。

湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。

马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。

（3）真空热处理法德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。

这种加工一吨废电池的成本不到1500马克（现约合6345.18元人民币）！处理技术铅蓄电池行业由于“血铅污染事件”引发的国家加紧采取重金属污染治理、淘汰落后产能的相关措施，导致用铅行业震荡，铅价下跌，作为电池行业主体的铅蓄电池行业受此影响增长放缓，从而影响到整个行业进入发展滞缓期。

“血铅污染事件”的起因一方面是部分用铅行业企业长期忽视污染治理、淘汰落后产能，导致生产过程中产生的铅污染物未经处理流入大气、水、土壤，造成严重的铅污染；另一方面，大量的废旧铅蓄电池缺乏较完备环保无公害的处理方法，在处理过程中极容易造成铅酸外泄，造成严重的环境污染。

废旧电池回收利用处理方式

废旧电池回收利用处理方式

废旧电池回收利用处理方式废旧电池的回收利用处理是一项重要的环保工作。

由于电池中含有有害物质和有限资源，不当处理会对环境和人类健康造成不良影响。

因此，正确的废旧电池回收利用处理方式非常关键。

本文将介绍几种常见的废旧电池处理方式，并探讨它们的优缺点。

1. 物理处理方式物理处理方式主要是通过机械方法对废旧电池进行分离和拆解。

首先，将废旧电池进行分类，根据电池类型选择不同的处理方法。

然后，利用机械设备进行分解，将电池外壳、电极和电解液等各个组件分离出来。

最后，对各个组件进行进一步处理，如粉碎、烘干等，以实现资源的回收利用。

物理处理方式能有效回收电池中的金属、塑料和其他可回收物质，但对于有害物质的处理效果有限。

2. 化学处理方式化学处理方式主要是通过化学方法对废旧电池进行处理。

一种常见的化学处理方法是酸浸法，即将废旧电池放入酸性溶液中进行浸泡，使有害物质溶解出来。

然后，通过沉淀、过滤等步骤将有害物质从溶液中分离出来，然后进行进一步的处理，如中和、沉淀等。

化学处理方式可以有效去除废旧电池中的有害物质，但对于资源的回收利用效果较低。

3. 热处理方式热处理方式主要是通过高温转化的方法对废旧电池进行处理。

一种常见的热处理方法是高温热解，即将废旧电池放入高温炉中加热分解，使电池中的有机物质和无机物质分解成气体、液体和固体等。

然后，通过冷凝、过滤等步骤将分解产物进行分离和回收利用。

热处理方式可以有效转化废旧电池中的有机物质和无机物质，但对于有害物质的处理效果较低。

4. 生物处理方式生物处理方式主要是通过微生物的作用对废旧电池进行处理。

一种常见的生物处理方法是生物浸渍法，即将废旧电池放入含有特定微生物的培养基中进行浸泡，使微生物附着在电池上并对电池进行分解和转化。

然后，通过离心、过滤等步骤将微生物和分解产物进行分离和回收利用。

生物处理方式可以有效分解废旧电池中的有机物质和无机物质，并且对于有害物质的处理效果较好。

综上所述，废旧电池的回收利用处理方式包括物理处理、化学处理、热处理和生物处理四种。

废旧电池的回收利用研究性学习

废旧电池的回收利用研究性学习

《废旧电池的回收利用》研究性学习课题组长：课题成员：蔡炜周琳筱林玉兰张杰斌陈斌赖文菁指导教师：洪星一、课题背景环境是人类生存和发展的基本条件，是物质文明建设的基础。

环境污染和生态破坏，工作和生活环境质量恶化，威胁着人民群众的健康。

保护环境，实质就是保护物生产活动持续稳定、协调发展的物质基础。

一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害……人们在日常生活中，使用过的废旧干电池，一直没有得到很好的回收利用，造成了浪费，也污染了环境。

其实，被废弃的干电池，其锌壳只损耗了一小部分，二氧化锰也只起了一点氧化的作用，碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有被消耗。

如果能加以回收和利用，就具有很好经济效益和社会效益。

因此，废旧电池的回收和利用是我们特别需要调查的问题。

二、研究目的1、了解废旧电池的危害2、寻找废旧电池回收与利用的途径以及相关信息3、培养收集、分析和利用信息的能力4、培养科学态度和科学精神三、研究过程1、收集阶段：展开调查，收集原始素材和数据。

2、整合阶段：整理素材，分析数据，探索规律，写调查报告，进行全面优化整合四、研究方法1、网上收集资料2、查阅图书资料五、成果报告随着经济和科技的发展，电池在我们生活中的扮演着越来越重要的角色，使用量也正迅速增加，几乎渗透到我们生活的每一个角落，然而这些使用后的废旧电池却未能得到妥善的处理，虽然废旧电池的体积和质量都非常小，但它含有多种金属物质，如果处理不当就会污染到水源、土壤、空气等，进而直接或间接危害到人们的健康，影响人们的正常生活。

我们希望通过这次研究性学习，让人们更多的了解废旧电池的危害和回收状况。

保护环境人人有责，希望大家能够从身边小事做起，从回收废旧电池做起，希望政府机关（特别是有关环保这面的单位）能够增强执法和宣传的力度，希望拥用才学的专家、学者，拥有财力的商家共同来关注废旧电池的回收状况，多研究一些处理方法，变害为利。