废旧干电池回收与利用.doc

齐鲁工业大学开放性实验论文 废旧干电池的综合利用及产品分析废旧干电池的综合利用及产品分析 作 者 姓 名 XXX、XXX 专 业 XXXXX 指导教师姓名 XXXXXXX 专业技术职务 教授 摘 要[论文摘要]：废电池，顾名思义，就是用完废弃的电池行走于校园甚至是居民小区时，经常会发现一些被人们废弃与土壤之中的电池，废电池中的重金属离子如锌、汞、锰、铜等会污染土壤对于废旧电池的回收利用将是未来社会的又一工业难题本次实验就是把废电池的回收实验室化,将废旧干电池回收，将其中的ZnSO4、NH4Cl、MnO2等回收并用于化学实验教学中,既减少了其对环境的危害,又符合绿色化学的要求本文就干电池的构造进行了说明,同时设计了一系列利用废旧干电池中有效成分进行的综合性化学实验关键词：废旧电池、综合利用、ZnSO4·7H2O、MnO₂、NH4Cl、纯度测定 ABSTRACT[Abstract] The waste batteries, as the name implies, is to use the waste battery. Walking in the campus and even when in residential area, often find some abandoned by people and soil of batteries, scrap batteries of heavy metal ions such as zinc, mercury, manganese, copper contaminated soil. For the recycling of waste batteries will be the future of social and industrial problems. This experiment is to scrap battery recycling laboratory, and the recycling of waste dry cell, will the ZnSO4, NH4Cl, MnO2, recycled and used in the chemical experiment teaching, both to reduce the harm to the environment, and meets the requirement of green chemistry. In this paper, the structure of the dry cell is illustrated, and designed a series of effective components from the utilization of waste dry cell carries on the comprehensive chemistry experiment.[Keywords] Comprehensive utilization of waste batteries, and ZnSO4·7 H2O, MnO ₂, NH4Cl, determination of purity前 言随着社会、经济的发展，工业化、城市化进程的不断加快，电池已成为人类社会不可缺少的能源，可是随着其用量增加，出现了大量的废旧电池，由此导致人类赖以生存和发展的环境承受着前所未有的压力。

电池给人们的生活带来很大方便，如果不合理回收，不仅造成资源浪费，也会给环境造成严重污染，可是随着其用量增加，出现了大量的废旧电池，废电池大量丢弃于环境中，其中的酸、碱电解质溶液会影响土壤和水系的pH，使土壤和水系酸性化或碱性化，而汞、镉等重金属被生物吸收后， 通过各种途径进入人的食物链，在人体内聚集，使人体致畸或致变，甚至导致死亡一粒纽扣电池可污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值对自然环境威胁最大的5种物质中,电池里就包含了3种.由此导致人类赖以生存和发展的环境承受着前所未有的压力为缓和生态环境恶化的矛盾，笔者对当前市场上用量最大的锌锰干电池的综合利用及其处理工艺进行了论述， 并对回收产品的纯度检测进行了详尽的描述 一、实验原理日常生活中所用的干电池为锌锰电池其负极为电池壳体的锌电池，正极是被二氧化锰(为增弹导电性,填充有碳粉)包围的石墨电极,电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物电池反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2→Zn(NH3)Cl2+2MnOOH.在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵做为电解质没有消耗，碳粉为填料，电池里黑色物质为二氧化锰，碳粉，氯化铵，氯化锌，氯化锰的混合物，使其混合物溶于水，滤液为NH4Cl,ZnCl2,MnCl2,混合物，滤渣为二氧化猛、碳粉及其它少数有机物，加热可除去碳粉和其他少数有机物，加酸溶解可分离出碳粉。

锌皮可以与H2SO4反应：Zn+H2SO4= ZnSO4+H2 将溶液用NaOH调节PH=8使Zn2+完全沉淀，以达沉淀最大量，再加入稀硫酸，控制PH=4，此时Zn(OH)2溶解,最后将滤液酸化，蒸发浓缩，结晶，即得ZnSO4·7H2OZnSO4·7H2O的纯度可用EDTA配位滴定法滴定测定 ZnSO4+2NaOH=Zn(OH)2+Na2SO4 ZnSO4+7H2O=ZnSO4.7H2O依靠 NH4Cl和ZnCl2混合溶液溶解度不同，可以从中回收NH4Cl 氯化铵与甲醛作用生成六亚甲基四胺和盐酸，后者用NaOH标准液滴定，便可求出产品中NH4Cl的含量，反应式为：4NH4Cl+6HCHO→(CH2)6N4+4HCl+6H2O 测定结果可以按下式计算：W(氯化铵)= *100%在二氧化锰产品中加入一定过量草酸，及在硫酸的作用下沸水浴中溶解，用高锰酸钾滴定多余的草酸到终点为粉红色，即可间接测定二氧化锰含量反应式为：MnO2+H2C2O4+H+→Mn2++CO2↑+4H2O2MnO4-+5H2C2O4+6H+→2Mn2++10CO2↑+8H2O废旧电池 碳棒黑色糊状物锌皮铜回收二氧化锰，回收氯化铵制备七水合硫酸锌二、仪器与试剂台秤、蒸发皿、布氏漏斗、吸滤瓶、水循环泵、称量瓶、电子天平、电炉一台、螺丝刀、尖嘴钳、剪刀、50ml量筒两个、500ml烧杯两个、滴瓶一个、滴定台一台、25ml移液管一支、10ml量筒一支、10ml移液管一支、表面皿、角匙、胶头滴管、废旧干电池四节、滤纸若干、广泛PH试纸、标签纸。

NaOH固体、甲醛（40%）、2%酚酞、草酸钠固体、乙醇、高锰酸钾固体、硫酸（2mol/l）、HCL(6mol/l)、硝酸、双氧水（3%）、KSCN（0.1mol/l）、ZnSO4·7H2O（C.P）、六亚甲基四胺、1:1氨水、5%二甲基酚橙指示剂、氧化锌固体、KHC8H4O4、硝酸银溶液（0.1mol/l）、乙二胺四乙酸二钠固体、CaCO3固体、钙指示剂三、实验步骤1、材料准备：取废旧干电池两节，剥去外层包装纸，用螺丝刀撬去顶盖，挖去盖在上面的沥青层，即可用钳子慢慢拔出碳棒，碳棒可留作电解用的电极，用剪刀把废旧电池外壳剖开，即可取出里面的黑色物质，电池的锌皮可以制备ZnSO4·7H2O2、取20克黑色粉末放入100ml烧杯中，加入50ml蒸馏水加热溶解，充分搅拌，固体全部溶解后，然后抽滤并水洗3次，滤液放到烧杯中用酒精灯加热浓缩到有晶体液膜（在加热到溶液只有一半的时候改用水浴加热）抽滤得氯化铵3、二氧化锰的制备：将制得的滤渣小火烘干，搅拌，强火灼烧至不冒烟，放入马弗炉中在700度左右灼烧两小时，冷却即即得MnO₂.4、2mol/L的NaOH溶液的配制与标定：快速称取固体NaOH约2.4g，放入500ml的烧杯中，然后加入300 ml蒸馏水，摇匀待用。

标定：称取0.8-1.2g的邻苯二甲酸氢钾固体三份分别放入三个锥形瓶中，加水约30ml，滴入1.0%酚酞指示剂两滴，用标定的NaOH溶液滴定，溶液呈粉红色且30秒不褪色为终点 5、氯化铵纯度的定量测定：甲醛酸碱滴定法 (1). 准确称取氯化铵固体0.3-0.4g放入250ml的锥形瓶中，加入40%的甲醛约5ml，再加入约30ml水，静置2min，滴入2滴1%的酚酞，摇匀 (2). 用标定后的NaOH溶液标定该氯化铵溶液，当滴入NaOH后颜色变为粉红色且30s不褪时停止滴定，平行滴定三次 6、0.02 mo1·L -1 KMnO4 标准溶液的配制：称取 0.96 g KMnO4 放入500mL 烧杯中，加水300ml，加热煮沸 20 ～ 30min ( 随时加水以补充因蒸发而损失的水 ) 倒入洁净的棕色瓶中，放置暗处保存 KMnO4标准溶液（0.02mol/L）的标定：精密称取基准物Na2C2O4约0.17g，置锥形瓶中，加入蒸馏水50ml加热使溶解，加入2mol/LH2SO4 15ml，摇匀，加热至约75℃，趁热滴定，开始时逐渐缓慢加入数滴KMnO4标准溶液，并充分振摇，待紫红色褪去后，加快滴定速度，近终点时减慢滴定速度，至溶液显粉红色并保持30s不褪即为终点。

当滴定终了时，溶液温度不低于55℃ 7、02mol·L-1EDTA溶液的配制： 在台称上称取乙二胺四乙酸二钠3.8克，溶解于300～400mL蒸馏水中，稍微加热使其溶解，稀释至500ml，如混浊，应过滤，转移至500mL细口瓶中，摇匀，贴上标签8、标准钙盐溶液的配制：准确称取0.4～0.6CaCO3基准物于小烧杯中，盖以表面皿，加几滴润湿，再从杯边嘴边逐滴加入约2～3胶头滴管1:1HCl至完全溶解，用水把可能溅到表面皿的溶液淋于杯中，然后将溶液定量移入250ml容量瓶中，稀释至刻度，摇匀9、标定EDTA溶液：用移液管移取25.00ml标准钙溶液，置于锥形瓶中，加入25ml水，约10ml钙指示剂，用胶头滴管慢慢加入10%的NaOH溶液至红色不再加深，再过量一胶头滴管，摇匀后，用EDTA溶液滴定至由红色变为蓝色，即为终点，平行测定三次10、MnO₂纯度的定量测定：KMnO₄返滴法 (1). 准确称取0.25-0.3g的MnO₂倒入50ml的锥形瓶中，加入10ml2mol/l的硫酸，然后再称取0.3-0.35g的草酸钠，一并倒入锥形瓶中，加水约20ml，放在电炉上加热，当看到固体全部溶解完全并无气泡冒出后准备滴定。

(2). 用标定后的KMnO₄溶液滴定，当滴入KMnO₄后溶液变为粉红色且30s后不褪时，停止滴定，平行滴定三次 11、ZnSO4·7H2O晶体的制备：将废电池表面剥下的锌皮用水刷干净，把锌皮剪碎待用，取锌皮5g放入500ml的烧杯中，加入2mol/l的硫酸约60ml，放置过夜至反应完全，过滤除去不溶的杂质，将滤液加热近沸，加入3%的H2O2溶液10滴，在不断搅拌下滴加2mol/l的NaOH溶液，约20ml，逐渐有大量白色Zn(OH)2沉淀生成,加水150ml，充分搅拌下继续滴加NaOH溶液至溶液PH=8为止，抽滤，用蒸馏水洗涤沉淀至滤液中不含氯离子为止 ﹒将陈沉淀转移至50ml的烧杯中，在不断搅拌。