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1、废旧干电池的回收与利用周豫超简敏捷武汉大学化学与分子科学学院武汉430072摘要：本文提出了对废旧锌锰电池各部分进行合理回收的方法，并对回收中的化学反应的条件进行了研究。制得化学二氧化锰、NH4Cl和ZnSO4•7H2O晶体，锌钡白。关键词：废旧干电池回收利用Zn/MnO2电池。⒈实验原理及意义：⑴实验意义：环境保护是当今国际上最关心的重大课题之一,也是世界各国正在悉心研究的课题。关注废旧电池的回收再利用,创建无污染、无公害的绿色环境已迫在眉睫,刻不容缓。目前,干电池用完后一般都当作垃圾扔掉,使得酸、碱等电解质溶液及重金属对环境造成了严重的污染。国内年消费量近80
2、亿只锌锰干电池,这些存在于生活垃圾中的电池经填埋及焚烧时,造成水、土壤、空气等严重污染,危害了人们的身体健康。因此,本着保护环境,节约能源,变废为宝为原则,我们作回收废旧锌锰电池的研究。⑵锌锰干电池中发生的化学反应主要为：Zn+2NH4Cl+2MnO2＝Zn(NH3)2Cl+2MnOOH⑶通过回收的方法初步可以获得：石墨棒，锌片，MnO2,固体NH4Cl，炭粉，塑料，沥青，铁帽等。⑷通过净化、提纯及转化的方法制成实验室常用的药品、试剂（MnO2固体，NH4Cl晶体，ZnSO4•7H2O晶体，ZnS•BaSO4锌钡白）。其中反应方程式为：Zn+H2SO4＝ZnSO4
3、+H2↑ZnSO4+7H2O＝ZnSO4•7H2O2KClO3＝2KCl+3O2↑BaCl2+Na2S＝BaS+2NaClBaS+ZnSO4＝ZnS•BaSO4↓⒉实验试剂与仪器：小钢锯，镊子，剪刀，电子天平，表面皿，烧杯（50ml,100mL）,减压过滤装置，量筒，玻璃棒，蒸发皿，坩锅，大试管，铁架台，试管塞（带导管），漏斗，漏斗架，三脚架，石棉网，煤气灯废旧锌锰干电池两节（555牌），蒸馏水，固体氯酸钾，碳酸溶液（3mol/l）,BaCl2(0.5mol/l)溶液，Na2S(0.5mol/l)溶液,广泛PH试纸，(NH4)2CO3(2mol/l),HCl(2m
4、ol/l),滤纸（大、小两种）。⒊实验步骤及现象：⑴用小钢锯锯开电池的锌皮，取下塑料垫圈与铁帽。将锌皮用镊子，剪刀取下，将黑色混合物收集到小烧杯中，称重。再分离出沥青和石墨棒，洗净后分别称重。⑵向黑色混合物中加水约24ml,搅拌使之混合均匀，静置2-3分钟后常压过滤，得到糊状黑色物质和无色滤液。滤液静置待第⑷步使用。⑶将黑色物质放入坩锅中烘炒7-8分钟，当其呈砖红色且无烟产生时停止。加入少量固体KClO3及产物于大试管（带试管塞）中，加热以检验产物纯度。当其不能使带火星的木条复燃时即可。用蒸馏水浸泡产物，常压过滤后烘干，称重。(用有柄蒸发皿烘炒时由于固体温度过高常
5、使蒸发皿破裂，建议用铁坩埚)⑷在通风橱中检验无色滤液的PH值，逐滴加入(NH4)2CO3溶液，剧烈反应并产生大量气泡。（反应需在通风橱中，因为溶液中有汞类化合物）待无气泡产生时停止滴加，迅速加入2-3ml盐酸。用氨水调节溶液PH值至微碱性，小火蒸发浓缩结晶，称重产物。（如果溶液显酸性，会降低NH4Cl产率）⑸在通风橱中将锌片放入3mol/l硫酸中浸泡以除去氧化层，3-5分钟后取出干燥，称重。将锌片剪碎后放入50ml小烧杯中，加入15ml硫酸，在40℃水浴中反应40分钟左右，当反应放出的气泡较少时，常压过滤。将未反应的锌皮干燥，称重。体滤液浓缩结晶为ZnSO4•7H
6、2O晶体称重，留待第⑹步用。（这里用了质量差法求锌皮反应质量）⑹在烧杯中加入等量的BaCl2及Na2S溶液，搅拌使之反应完全以制取BaS溶液。常压过滤除去杂质。称取1.80g自制ZnSO4•7H2O，加适量水使其溶解。另取一干燥洁净的烧杯，向其中交替加入BaS与ZnSO4溶液，同时不停搅动（反应中保持溶液微碱性）。反应完毕后静置，减压过滤（由于颗粒小要用双层滤纸），称重产物（不停搅拌有利于生成颗粒细微的锌钡白颜料）。实验过程如图1所示。废旧电池破碎分离黑色混合物锌筒，锌皮塑料，铁帽，纸加水搅拌沥青，石墨棒常压过滤硫酸浸泡滤渣滤液称重后加H2SO4反应停止后常压过滤
7、烘炒加（NH4）2CO3制得MnO2BaCl2Na2S滴加盐酸称重浓缩结晶调PH值未反应锌皮ZnSO4•7H2O晶体BaS浓缩结晶搅拌，减压过滤得NH4Cl得锌钡白图1回收处理实验过程图⒋实验结果与计算：⑴初步回收得:塑料0.14g铁帽0.17g锌皮5.92g(粗)石墨棒2.07g沥青0.89g黑色混合物13.22g(取出5.81以供反应制锌钡白)总质量为25.35g⑵ZnSO4•7H2O产率:∵m理论=mZn/MZn=(4.81-2.07)/65*287g=12.48gm实际=9.85g∴产率=m实际/m理论*100%=9.85/12.48*100%=78.91
8、%黑色混合
