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廢舊電池的回收利用設計方案
一． 實驗目的
回收廢舊電池中的金屬，環(huán)境友好型處理廢舊電池，變廢為寶，減少廢舊電池給環(huán)境帶來的眾多負面影響。
回收廢舊電池中的Mn，Zn等金屬，在本實驗中主要回收錳元素，將電池預處理后，得到粗的二氧化錳，經(jīng)過提純，再
利用相關的化學方法轉化為有利用價值的碳酸錳（MnCO3）。
二． 實驗原理
1. 從廢舊電池中得到二氧化錳：
將電池粉碎分類，得到鋅冒、石墨棒、黑色物以及其他。取黑色物質(zhì)家在水里水浸，過濾后取剩下的 濾渣，經(jīng)過烘炒（除去碳），水浸處理過濾，得到濾渣在烘干，即得到粗的二氧化錳。
2 粗的二氧化錳的提純：
先將上面的粗二氧化錳加入到稀硝酸中，再加入過量的過氧化氫溶液，待反應完全后，在溶液中緩慢滴加氫氧化鉀溶液，調(diào)節(jié)PH值到7，（三價鐵在ph4.1時完全沉淀；鋅在6.4沉淀完全，在8.0開始溶解；錳在7.8時開始沉淀），沉淀完全后，過濾取得濾液（用K3Fe(CN)6檢驗鐵是否出盡）；
在濾液中加碳酸鉀溶液，沉淀完全后過濾，洗滌，加熱轉化為二氧化錳。 Mn(NO3)2+K2CO3====MnCO3（沉淀）+2KNO3 2MnCO3+O2==2MnO2+2CO2(g)
3、 用二氧化錳制備碳酸錳：
方案一：
先轉化成硝酸錳法
MnO2+H2O2 +2HNO3 ==Mn(NO3)2+2H2O+O2（g）（放熱反應） Mn(NO3)2+K2CO3==2KNO3+MnCO3 (沉淀)
方案二：
現(xiàn)轉化成氯化錳法
MnO2 +4HCl==MnCl2+Cl2(g)+2H2O
MnCl2 +K2CO3 == MnCO3 (沉淀)+2KCl
方案一：
三．實驗器材
坩堝、坩堝鉗、燒杯、玻璃棒、表面皿、布氏漏斗、圓底燒瓶、量筒、鐵架臺、烘箱、硬質(zhì)坩堝等等
四、實驗藥品
廢舊電池樣品、6mol/L的硝酸、3%過氧化氫、12mol/L的濃鹽酸、碳酸鉀溶液、氫氧化鉀溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀鹽酸、碳酸氫鉀溶液、硝酸銀溶液、Na3[Co(CN)6]
五．實驗步驟
1、從樣品中得到粗二氧化錳，步驟見原理。
2、粗二氧化錳的提純
取5.0g粗二氧化錳，將其放入一個圓底燒瓶中，向其中加入大約25ml6mol/l的硝酸溶液。
再分批加入15ml過氧化氫（3%）溶液。每次滴加后，放置一段時間待反應緩和時再進行下一次滴加，不再有氣泡冒出時可認為反應完全。過濾，得到濾液。
在濾液中緩慢滴加氫氧化鉀溶液，調(diào)節(jié)pH值到7，并用玻璃棒
不斷攪拌，放置一段時間（大約10min）等沉淀沉積。去上層清液少許于小試管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，如果不變藍色說明鐵（+3）除盡。過濾，得到清液，即為硝酸錳溶液。
將上面得到的硝酸錳溶液，再攪拌下緩慢地滴加#url#的碳酸鉀溶液，滴加速度不能太快，避免局部堿性過高而使二價錳被氧化。抽濾出沉淀，先用#url#的碳酸鉀洗兩次，然后再用純水洗滌，干燥。將所得的產(chǎn)物轉移至硬質(zhì)坩堝中，灼燒到產(chǎn)物變成黑褐色為止。（即為純二氧化錳）
3制備碳酸錳
方案一：
取上面得到的純凈二氧化錳，將其放入一個圓底燒瓶中，向其中加入大約15ml硝酸（6mol/l）溶液。然后再分批次加入過量的過氧化氫（15ml左右）。反應完全后，加熱至50度，以細流注入10%的碳酸氫鉀溶液，攪拌此混合物。用二氧化碳飽和后立即用器皿蓋上。等溶液澄清后用傾筆法過濾，并用飽和的二氧化碳水浸沒沉淀。用此法洗滌直到完全洗去硝酸鉀為止（用Na3[Co(CN)6]檢驗k+是否除盡）。
過濾出沉淀，于70~80度下載二氧化碳的氛圍下加熱干燥。 方案二：
將所得的二氧化錳加入濃鹽酸中，并加熱反應。（注意有氯氣產(chǎn)生，應該注意尾氣的處理）反應完全后得到的是氯化錳溶液。
將10%的碳酸鉀水溶液注入燒瓶中，再往其中加入氯化錳溶液，并通入二氧化碳，直到溶液中的全部空氣被驅逐干凈以后，蓋上瓶塞
振蕩，放置數(shù)小時。最后將上層清液傾出。再加入用二氧化碳飽和的水，然后過濾。反復這一操作，直至在傾出液 中不含有碳酸鉀和氯化鉀。然后將沉淀在二氧化碳氣流中洗滌，吸濾，最后干燥。
六．預期實驗結果
由于廢舊電池中的錳含量不知道，無法得到理論的碳酸錳的量，產(chǎn)率也不能明確。所以補充實驗，以得到電池中錳的含量。
補充：
原理：在酸性環(huán)境下，二氧化錳會與草酸反應，而在電池中其他金屬不會。MnO2+C2O42- +4H ==Mn+2+ +2CO2 +2H2O
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-2-+ 2+ 2MnO4 +5 C2O4 +16 H== 2Mn+10 CO2
+8 H2O
根據(jù)高錳酸鉀和草酸鈉的用量可以計算出二氧化錳的含量。
七．實驗中可能出現(xiàn)的問題和解決方法
A．在加過氧化氫時，加的過快，導致大量的氣泡冒出，體積膨脹。（停止加過氧化氫，用瓶塞稍微擋住瓶口，防止氣泡噴出。）
B．可能在過濾時，沉淀的粒子很小，用傾筆法過濾有困難。 （可以用布氏漏斗抽濾）
C.如何有效地在提純時加碳酸鉀過程中避免二價錳被氧化。
（再加碳酸鉀之前，通入二氧化碳氣體趕走空氣；在加碳酸鉀時緩慢并不停地攪拌，防止局部濃度過大。）
參考資料：1.北京石油化工學院化學工程系 張麗芳《廢舊電池的回收利用》
2. 西南民族大學學報---自然科學報
3. China chemicals—環(huán)保與安全
4. 日本 工業(yè)化學和蘇聯(lián) 試劑化學（在實驗室閱覽室）
5. 百度百科
6. 南師大。北師大、華師大等合編的《無機化學》第四版下
7. 天津大學《無機化學》
等等
廢舊電池的回收利用設計方案 [篇2]
一、 廢舊電池對環(huán)境污染和危害的研究
相關資料顯示：廢舊電池對人體危害和環(huán)境的污染主要是指電池中的鉛 汞 鎘等在電池殼經(jīng)過長期機械磨損和腐蝕，使得內(nèi)部重金屬和酸堿溶液等泄露出來，通過各種途徑進入土壤和水源，致使土地和水源嚴重污染，并且使植被無法生長。生物從環(huán)境中攝取重金屬，重金屬可以經(jīng)過食物鏈的放大作用逐漸在較高級的生物中成千上萬的累積，然后經(jīng)過食物進入人體，在某些器官中積蓄造成慢性中毒。
為了驗證廢舊電池對水源和土壤的污染。我們小組設計并做了以下實驗：
《實驗一》取兩個溶器a和b，然后分別向兩個溶器a和b內(nèi)注入相同量同質(zhì)的水，從街上購買兩條大小相當同種的小魚分別放入兩個溶器中，并將一只已經(jīng)腐爛的5號電池放入a盆中，每一小時觀察兩個溶器a和b小魚的活動情況并記錄。
《實驗二》從學校花圃中低價購買取兩盆月季花，然后向其中一盆中埋入一 節(jié)已經(jīng)腐爛的5號廢電池，同時放置在花圃中向陽光的地方，并澆入同量同樣的水，每天觀察兩盆花的生長情況并記錄。
通過以上實驗可以看出，放廢電池溶器的魚5——7小時后就死了，埋廢電池的花盆中的月季花5天后花葉逐漸變黃了，花莖變軟，花盆中的土壤也變的比以前僵硬了。因此，我們知道廢電池對土壤和生物、水源有極大的危害性。所以我們必須采取有效的措施提高廢舊電池的回收和利用率 。
二、干電池的回收利用
基于以上現(xiàn)狀，我們此次致力于干電池的回收利用，設計出了如下實驗方案。
實驗室步驟：一部分采用手工分離的方法，一部分直接溶于硫酸〉
溶于硫酸部分：體積分數(shù)30%的硫酸600毫升三份，500克的廢舊電池（民用6號干電池和堿性電池。）
步驟：將廢舊電池直接溶于硫酸中。
現(xiàn)象：溶液由澄清變成黃綠色并有大量氣泡冒出，反應一段時間后發(fā)出噗噗的爆鳴聲，推測原因可能是由于硫酸濃度較大，廢電池鋅皮破裂后與其中的naoh劇烈反應所致。大約兩天后，我們換了三次硫酸（體積分數(shù)相同），電池有80%溶解。
手工分離部分：將鋅筒上的鋅片剪成碎片，放在坩堝中強熱（鋅熔點419度）熔化后小心的將鋅液倒入冷水里，得鋅粒。該方法可用于實驗室里制取鋅粒。
提取氯化銨：將手工分離剩余的黑色物質(zhì)攪拌用水沖洗，放在蒸發(fā)皿中蒸發(fā)，得白色固體，再加熱，利用 “ 升華 ” 收集較純的氯化銨。
提取鐵：由于一部分鐵是以單質(zhì)形式存在，用磁鐵吸取其中部分鐵單質(zhì)．
將手工分離余下的固體物質(zhì)用硫酸溶解與硫酸直接溶解的混合、過濾；分為濾液和過濾物。
反應原理：2r（金屬）+2xh+=2rx++xh2↑
我們經(jīng)實驗測定zn-mn干電池中各部分含量如下：
(1)c 1.5g (2)mno2 3.0g (3)zn 1.5g
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回收率： (1)fe90.1% (2)mn87.8% (3)zn81.0%
針對廢舊電池的回收費用和廢舊電池的再利用價值，我們可以作一下比較。
一塊廢舊電池回收后可利用的部分為電池的外殼與內(nèi)部極群（價值極小的部分忽略不計）。預算如下：
廢舊電池價格＝外殼＋極群＝0．1元＋7元＝7．1元；
廢舊電池回收費＝回收價＋運輸費＋拆卸費＋冶煉費＋其它費＝5 元＋1．2元＋0．26元＋0．5元＋0．3元＝7．26元
每塊廢舊電池回收差價＝廢舊電池價格－廢舊電池回收費＝7．1元－7．26元＝－0．16元
通過以上預算不難看出，每只廢舊電池回收，企業(yè)必須支出0．16 元。
結論：用手工方法分離電池較為經(jīng)濟，但考慮到有毒金屬對人體的傷害，建議設計一種機器采取機器分離的方式。將余下的物質(zhì)溶于酸中，用調(diào)整ph值的方法或離子交換法提取其中的有用金屬。我們設計的方案基本符合設備要求和經(jīng)濟要求，對回收廢舊電池有一定的參考價值。
三、我們的行動：
廢舊電池回收一角
回收的廢舊電池
小組成員在清理回收的廢舊干電池
小組成員在同學間進行問試卷調(diào)查
小組成員在社區(qū)組織宣傳活動
小組成員在社區(qū)組織宣傳活動
校園內(nèi)組織宣傳
1．由環(huán)保小組成員在課堂上介紹關于回收利用的情況，對學校即將實施的回收廢舊電池進行宣傳。
2．發(fā)動同學參加校內(nèi)環(huán)保小組，利用科外活動時間制作宣傳欄，向全校同學宣傳少用電池和塑料用品，因為他們很難分
3．定期更換宣傳欄內(nèi)容，向同學們普及環(huán)保意義。
4．在校內(nèi)花壇，草地中插宣傳標語
在計劃確定可行后進行電池回收
1．制作回收電池垃圾箱并寫上宣傳標語。
2．每個班一個，定期集中收集。
3．學校進行評比，看看哪一個班級回收率最高，給予適當?shù)谋碚煤凸膭�，激發(fā)同學的回收積極性。
4．開展回收廢舊電池興趣小組，鼓勵同學想出新辦法回收廢舊電池。
舊電池回收需要我們每一個人的努力，對于回收廢舊電池的給上層一些建議：
1．以政府名義建立接納及再利用廢電池的責任部門，把全市回收的廢電池全部接納過來。然后提煉可利用物質(zhì)，使之無害化，并負責宣傳回收廢電池對防止環(huán)境污染的重要作用。如果沒有接納回收廢電池的專門機構，群眾回收廢電池的積極性將會受到打擊。所以這一部門極為重要。
2．以各單位（如機關、部隊、學校、工廠、商店，大飯店旅館、街道居民委員會、新建小區(qū)物業(yè)等）行政系統(tǒng)為中心建立廢電池回收網(wǎng)。督促本單位每個成員、居民、業(yè)主等，積極回收廢電池，由網(wǎng)絡負責人（由行政指定責任心強的一人或幾人，任此職）回收本單位，本轄區(qū)的廢電池并將其送到接納和再利用廢電池的責任部門。
3．責成各群眾團體（工會、青年團、學生會等）組織，號召各自成員積極參加回收廢電池的行動中來。把回收廢電池活動納入各團體組織活動的一項經(jīng)常內(nèi)容。
4．由有關單位（市場管理部門）在各小商品市場（特別是外來人口集中的商品市場）組織商販們把回收廢電池的活動開展起來。應把此項任務作為市場管理部門的一項硬任務。
5．農(nóng)村鄉(xiāng)、鎮(zhèn)，特別是村委會也應負責農(nóng)村廢電池的回收工作（農(nóng)村用電池數(shù)量也不少），廢電池扔在地頭對農(nóng)村水源直接污染更嚴重（許多地方飲用井水， 因此危害更大）。
6．建立有關回收廢電池活動的專門獎懲制度。做得好的予以獎勵，差的嚴懲不�。◤U電池毒害太大了，嚴懲不為過分）。
7．積極向全國人民及國外征集回收舊電池行之有效的新方法，探索回收廢舊電池的新途徑。保護環(huán)境需要每一個人的努力。
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