廢舊電池的綜合回收利用

1、廢舊電池的綜合回收利用摘要：如今人們對電池的使用量越來越大，同時給環(huán)境造成的壓力也越來越大。據(jù)此本實驗以廢舊電池為原材料，從中提取氯化銨、高錳酸鉀、七水硫酸鋅。所制取的這些產(chǎn)品都具有廣泛的用途，同時實踐證明，該實驗流程較簡單，實用性較強，制取效果較好，產(chǎn)品質量穩(wěn)定且純度較高。關鍵詞：廢舊電池 氯化銨 高錳酸鉀 七水硫酸鋅 結晶 隨著各種電子機械和便攜設備的迅速發(fā)展，人們對電池的依賴到了不可一日無它的地步，但是電池在給我們帶來方便的同時也給我們的環(huán)境帶來了巨大的威脅，電池的回收利用成了人們關注的課題1。據(jù)介紹，廢舊電池中95%的物質可以回收利用，因此采用適當?shù)姆椒◤膹U舊電池中提取我們所需要的物質

2、是個亟待解決的問題2。本實驗分成三個主要步驟分別由冷卻結晶法獲得氯化銨，將廢舊電池中的鋅皮用酸溶解，去除雜質后用蒸發(fā)冷卻制得七水硫酸鋅，用固體堿熔氧化法方法獲得高錳酸鉀。以上方法均獲得了較好的效果，實踐證明此過程合理、可行。實驗部分一、 從廢舊電池中提取氯化銨基本原理,在不同溫度下的溶解度（g/100g水）T/K27328329330331333335336337329.433.237.231.445.855.365.371.277.3342363395437452488541-614以上列兩種在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)（g/100gH2O）可以看出，氯化銨的溶解度比氯化鋅的溶解度小得多?？梢酝?/p>

3、過冷卻結晶，使析出3。為酸性，可的酸性太弱（），故無法用NaOH直接滴定。一般先將與HCHO反應生成等物質的量的酸，反應生成的質子化六次甲基四胺（）和H+可用NaOH標準溶液同時直接滴定，終點時溶液呈弱酸性，可用酚酞做指示劑3。起反應式為：實驗用品實驗步驟取電池中的黑色物質倒入燒杯中，加入蒸餾水50ml，攪拌溶解。過濾、水洗濾渣2次，將濾液搜集到250ml的燒杯中；用加熱套將濾液加熱到80度，并不斷攪拌，使晶體析出，用冰水冷卻至283K，這時有大量的晶體析出，用吸濾法分離母液，所得晶體放在以稱量的表面皿中，用水浴蒸發(fā)法焙干，稱量。溶液 精確測量0.550.60克的氯化銨，裝入燒杯中，再加入蒸餾

4、水溶解，攪拌。待冷卻到室溫，轉移的100ml的容量瓶中定容，搖勻。 用天平迅速稱取2g固體NaOH于燒杯中，加約30ml的蒸餾水，溶解，稀釋至500ml，轉入橡皮塞試劑中，蓋好瓶塞，搖勻，貼好標簽備用。中性18%HCHO溶液取37%（原裝）于燒杯中，加水稀釋一倍，滴入1-2滴酚酞，用NaOH溶液滴定至HCHO溶液呈微紅色。1.4標定NaOH溶液a.稱量基準物在電子天平上用差減法準確稱取0.40.5g以烘干恒重的三份，分別置于250ml的錐形瓶中，加入適量的蒸餾水，溶解后加1-2滴酚酞指示劑。b.標定NaOH溶液用0.1的NaOH溶液滴定至由無色變?yōu)榉奂t色，30min內不褪色，記錄所消耗的NaO

5、H溶液的體積，NaOH溶液的濃度計算式如下：1.5測量的含量將堿式滴定管裝好以標定的NaOH至零刻度以上，并調整液面至“0.00”刻度附近，準確記錄出讀數(shù)。用移液管量取20ml配制好的溶液到錐形瓶中，加入2ml的甲醛，再滴加兩滴酚酞。用NaoH溶液滴定至溶液由無色變成粉紅色，半分鐘內不褪色，記錄所耗NaOH溶液的體積。計算產(chǎn)品中的百分含量。公式如下：1.6數(shù)據(jù)處理 NaOH溶液的標定式樣編號123/g0.43660.42860.4951NaOH溶液所用體積/ml21.7421.6725.820.0984460.0939950.096953平均值0.095465相對平均差2.6%總m（）=1.2

6、429g 取m（）=0.5783g所耗V（NaOH）14.7114.6814.72w（）65.0%64.8%65.0%平均值64.9%相對平均偏差0.18%二、從廢電池中回收鋅皮制取七水硫酸鋅4,52.1實驗原理1、拆開的舊電池大致可分為：電池外包裝紙；鋅筒；銅帽；石墨碳棒；黑色粉末；少量白色糊狀物。電池中的鋅皮既是電池的負極，又是電他的殼體。當電池報廢后，鋅皮一般仍大部分留存，將其回收利用，既能節(jié)約資源，又能減少對環(huán)境的污染。 鋅是兩性金屬，能溶于酸或堿，在常溫下，鋅片和堿的反應較慢，而鋅與酸的反應則快得多。因此，本實驗采用稀硫酸溶解回收的鋅皮以制取硫酸鋅4： Zn十H2SO4=ZnSO4十

7、H 2此時，鋅皮中含有的少量雜質鐵也同時溶解，生成硫酸亞鐵： Fe十H2S04=FeS04十H2因此，所得的硫酸鋅溶液中，需先用過氧化氫將Fe2+氧化為Fe3+： 2 FeS04十H202十H2S04=Fe2(S04)3十2 H20然后用氫氧化鈉溶液調節(jié)溶液的pH8，使Zn2+、Fe3+生成氫氧化物沉淀： ZnS04十2NaOH=Zn(OH)2十Na2S04 Fe2(S04)3十6NaOH=2Fe(OH)3十3Na2S04再加入稀硫酸，控制溶液pH4，(過量堿不行嗎？)此時氫氧化鋅溶解而氫氧化鐵不溶，可過濾除去氫氧化鐵，最后將濾液酸化、蒸發(fā)濃縮、結晶，即得ZnS04·7 H20。2、

8、對制得的晶體進行定性檢驗，證實產(chǎn)品中是否含有？以及Fe3+ 、Cl- 以及Cu2+。a、Fe3+離子的鑒定4常見的有亞鐵氰化鉀法，即Fe3+與Fe(CN)64-在酸性溶液中反應，生成藍色的普魯士藍沉淀。 4Fe3+3Fe(CN)64-=Fe4Fe(CN)63(s)或硫氰酸銨法，即Fe3+與SCN-在酸性溶液中反應生成血紅色的Fe(SCN)63-。b、Cl-的鑒定 利用生成不溶于硝酸的AgCl沉淀來檢驗。c、Cu2+的鑒定常用亞鐵氰化鉀法，即Cu2+與 乙二胺四乙酸二鈉形成螯合物，呈淺藍色。2.2實驗儀器與試劑儀器： 燒杯，玻璃棒，蒸發(fā)皿，試管，濾紙，布氏漏斗，真空多用抽氣泵， 電子天平，酒精燈

9、，鐵架臺，PH試紙，加熱套，熱水漏斗，點滴板 ，濾紙 ，石棉網(wǎng) 藥品: 2mol/LH2SO4，KSCN溶液，乙二胺四乙酸二鈉溶液，H2O2溶液，2mol/LNaOH溶液，2.3實驗步驟1、鋅皮的回收與處理 拆下廢電池的鋅皮，鋅皮表面可能粘有氯化鋅、氯化銨、二氧化錳等雜質，應先用水刷洗除去。鋅皮上還可能粘有石蠟、瀝青等有機物，用水難以洗干凈，但它們不溶于酸，可在鋅皮溶于酸后過濾除去。將鋅皮剪成細條狀，備用。2、鋅皮的溶解稱取出利好的鋅皮5g，加入2mol/LH2SO4(比理論量的多25%)，加熱，待反應較快時，停止加熱。不斷攪拌，使鋅皮溶解完全，冷卻，過濾，濾液盛在燒杯中。3溶液雜質檢驗(1)

10、 Fe3+檢驗取少量剛制得的晶體至于點滴板上，加入稀硫酸溶液溶解。滴加幾滴KSCN溶液，觀察溶液中顏色變化。若溶液呈血紅色，則說明晶體不純，混有Fe3+。(2) Cl-檢驗取少量剛制得的晶體至于點滴板上，加入少量稀HNO3使其溶解。往試管中滴加AgNO3溶液，觀察是否有沉淀產(chǎn)生。若有白色沉淀產(chǎn)生，則說明晶體中混有ZnCl2，不純。(3)Cu2+檢驗取少量剛制得的晶體至于點滴板上，加入稀硫酸溶液溶解。滴加幾滴乙二胺四乙酸二鈉溶液,觀察是否有變淺藍色。若變淺藍色產(chǎn)生，說明晶體中混有Cu2+。3、Zn(OH)2的生成往濾液中加入3%H2O2溶液10滴，不斷攪拌，然后將濾液加熱煮沸，并在不斷攪拌下滴加

11、2mol/LNaOH溶液，逐漸有大量白色Zn(OH)2沉淀生成。加入水約100ml，充分攪拌，在不斷攪拌下，用2mol/LNaOH溶液調節(jié)pH=8為止，過濾。用蒸餾水洗滌沉淀，直至濾液中不含氯為止。（用AgNO3溶液檢驗）4、Zn(OH)2的溶解及除鐵4將Zn(OH)2沉淀轉移至燒杯中，另取2mol/L H2SO4滴加到沉淀中，不斷攪拌，當有溶液出現(xiàn)時，小火加熱，并繼續(xù)滴加硫酸，控制溶液的pH4(注意：后期加酸要緩慢，當溶液的pH4(氫氧化鐵在pH2.2開始沉淀，所以，這樣操作難以把握堿的用量！)時，即使還有少量白色沉淀未溶，也無需加酸。加熱，攪拌，Zn(OH)2沉淀自會溶解)。將溶液加熱至沸

12、，促使Fe3+水解完全，生成FeO(OH)沉淀，趁熱過濾，棄去沉淀。5蒸發(fā)、結晶在除鐵后的濾液中，滴加2mol/LH2SO4使溶液pH2，將其轉入蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸發(fā)、濃縮至液面上出現(xiàn)晶膜。自然冷卻后，抽濾，將晶體放在兩層濾紙間吸干，稱量并計算產(chǎn)率。2.4實驗現(xiàn)象及結論記錄有白色晶體產(chǎn)生，經(jīng)測量其質量為10.4克，理論值是21.9左右，所以本次實驗的七水硫酸鋅的產(chǎn)率為47.5%。 三、高錳酸鉀的制備固體堿熔氧化法43.1實驗目的1、學習堿熔法由二氧化錳制備高錳酸鉀的基本原理和操作方法。2、學會熔融、浸取操作方法。3、鞏固過濾、結晶和重結晶等基本操作。4、掌握錳的各種氧化態(tài)之間相互轉化關系。3

13、.2實驗原理二氧化錳在較強氧化劑存在下與堿共熔時，可被氧化成為錳酸鉀：3MnO2 + KClO3 + 6KOH = 3K2MnO4 + KCl + 3H2O熔塊由水浸取后，隨著溶液堿性降低，水溶液中的MnO4不穩(wěn)定，發(fā)生歧化反應。一般在弱堿性或中性介質中，歧化反應趨勢較小，反應速度也較慢。但在弱酸性介質中，MnO4易發(fā)生歧化反應，生成 MnO4和 MnO2。如向含有錳酸鉀溶液通入二氧化碳氣體，可生成高錳酸鉀：3K2MnO4 + 2CO2 = 2KMnO4 + MnO2 + 2K2CO3然后減壓過濾除去MnO2，將溶液濃縮即可析出暗紫色的針狀高錳酸鉀晶體。3.3實驗用品儀器：鐵坩堝、啟普發(fā)生器、

14、坩堝鉗、泥三角、布氏漏斗、烘箱、蒸發(fā)皿、燒杯（ 250mL）、表面皿。固體藥品：二氧化錳、氫氧化鉀、氯酸鉀、碳酸鈣、亞硫酸鈉。液體藥品：工業(yè)鹽酸。材料：8 號鐵絲。3.4實驗內容（一）從濾渣中提取 MnO2 黑色混合物的濾渣中含有二氧化錳、炭粉和其他少量有機物。將濾渣用水沖洗 56 次后濾干固體，放入鐵坩堝中，先低溫烘干，然后在攪拌下高溫灼燒以除去炭粉和有機物，到不冒火星時，再灼燒 510min ，冷卻后得到 MnO2 。 （二）二氧化錳的熔融氧化（1） 稱取2.5g 氯酸鉀固體和5.2g 氫氧化鉀固體，放入鐵坩堝中，用鐵棒將物料混合均勻。（2）鐵坩堝放在泥三角上，小火加熱，邊加熱邊攪拌，使混

15、合物熔融。（3）3g 二氧化錳固體分多次，小心加入熔融物中（注意：防止火星外濺，隨著熔融物的粘度增大，此時要用力加快攪拌防止結塊或粘在坩堝壁上）。（4）反應物干涸后，提高溫度，強熱 5 分鐘，得到墨綠色錳酸鉀熔融物，用鐵棒搗碎，冷卻。（三）浸取將鐵坩堝側放于盛有100mL 水的250mL 燒杯中，小火加熱煮，直至熔融物全部溶解為止，用坩堝鉗小心取出坩堝。（四）錳酸鉀歧化向上述得到的熱浸取液中通入二氧化碳氣體，至錳酸鉀歧化完全（反應是否完全，檢驗方法：用玻璃棒沾取少許溶液點在濾紙上，如濾紙只有紫紅色痕跡無綠色痕跡，表明反應進行完全，此時pH 在1011 之間）6。抽濾。（五）結晶濾液倒入蒸發(fā)皿中

16、，蒸發(fā)濃縮至表面析出高錳酸鉀晶膜為止，自然冷卻結晶，抽濾并抽干。（六）晶體干燥將晶體放入干燥并已知重量的表面皿內，用玻璃棒將其分開。放入烘箱中（溫度為80為宜，注意不能超過240）干燥半小時，冷卻室溫后進行稱量，計算產(chǎn)率。色即可。3.5實驗結果 實驗最后得到1.07g高錳酸鉀，實驗預期產(chǎn)品質量m=5.33g，故產(chǎn)率a=1.075.33=20.08%四、總結 在提取氯化銨的實驗中，利用兩者溶解度相差較大而冷卻結晶出氯化銨，由于實驗過程中采用的是加熱套直接加熱濾液，溫度不能準確控制，因此會有一部分氯化銨直接揮發(fā)，影響實驗的產(chǎn)率。另外在收集氯化銨時，一部分結晶出來的氯化銨吸附在燒杯中不能全部倒入布氏漏斗，但就總體而言，氯化銨產(chǎn)量較高，且此方案簡單有效，所需成本較低，實用性很強。此外，在廢舊電池中提取鋅皮制取汽水硫酸鋅時，所得產(chǎn)率也較高，過程比制取氯化鋅較為復雜，但所用方法仍然簡單可行，易掌握，同樣具有很高的可行性。本實驗的第三部分即用舊電池中的二氧化錳制備高錳酸鉀，實驗過程中利用二氧化錳的熔融氧化，浸取然后通入二氧化碳至錳酸鉀歧化， 最終通過冷卻結晶法制得最終所需的高錳酸鉀，此方案步驟同樣較為簡單有效，但必須嚴格按照方案細心的進行實驗的每一個步驟，最終所得的產(chǎn)量也較高，因為此方案值得推廣利用。綜上所訴，回收利用廢舊電池從廢舊電池中提取