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1、研究性试验课程论文2015-06-01废旧锌锰干电池的回收与碳酸锰的制备化学化工学院141130047李迎指导老师：赵静摘要：废弃电池对人类生存环境的危害正在日益加重并日趋明显，但是废电池中含有许多可以再生利用的材料。本文主要介绍了以浓盐酸为还原剂从废旧锌锰干电池中回收利用其中的锰并制备碳酸锰的实验室方法。并简要介绍了使用其它还原剂的实验室方法并加以比较。关键词：废旧锌锰干电池回收利用浓盐酸碳酸锰1.引言1.1实验背景废旧电池中含有大量的重金属如锌、铅、镉、汞、镍、锰等，容易腐蚀土壤，污染水体，危害人
2、类身体健康。一直以来，锌锰干电池占有着电池生产的主要部分。就我国而言，2010年电池生产量达到340.5亿只，其中锌锰干电池200亿只。如此大数量的电池生产与消费，对于废旧锌锰干电池的有效回收利用也就变得至关重要。而就我国当前的现状来看，只有部分城市展开了废旧电池的回收活动。由于技术上的限制，当前处理废旧电池是不盈利的，在没有资金支持的情况下很难坚持；另外由于回收数量较少，无法进行批量生产。1.2实验探究的目的和意义由于成本和技术原因，目前的废旧电池处理技术并无法达到理想的水平。所以探索一种科学绿色高
3、效的处理回收工艺是至关重要的。废旧电池的处理具有强大的环境效益，只有从技术上根本解决废旧电池处理难的问题，才能真正改善电池的回收利用状况，减少其对环境的破坏及影响。在实验室中，可以通过实验发现的方式了解由MnO2制备MnCO3的不同方法，了解实验室制备与工业生产的不同之处，查阅文献、自行设计实验方案，初步了解科研工作的过程,培养独立思考解决问题的能力。1.3实验基本原理1.3.1.锌锰干电池的基本组成锌锰干电池的负极是同时作为电池外壳的锌筒，正极是被二氧化锰(为增强导电能力，填充有炭粉)包裹的石墨棒，
4、电解质是氯化铵和氯化锌的淀粉糊，放电时电池反应为：Zn+2MnO2+2NH4Cl＝Zn(NH3)2Cl2+2Mn(OH)O在使用过程中，锌皮消耗最多并生成氯化锌，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵作为电解质没有消耗，因而回收处理废锌锰干电池可以获得多种物质，如铜、锌、二氧化锰、氯化铵、氯化锌和石墨棒等7研究性试验课程论文2015-06-011.3.2.二氧化锰的提纯碳酸锰的制备1.炭及有机物的灼烧C+O2△CO22MnO2+C△2MnO+CO2↑氧化锰:二价锰的氧化物,化学式为MnO,△fHm(298K)
5、=-385.15kJ/mol,熔点1785℃,密度5.18g/cm3,深绿色粉末晶体,具有立方体晶格,不溶于水,溶于酸中形成二价锰盐。在高温1172℃以上稳定,低于此温度时氧化.2.二氧化锰的还原MnO2＝86.91,黑色斜方晶体或黑褐色粉末。相对密度5.026。不溶于水和硝酸,在空气中热至535℃分解成三氧化二锰并放出氧,900℃以上成四氧化三锰。与有机物或其它可氧化物质(如:硫、硫化物和磷化物等)摩擦或共热,能引起燃烧和爆炸。与浓盐酸作用并放出氯气。可从软锰矿中提炼,也可用加热分解硝酸锰或电解氧化
6、二价锰盐等方法制备。用作除锈剂、氧化剂、干电池的干极剂和制油漆的催干剂,也用于锰盐制备和玻璃工业。3.复分解制备碳酸锰Mn2++2HCO3—==MnCO3↓+H2O+CO2↑MnCO3＝114.95,又名碳酸亚锰。白色无定形粉末或玫瑰红色斜方晶体。在空气中逐渐变为深红色或淡棕色粉末。相对密度3.125,热至100℃开始分解为氧化锰(Ⅱ)和二氧化碳。不溶于水、醇和氨,溶于稀酸放出二氧化碳。由金属锰与硝酸作用后,再和碳酸氢铵反应而制得。用于制油漆、锰盐,用作电讯器材元件的材料。NH4HCO3＝79.06,
7、又名重碳酸铵、酸式碳酸铵或阿莫尼亚粉、石臭粉。无色斜方或单斜晶系,菱形晶体,柱状或白色坚硬的块状物,具有氨味。相对密度1.586,熔点107.5℃,约36～60℃分解为氨和二氧化碳。溶于水,溶液呈强碱性,不溶于乙醇和丙酮,溶于热水分解。向碳酸铵冷溶液中通入氨和过量的二氧化碳而制得。用作分析试剂,用于铵盐合成,织物脱酯,焙粉、灭火机和染料等。2.实验方法及步骤2.1器材与试剂1.器材：螺丝刀、小刀、钳子、剪刀、烧杯、煤气灯、三脚架、石棉网、蒸发皿、量筒、表面皿、胶头滴管、试管、布式漏斗、吸滤瓶、滴定管。
8、2.试剂：1号干电池、6MHNO3(CP)、0.1MAgNO3(CP)、6M盐酸(CP)、NaOH固体(CP)、(1：6)氨水(CP)、KSCN溶液、NH4HCO3固体(CP)、活性炭、100g•L-1盐酸羟氨溶液、0.05MEDTA标准溶液、5g•L-1铬黑T指示剂、氨-氯化铵溶液(pH=10)。2.2电池拆解剥去电池外层包装纸，用螺丝刀撬去顶盖，用小刀挖去盖下面的沥青层，即可用钳子拨出石墨棒(连同铜帽)，把石墨棒和铜帽洗净晾干回收。再用剪刀把电池外壳
