废旧锌锰干电池回收利用

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1、废旧锌锰干电池回收利用倪志刚（南京大学化学化工学院，南京210089）摘要本文简述了利用废旧电池制取MnCO3的实验过程，并对反应过程中关键的一步——将+4价锰还原为+2价锰进行了讨论，比较了各种还原方法的优缺点。这个研究式实验的开展，培养了同学们查阅资料、自行设计实验方案、分析实验结果的能力，更重要的是加强了同学们的环保意识和责任意识。关键字废旧电池回收利用锰还原随着各种各样小型电器的普及，电池的使用量与日俱增。在各种电池当中，锌锰干电池的使用量占了很大的比例。使用完的锌锰干电池若随意丢弃，会对环境造成很大的危害。相反，对废旧电池进行适当的

2、处理，会得到很多有用的物质。例如，从废旧锌锰干电池中可回收得到MnCO3，其用途有：电讯器材用作铁氧体生产的原料，陶瓷颜料、清漆催干剂、肥料、医药、机械零件、磷化处理、锰盐制造的原料等。本文着重讨论利用废旧干电池制取MnCO3的实验。（还可再概述几种制取的方法）1、实验过程（实验与结果，包括2）1.1MnO2的制备取5号干电池两节，剥去外包装、锌皮、铜帽、纸层，除去碳棒，将剩下的黑色混合物研碎，加水溶解，用酸调节pH约为2，加热、搅拌、冷却、过滤，用蒸馏水洗至无，将黑色沉淀转移至蒸发皿中在空气中灼烧，并用玻璃棒搅拌，至无火星时停止加热，得到的

3、黑色固体即为MnO2粗产品。1.2锰元素的还原称取以上制备的MnO2固体5g，连接好固液加热型气体发生装置，准备好具有防倒吸功能的尾气吸收装置，将MnO2加入锥形瓶，加入20mL12mol/L浓盐酸，打开磁力加热搅拌器，使其反应。反应过程中会看到有大量黄绿色的气体生成。待锥形瓶中黄绿色全部褪去，再加热5min。将所得混合物过滤，所得滤液即为MnCl2溶液。1.3MnCO3的制备将所得的溶液转移至烧杯中，取一滴溶液用NH4SCN溶液检测得其中含有Fe3+，向溶液中先加NaOH溶液，后加氨水，调节pH=5，使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀并过

4、滤除去。将滤液转移至烧杯中，向其中滴加NH4CO3溶液，直至pH值为7～8，抽滤，将固体用纯水洗涤后转移至蒸发皿中，在80～90℃的水浴上烘干，即得到肉色的MnCO3固体。1.4二价锰含量分析用分析天平准确称取0.17～0.20g所得固体两份，分别加20mL水、6mol/L盐酸，水浴加热至样品溶解，再加100mL水、2mL盐酸羟胺溶液。用0.05mol/LEDTA标准溶液滴定，近终点时加10mL氨－氯化铵溶液（用于控制pH=10）、5滴5％铬黑T指示剂，继续滴定至溶液由紫红色变为纯兰色。2、实验数据MnCO3产量：2.73gMnCO3理论产量

5、：6.61gMnCO3产率：二价锰含量测定数据：次数m(MnCO3)/gV(EDTA)/mLMn%MnCO3%10.197930.3043.62%91.27%20.185428.3943.63%91.28%3、讨论（讨论较充分）从废旧电池中制取MnCO3的关键步骤是将+4价的锰还原为+2价，还原剂的选择尤为重要，而本实验中选择了用浓盐酸作为还原剂，与其他方法相比存在着许多缺点：浓盐酸与MnO2反应的方程式为该反应过程中会生成有毒气体氯气，若用此方法一方面需在通风橱中进行，另一方面需要增加尾气处理装置，增加了反应成本。①　为防止氯气从反应容器中

6、逸出，反应需在密闭容器中进行，这就增加了对反应仪器的要求，增加了操作的难度。②　反应需在加热条件下进行，加大了浓盐酸的挥发，增加了反应原料的损失。③　浓盐酸与MnO2反应的最低浓度为5.4mol/L[1]，而实验室提供的浓盐酸的浓度为12mol/L，随着反应的进行，盐酸不断消耗，且反应中有水生成，所以盐酸的浓度会很快降低，盐酸的利用率也就大为降低。④　为了使MnO2能够充分反应，盐酸必然需要过量很多，这就增大了使后续操作中除铁时调节pH值所需NaOH溶液和氨水的用量，再一次增加了反应的成本。（可以讨论改进措施）综上所述，使用浓盐酸作为还原剂，

7、不符合环保和经济的要求，不值得提倡。当然，此还原方法的不可行性并不说明从废旧电池中制取MnCO3等有用物质不具有可行性，因为能将锰从+2价还原到+4价的物质还有很多，比如H2O2、H2C2O4、活性炭等，本实验室中采用这三种方法的分别是梅刚、马瑞山、马路遥，他们的相关数据如下：实验者还原剂MnCO3产量MnCO3产率Mn%MnCO3%梅刚H2O24.43g67.0%43.89%91.83%马瑞山H2C2O44.52g68.4%44.01%92.02%马路遥活性炭3.48g52.6%43.62%91.27%这三种还原剂与MnO2反应的方程式分别

8、为MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2↑MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2↑+2H2O从数据的比较和各方法的反应方程式可