废旧锌锰干电池的回收利用 顾方伟

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1、废旧锌锰干电池的回收利用顾方伟101242013南京大学匡亚明学院摘要：利用废旧锌锰干电池为原料、双氧水为还原剂、碳酸钠为沉淀剂进行了碳酸锰的制备，并用化学滴定法分析了产物中锰的含量，还对同样以双氧水为还原剂不同制备条件下的实验结果进行了分析、比较。关键词：废旧锌锰电池；回收利用；碳酸锰；双氧水法引言随着社会经济的发展，各种电子产品和通讯器材大量涌现，且更新换代速度不断加快，从而使人们在生产、生活中使用的电池数量与种类急剧增加。与干电池生产与消费相关的问题是电池中含有的有害成分。在电池废弃后造成环境污染与资源浪费。国外已经进行的研究

2、与实验表明，废干电池若流入自然环境中。电池中的重金属离子就会在土壤或水体中溶解并被植被的根系吸收。并顺着食物链使重金属在人体内富集。由于重金属离子在人体内难以排泄。最终会损害人的神经系统及肝脏功能。电池中除有害成分外，还含有大量锌、锰、铜、镍、银、铁、塑料、纸皮、碳棒等有用成分，构成可回收利用资源[1]。本综合实验目的在于回收废旧电池中的锰，将其制成碳酸锰，并利用化学分析的方法测得锰的含量。实验室制取碳酸锰的方法有很多，较常用的包括：双氧水法、草酸法、活性炭法、盐酸法、亚铁法等[2]。本次实验采用双氧水法，在硫酸介质中以过氧化氢为还

3、原剂，以碳酸钠为沉淀剂，制得了较纯的碳酸锰。该法对仪器、设备的要求较低，成本不高，流程简单，是生产高纯碳酸锰的一个相当比较理想的法案。§1.实验部分§1.1仪器与试剂仪器：钳子、剪刀、煤气灯、三角架、石棉网、泥三角、蒸发皿、坩埚钳、布氏漏斗、吸滤瓶、玻璃棒、表面皿、胶头滴管、滴定管、10mL量筒、100mL量筒、50mL烧杯、250mL烧杯、400mL烧杯、称量瓶、干燥器；试剂：松下9V碳性电池一节、浓硫酸、30%H2O2溶液、浓氨水、活性炭、Na2CO3固体、10%盐酸氢胺溶液、0.05mol/LEDTA标准溶液、氨-氯化铵溶液（

4、pH=10）、0.5%铬黑T指示剂、三乙醇胺。§1.2废旧电池的预处理将废旧电池切开，取出碳棒，分离出黑色结块状固体。再将分离出的黑色固体研磨成粉末，置于250mL烧杯中，加100mL纯水溶解。加入6mol/L硫酸调节pH为2，搅拌一定时间后静置，浸泡20min，抽滤得到黑色混合物，反复用纯水洗涤至洗出液中无Cl—，以除去氯化铵和氯化锌。§1.3碳酸锰的制备滤渣置于蒸发皿中高温焙烧，约加热1h，直至无火星产生，得到略带棕色的固体。冷却后，称取5.00g固体到250mL烧杯中，加入10mL6mol/L的硫酸、10mL纯水，滴加8mL3

5、0%双氧水进行反应。待反应稍缓和后，水浴加热至试样溶解，加热至剩余的过氧化氢完全分解，停止加热，冷却、抽滤。向所得的溶液加热煮沸，并加入氨水调节pH为67左右，搅拌均匀，使其沸腾5分钟以上。冷却并加活性炭搅拌，使其沉淀充分，抽滤。70~80oC水浴中,在不断搅拌下，向硫酸锰溶液中缓慢滴入0.5mol/L的Na2CO3，调节pH至7~8,冷却，陈化至下次实验。滤出沉淀，用少量纯水洗涤，将沉淀连同滤纸转移至蒸发皿中，于沸水浴烘干，即得沉淀碳酸锰。§1.4二价锰含量分析称取0.18g样品，称准至0.0002g。加20mL水、1mL6mol

6、/L盐酸溶液，水浴加热至样品溶解。必要时加1~2滴过氧化氢溶液至暗色褪去，再加100mL水，2mL10%盐酸羟胺溶液，1g三乙醇胺，用0.05mol/LEDTA标准液滴定，近终点时，加10mL氨-氯化铵溶液（pH＝10），5滴0.5%铬黑T指示剂。继续滴定至溶液由紫红色变为纯蓝色即为终点。反应式：MnCO3%按下式计算：式中：——EDTA的体积——EDTA的浓度——样品质量0.11495——每毫摩尔MnCO3之克数§2.结果与讨论§2.1实验结果m(锌皮)=17.30g；m(碳棒）=5.06g；m(外壳）=13.36g.碳酸锰产量：

7、5.32g碳酸锰理论产量：6.61g碳酸锰产率：5.32g/6.61g100%=80.48%二价锰含量测定数据如下：表1：二价锰含量测定数据次数m(MnCO3)/gV(EDTA)/mLMn%MnCO3%10.178328.3244.35%92.80%20.180028.6144.39%92.87%取平均值得：锰含量：44.37%；碳酸锰含量：92.84%§2.2关于实验方案的讨论从废旧电池中制取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双氧水作为还原剂。双氧水与MnO2反应的方程式为为了

8、比较各种方法的优劣，在下面列出了不同实验方案所得出的产品的产率、纯度，通过直观的数据对比，评价各种方法。表1是草酸组的实验数据：表2：草酸组产品产率、纯度数据实验者产率/%纯度/%顾雨豪30.6081.23戚森星32.5090.30薛