废旧电池的回收利用设计方案
一． 实验目的
回收废旧电池中的金属，环境友好型处理废旧电池，变废为宝，减少废旧电池给环境带来的众多负面影响。
回收废旧电池中的Mn，Zn等金属，在本实验中主要回收锰元素，将电池预处理后，得到粗的二氧化锰，经过提纯，再
利用相关的化学方法转化为有利用价值的碳酸锰（MnCO3）。
二． 实验原理
1. 从废旧电池中得到二氧化锰：
将电池粉碎分类，得到锌冒、石墨棒、黑色物以及其他。取黑色物质家在水里水浸，过滤后取剩下的 滤渣，经过烘炒（除去碳），水浸处理过滤，得到滤渣在烘干，即得到粗的二氧化锰。
2 粗的二氧化锰的提纯：
先将上面的粗二氧化锰加入到稀硝酸中，再加入过量的过氧化氢溶液，待反应完全后，在溶液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节PH值到7，（三价铁在ph4.1时完全沉淀；锌在6.4沉淀完全，在8.0开始溶解；锰在7.8时开始沉淀），沉淀完全后，过滤取得滤液（用K3Fe(CN)6检验铁是否出尽）；
在滤液中加碳酸钾溶液，沉淀完全后过滤，洗涤，加热转化为二氧化锰。 Mn(NO3)2+K2CO3====MnCO3（沉淀）+2KNO3 2MnCO3+O2==2MnO2+2CO2(g)
3、 用二氧化锰制备碳酸锰：
方案一：
先转化成硝酸锰法
MnO2+H2O2 +2HNO3 ==Mn(NO3)2+2H2O+O2（g）（放热反应） Mn(NO3)2+K2CO3==2KNO3+MnCO3 (沉淀)
方案二：
现转化成氯化锰法
MnO2 +4HCl==MnCl2+Cl2(g)+2H2O
MnCl2 +K2CO3 == MnCO3 (沉淀)+2KCl
方案一：
三．实验器材
坩埚、坩埚钳、烧杯、玻璃棒、表面皿、布氏漏斗、圆底烧瓶、量筒、铁架台、烘箱、硬质坩埚等等
四、实验药品
废旧电池样品、6mol/L的硝酸、3%过氧化氢、12mol/L的浓盐酸、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀盐酸、碳酸氢钾溶液、硝酸银溶液、Na3[Co(CN)6]
五．实验步骤
1、从样品中得到粗二氧化锰，步骤见原理。
2、粗二氧化锰的提纯
取5.0g粗二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约25ml6mol/l的硝酸溶液。
再分批加入15ml过氧化氢（3%）溶液。每次滴加后，放置一段时间待反应缓和时再进行下一次滴加，不再有气泡冒出时可认为反应完全。过滤，得到滤液。
在滤液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节pH值到7，并用玻璃棒
不断搅拌，放置一段时间（大约10min）等沉淀沉积。去上层清液少许于小试管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，如果不变蓝色说明铁（+3）除尽。过滤，得到清液，即为硝酸锰溶液。
将上面得到的硝酸锰溶液，再搅拌下缓慢地滴加#url#的碳酸钾溶液，滴加速度不能太快，避免局部碱性过高而使二价锰被氧化。抽滤出沉淀，先用#url#的碳酸钾洗两次，然后再用纯水洗涤，干燥。将所得的产物转移至硬质坩埚中，灼烧到产物变成黑褐色为止。（即为纯二氧化锰）
3制备碳酸锰
方案一：
取上面得到的纯净二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约15ml硝酸（6mol/l）溶液。然后再分批次加入过量的过氧化氢（15ml左右）。反应完全后，加热至50度，以细流注入10%的碳酸氢钾溶液，搅拌此混合物。用二氧化碳饱和后立即用器皿盖上。等溶液澄清后用倾笔法过滤，并用饱和的二氧化碳水浸没沉淀。用此法洗涤直到完全洗去硝酸钾为止（用Na3[Co(CN)6]检验k+是否除尽）。
过滤出沉淀，于70~80度下载二氧化碳的氛围下加热干燥。 方案二：
将所得的二氧化锰加入浓盐酸中，并加热反应。（注意有氯气产生，应该注意尾气的处理）反应完全后得到的是氯化锰溶液。
将10%的碳酸钾水溶液注入烧瓶中，再往其中加入氯化锰溶液，并通入二氧化碳，直到溶液中的全部空气被驱逐干净以后，盖上瓶塞
振荡，放置数小时。最后将上层清液倾出。再加入用二氧化碳饱和的水，然后过滤。反复这一操作，直至在倾出液 中不含有碳酸钾和氯化钾。然后将沉淀在二氧化碳气流中洗涤，吸滤，最后干燥。
六．预期实验结果
由于废旧电池中的`锰含量不知道，无法得到理论的碳酸锰的量，产率也不能明确。所以补充实验，以得到电池中锰的含量。
补充：
原理：在酸性环境下，二氧化锰会与草酸反应，而在电池中其他金属不会。MnO2+C2O42- +4H ==Mn+2+ +2CO2 +2H2O
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-2-+ 2+ 2MnO4 +5 C2O4 +16 H== 2Mn+10 CO2
+8 H2O
根据高锰酸钾和草酸钠的用量可以计算出二氧化锰的含量。
七．实验中可能出现的问题和解决方法
A．在加过氧化氢时，加的过快，导致大量的气泡冒出，体积膨胀。（停止加过氧化氢，用瓶塞稍微挡住瓶口，防止气泡喷出。）
B．可能在过滤时，沉淀的粒子很小，用倾笔法过滤有困难。 （可以用布氏漏斗抽滤）
C.如何有效地在提纯时加碳酸钾过程中避免二价锰被氧化。
（再加碳酸钾之前，通入二氧化碳气体赶走空气；在加碳酸钾时缓慢并不停地搅拌，防止局部浓度过大。）
参考资料：1.北京石油化工学院化学工程系 张丽芳《废旧电池的回收利用》
2. 西南民族大学学报---自然科学报
3. China chemicals—环保与安全
4. 日本 工业化学和苏联 试剂化学（在实验室阅览室）
5. 百度百科
6. 南师大。北师大、华师大等合编的《无机化学》第四版下
7. 天津大学《无机化学》
等等
废旧电池的回收利用设计方案 [篇2]
一、 废旧电池对环境污染和危害的研究
相关资料显示：废旧电池对人体危害和环境的污染主要是指电池中的铅 汞 镉等在电池壳经过长期机械磨损和腐蚀，使得内部重金属和酸碱溶液等泄露出来，通过各种途径进入土壤和水源，致使土地和水源严重污染，并且使植被无法生长。生物从环境中摄取重金属，重金属可以经过食物链的放大作用逐渐在较高级的生物中成千上万的累积，然后经过食物进入人体，在某些器官中积蓄造成慢性中毒。
为了验证废旧电池对水源和土壤的污染。我们小组设计并做了以下实验：
《实验一》取两个溶器a和b，然后分别向两个溶器a和b内注入相同量同质的水，从街上购买两条大小相当同种的小鱼分别放入两个溶器中，并将一只已经腐烂的5号电池放入a盆中，每一小时观察两个溶器a和b小鱼的活动情况并记录。
《实验二》从学校花圃中低价购买取两盆月季花，然后向其中一盆中埋入一 节已经腐烂的5号废电池，同时放置在花圃中向阳光的地方，并浇入同量同样的水，每天观察两盆花的生长情况并记录。
通过以上实验可以看出，放废电池溶器的鱼5——7小时后就死了，埋废电池的花盆中的月季花5天后花叶逐渐变黄了，花茎变软，花盆中的土壤也变的比以前僵硬了。因此，我们知道废电池对土壤和生物、水源有极大的危害性。所以我们必须采取有效的措施提高废旧电池的回收和利用率 。
二、干电池的回收利用
基于以上现状，我们此次致力于干电池的回收利用，设计出了如下实验方案。
实验室步骤：一部分采用手工分离的方法，一部分直接溶于硫酸〉
溶于硫酸部分：体积分数30%的硫酸600毫升三份，500克的废旧电池（民用6号干电池和碱性电池。）
步骤：将废旧电池直接溶于硫酸中。
现象：溶液由澄清变成黄绿色并有大量气泡冒出，反应一段时间后发出噗噗的爆鸣声，推测原因可能是由于硫酸浓度较大，废电池锌皮破裂后与其中的naoh剧烈反应所致。大约两天后，我们换了三次硫酸（体积分数相同），电池有80%溶解。
手工分离部分：将锌筒上的锌片剪成碎片，放在坩埚中强热（锌熔点419度）熔化后小心的将锌液倒入冷水里，得锌粒。该方法可用于实验室里制取锌粒。
提取氯化铵：将手工分离剩余的黑色物质搅拌用水冲洗，放在蒸发皿中蒸发，得白色固体，再加热，利用 “ 升华 ” 收集较纯的氯化铵。
提取铁：由于一部分铁是以单质形式存在，用磁铁吸取其中部分铁单质．
将手工分离余下的固体物质用硫酸溶解与硫酸直接溶解的混合、过滤；分为滤液和过滤物。
反应原理：2r（金属）+2xh+=2rx++xh2↑
我们经实验测定zn-mn干电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%
针对废旧电池的回收费用和废旧电池的再利用价值，我们可以作一下比较。
一块废旧电池回收后可利用的部分为电池的外壳与内部极群（价值极小的部分忽略不计）。预算如下：
废旧电池价格＝外壳＋极群＝0．1元＋7元＝7．1元；
废旧电池回收费＝回收价＋运输费＋拆卸费＋冶炼费＋其它费＝5 元＋1．2元＋0．26元＋0．5元＋0．3元＝7．26元
每块废旧电池回收差价＝废旧电池价格－废旧电池回收费＝7．1元－7．26元＝－0．16元
通过以上预算不难看出，每只废旧电池回收，企业必须支出0．16 元。
结论：用手工方法分离电池较为经济，但考虑到有毒金属对人体的伤害，建议设计一种机器采取机器分离的方式。将余下的物质溶于酸中，用调整ph值的方法或离子交换法提取其中的有用金属。我们设计的方案基本符合设备要求和经济要求，对回收废旧电池有一定的参考价值。
三、我们的行动：
废旧电池回收一角
回收的废旧电池
小组成员在清理回收的废旧干电池
小组成员在同学间进行问试卷调查
小组成员在社区组织宣传活动
小组成员在社区组织宣传活动
校园内组织宣传
1．由环保小组成员在课堂上介绍关于回收利用的情况，对学校即将实施的回收废旧电池进行宣传。
2．发动同学参加校内环保小组，利用科外活动时间制作宣传栏，向全校同学宣传少用电池和塑料用品，因为他们很难分
3．定期更换宣传栏内容，向同学们普及环保意义。
4．在校内花坛，草地中插宣传标语
在计划确定可行后进行电池回收
1．制作回收电池垃圾箱并写上宣传标语。
2．每个班一个，定期集中收集。
3．学校进行评比，看看哪一个班级回收率最高，给予适当的表彰和鼓励，激发同学的回收积极性。
4．开展回收废旧电池兴趣小组，鼓励同学想出新办法回收废旧电池。
旧电池回收需要我们每一个人的努力，对于回收废旧电池的给上层一些建议：
1．以政府名义建立接纳及再利用废电池的责任部门，把全市回收的废电池全部接纳过来。然后提炼可利用物质，使之无害化，并负责宣传回收废电池对防止环境污染的重要作用。如果没有接纳回收废电池的专门机构，群众回收废电池的积极性将会受到打击。所以这一部门极为重要。
2．以各单位（如机关、部队、学校、工厂、商店，大饭店旅馆、街道居民委员会、新建小区物业等）行政系统为中心建立废电池回收网。督促本单位每个成员、居民、业主等，积极回收废电池，由网络负责人（由行政指定责任心强的一人或几人，任此职）回收本单位，本辖区的废电池并将其送到接纳和再利用废电池的责任部门。
3．责成各群众团体（工会、青年团、学生会等）组织，号召各自成员积极参加回收废电池的行动中来。把回收废电池活动纳入各团体组织活动的一项经常内容。
4．由有关单位（市场管理部门）在各小商品市场（特别是外来人口集中的商品市场）组织商贩们把回收废电池的活动开展起来。应把此项任务作为市场管理部门的一项硬任务。
5．农村乡、镇，特别是村委会也应负责农村废电池的回收工作（农村用电池数量也不少），废电池扔在地头对农村水源直接污染更严重（许多地方饮用井水， 因此危害更大）。
6．建立有关回收废电池活动的专门奖惩制度。做得好的予以奖励，差的严惩不怠（废电池毒害太大了，严惩不为过分）。
7．积极向全国人民及国外征集回收旧电池行之有效的新方法，探索回收废旧电池的新途径。保护环境需要每一个人的努力。
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