拯救废电池

陈丹妮

自第二次科技革命以来，我们便进入了“电力时代”，电力的出现推动了生产技术由机械化转变为电气化、自动化，更改变了人们的生活方式。然而作为日常生活中常用的电源——干电池，它对环境的污染令人担忧。

废旧干电池内含有大量的重金属以及废酸、废碱等电解质溶液。如果随意丢弃，腐化的电池会破坏水源，侵蚀我们赖以生存的庄稼和土地，使人类的生存环境面临巨大威胁。

于是我以南孚电池为例，希望通过化学方法回收电池中的可重复利用物质，促进废旧电池回收产业链的形成，缓解甚至解决电池对环境的污染。

一、实验假设

从南孚电池中回收可重复利用物质，如草酸锌、草酸锰、金属外壳（包括铁钉）、石墨和MnO2。

二、实验过程

（1）材料准备

旧电池、钳子、草酸、稀硝酸（2mol/L）、酒精（95%）、小烧杯（100ml）6个、大烧杯（250ml）2个、漏斗、滤纸、玻璃棒、铁架台、蒸发皿、三脚架、热水10ml、天平、量筒、手套、石棉网。

（2）实验步骤

1.用钳子拔出阴极，由于金属皮极为坚硬，注意技巧和力度。

2.拆除得到铁钉和剩余部分。

3.配置草酸溶液这一过程改进后并不需要特意配置草酸溶液，直接向后续实验中的溶液加入草酸晶体即可。

4.用钳子拆除金属外壳。

5.将可透过离子的纸筒拆开，得到锌和氧化锌的混合物1，将混合物1加热氧化，反应方程式为2Zn+O2=2ZnO。这一过程中可观察到，混合物1由银白色变为白色，带有微黄。

6.将回收负极（包裹着离子透过膜的锌筒）、金属外皮、糊状电解质以及石墨和二氧化锰的混合物2加热5分钟。

7.将加热过的混合物1和混合物2分别粉碎。

8.向粉碎后的混合物1中加入NaOH溶液搅拌，然后加入草酸晶体，反应方程式如下：

ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O；

Na2ZnO2+2C2H204→Na2C2O4+ZnC2O4+2H2O

9.将上一步得到的混合液过滤，滤渣为草酸锌，滤液为草酸和草酸钠。

10.将粉碎后的混合物2放入 10ml热水中，趁热过滤，得到含有氢氧化钾、锌酸钾和Mnx+的滤液1，以及滤渣MnO2和石墨，反应方程式如下：

Zn2++C2H2O4→ZnC2O4+2H+

Mn2++C2H2O4→MnC2O4+2H+

11.向滤液1中加入少量草酸，过滤，滤渣为草酸锌和草酸锰。滤液2为草酸和草酸钾。

12.清洗整理回收得到的物质并称重，得出草酸锌和草酸锰的混合物（主要是草酸锰）2.3g；金属外壳4.6g；草酸锌4.1g；石墨和MnO210.8g。

三、创新点

符合循环利用的原则，回收物可再次用于电池制造业。有一定的经济价值，每节五号南孚电池能回收成本约0.6元。

实验之后，我们又冒出了新的疑问：其他品牌的电池如何提取可回收物质？ 怎样将实验提取转变成流水线生产？

每种电池的配方差异决定了回收时的提取方法。所以应该因材施法，不同的电池采用不同的方法。

本实验最难进行流水线生产的就是第一步拆除分离，所以我们设想：能否用特殊长度的金属刀将电池切开？但这既要保证电池的形状完好，还要保证金属刀足够硬，使用寿命长。因此，拆除问题是实现流水线生产的最大障碍，但一旦解决，本实验用于实际生产就能水到渠成。（指导老师：熊梅初）