废旧电池的回收利用研究性学习.docx
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废旧电池的回收利用研究性学习
《废旧电池的回收利用》研究性学习
课题组长：
课题成员：
蔡炜周琳筱林玉兰张杰斌陈斌赖文菁
指导教师：
洪星
一、课题背景
环境是人类生存和发展的基本条件，是物质文明建设的基础。
环境污染和生态破坏，工作和生活环境质量恶化，威胁着人民群众的健康。
保护环境，实质就是保护物生产活动持续稳定、协调发展的物质基础。
一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害……人们在日常生活中，使用过的废旧干电池，一直没有得到很好的回收利用，造成了浪费，也污染了环境。
其实，被废弃的干电池，其锌壳只损耗了一小部分，二氧化锰也只起了一点氧化的作用，碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有被消耗。
如果能加以回收和利用，就具有很好经济效益和社会效益。
因此，废旧电池的回收和利用是我们特别需要调查的问题。
二、研究目的
1、了解废旧电池的危害
2、寻找废旧电池回收与利用的途径以及相关信息
3、培养收集、分析和利用信息的能力
4、培养科学态度和科学精神
三、研究过程
1、收集阶段：
展开调查，收集原始素材和数据。
2、整合阶段：
整理素材，分析数据，探索规律，写调查报告，进行全面优化整合
四、研究方法
1、网上收集资料
2、查阅图书资料
五、成果报告
随着经济和科技的发展，电池在我们生活中的扮演着越来越重要的角色，使用量也正迅速增加，几乎渗透到我们生活的每一个角落，然而这些使用后的废旧电池却未能得到妥善的处理，虽然废旧电池的体积和质量都非常小，但它含有多种金属物质，如果处理不当就会污染到水源、土壤、空气等，进而直接或间接危害到人们的健康，影响人们的正常生活。
我们希望通过这次研究性学习，让人们更多的了解废旧电池的危害和回收状况。
保护环境人人有责，希望大家能够从身边小事做起，从回收废旧电池做起，希望政府机关（特别是有关环保这面的单位）能够增强执法和宣传的力度，希望拥用才学的专家、学者，拥有财力的商家共同来关注废旧电池的回收状况，多研究一些处理方法，变害为利。
我们知道，个人的力量也许微不足道，但把我们——全人类每个人的力量联合起来，筑成一道环境的“绿色长城”，便足以托起一种文明，一种文明可持续发展的文明。
废旧电池简介
1、电池的组成：
干电池、充电电池的组成成分：
锌皮（铁皮）、碳棒、汞、硫酸化物、铜帽；蓄电池以铅的化合物为主。
举例：
1号废旧锌锰电池的组成，重量70克左右，其中碳棒5.2克，锌皮7.0克，锰粉25克，铜帽0.5克，其他32克。
2、电池的种类：
电池主要有一次性电池、二次电池和汽车电池。
一次性电池包括纽扣电池、普通锌锰电池和碱电池，一次性电池多含汞。
二次电池主要指充电电池，其中含有重金属镉。
汽车废电池中含有酸和重金属铅。
3、电池数量：
DC、MP3等数码产品在以超猛的速度发展，而且都在使用着电池，电池的使用量在迅速增加，如果再不付诸行动的话，电池山的现象迟早会发生。
房旧电池的危害
1、废旧电池的危害性
一粒纽扣电池可污染60万升水，等于一个人一生的饮水量。
一节电池烂在地里，能够使一平方米的土地失去利用价值，所以把一节节的废旧电池说成是“污染小炸弹”一点也不过分。
我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等各种金属物质，废旧电池被遗弃后，电池的外壳会慢慢腐蚀，其中的重金属物质会逐渐渗入水体和土壤，造成污染。
重金属污染的最大特点是它在自然界是不能降解，只能通过净化作用，将污染消除，同时也由于重金属容易在生物体内积蓄，从崦随时间的信移达到一定量之后，产生致畸或致癌变的结果，最终导致生物体内积蓄，从而随时间的推移达到一定量之后，产生致畸或致癌变的结果，最终导致生物体死亡，重金属对人体产生危害的另一个途径是通过食物链传递。
鱼虾吃了含有重金属的浮游生物后，重金属就会在鱼虾体内积蓄，达到一定程度后也会对人的身体产生严重影响。
因而废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上。
金属种类危害的表现
锰过量的锰蓄积于体内引起神经性功能障碍，早期表现为综合性功能紊乱。
较重者出现两腿发沉，语言单调，表情呆板，感情冷漠，常伴有精神症状。
锌锌的盐类能使蛋白质沉淀，对皮膜粘膜有刺激作用。
当在水中浓度超过10—50毫史/升时有致癌危险，可能引起化学性肺炎。
铅：
铅主要作用于神经系统、活血系统、消化系统和肝、肾等器官能抑制血红蛋白的合成代谢过程，还能直接作用于成熟红细胞，对婴幼儿影响甚大，它将导致儿童体格发育迟缓，慢性铅中毒可导致儿童的智力低下。
镍镍粉溶解于血液，参加体内循环，有较强的毒性，能损害中枢神经，引起血管变异，严重者导致癌症。
汞它在这些重金属污染物中是最值得一提的，这种重金属，对人类的危害，确实不浅，长期以来，我国在生产干电池时，要加入一种有毒的物质——汞或汞的化合物，我国的碱性干电池中的汞的含量达到1—5%，中性干电池为0.025%，全国每年用于生产干电池的汞具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良影响，1953年，发生在日本九州岛的震惊世界的水俣病事件，给人类敲响了汞污染的警钟。
重金属污染，威胁着人类的健康，人类如果忽视对重金属污染的控制，最终将吞下自酿的苦果，因此，加强废旧电池的回收就日显重要了。
2、废旧电池危害的其他表现：
目前世界上生活垃圾主要是卫生填埋、焚烧、堆肥和再利用这四种方式，混入生活垃圾的废旧电池在这四个过程中的污染作用体现在：
处理方式危害的表现
填埋废旧电池的重金属通过渗透作用污染水体和土壤
焚烧废旧电池在高温下，腐蚀设备，某些重金属在焚烧中挥发在飞灰中，造成大气污染；焚烧炉底重金属堆积，给产生的灰渣造成污染。
堆肥废旧电池的重金属含量较高，造成堆肥的质量下降。
再利用一般采用反射炉火冶金法，工艺虽然容易掌握但是收率只有82%，其余的铅以气体和粉尘的形态出现，同是冶炼过程中的二氧化硫会进入空气中，造成二次污染，直接危害操作工人的健康。
废旧电池的回收及利用
由于资源紧张和治理环境的需要，世界各国都对废电池的回收利用予以高度的重视，电池的管理刻不容缓，如何使废电池资源化和无害化已迫在眉睫。
近年来，随着人们环保意识的日益加强，一些大中城市开始回收废电池，在商场、居民区、学校等处设立废电池回收箱，已初见成效，但尚属起步。
废电池回收利用技术简介
1、锌锰干电池
①湿法冶金法
该法基于Zn，MnO2可溶于酸的原理，将电池中的Zn，MnO2与酸作用生成可溶性盐进入溶液，深液经过净化后电解生产金属锌和电解MnO2或生产其它化工产品、化肥等。
湿法冶金又分为焙烧——浸出法和直接浸出法。
焙烧——浸出法是将废电池焙烧，使其中的氯化铵、氯化亚汞等挥发成气相并分别在冷凝装置中回收，高价金属氧化物被还原成低价氧化物，焙烧产物用酸浸出，然后从浸出液中用电解法回收金属，焙烧过程中发生的主要反应为：
M+C=M+=CO↑
A（s）→A（g）↑
浸出过程发生的主要反应：
M+2H+=M2++H2↑
MO+2H+=M2++H2O
电解时，阴极主要反应：
M2++2e－=M（M指金属）
直接浸出法是将废干电池破碎、筛分、洗涤后，直接用酸浸出其中的锌、锰等金属成分，经过滤，滤液净化后，从中提取金属并生产化工产品。
反应式为：
MnO2+4HC1=MnC12+C12↑+2H2O
MnO2+2HC1=MnC12+H2O
Mn2O3+6HC1=2MnC12+C12↑+3H2O
NnC12+NaOH=Mn（OH）2+2NaC1
Mn（OH）2+氧化剂→MnO2↓+2HC1
电池中的Zn以ZnO的形式回收，反应式如下：
Zn2+=2OH－→ZnO2－→Zn（OH）2（无定型胶体）
→ZnO（结晶体）+H2O
②常压冶金法
该法是在高温下使废电池中的金属及其化合物氧化、还原、分解和挥发以及冷凝的过程。
方法一：
在较低的温度下，加热废干电池，先使汞挥发，然后在较高的温度下回收锌和其它重金属。
方法二：
先在高温下焙烧，使其中的易挥发金属及其氧化物挥发，残留作为冶金中间产品或另行处理。
湿法冶金和常压冶金处理废电池，在技术上较为成熟，但都具有流程长、污染源多、投资和耗高、综合效益低的共缺点。
1996年，日本TDK公司对再生工艺作了大胆的改革，变回收单项金属为回收做磁性材料。
这种做法简化了分离工序，使成本大大降低，从而大幅度提高了干电池再生利用的效益。
近年来，人们又开始尝试研究开发一种新的冶金法——真空冶金法：
基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压，在真空中通过蒸发与冷凝，使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收。
由于是真空中进行，大气没有参与作业，故减小了污染。
虽然目前对真空冶金法的研究尚少，且还缺乏相应的经济指标，但它明显克服了湿法冶金法和常压冶金法的一引起缺点，因而必将成为一种很有前途的方法。
2、镍镉电池
Ni－Cd电池含有量的Ni，Cd和Fe，其中Ni是钢铁、电器、有色合金、电镀等方面的重要原料。
Cd是电池、颜料和合金等方面用的稀有金属，又是有毒重金属，故日本较早即开展了废镍隔电池再生利用的研究开发，其工艺也有干法和湿法两种。
干法主要利用镉及其氧化物压高的特点，在高温下使镉蒸发而与镍分离。
湿法则是将废电池破碎后，一并用硫酸浸出后再用H2S分离出镉。
3、铅蓄电池
铅蓄电池的体积较大而且铅的毒性较强，所以在各类电池中，最早进行回收利用，故其工艺也较为完善并不断发展中。
在废铅蓄电池的回收技术中，泥渣的处理是关键，废电池的蓄电池的泥渣物相主要是PbSO4，PbO2，PbO，Pb等。
其中PbO2是主要成分，它在正极填料和混合填料中所占重量为41%—46%和24%—28%。
因此，PbO2还原效果对整个回收技术具有重要的影响，其还原工艺有火法和湿法两种。
火法是将PbO2与泥渣中的其它组分PbSO4，PbO等一同在冶金炉中还原冶炼成Pb。
但由于产生SO2和高温Pb尘第二次污染物，且能耗高，利用率低，故将会逐步被淘汰。
湿法是在溶液条件下加入还原剂使PbO2还原转化为低价态的铅化合物。
已尝试过的还原剂有许多种。
其中，以硫酸溶液中FeSO4还原PbO2法较为理想，并具有工业应用价值。
硫酸溶液中FeSO4还原PbO2，还原过程可用下式表示：
PbO2（固）+2FeSO4（液）+2H2SO4（液）=PbSO4（固）+Fe2（SO4）3（液）+2H2O
此法还原过程稳定，速度快，还可使泥渣中的金属铅完全转化，并有利用PbO2的还原：
Pb（固）+Fe2（SO4）3（液）=PbSO4（固）+2FeSO4（液）
Pb（固）+PbO（固）+2H2SO4（液）=2PbSO4（固）+2H2O
还原剂可利用金刚铁酸洗废水配制，以废治废。
Ni—MH电池、新型的锂离子电池随着近年手持电话和电子设备的发展得到了大量的应用。
在日本，Ni—MH电池的产量，1992年达1800万只，1993年达7000万只，到2000年已占市场份额的近50%。
可以预计，在不久的将来，将会有大量的废Ni—MH电池产生。
这些废Ni—MH电池的正、负极材料中含有许多有用金属，如镍、钴、稀土等。
因此，回收Ni—MH电池是十分有益的，有关它们的再生利用技术亦在积极开发中。
科技尤其是信息技术的发展，使得世界对电池的需求只会增多而不地减少，随之造成的电池污染和天然能源的消耗也将大大增加。
各种回收利用技术虽日臻完善但毕竟治标不治本。
因此科学家们提出了发展有利于环境保护与可持续发展的新型绿色环保电池。
新型绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制开发的一类高性能、无污染的电池。
目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池、正在推广用的无汞碱性锌锰原电池和可充电电池都属于这一范畴；正在研制开发的聚合物锂或离子蓄电池、燃料电池、电化学贮能超级电容器等也可列入定范畴。
从普莱德发明第一只铅蓄电池以来，化学电池已经有了140年的历史，其家施也日益壮大。
但是，大量生产电池而造成的资源消耗和废电池所带来的环境污染也是有目共睹。
早有1992年，巴西召开的世界环境发展大会上通过的21世纪议程中已明确提出了可持续发展的方针。
与地球和谐相处，走保护环境和可持续发展的道路，是工业发展的大势所趋。
加强废电池的环境管理：
出台相应的法规政策并不断完善和发展废电池回收技术，扩大回收范围，即使尚无能和处理的也要有相应的措施，如填埋处理等。
回收技术应朝着降低成本、尽量避免二次污染的方向发展。
同时走发展新型绿色环保电池之路：
发展高能量、无污染的绿色电池，在制造之初就将环境污染和资源消耗控制在最小。
从而使生产和再生利用形成一个良性循环，才能真正做到利于民又无害于民、无害于自然。
各个国家处理方法
法国：
一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢。
镉则重新用于生产电池。
其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场，这种做法不仅花费太大（例如：
在德国填埋藏吨废电池费用达1700马克），而且还造成浪费，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。
瑞士：
有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。
铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。
该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞。
另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售。
不过：
热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者收取多少量废电池加工专用费。
德国：
德国为加强对废旧电池的管理，实施了废旧电池回收管理新规定。
规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收，商店和废品回收站必须无条件接受废旧电池，并转送生产厂家进行回收处理。
据估计，全球每年有320亿节废旧电池被丢弃，仅德国平均每人每年就要消耗10节电池，合计约30000吨，大量丢弃的废旧电池对土壤环境的破坏是严重的。
德国环境部门对于新规定能否杜绝乱扔废旧电池的现象，目前还不能肯定，因为在此之前，废品回收站和生产厂家一般只回收含镉、含汞有毒化学成分的电池，而90%的普通锌碳电池和铝镁电池都被作为生活垃圾填埋或焚烧处理。
据德国环境部统计，德国每年回收带有毒性的镍镉电池只有1/3，而2/3的电池被作为生活垃圾处理，每年流入环境的中的汞约8吨、镍400吨、镉400吨。
一般来说，要使普通消费者在生活中区分有毒电池或无毒电池并加以处理是困难的，因此新规定要求商店和废品回收站担当起责任。
环境部的一个新的思路是对有毒性的镍镉电池和含汞电池实行押金制度，即消费者购买每节电池中含有15马克的押金，当消费者拿来旧电池来换时，价格中可以自动扣除押金。
马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，各类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。
湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本）。
马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨，其成本虽然比填理方法略高，但贵重原料不致丢弃，也不会污染环境。
德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜，不过这首先需要废电池中分栋出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。
这种加工一吨废电池的成本不到1500马克。
六、环保（废电池）具体行动
通过上面论述我们已经深刻认识到废旧电池的危害性，电池还是要用的，而且数量也不可能减少，我们能够做到的就是想尽办法回收利用这些废旧电池，既减少污染，又做到废物资源化。
然而真正做到废旧电池的回收利用是有一定困难的，这需要技术资金的投入和公民的关注以及相关的政策法律的辅助。
想要利用，首行需要将废旧电池回收，我们知道，电池就散布在社会的每一个角落，如果想要把这些零散的电池收集起来，就需要动员全体公民，培养人们自愿回收电池的意识。
建立健全系统的废旧电池自愿及强制回收体系。
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，因为他们很难分解。
在计划确定可行后进行电池回收
1、制作回收电池垃圾箱。
选用合适大小的铁皮，制作分类垃圾箱，并写上宣传标语。
2、每个班一个，定期集中收集。
3、学校政教处进行评比，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。
废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，把全部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，积极回收电池，由网络负责人（由行政指定责任心强的一人或几个，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，另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。
七、总结
在这次废电池回收与利用调查过程中，查阅了大量关于化学电池及废旧电池回收与利用方面的知识；了解到了废旧电池的危害、废干电池回收途径及废干电池处理的方法；知道了电池作为我们生活上不可缺少的物品，却产生如此巨大的危害，如果不好好处理废旧电池迫在眉睫。
同时废电池的环境管理是一项复杂的系统工程，需要有更多更专业的人才的参与。
为此，作为一名有社会责任感的青少年，更应该学习化学等方面的知识，为成分国家需要的人才而努力。
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