陳丹妮

自第二次科技革命以來(lái)，我們便進(jìn)入了“電力時(shí)代”，電力的出現(xiàn)推動(dòng)了生產(chǎn)技術(shù)由機(jī)械化轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎饣?、自?dòng)化，更改變了人們的生活方式。然而作為日常生活中常用的電源——干電池，它對(duì)環(huán)境的污染令人擔(dān)憂。

廢舊干電池內(nèi)含有大量的重金屬以及廢酸、廢堿等電解質(zhì)溶液。如果隨意丟棄，腐化的電池會(huì)破壞水源，侵蝕我們賴以生存的莊稼和土地，使人類的生存環(huán)境面臨巨大威脅。

于是我以南孚電池為例，希望通過(guò)化學(xué)方法回收電池中的可重復(fù)利用物質(zhì)，促進(jìn)廢舊電池回收產(chǎn)業(yè)鏈的形成，緩解甚至解決電池對(duì)環(huán)境的污染。

一、實(shí)驗(yàn)假設(shè)

從南孚電池中回收可重復(fù)利用物質(zhì)，如草酸鋅、草酸錳、金屬外殼（包括鐵釘）、石墨和MnO2。

二、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）材料準(zhǔn)備

舊電池、鉗子、草酸、稀硝酸（2mol/L）、酒精（95%）、小燒杯（100ml）6個(gè)、大燒杯（250ml）2個(gè)、漏斗、濾紙、玻璃棒、鐵架臺(tái)、蒸發(fā)皿、三腳架、熱水10ml、天平、量筒、手套、石棉網(wǎng)。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟

1.用鉗子拔出陰極，由于金屬皮極為堅(jiān)硬，注意技巧和力度。

2.拆除得到鐵釘和剩余部分。

3.配置草酸溶液這一過(guò)程改進(jìn)后并不需要特意配置草酸溶液，直接向后續(xù)實(shí)驗(yàn)中的溶液加入草酸晶體即可。

4.用鉗子拆除金屬外殼。

5.將可透過(guò)離子的紙筒拆開(kāi)，得到鋅和氧化鋅的混合物1，將混合物1加熱氧化，反應(yīng)方程式為2Zn+O2=2ZnO。這一過(guò)程中可觀察到，混合物1由銀白色變?yōu)榘咨瑤в形ⅫS。

6.將回收負(fù)極（包裹著離子透過(guò)膜的鋅筒）、金屬外皮、糊狀電解質(zhì)以及石墨和二氧化錳的混合物2加熱5分鐘。

7.將加熱過(guò)的混合物1和混合物2分別粉碎。

8.向粉碎后的混合物1中加入NaOH溶液攪拌，然后加入草酸晶體，反應(yīng)方程式如下：

ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O；

Na2ZnO2+2C2H204→Na2C2O4+ZnC2O4+2H2O

9.將上一步得到的混合液過(guò)濾，濾渣為草酸鋅，濾液為草酸和草酸鈉。

10.將粉碎后的混合物2放入 10ml熱水中，趁熱過(guò)濾，得到含有氫氧化鉀、鋅酸鉀和Mnx+的濾液1，以及濾渣MnO2和石墨，反應(yīng)方程式如下：

Zn2++C2H2O4→ZnC2O4+2H+

Mn2++C2H2O4→MnC2O4+2H+

11.向?yàn)V液1中加入少量草酸，過(guò)濾，濾渣為草酸鋅和草酸錳。濾液2為草酸和草酸鉀。

12.清洗整理回收得到的物質(zhì)并稱重，得出草酸鋅和草酸錳的混合物（主要是草酸錳）2.3g；金屬外殼4.6g；草酸鋅4.1g；石墨和MnO210.8g。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

符合循環(huán)利用的原則，回收物可再次用于電池制造業(yè)。有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，每節(jié)五號(hào)南孚電池能回收成本約0.6元。

實(shí)驗(yàn)之后，我們又冒出了新的疑問(wèn)：其他品牌的電池如何提取可回收物質(zhì)？ 怎樣將實(shí)驗(yàn)提取轉(zhuǎn)變成流水線生產(chǎn)？

每種電池的配方差異決定了回收時(shí)的提取方法。所以應(yīng)該因材施法，不同的電池采用不同的方法。

本實(shí)驗(yàn)最難進(jìn)行流水線生產(chǎn)的就是第一步拆除分離，所以我們?cè)O(shè)想：能否用特殊長(zhǎng)度的金屬刀將電池切開(kāi)？但這既要保證電池的形狀完好，還要保證金屬刀足夠硬，使用壽命長(zhǎng)。因此，拆除問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)流水線生產(chǎn)的最大障礙，但一旦解決，本實(shí)驗(yàn)用于實(shí)際生產(chǎn)就能水到渠成。（指導(dǎo)老師：熊梅初）