實驗十二　廢干電池的回收

一、實驗目的

① 了解干電池的構造。

② 學習混合物的分離方法。

③ 學習廢鋅錳干電池中提取有用物質的方法。

二、實驗原理

鋅錳干電池的負極為鋅皮,正極是碳棒,在碳棒周圍填充的是石墨粉和二氧化錳的混合物,電解液是糊狀物,內有氯化銨、氯化鋅和淀粉等。發生的電池反應為:

Zn+2MnO₂+2NH₄ClZnCl₂+Mn₂O₃+H₂O

在使用過程中,鋅皮消耗最多,二氧化錳只起氧化作用,氯化銨作為電解質沒有消耗。當鋅錳干電池的電壓降至約1.3V以下時,電池將不能再用。但電池的構成物質還遠遠沒有耗盡。

根據鋅錳干電池各組成的化學性質,回收處理廢干電池可以獲得多種物質,如鋅、二氧化錳、氯化銨和制備有關金屬的鹽類等,回收的主要物質都是重要的化工原料,有的可直接用于干電池的生產。

1.氯化銨的回收

將電池中的黑色混合物溶于水,可得氯化銨和氯化鋅的混合溶液。依據兩者溶解度的不同可回收氯化銨。氯化銨在100℃時開始顯著地揮發,338℃時解離,350℃時升華。

2.二氧化錳的回收

電池中黑色混合物不溶于水的部分是二氧化錳和炭粉的混合物,灼燒以除去炭粉后,可得二氧化錳。

3.由鋅皮制備ZnSO4·7H2O

鋅皮溶于硫酸可制備ZnSO₄·7H₂O,但鋅皮中所含的雜質鐵也同時溶解,必須除鐵。

三、實驗要求

① 根據實驗室提供的條件選擇廢干電池中的1~2種物質回收。

② 寫出詳細的實驗方案。

③ 經教師審查后完成實驗。

四、實驗儀器、試劑與材料

1.儀器

由學生自己列出所需用的儀器。

2.實驗試劑

H₂SO₄(3mol·L-1),NaOH(2mol·L-1),NH₃·H₂O(6mol·L-1),H₂O₂(3%),草酸,硫酸銨。

3.材料

pH試紙,火柴。

五、思考題

① 廢干鋅錳電池可回收哪些有用物質?

② 廢干電池應如何預處理以減少后續處理的干擾?