有機物料對廢堿錳電池的溶解作用研究

彭俊杰，林輝東，唐 燕，溫中東

（1.惠州市浩瑜科技有限公司，廣東 惠州 516001；2.惠州市綠泉環保技術有限公司，廣東惠州516001；3.惠州市環境保護局，廣東惠州516001）

1998年，圓筒電池中，堿性鋅錳電池所占比例美國為72％，歐洲為56％，日本為52％[1-2]。據統計，2005年國內電池產量已達209.3億節，其中大部分是鋅錳和堿錳電池，并且堿錳電池每年以30％左右的速度增長[3]，預計到2008年可達80億節。堿性鋅錳電池具有能量大、貯存性能優越、無記憶效應、成本低、可互換等優點，其產量和消費量都相當大，若不采取有效措施，不僅會造成嚴重的環境污染，而且還將浪費大量資源。因此廢堿錳電池的資源化利用具有重要的環境、資源和社會意義。

稻草、畜禽糞等有機物中不僅含有大量的纖維素、木質素等化合物，而且還含有酚酸類化合物。有機物料在微生物、酶的作用下形成特殊類型的高分子有機化合物——腐殖物質，不同有機物料的性質、組成不同，必將導致腐解過程形成的腐殖物質的性質結構不同。有研究表明[4]，該腐殖物質對金屬離子有很好的溶解吸附、絡合作用，從而提高金屬離子的生物有效性。本研究以廢堿錳電池為研究對象，研究了3種有機物料在腐解過程中對廢堿錳電池的溶解作用，以達到以廢治廢、變廢為寶的目的。

1 材料與方法

1.1 供試物料

供試電池干粉，采用焙燒法制備，焙燒目的是去除電池中有害重金屬（如Hg等），以免在培養過程中對有益微生物產生毒害作用。采用本研究室的成熟工藝，將某品牌LR6堿性鋅錳電池，橫向切割開，放入石英坩鍋中，于一定溫度的管式爐中焙燒一段時間，冷卻，取出，將干粉掏出，研磨備用[5]；供試稻草采自華南農業大學農場資環分場試驗田；雞糞和鴿子糞采自廣州近郊。供試物料經風干、粉碎、磨細后過1 mm篩，其基本理化性狀見表1。

表1 供試物料基本理化性狀

1.2 試驗方法

本試驗采用潤濕好氣-腐解培養法[6]，共設4個處理，每個處理設3個重復。取10 g有機物料于一次性塑料杯中，加0.5 g電池干粉，用離子水調節有機物料的含水量，使樣品能充分保持濕潤，但又不含過多自由水，用帶孔保鮮紙封口，在30℃的培養箱中培養50 d。培養過程中每隔一天稱重，補足水分，于 0，5，10，15，25，50 d 提取，分析測定全 Zn，Mn，K，N 和 pH 值。

表2 培養試驗方案

1.3 分析方法[7]

Zn，Mn采用原子吸收分光光度法測定，N，K采用有機肥的常規測定方法測定（NY 525-2002），pH值采用pH計測定。

2 結果與討論

2.1 pH的變化情況

圖1是pH值隨培養時間的變化情況。從圖1可知，所有處理中pH值都隨時間的增加逐漸增大，處理E在7.0～8.0之間，其余處理基本保持在8.0～9.5范圍內；施用了有機物料的處理（即E，F，G），其pH都明顯降低，以施用稻草的處理降低最多，就其原因是稻草在腐解過程中生成的酚酸化合物總量比糞類多，產生的酸性也較糞類強[8]。

2.2 N溶出量的變化情況

圖2是總N溶出量的變化情況。從圖2可知，所有處理TN的溶出量都隨培養時間的增加先增大后減小；在15 d時，所有處理TN的溶出量達到最大，以處理G（鴿子糞）溶出最大，究其原因是鴿子糞含氮量較高，其C/N比較其他處理小，微生物的分解硝化作用較快，產生較多NO3-，同時隨著培養時間的增加，逐漸產生反硝化作用致使出現減小的趨勢。

2.3 K溶出量的變化情況

圖3是總K溶出量的變化情況。從圖3可知，所有處理中，10 d前，TK基本檢測不到；TK的溶出量隨培養時間的變化呈逐漸增大的趨勢，以處理G（加鴿子糞）增大最明顯，且增大幅度最大，究其原因可能是鴿子糞處理的C/N比較小，微生物活動較其他處理快，腐熟程度更大，產生的有機酸更多，溶解出來的K更多所致。

2.4 Zn溶出量的變化情況

圖4是Zn溶出量的變化情況。所有處理中Zn的溶出含量都隨培養時間的增加呈先降低后增加再降低的趨勢。培養 15 d后，3個處理（E，F，G）中，以稻草處理的Zn溶出含量最低，即稻草吸附得更多，原因是采用稻草處理后，當稻草腐熟時，會產生腐植酸，進而與金屬離子絡合。

2.5 Mn溶出量的變化情況

圖5是Mn溶出量的變化情況。從圖5可知，Mn的溶出量隨培養時間的增加呈先增大后減小，到25 d時達最大（除處理A外），爾后有降低的趨勢。25 d時，3個處理中，以稻草處理的Mn溶出量最低，究其原因是稻草腐熟時產生的腐植酸與Mn發生了絡合作用所致。

3 結論

稻草、雞糞和鴿子糞處理培養過程中產生腐植酸對廢堿錳電池均有溶解作用，其pH值明顯降低；所有處理TN、Zn、Mn都呈現先增加后減小的趨勢，15 d時溶量最大，以鴿子糞處理溶出較多；TK的溶出較慢，培養到10 d后才有溶出，均呈現逐漸增大的趨勢；而TP溶出量受影響因素較多，規律性不明顯。

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[7] 魯如坤.土壤農化分析[M].北京：農業出版社，2000.

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