拯救廢電池

陳丹妮

自第二次科技革命以來，我們便進入了“電力時代”，電力的出現推動了生產技術由機械化轉變為電氣化、自動化，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，它對環境的污染令人擔憂。

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

于是我以南孚電池為例，希望通過化學方法回收電池中的可重復利用物質，促進廢舊電池回收產業鏈的形成，緩解甚至解決電池對環境的污染。

一、實驗假設

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

二、實驗過程

（1）材料準備

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

（2）實驗步驟

1.用鉗子拔出陰極，由于金屬皮極為堅硬，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程改進后并不需要特意配置草酸溶液，直接向后續實驗中的溶液加入草酸晶體即可。

4.用鉗子拆除金屬外殼。

5.將可透過離子的紙筒拆開，得到鋅和氧化鋅的混合物1，將混合物1加熱氧化，反應方程式為2Zn+O2=2ZnO。這一過程中可觀察到，混合物1由銀白色變為白色，帶有微黃。

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

7.將加熱過的混合物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，反應方程式如下：

Zn2++C2H2O4→ZnC2O4+2H+

Mn2++C2H2O4→MnC2O4+2H+

11.向濾液1中加入少量草酸，過濾，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、創新點

符合循環利用的原則，回收物可再次用于電池制造業。有一定的經濟價值，每節五號南孚電池能回收成本約0.6元。

實驗之后，我們又冒出了新的疑問：其他品牌的電池如何提取可回收物質？ 怎樣將實驗提取轉變成流水線生產？

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

本實驗最難進行流水線生產的就是第一步拆除分離，所以我們設想：能否用特殊長度的金屬刀將電池切開？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。因此，拆除問題是實現流水線生產的最大障礙，但一旦解決，本實驗用于實際生產就能水到渠成。（指導老師：熊梅初）