鉛酸蓄電池的水污染防治措施
——評《鉛酸蓄電池污染防治與職業(yè)衛(wèi)生防護》

高碧霄，張星宇，潘 楊，2*，仇慶春

(1.蘇州科技大學環(huán)境科學與工程學院，江蘇 蘇州 215009； 2.城市生活污水資源化利用技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，江蘇 蘇州 215009； 3.蘇州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，江蘇 蘇州 215009)

我國是世界最大的鉛酸蓄電池生產國，同時也是最大的消費國和出口國。隨著我國鉛酸蓄電池生產技術的成熟和完善，鉛酸蓄電池的應用范圍越來越廣泛，與此同時，鉛酸蓄電池帶來的環(huán)境污染問題也日益突出。相關數(shù)據(jù)顯示，鉛酸蓄電池在使用過程中以及報廢之后，會產生較大的污染，尤其是鉛酸蓄電池廢水中含有的大量重金屬離子，若處理不當，會造成嚴重的水污染。為了保障人們的用水安全和生命健康，必須重視并認真研究鉛酸蓄電池的廢水處理方式，減少水污染。

舒月紅等著的《鉛酸蓄電池污染防治與職業(yè)衛(wèi)生防護》是在參考美國鉛酸蓄電池行業(yè)的職業(yè)衛(wèi)生防護技術的基礎上，針對我國近年來鉛酸蓄電池行業(yè)的環(huán)保狀況及職業(yè)衛(wèi)生現(xiàn)狀，編寫而成。全書分為7章：第1章介紹了我國鉛酸蓄電池行業(yè)情況、環(huán)境污染現(xiàn)狀和職業(yè)衛(wèi)生狀況；第2章根據(jù)國家環(huán)保部《鉛酸蓄電池行業(yè)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)察指南》內容，列出了鉛酸蓄電池企業(yè)環(huán)境污染控制的基本要求；第3章重點闡述了鉛酸蓄電池制造過程中的主要清潔生產設備及技術；第4章著重闡述了鉛酸蓄電池制造過程中的末端治理設備與技術；第5章介紹了我國3家大型企業(yè)的清潔生產與污染防治的典型案例；第6章推薦了美國鉛酸蓄電池制造業(yè)的職業(yè)衛(wèi)生防護方法；第7章介紹了我國3家大型企業(yè)的職業(yè)衛(wèi)生防護經驗；第8章為鉛酸蓄電池制造業(yè)在環(huán)保與職業(yè)衛(wèi)生方面的改進提出了建議。

1 鉛酸蓄電池原理及構成

鉛酸蓄電池主要是通過鉛(Pb)在不同價態(tài)之間的轉換，來實現(xiàn)電池的充放電。放電時雖然電池兩端發(fā)生的化學反應不同，但都會生成PbSO4。充電時電極兩端發(fā)生逆反應，如式(1)-(5)所示。

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鉛酸蓄電池一般由正負極板柵、電解液、頂部鉛塊、正負極活性材料(正負極膏)、隔板和塑料外殼等構成。正負極板柵是匯集電流的部件，主要起到支撐和固定活性材料，并在活性物和端子之間進行導電的作用，常由Pb合金材料構成，以保障板柵的硬度和防腐蝕性。電解液和正負極膏是鉛酸蓄電池的活性部件，其質量占比不超過電池總質量的一半。PbO2和Pb3O4是正極材料的主要成分，后者比前者的電導率更高，且能夠降低Pb含量，增加顆粒的尺寸，促進PbO2的生成；PbO2、Pb3O4、水和硫酸等是負極活性材料的主要成分。隔板的電池主要作用是隔離正極和負極，防止發(fā)生短路，一般都是孔狀結構，方便硫酸在正負極之間遷移。多孔聚乙烯和吸液式超細玻璃棉常被用來制作隔板，市面上也有橡膠、纖維素、玻璃纖維和樹脂等材料制作的隔板。

2 鉛酸蓄電池的應用

經過長久的發(fā)展，鉛酸蓄電池的生產技術、相關理論已經十分成熟，電氣性能也得到了全方位的提高，目前已廣泛應用于交通、電力、通訊和航空等多個領域。

起動用鉛酸蓄電池。起動用鉛酸蓄電池是專門用于汽車、飛機、船舶等交通工具起動、照明、點火和供電的蓄電池。

動力型鉛酸蓄電池。動力型鉛酸電池用來為電動汽車和電動自行車提供動力，也可用于高爾夫車、叉車等非上路型電動車輛。電動汽車使用鉛酸蓄電池作為動力，可在很大程度上減少汽車尾氣污染，符合零排放、可持續(xù)發(fā)展等理念，有利于提高空氣質量、緩解大氣污染。該類電動汽車可行駛里程短，價格較高，因此仍未被廣大消費者接受。

通信用鉛酸電池。鉛酸蓄電池因使用壽命長、生產技術成熟、價格低廉等優(yōu)勢，在通信及不間斷電源領域內通常被用作固定電源和備用電源。隨著世界各國通信網絡建設和通信技術的發(fā)展，鉛酸電池的使用量在近十年迅速增加。

儲能型鉛酸蓄電池。使用新能源技術發(fā)電時，只有少部分的電能可以直接輸入到電網，大部分的電能仍需要電池作為“中轉站”，即先將電能輸入到鉛酸蓄電池中，然后利用逆變器把鉛酸蓄電池的直流電轉變?yōu)榻涣麟姡賹ν獍l(fā)電。用鉛酸蓄電池替代燃油或者燃油渦輪發(fā)電機，不僅可以降低發(fā)電成本，還能滿足用電高峰期的負載平衡需求。用于某些特定場合的大型電池組的量級可達50 MW·h/1 000 V，彌補了鉛酸電池在比能量方面的不足，且大型電池組的使用溫度范圍廣、價格相對低廉、安全性高，具有較高的性價比。

3 鉛酸蓄電池企業(yè)的污染源

重金屬污染。Pb和鎘(Cd)是鉛酸蓄電池主要的重金屬污染源，其中Pb污染主要產生于電池板柵和活性物質的生產及處理過程中，如鉛煙塵、鉛蒸氣等。Pb在人體中可以累積，如果人類長期飲用含有Pb的水源或長期呼吸鉛煙塵、鉛蒸氣等，就會引起Pb中毒，引發(fā)神經、消化、血液等系統(tǒng)的疾病，極大損害人體健康。鉛酸蓄電池中的Cd主要是用于板柵合金的添加劑。在焚燒處理廢舊鉛酸蓄電池時，Cd會揮發(fā)到空氣。鎘蒸氣的處理會耗費較大成本，即使得到安全處理，電池焚燒后的殘留物中也會含有Cd，這些殘留物長期堆放在垃圾點后，Cd金屬會逐漸釋放出來，污染地下水，并通過食物鏈進入人體器官中累積起來。

水污染。生產鉛酸蓄電池時會產生大量的生產廢水、冷卻水和生活污水。生產廢水主要來自生產設備和場地的沖刷、極板的清洗，還有洗衣房產生的廢水等。生產廢水中含有Pb，因此需要對該類廢水進行回收處理，統(tǒng)一排放。冷卻水在鑄板機、和膏冷卻、配酸冷卻以及化成冷卻等環(huán)節(jié)產生。生活污水主要來自企業(yè)員工生活用水，該類污水中含有固體物質(SS)及氨氮污染物等，也需要進行專門的處理排放，否則會污染附近的水源。

大氣污染。鉛酸蓄電池的大氣污染主要是生產過程中的鉛煙塵和硫酸霧，二者都會對人們的身體健康產生較大的危害。鉛煙塵主要來源于熔化合金澆筑板柵的生產環(huán)節(jié)和鉛粉制備、裝備等環(huán)節(jié)；硫酸霧主要來源于電池與極板的化成工段。

固體廢棄物污染。鉛酸蓄電池生產過程中會產生大量的廢鉛泥、熔鉛渣以及污水處理后的鉛膏和污泥等。這些固體廢棄物的含Pb量極高，尤其是鉛膏和熔渣。因此，鉛酸蓄電池的固體廢棄物污染不可忽視。

4 鉛酸蓄電池生產企業(yè)的污染防治措施

重金屬污染防治措施。鉛酸蓄電池的重金屬污染源主要是生產各個環(huán)節(jié)中排放出的Pb和Cd。為了防治該類重金屬污染，鉛酸蓄電池生產企業(yè)首先可以在電池生產階段，對鉛煙塵進行凈化和過濾，如采集鉛煙塵，并送到凈化器中，采用物理和化學方法凈化，將凈化后的鉛煙塵排放到大氣中。常用的物理凈化方法有靜電除塵法和布袋除塵法；化學方法是將鉛煙塵與洗滌液混合并發(fā)生化學反應。

水污染防治措施。鉛酸蓄電池生產企業(yè)在處理電池廢水時，也可以采取物理方法或化學方法，亦或是將兩種方法結合使用。物理方法包括吸附法、膜分離法和離子交換法。吸附法是最常用的鉛酸蓄電池廢水處理方法，操作簡單、效率高、成本低、產生的污泥少；膜分離法有液膜、超濾和反滲透等，操作簡單高效，滲透量大，不易造成二次污染；離子交換法是將廢水中的金屬離子與交換液中的自由離子交換，進而吸附廢水中的Pb2+，達到凈化廢水的目的。化學方法有沉淀法、絮凝法和電解法。化學沉淀法是目前使用較為廣泛的方法，處理效果較好；電解法是應用電解的原理，把廢水中的Pb2+還原為金屬Pb，是一種實現(xiàn)廢水凈化且無害的方法，但運行操作的難度大，目前一般應用在高濃度的含Pb廢水中。

固體廢棄物污染防治措施。對于固體廢棄物，鉛酸蓄電池生產企業(yè)需要進行分類回收。對于各種含Pb廢棄物，可以收集后，利用熔煉爐再次熔煉出可用Pb；而對不可再利用的廢棄物，需要統(tǒng)一運送到危險廢棄物處理中心，進行集中銷毀處理，以降低固體廢棄物對環(huán)境的污染。

5 結語

綜上所述，鉛酸蓄電池用途廣泛，發(fā)展迅速，但在生產過程中會產生大量污染物，對環(huán)境造成較大破壞。鉛酸蓄電池生產過程中的生產廢水、冷卻水及生活污水，若不加以處理，會污染水源，甚至威脅人們的飲水安全。針對這一現(xiàn)象，鉛酸蓄電池生產企業(yè)可以使用物理和化學方法，凈化水中的污染物，防治水污染。《鉛酸蓄電池污染防治與職業(yè)衛(wèi)生防護》可供鉛酸蓄電池生產廠家的高級管理人員、環(huán)保管理人員與環(huán)保工程技術人員、職業(yè)衛(wèi)生管理人員、生產技術人員閱讀參考，也可作為新能源材料與器件等專業(yè)的教材。

書名：鉛酸蓄電池污染防治與職業(yè)衛(wèi)生防護

作者：舒月紅等 編著

ISBN：9787122116918

出版社：化學工業(yè)出版社

出版時間：2011-10-01

定價：￥116.70