干电池的回收与利用实验报告

武昌工学院WUCHANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY实验报告课程名称：开放性实验任课老师：付娇成绩：专业班级:化学工程与工艺1001姓名：卢小兵学号：103010010107实验室：座位号：07实验日期：2013.12.5实验名称:废干电池的综合利用室温：16℃湿度：50％一实验目的

1.进一步熟悉无机物的实验室提取、制备、提纯、分析等方法与技能；2.学习实验方案的设计；3.了解废弃物中有效成分的回收利用方法。

二实验原理与材料准备日常生活中用的干电池主要为锌锰干电池，其负极是作为电池壳体的锌电极，正极是被

MnO2

(为增强导电能力，填充有碳粉)包围着的石墨电极，电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物，其结构如图1

所示。其电池反应为：Zn+2NH4Cl+2MnO2

=Zn(NH3)2Cl2

+2MnOOH在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，氯化铵作为电解质没有消耗，炭粉是填料。因而回收处理废干电池可以获得多种物质，如铜、锌、二氧化锰、氯化铵和炭棒等，实为变废为宝的一种可利用资源。回收时，剥去废干电池外层包装纸，用螺丝刀撬去顶盖，用小刀除去盖下面的沥青层，即可用钳子慢慢拔出炭棒(连同铜帽)，取下铜帽集存，可作为实验或生产硫酸铜的原料。炭棒留作电极使用。图

1

锌-锰电池构造图1.火漆；2.黄铜帽；3.石墨；4.锌筒；

5.去极剂；6.电解液+淀粉；7.厚纸壳用剪刀把废电池外壳剥开，取出里面的黑色物质，它是二氧化锰、炭粉、氯化铵、氯化锌等的混合物。把这些黑色物质倒入烧杯中，加入蒸馏水（按每节1#电池加入50mL水计算），搅拌溶解，澄清后过滤。滤液用以提取氯化铵，滤渣用以制备MnO2及锰的化合物，电池的锌壳可用以制锌粒及锌盐。已知滤液的主要成分为NH4Cl和ZnCl2，两者在不同温度下的溶解度见表1。表1.

NH4Cl、ZnCl2在不同温度下的溶解度(g/100g水)T/K273283293303313333353363373NH4Cl29.433.237.231.445.855.365.371.277.3ZnCl2342363395437452488541—614氯化铵在

100℃时开始显著地挥发，338℃时离解，350℃时升华。三、实验仪器和药品仪器：烧杯、滴管、电炉、剪刀、滤纸、玻璃棒、铁架台、蒸发皿、玻璃漏斗、电子天平、抽滤装置、广泛pH试纸。药品：蒸馏水、2mol/L氨水、2mol/L盐酸、2mol/L浓硫酸、2mol/LNaOH溶液、3%双氧水、废干电池一节。四、实验步骤1、材料准备取一个废干电池，剥去外层包装纸，用剪刀撬去顶盖，挖去盖下面的沥青层，慢慢拔出炭棒连同铜帽，再把废干电池外壳剪开，即可取出里面的黑色物质，它为氯化铵、氯化锌、二氧化锰、炭粉的混合物。2、从黑色混合物的滤液中提取氯化铵取10g黑色物质放入烧杯中，加入50mL蒸馏水，加热溶解，然后抽滤并水洗2~3次，得滤液和滤渣，滤渣留着用于提取二氧化锰。向滤液中加入2mol/L氨水，有白色氢氧化锌沉淀生成，继续加入直至溶液pH=8时为止，然后抽滤并水洗2~3次，得滤液和沉淀。把滤液全部倒入蒸发皿中，加热蒸发至滤液中有晶体析出时，改用小火加热，并不断搅拌(防止局部过热致氯化铵分解)。待蒸发皿中只留有少量母液时，停止加热，冷却后即得氯化铵固体，用滤纸吸干，称重。向沉淀中加入2mol/L盐酸使之充分溶解，然后全部倒入蒸发皿中，加热蒸发至滤液中有晶体析出时，改用小火加热，并不断搅拌。待蒸发皿中只留有少量母液时，停止加热，冷却后即得氯化锌固体，用滤纸吸干，称重。3、从黑色混合物的路也中提取二氧化锰将上述所得的滤渣放入蒸发皿中，先用小火加热烘干，再在搅拌下用火灼烧，以除去炭粉和其它少量有机物，直到没有火星冒出时，再灼烧5~10分钟，冷却后所得黑色粉末即为二氧化锰，称重。利用差量法就可计算炭粉在黑色物质中的含量。4、利用锌皮制备七水硫酸锌废干电池表面剪下的锌皮可能粘有氯化铵、氯化锌及二氧化锰等杂质，先用水刷洗除去，然后把锌皮剪碎，锌皮上还可能粘有石蜡、沥青等有机物，用水难以洗净，但它们不溶于酸，可将锌皮溶于酸后过滤除去。称取1.0g洁净的碎锌皮加适量的2mol/L硫酸溶解，加热，待反应较快时停止加热，澄清后过滤，把滤渣烘干后称重。把滤液加热近沸，加入3%双氧水10滴，在不断搅拌下加入2mol/L氢氧化钠溶液，逐渐有白色氢氧化锌沉淀生成，同时还有少量红棕色氢氧化铁沉淀生成，继续加入直至溶液pH=8时为止，然后抽滤并水洗2~3次，弃去滤液，得沉淀。将所得的沉淀转入烧杯中，边搅拌边加入2mol/L硫酸，直至沉淀溶解，继续加入直至溶液pH=4时为止。将溶液加热至沸，促使铁离子水解完全，生成氢氧化铁沉淀，然后趁热过滤，弃去沉淀。在除铁的滤液中加入2mol/L硫酸，使溶液pH=2，将其转入蒸发皿中，在水浴上蒸发、浓缩至液面上出现晶膜，停止加热，自然冷却后，抽滤得白色针状晶体七水硫酸锌，将晶体放在两层滤纸间吸干，称重并计算七水硫酸锌的产率。五、实验数据与处理1、剪开电池称取黑色物质为10.25g2、氯化铵、氯化锌的提取提取的氯化铵质量为0.0087g氯化锌的含量为3.55%3、二氧化锰的提取提取的二氧化锰质量为4.9g二氧化锰的含量49.0%4、七水硫酸锌的制备称取锌皮的质量m1=1.0g，精制七水硫酸锌质量m3=19.0g理论上可制得七水硫酸锌质量m4=22g产品产率为==86%六、思考题1、在抽滤、过滤等过程中，会有部分成品残留在滤纸和容器上，从而有一定误差。2、在灼烧制取二氧化锰的实验中，灼烧不充分，产物还含有一些炭粉，以致有误差。3、在调节pH时，读数和颜色观察带来一定误差，影响实验结果。七实