废旧电池的回收利用设计方案.docx

废旧电池的回收利用设计方案回收废旧电池中的金属，环境友好型处理废旧电池，变废为宝，减少废旧电池给环境带来的众多负面影响。回收废旧电池中的Mn，Zn等金属，在本实验中主要回收锰元素，将电池预处理后，得到粗的二氧化锰，经过提纯，再利用相关的化学方法转化为有利用价值的碳酸锰（MnCO3）。二．实验原理1.从废旧电池中得到二氧化锰：将电池粉碎分类，得到锌冒、石墨棒、黑色物以及其他。取黑色物质家在水里水浸，过滤后取剩下的滤渣，经过烘炒（除去碳），水浸处理过滤，得到滤渣在烘干，即得到粗的二氧化锰。2粗的二氧化锰的提纯：先将上面的粗二氧化锰加入到稀硝酸中，再加入过量的过氧化氢溶液，待反应完全后，在溶液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节PH值到7，（三价铁在ph4.1时完全沉淀；锌在6.4沉淀完全，在8.0开始溶解；锰在7.8时开始沉淀），沉淀完全后，过滤取得滤液（用K3Fe(CN)6检验铁是否出尽）；在滤液中加碳酸钾溶液，沉淀完全后过滤，洗涤，加热转化为二氧化锰。Mn(NO3)2+K2CO3====MnCO3（沉淀）+2KNO32MnCO3+O2==2MnO2+2CO2(g)3、用二氧化锰制备碳酸锰：方案一：先转化成硝酸锰法MnO2+H2O2+2HNO3==Mn(NO3)2+2H2O+O2（g）（放热反应）Mn(NO3)2+K2CO3==2KNO3+MnCO3(沉淀)方案二：现转化成氯化锰法MnO2+4HCl==MnCl2+Cl2(g)+2H2OMnCl2+K2CO3==MnCO3(沉淀)+2KCl方案一：三．实验器材坩埚、坩埚钳、烧杯、玻璃棒、表面皿、布氏漏斗、圆底烧瓶、量筒、铁架台、烘箱、硬质坩埚等等四、实验药品废旧电池样品、6mol/L的硝酸、3%过氧化氢、12mol/L的浓盐酸、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀盐酸、碳酸氢钾溶液、硝酸银溶液、Na3[Co(CN)6]五．实验步骤1、从样品中得到粗二氧化锰，步骤见原理。2、粗二氧化锰的提纯取5.0g粗二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约25ml6mol/l的硝酸溶液。再分批加入15ml过氧化氢（3%）溶液。每次滴加后，放置一段时间待反应缓和时再进行下一次滴加，不再有气泡冒出时可认为反应完全。过滤，得到滤液。在滤液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节pH值到7，并用玻璃棒不断搅拌，放置一段时间（大约10min）等沉淀沉积。去上层清液少许于小试管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，如果不变蓝色说明铁（+3）除尽。过滤，得到清液，即为硝酸锰溶液。将上面得到的硝酸锰溶液，再搅拌下缓慢地滴加#url#的碳酸钾溶液，滴加速度不能太快，避免局部碱性过高而使二价锰被氧化。抽滤出沉淀，先用#url#的碳酸钾洗两次，然后再用纯水洗涤，干燥。将所得的产物转移至硬质坩埚中，灼烧到产物变成黑褐色为止。（即为纯二氧化锰）3制备碳酸锰方案一：取上面得到的纯净二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约15ml硝酸（6mol/l）溶液。然后再分批次加入过量的过氧化氢（15ml左右）。反应完全后，加热至50度，以细流注入10%的碳酸氢钾溶液，搅拌此混合物。用二氧化碳饱和后立即用器皿盖上。等溶液澄清后用倾笔法过滤，并用饱和的二氧化碳水浸没沉淀。用此法洗涤直到完全洗去硝酸钾为止（用Na3[Co(CN)6]检验k+是否除尽）。过滤出沉淀，于70~80度下载二氧化碳的氛围下加热干燥。方案二：将所得的二氧化锰加入浓盐酸中，并加热反应。（注意有氯气产生，应该注意尾气的处理）反应完全后得到的是氯化锰溶液。将10%的碳酸钾水溶液注入烧瓶中，再往其中加入氯化锰溶液，并通入二氧化碳，直到溶液中的全部空气被驱逐干净以后，盖上瓶塞振荡，放置数小时。最后将上层清液倾出。再加入用二氧化碳饱和的水，然后过滤。反复这一操作，直至在倾出液中不含有碳酸钾和氯化钾。然后将沉淀在二氧化碳气流中洗涤，吸滤，最后干燥。六．预期实验结果由于废旧电池中的`锰含量不知道，无法得到理论的碳酸锰的量，产率也不能明确。所以补充实验，以得到电池中锰的含量。补充：原理：在酸性环境下，二氧化锰会与草酸反应，而在电池中其他金属不会。MnO2+C2O42-+4H==Mn+2++2CO2+2H2O《废旧电池的回收利用设计方案》全文内容当前网页未完全显示，剩余内容请访问下一页查看。-2-+2+2MnO4+5C2O4+16H==2Mn+10CO2+8H2O根据高锰酸钾和草酸钠的用量可以计算出二氧化锰的含量。七．实验中可能出现的问题和解决方法A．在加过氧化氢时，加的过快，导致大量的气泡冒出，体积膨胀。（停止加过氧化氢，用瓶塞稍微挡住瓶口，防止气泡喷出。）B．可能在过滤时，沉淀的粒子很小，用倾笔法过滤有困难。（可以用布氏漏斗抽滤）C.如何有效地在提纯时加碳酸钾过程中避免二价锰