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一、 研究案例的背景:
環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本條件,是物質(zhì)文明建設(shè)的基礎(chǔ).環(huán)境污染和生態(tài)破壞,工作和生活環(huán)境質(zhì)量惡化,威脅著人民群眾的健康.我國是電池生產(chǎn)和消費大國,去年電池產(chǎn)量和消費量達(dá)140億只,但回收率卻不足2%.廢棄鋅錳舊干電池在環(huán)境中的存在不僅污染環(huán)境,而且還能夠影響人類的健康.一粒小小的鈕扣電池可污染600立方米水,相當(dāng)于一個人一生的飲水量;一節(jié)干電池可污染12立方米水、一立方米土壤,并造成永久性公害……人們在日常生活中,使用過的廢舊干電池,一直沒有得到很好的回收利用,造成了浪費,也污染了環(huán)境.其實,被放棄的干電池,其鋅殼只損耗了一小部分,二氧化錳也只起了一點氧化的作用,碳粉、石墨棒和銅帽還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有補消耗.如果能加以回收和利用,就具有很好經(jīng)濟效益和社會效益.
二、 研究的目的意義:
1.了解干電池的反應(yīng)原理;
2.了解干電池的基本結(jié)構(gòu)(及主要污染物);
3.了解干電池污染和回收現(xiàn)狀
4.了解同學(xué)們對干電池污染的了解和認(rèn)識狀況
5.明確廢物分類回收的意義,增強環(huán)保意識.
三、 研究主要內(nèi)容:
1.查閱資料,明確干電池的基本反應(yīng)原理.
2.解剖廢干電池,了解干電池的結(jié)構(gòu).
3.了解干電池回收情況,將解剖廢干電池得到的廢物分類回收提純,
4.進(jìn)行實體試驗,觀察干電池浸出液對生物的毒害.
四、 研究的步驟:
1.閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容,查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,明確干電池基本反應(yīng)原理.
2.根據(jù)反就原理和相關(guān)資料介紹,結(jié)合實物繪制廢干電池結(jié)構(gòu)原理圖.
3.解剖幾個廢干電池,并用1000ml蒸餾水浸泡48小時.
4.根據(jù)解剖廢干電池得到扔的廢物種類進(jìn)行分類提純回收
5.進(jìn)行干電池對動植物毒害實驗,寫出實驗報告.
6.撰寫研究心得和廢物分類回收利用的重要意義等方面的論文.
1.干電池有關(guān)資料
(查閱《化學(xué)》第二冊有關(guān)資料)干電池,學(xué)名原電池,干電池是一種化學(xué)電源,它是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置.因為這種化學(xué)電源裝置其電解質(zhì)是一種不能流動的糊狀物,所以叫做干電池,這是相對于具有可流動電解質(zhì)的電池說的.干電池不僅適用于手電筒、半導(dǎo)體收音機、收錄機、照相機、電子鐘、玩具等,而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫(yī)學(xué)等國民經(jīng)濟中的各個領(lǐng)域.
2.種類
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,干電池已經(jīng)發(fā)展成為一個大的家族,到目前為止已經(jīng)約有100多種.常見的有普通鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鎂-錳干電池、鋅-空氣電池、鋅-氧化汞電池、鋅-氧化銀電池、鋰-錳電池等.
對于使用最多的鋅-錳干電池來說,由于結(jié)構(gòu)的不同又可分:糊式鋅-錳干電也、紙板式鋅-錳干電池、薄膜式鋅-錳干電池、氯化鋅鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、四極并聯(lián)鋅-錳干電池、迭層式鋅-錳干電池等.
3.鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)與原理
干電池的一節(jié)叫做電池的一個單體.鋅-錳干電池的一個單體是由如下部分組成的:鋅筒、電解質(zhì)層、炭包、炭棒、銅帽、封口劑、電池蓋和商標(biāo)、熱塑套(或鐵皮)等.
鋅筒是電池的容器,又是電池的負(fù)極.它是一種溶解電極,在電池的放電過程中,鋅被逐漸溶解掉.
電解質(zhì)層在不同結(jié)構(gòu)的電池中,用的材料也不一樣.在糊式鋅-錳干電池中,其電解質(zhì)層是由濃縮的氯化銨水溶液、淀粉及少量氯化鋅,微量的升汞等混合成的糊狀物;在板式鋅-錳干電池中,是用紙板層代替了糊式鋅-錳干電池中的電糊層.紙板層比電糊層薄得多,所以同樣體積的電池,紙板式干電池的炭包比電糊式干電池的炭包體積可以做的大些,干電池的放電容量也大些.紙板是由不含金屬雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)牛皮紙為基紙,涂上調(diào)好的電糊烘干而成的;在迭層式鋅-錳干電池中,電解質(zhì)層是一種隔膜紙,它是一種吸有電解液的表面有淀粉層的漿紙層.
炭包是由二氧化錳糊混合入導(dǎo)電材料石墨或乙炔黑而成的,它是干電池的正極.
2007-3-3 21:36 回復(fù)
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2樓
炭棒位于炭包的中央,是炭包的集流體,在它的頂端裝有銅帽,是電池的正極端.
封口劑對電池起密封作用,大部分電池是用瀝青做封口劑的,也有用樹脂或石臘做封口劑的,有了封口劑才能防止電池內(nèi)部水份的蒸發(fā)及漏液.
電池蓋多數(shù)由塑料制成,起保護(hù)作用.
干電池屬于化學(xué)電源中的原電池,是一種一次性電池,它以二氧化錳為正極,以鋅筒為負(fù)極,把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┙o外電路.在化學(xué)反應(yīng)中由于鋅比錳活潑,鋅失去電子被氧化,錳得到電子被還原.
電池內(nèi)的主要反應(yīng):
負(fù)極(鋅筒) Zn-2e→Zn2+
正極(石墨) 2NH4++2e→2NH3+2[H](電解液中)
2MnO2+2[H]+ 2H2O + 2NH3→2MnOOH+2OH-+2NH4+
電解液: NH4Cl & Zn(NH3)2
Zn2++2NH4Cl+2OH-→Zn(NH3)2Cl2↓+2H2O
總反應(yīng):
Zn+2NH4Cl+2MnO2== Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH
(Mn2O3+H2O)
4. 鋅-錳干電池的主要污染物和危害
電池中含有汞、鎘、鉛、銅等重金屬物質(zhì),這些有毒物質(zhì)通過各種途徑進(jìn)入人體內(nèi),長期積蓄難以排除,損害神經(jīng)系統(tǒng)、造血功能和骨骼,甚至可以致癌.汞及其化合物具有強烈的毒性;鉛能造成人體神經(jīng)的紊亂、消化系統(tǒng)損害和其他的病變等;鎘具有致癌作用并是造成腎損傷以及骨質(zhì)疏松、軟骨癥、骨折等骨質(zhì)疾病的元兇.若把廢電池混入生活垃圾中一起處理,重金屬可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用,逐級在較高級的生物體中富積,最終經(jīng)過食物鏈進(jìn)入人體,在某些器官中蓄積造成慢性中毒;同時,滲出的重金屬可能污染地下水和土壤,直接或間接威害人體健康.
5. 鋅-錳干電池的回收現(xiàn)狀
5.1我國廢舊電池的回收
我國是電池生產(chǎn)和消費大國,去年電池產(chǎn)量和消費量達(dá)140億只,但回收率卻不足2%.鋅錳電池的回收基本上還是空白,主要是數(shù)量大、品種多,難于分類,收集困難;國家一直沒有相應(yīng)的政策法規(guī)也是主要原因之一.其處理方法一般是填埋.
5.2國外廢舊電池回收現(xiàn)狀
法國設(shè)有專門的廢舊電池的有害垃圾填埋廠,除含鎳、鎘外的各類廢電池一般都運往這類垃圾填埋場.瑞士規(guī)定向每位電池購買者收取少量廢電池加工專用費.其境內(nèi)有兩家專門加工廢舊電池的工廠,回收期中的汞、鋅等貴重金屬,剩下的鐵錳合金可以作為煉鋼的原料.另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素,并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬廢料直接出售.不過,此種熱處理的方法花費較高.日本野村興產(chǎn)株式會社主要業(yè)務(wù)是廢棄電池處理和廢熒光燈處理.他們每年從全國收購的廢電池達(dá)13000噸,收集的%是通過民間環(huán)保組織收集,7%是通過各廠家收集.以往,主要是回收其中的汞,但目前日本國內(nèi)電池已經(jīng)不含汞了,主要回收電池的鐵殼和其他金屬原料,并進(jìn)行二次產(chǎn)品的開發(fā)制造.德國在政策方面加強對廢舊電池的管理,實施了廢舊電池回收管理新規(guī)定.規(guī)定要求消費者將使用完的干電池、鈕扣電池等各種類型的電池送交商店或廢品回收站回收,商店和廢品回收站必須無條件接受廢舊電池,并轉(zhuǎn)送生產(chǎn)廠家進(jìn)行回收處理.美國、日本等國家規(guī)定廢舊電池回收后交到企業(yè)處理,每處理一噸政府給予一定補貼;韓國生產(chǎn)電池的廠家,每生產(chǎn)一噸要交一定數(shù)量的保證金,用于回收處理的費用,并指定專門的工廠進(jìn)行處理.還有的國家對電池生產(chǎn)企業(yè)征收環(huán)境治理稅或?qū)U舊電池處理企業(yè)進(jìn)行減免稅等.
5.3 廢舊電池的回收流程圖:
6.關(guān)于鋅錳干電池對動植物危害的實驗報告
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