廢舊電池的回收利用設計方案

一. 實驗目的

廢舊電池的回收利用設計方案

回收廢舊電池中的金屬,環境友好型處理廢舊電池,變廢爲寶,減少廢舊電池給環境帶來的衆多負面影響。

回收廢舊電池中的Mn,Zn等金屬,在本實驗中主要回收錳元素,將電池預處理後,得到粗的二氧化錳,經過提純,再

利用相關的化學方法轉化爲有利用價值的碳酸錳(MnCO3)。

二. 實驗原理

1. 從廢舊電池中得到二氧化錳:

將電池粉碎分類,得到鋅冒、石墨棒、黑色物以及其他。取黑色物質家在水裏水浸,過濾後取剩下的 濾渣,經過烘炒(除去碳),水浸處理過濾,得到濾渣在烘乾,即得到粗的二氧化錳。

2 粗的二氧化錳的提純:

先將上面的粗二氧化錳加入到稀硝酸中,再加入過量的過氧化氫溶液,待反應完全後,在溶液中緩慢滴加氫氧化鉀溶液,調節PH值到7,(三價鐵在ph4.1時完全沉澱;鋅在6.4沉澱完全,在8.0開始溶解;錳在7.8時開始沉澱),沉澱完全後,過濾取得濾液(用K3Fe(CN)6檢驗鐵是否出盡);

在濾液中加碳酸鉀溶液,沉澱完全後過濾,洗滌,加熱轉化爲二氧化錳。 Mn(NO3)2+K2CO3====MnCO3(沉澱)+2KNO3 2MnCO3+O2==2MnO2+2CO2(g)

3、 用二氧化錳製備碳酸錳:

方案一:

先轉化成硝酸錳法

MnO2+H2O2 +2HNO3 ==Mn(NO3)2+2H2O+O2(g)(放熱反應) Mn(NO3)2+K2CO3==2KNO3+MnCO3 (沉澱)

方案二:

現轉化成氯化錳法

MnO2 +4HCl==MnCl2+Cl2(g)+2H2O

MnCl2 +K2CO3 == MnCO3 (沉澱)+2KCl

方案一:

三.實驗器材

坩堝、坩堝鉗、燒杯、玻璃棒、表面皿、布氏漏斗、圓底燒瓶、量筒、鐵架臺、烘箱、硬質坩堝等等

四、實驗藥品

廢舊電池樣品、6mol/L的硝酸、3%過氧化氫、12mol/L的濃鹽酸、碳酸鉀溶液、氫氧化鉀溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀鹽酸、碳酸氫鉀溶液、硝酸銀溶液、Na3[Co(CN)6]

五.實驗步驟

1、從樣品中得到粗二氧化錳,步驟見原理。

2、粗二氧化錳的提純

取5.0g粗二氧化錳,將其放入一個圓底燒瓶中,向其中加入大約25ml6mol/l的硝酸溶液。

再分批加入15ml過氧化氫(3%)溶液。每次滴加後,放置一段時間待反應緩和時再進行下一次滴加,不再有氣泡冒出時可認爲反應完全。過濾,得到濾液。

在濾液中緩慢滴加氫氧化鉀溶液,調節pH值到7,並用玻璃棒

不斷攪拌,放置一段時間(大約10min)等沉澱沉積。去上層清液少許於小試管中,滴加K3Fe(CN)6溶液,如果不變藍色說明鐵(+3)除盡。過濾,得到清液,即爲硝酸錳溶液。

將上面得到的硝酸錳溶液,再攪拌下緩慢地滴加#url#的碳酸鉀溶液,滴加速度不能太快,避免局部鹼性過高而使二價錳被氧化。抽濾出沉澱,先用#url#的碳酸鉀洗兩次,然後再用純水洗滌,乾燥。將所得的產物轉移至硬質坩堝中,灼燒到產物變成黑褐色爲止。(即爲純二氧化錳)

3製備碳酸錳

方案一:

取上面得到的純淨二氧化錳,將其放入一個圓底燒瓶中,向其中加入大約15ml硝酸(6mol/l)溶液。然後再分批次加入過量的過氧化氫(15ml左右)。反應完全後,加熱至50度,以細流注入10%的碳酸氫鉀溶液,攪拌此混合物。用二氧化碳飽和後立即用器皿蓋上。等溶液澄清後用傾筆法過濾,並用飽和的二氧化碳水浸沒沉澱。用此法洗滌直到完全洗去硝酸鉀爲止(用Na3[Co(CN)6]檢驗k+是否除盡)。

過濾出沉澱,於70~80度下載二氧化碳的氛圍下加熱乾燥。 方案二:

將所得的二氧化錳加入濃鹽酸中,並加熱反應。(注意有氯氣產生,應該注意尾氣的處理)反應完全後得到的是氯化錳溶液。

將10%的碳酸鉀水溶液注入燒瓶中,再往其中加入氯化錳溶液,並通入二氧化碳,直到溶液中的全部空氣被驅逐乾淨以後,蓋上瓶塞

振盪,放置數小時。最後將上層清液傾出。再加入用二氧化碳飽和的水,然後過濾。反覆這一操作,直至在傾出液 中不含有碳酸鉀和氯化鉀。然後將沉澱在二氧化碳氣流中洗滌,吸濾,最後乾燥。

六.預期實驗結果

由於廢舊電池中的錳含量不知道,無法得到理論的碳酸錳的量,產率也不能明確。所以補充實驗,以得到電池中錳的含量。

補充:

原理:在酸性環境下,二氧化錳會與草酸反應,而在電池中其他金屬不會。MnO2+C2O42- +4H ==Mn+2+ +2CO2 +2H2O

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