锂电池的汞含量

关于废旧电池的危害回收和利用知识目标：1．了解电池的分类，介绍几种常用电池工作原理、构造、特点等知识。2．废旧电池（对环境的污染）危害。3．废旧电池的回收和利用。能力目标：1．了解各类电池的工作原理、性能、特点，培养学生理论联系实际，科学使用电池的能力。2．通过学生分析干电池的组成，培养学生设计实验和操作实验能力。情感目标：1．激发学生学习化学兴趣，培养学生科学意识。2．介绍废旧电池对环境造成的危害，培养学生热爱生活、为美化环境作出贡献。课时安排：6课时教学形式：教学讲座第一讲（2课时）电池的种类、常见电池和新型电池的简介一、电池的种类和用量电池主要有一次性电池、二次电池和汽车电池一次性电池包括：纽扣电池、普通锌锰干电池和碱电池、一次性电池多含汞二次电池主要指：充电电池、其中含有重金属镉汽车废电池中含有酸和重金属铅使用的电池种类很多，如锌银电池、镉一**电池，锌——**电池，镍镉电池、镍/金属氢化物电池、锂离子电池、燃料电池、钠硫电池、固体电解质电池、热激活电池、水激活电池等等。完成使用价值的电池随意毛弃，或混入生活垃圾中被一起填埋，久而久之，渗出的重金属便会污染地下水和土壤，造成严重的环境问题，干电池是我们日常生活中用得最广泛的商品之一，以照相机、录音机、计算机和电子闹钟到录呼机电子辞典和掌上电脑，都离不开干电池。我国是干电池的生产消费大国，一年的产量达150假亿只，居世界第一位，消费量为70亿只，平均第个**人一年要消费5只干电池。长期以来，我国在生产干电池时，要加入一种有毒的物质汞或汞的化合物。我国的碱性干电池中的汞含量达1—5%，中性干电池为0.025%，全国每年用于生产干电池的汞就达几十吨之多。汞就是我们俗称的“水银”。汞和汞的化合物者是有毒的，科学家发现汞具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统等也不不良影响。20世纪50年代发生在日本的震惊世界的公害为汞水俣病就是由于汞污染造成的。我们日常所用的变通干电池主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等重金属物质。**电池180多亿只的年产量占世界电池总产量的30%以上，年消费量达70—80亿只，但回收率却不足2%，据美国佛罗斯—沙利文市场咨询公司的调查报告，去年全球锂电池的产量约为3亿个，预计到2003年随着移动电话、笔记本电脑的大量使用，锂电池的产量将增长到5亿—6亿个。目前可重复充电使用的二次电池市场主要包括镍镉、镍氢锂离子和铝箔包装的锂高公子电池等4种。移动电话中用锂电话的占43%。笔记本电脑中有41%用锂电池。可以说全球对电池的需求是有增无减！！二、常见电池和新型电池简介1．普通锌锰干电池①构造干电池是用锌制简形外壳作负极，位于中央二顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充zc、nh和淀粉糊作电解质，还填有mo黑色粉末，吸收正极放出的h，防止产生极化现象。②工作原理：负极（锌简）：zn－2e－=zn2+正极（石墨）：2mn4++2e－=2mn3↑+h2（2h2+ mno2= mn2o3 +h2o） ↓总反应：zn+2mn4+=zn2++2mn3+h2③特点：2．铅蓄电池①特点：②构造它是用硬橡胶或透明塑料制成方形外壳，真正极板上有一层棕褐色的pbo2，负极板上海绵状的金属铅，两极均浸入h2so4溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开③工作原理：放电时：起原电池的作用负极：pb+so －－2e－=pbso4↓正极：pbo2+4h++so －+2e－= pbso4↓+2h2o当放电进行到h2so4浓度降低，溶液密度达1.84g/cm3时就停止使用，需充电充电时，起电解池的作用阴极：pbso4↓+2h2o－2e－=pbo2+4h++ so －阳极：pbso4+2e－=pb+ so －当溶液的密度增加至1.28g/cm3时，应停止充电充电、放电总的反应：：放电 电电充电pbo2+pb+2h2so 2pbso4+2h2o3．银锌电池：①构造：它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极壳盖组成的小圆盒，形似钮扣，盒内正极一端填充由ag2o和石墨组成正极活性材料，负极盖一端填充**组成的负极活性材料，电解质溶液为koh浓溶液。②工作原理：负极：zn+2oh－－2e－=zn2+=zno+h2o正极：ag2o+ h2o+2e－=2ag+2oh－总反应：ag2o+zn=2ag+zno③特点：电池的电动势为1.59v，使用寿命较长4．碱性蓄电池（ni—cd电池、ni—fe电池）①特点：这类电池一般寿命比铅蓄电池长得多，且携带方便。放电 电电②工作原理：充电 ni—cd 电池：cd+2nio(oh)2+ h2o放电 电电充电 ni—fe电池：fe+2nio(oh)2+ h2o 2 ni (oh)2+ fe(oh)25．微型锂电池①构造 常用于心脏起搏器的一种微型电池，它是用**作负极，石墨作正极，电解质溶液由四**锂（lialcl4）溶解在**氯（socl2）中组成的。②工作原理：8li+3socl2===6licl+l**o3+2s③特点：这种电池容量大，电压稳定，能在－56.7℃—71℃温度范围正常工作，使用寿命长达10年以上。6．海水电池1991年，我国首例以铝——空气——海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。工作原理：负极：4al—12e－==4al3+正极：3o2+6h2o+12 e－==12oh－总反应：4al+3o2+6h2o==4al(oh)3特点：这种海水电池的能量比“干电池”高20—50倍。7．氢氧燃料电池氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。构造：电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活化，如：铂电极、活性炭电极等。 ①电解质溶液为40%koh溶液 反应原理：负极：2h2+4oh－—4e－==4h2o正极：o2+2h2o+4e－==4oh－总反应：o2+2h2o==2h2o②电解质为hcl溶液反应原理：负极：2h2—4e－==4h+正极：o2+4h++4e－==4h2o总反应：2h2+o2==2h2o8．甲烷燃料电池构造：电极材料用碳棒，电解质溶液为koh溶液工作原理：负极：ch4+10oh－—8e－==co －+7h2o正极：2o2+4h2o+8e－==co32－+7h2o总反应：ch4+2o2+2oh－== co32－+3h2o9．镍镉盐燃料电池该电池具有高的发电效率，因而受到重视构造：用li2co3和na2co3的镍融盐混合物作电解质，co为阳极燃气，空气与co2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。工作原理：负极：o2+2so2+4e==2 co32－正极：2co+o2===2co2总反应：10．新型手机电池：特点：最近摩托罗拉公司研制了一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池，电量可达现用镍氢电池或锂电池的10倍。工作原理：负极×2：ch3oh+8oh－—6e－== co32－+6 h2o正极×3：o2+ h2o+4e－==4oh－总反应：2ch3oh+ +4oh－== 2co32－+6 h2o第二讲废电池的危害（2课时） 科学调查表明，一颗钮扣电池弃入大自然后，可以污染60万升水，相当于一个人一生的用水量，而**每年要消耗这样的二电池70亿只，据了解，我国生产的电池有96%为锌锰电池和碱锰电池，其主要成份为锰、汞、锌，锰等重金属。废电池无论埋在大气中还是深埋在地下，其重金属成份都会随渗液溢出，造成地下和土壤的污染，日积月累会严重危害人类健康，1998年《**危险废物名录》上定出汞、镉、锌、铅、铬为危险废弃物。 一、汞汞即水银，是一种液体金属，在常温下即可蒸发，其蒸汽无色无味，比空气重七倍。汞及其化合物毒性都很大，特别显示的有机化合物毒性更大。鱼在含汞量0.01～0.02毫克/升的水中生活就会中毒；人若食用0.1克汞就会中毒致死，汞及其化合物可通过呼吸道、皮肤或消化道不同途径侵入人体。当汞进入人体后，即集聚于肝、肾、大脑、心脏和骨髓等部位，造成神经性中毒和深部组织病变，引起疲倦、头晕、颤抖、牙龈出血、秃发、手脚麻痹、神经衰弱等症状，甚至会出现精神混乱，进而病狂痉挛致死。有机汞还能进入胎盘，使胎儿先天性汞中毒，或畸形、中疾呆。汞的毒性是积累性的，往往要几年或十几年才能反应出来，食物链对汞有相当大的富集能力，如淡水鱼和浮游植物对汞的富集倍数为一千，海水无脊椎运动为十万，海洋植物为一百、海洋动物为二十万。食用被汞污染的水产品，产生甲基汞中毒，甲基汞会进入人的有脑细胞，使人的神经系统受到严重破坏，头晕、四肢末梢麻木，记忆力减退、神经错乱，甚至死亡。著名的日本“水俣病”就是甲基汞所致。二、铅铅的分子量是278，是一种重金属，重金属元素进入人体会使本内的蛋白质发生变性，也就是使蛋白质正常功能受到损坏，从而使人体不能发挥正常的功能。食用含铅食物，会影响正常血红素合成，影响神经系统，铅在骨骼及**中积累，有潜在长期的影响。三、镉镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质，震惊世界的日本“痛痛病”就是因镉污染而致。含镉的矿山废水污染了河水及两岸的土壤、粮食、牧草，通过食物链进入人体百慢慢积累，在**和骨骼中。会取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，患者手足疼痛，全身各处都很易发生骨折，得这种病的人都一直喊着“痛啊！痛啊！”，直到死去，所以被叫做“痛痛病”。 镉会引起胃脏功能失调节器，干扰人体和生物体内锌的酶系统，使锌镉比降低，而导致高血压症上升。镉毒性是潜在性的，即使钦用水中镉浓度低至0.1毫克/升，也能在人体（特别是妇女）组织中积累，潜伏期可长达十年至三十年，且早期不易觉察。资料表明，人体内镉的生物学半衰期为20—40年。镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，且治疗极为困难。因此，各国对工业排放“三废”中的镉都作了极严格的规定。日本还规定，大米含镉超过1毫克/升，即为“镉米”，禁止食用。日本环境厅规定0.**pm为大米中镉浓度的最正常含量。由于镉化合物具有程度性不同的毒性，用任何方法从废水中除镉，只能改变其存在方法和转移其存在的位置，并不能消除其毒性。因此镉废水的处理应尽量与回收利用结合。四、铬（c ）铬是一种具有很的光泽的金属，无素，化学性质很稳定，不锈钢中便含有12%以上的铬。觉见的铬化合物有六价的铬酐、**、重铬酸钢、**、**等，三价的三氧化二铬（铬绿）二价的氧化亚铬。铬的化合物中以六价铬毒性最强。三价次之，据研究表明，铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素。缺乏铬可引起动脉粥样硬化，成人每天需50—100微克。红糖全各类糙米、未精制的油、小米、胡萝卜、豌豆含铬较高。铬对植物生长有刺激作用，微量铬可提高植物收获量；但浓度稍高，又可抑制土壤内有机物的硝化作用，铬酸、重铬酸及其盐类对人的粘膜及皮肤有刺激和灼烧作用，并导致伤，接触性皮炎。这些化合物以蒸汽或粉尘方式进入人体，均会引起中鼻中隔穿孔、肠胃病患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变，有人认为，六价铬可诱发肺癌。此外，六价铬，特别是铬酸对下水系统金属管道有强腐蚀作用，含3.14—17.3mg/l的三价铬废水灌田，就能使所有植物中毒。长期以来，我国在生产干电池时，要加入汞或汞的化合物。我国的碱性干电池汞含量达1—5%，中性干电池为0.025%，全国年年用于生产干电池的汞就达几十吨。20世纪90年代初主要发达**都实现了电池的无汞化（含汞量在0.0001%以下）。对自然界环境威胁最大的五种物质，电池里就包含了三种：汞、铅、镉，这些电池的组成物质在电池使用过程中，被封存在电池壳内部，并不会对环境造成影响，若将废电池混入生活垃圾一起填埋，渗出的汞及重金属物质就会渗透土壤，污染地下水，进而进入鱼类、农作物中破坏人类的生存环境，重金属经过食物链的生物放大作用，逐级在较高级的生物中成千上万地富积，然后经过食物进入人的身体，在某些器官中积蓄造成慢性中毒，威胁到人类的健康。所以，如何及时安全地处理电池的问题，已日益突出地摆在人们面前。第三讲（2课时） 废旧电池的回收和利用一、废旧电池的回收据环保专家介绍，在废电池中含有重金属镉、镍、锰、汞等，每回收1000克金属，其中就有82克汞，88克镉，如果将废电池只做简单的填埋处理，其中的重金属会渗透土壤，污染地下水，甚至会破坏植物生长，导致人畜中毒，每年京城有各类废旧电池3000吨，而被回收的仅10吨左右，对我们的生活环境危害无穷的废旧电池为何难回收？首先，在《固定废弃物污染法》，没有对电池回收制定详尽的细则，回收与不回收没有奖励、处罚，有关职能部门有能对生产企业、回收部门、全人做出针对性的指导，加之有些单位有集中废旧电池对环境污染更大，分散弃置反而污染的思想的影响，对回收电池指导不力；其次，目前废旧电池的回收网络基本上是商家、企业自发“编织“而成的，虽宣传力度较大，但由于居民们对废旧电池危害认识不足，没有形成自觉收集、上交意识，所以废旧电池还是难入“大网”；再次，作为生产企业的电池生产厂家每年向社会提供上亿只各类电池，但真正参与回收的环节中的生产企业确属凤毛麟角。专家们认为，他们在提供消费的同时，也应在财力、物力上给予回收，处理企业有力的支持。国外发达**对废旧电池的回收与利用极为重视。西欧许多**不仅在商店，而且直接在大街上都设有专门的废旧电池回收箱。废旧电池中95%的物质均可以回收，尤其是重金属回收价值很高。如国外再生铅业发展迅速，现有铅生产量的55%均来自于再生铅。而再生铅业中，废铅蓄电池的再生处理占据了很**例。100千克废铅蓄电池可以回收50—60千克铅。对于含镉废电池的再生处理，国外已有较成熟的技术，处理100千克含镉废电池可回收20千克左右的金属镉；对于含汞电池则主要采用环境无害化处理手段防止其污染环境。据悉，联合国环境署正在全世界推广“生活周期经济”的概念。它是将一个商品“从摇篮到坟墓”分为多个阶段，邓：原料获得、制造工艺、运输、销售使用、维修，回收利用，最后处置等，在每个阶段，都必须加强环境管理。生产厂家和消费者都应对自己的行为负责，生产厂家在制定生产计划、开发新产品和回收废弃产品时必须考虑环境保护的要求，消费者在购买、使用和丢弃商品时也不能对环境造成危害。我国目前在废电池的环境管理方面相当薄弱。按照巴塞尔公约中关于危险废物的控制规定，许多种类的废电池如铅酸电池、含汞电池、镉镍电池等属于危险废物，应该按照危险物来管理，但是目前在我国，对于任何种类的废电池都没有按照危险废物来管理，而是当作普通垃圾来对待。此外，对于废电池的回收、处理和处置，**也没有制定具体的政策和法规。1995年颁布的《固体废弃物污染环境防治法》对废电池的回收处理未作任何规定。我国是电池生产和消费大国，去年，我国电池产量和消费量就高达140亿节，占世界总量的1/3左右。随着人们生活水平的提高和现代化通信业的发展，人们使用电池的机会愈来愈多，手机、寻呼机、随身听、袖珍收音机等都需大量的电池作电源，今后一个时期，会有更多的废电池出现，面对大量废电池，专家指出，如果不能尽快采取措施制止这一污染曼延，其后果要比“白色污染”严重得多。在第25届全国化学与物理电源学术年会上对铅蓄电池、碱性电池、锂离子电池、锌锰电池、燃料电池等电源电池进行了学术研讨和交流，并研讨我国第一部废电池污染防治技术政策问题，年会对废电池污染防治技术政策等问题进行研讨，为**制订第一部废电池污染技术政策提供了参考。国际上通行的废电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井、回收利用。1．固化深埋、存放于废矿井如法国一家工厂就从中提取镍和镉，再将镍用于炼钢，镉则重新用于生产电池。其余的各类废电池一般都运往专门的有毒有害垃圾填埋场，但这种做法不仅花费太大，而且还造成浪费，因为其中有不少可作原料的有用物质。2．回收利用（1）热处理瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂，巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎，然后送往炉内加热，这时可提取挥发出的汞，温度更高时锌也蒸发，它同样是贵重金属。铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金。该工厂一年可加工2000吨废电池，可获得780吨锰铁合金，400吨锌合金及3吨汞，另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素，并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化 镍等金属混合物作为金属废料直接出售。不过热处理的方法花费较高，瑞士还规定向每位电池购买者吸取少量废电池加工专用费。（2）“湿处理”马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置，在这里除铅蓄电池外，种类电池均溶解于硫酸，然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属，用这种方式获得的原料比热处理方法纯净，因此在市场上售价更高，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。湿处时可省去分拣环节（因为分拣是手工操作，会增加成本。）马格德堡这套装置年加工能力右达7500吨，其成本虽然比填埋方法略高，但贵重金属原料不致丢弃，也不会污染环境。（3）真空热处理法德国阿尔特公司研制的真空热处理法选区便宜，不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池，废电池在真空中加热，其中汞迅速蒸发，即可将其回收，然后将剩余原料磨碎，用磁体提取铁，再从余下粉末中提取镍和锰，这种加工一吨废电池的成本，不到1500马克。我国最近有人提出废电池回收程序：1．设置废电池回收箱2．定期专人上 收集3．电池分类（普通电池、纽扣电池）4．市内库房分类储存5．集中到一定数量后运至郊区设置地点依电池种类装入集装箱内封存，直至国内成熟废电池回收技术**。为加强电池产品汞污染的防治工作，保护和改善我国生态环境，原**轻工总会等9部门于1997年12月31日曾联合下发了《关于限制电池产品汞含量的规定》，要求从200年1月1日起，进口电池由**出入境检验检疫部门实施强制性，根据《规定》要求，我国电池行业将分期实现对电池产品汞含水量量限制，首先实现低汞，最终达到无汞，低汞的含义为电池中的汞含量小于电池重量的0.025%；无汞的含义为电池中的汞含量小于电池重量的0.0001%。《规定》明确提出：自2001年1月1日起，禁止在国内生产各类汞含量大于电池重量0.025%的电池；自2001年1月1日起，凡进入国内市场经销的国内外电池产品《含水量与用电器配套的电池》在单体电池上需标注汞含量（如注明“低汞”或“无汞”）未标注汞含量的电池不准进入市场销售。自2005年1月1日起，禁止在国内生产汞含量大于电池重量0.001%的碱性锌盐电池，自2006年1月1日起，禁止在国内生产经销汞含量大于电池重量0.001%的碱性锌盐电池，为保护对进口电池检验工作如期开展，**出入境检验部门正抓紧做好开检前的准备工作。二、废电池的利用废电池中含有许多重要的化学物质，如铜、锌、二氧化锰、氯化铵等，若能很好处理，可从中获得许多有用物质，根据电池的结构，可按以理方法进行处理：1．收集铜帽：取下废电池盖，用小刀除去沥青，用钳子慢慢把碳棒拔出，取下铜帽集存，可做为实验或生产硫酸铜等化工产品的原料。2．提纯氯化铵：用小刀把废电池外壳剥开，取出里边的黑色物质，（它是由二氧化锰、炭粉、氯化铵、**等组成**），然后加水（每节加水约50毫升），搅拌溶解，澄清后，进行过滤。把滤液蒸发，至滤液中晶体出现时，改用小火加热，并不断搅拌（以防局部过势致使mn4cl分解），待容器中**，如欲使较纯 nh4cl 在350℃时（分解又化合）的性质，把它和zncl2分开。3．提纯二氧化锰：把过滤时所剩余的黑色沉淀物，用水冲洗5—6次后放入铁瓢中，先用小这样可以么？ 20210311