1、廢舊鋅錳干電池回收利用倪志剛（南京大學化學化工學院，南京 210089）摘 要 本文簡述了利用廢舊電池制取MnCO3的實驗過程，并對反應過程中關鍵的一步將+4價錳還原為+2價錳進行了討論，比較了各種還原方法的優缺點。這個研究式實驗的開展，培養了同學們查閱資料、自行設計實驗方案、分析實驗結果的能力，更重要的是加強了同學們的環保意識和責任意識。關鍵字 廢舊電池 回收利用 錳 還原 隨著各種各樣小型電器的普及，電池的使用量與日俱增。在各種電池當中，鋅錳干電池的使用量占了很大的比例。使用完的鋅錳干電池若隨意丟棄，會對環境造成很大的危害。相反，對廢舊電池進行適當的處理，會得到很多有用的物質。例如，從廢舊

2、鋅錳干電池中可回收得到MnCO3，其用途有：電訊器材用作鐵氧體生產的原料，陶瓷顏料、清漆催干劑、肥料、醫藥、機械零件、磷化處理、錳鹽制造的原料等。本文著重討論利用廢舊干電池制取MnCO3的實驗。（還可再概述幾種制取的方法）1、實驗過程（實驗與結果，包括2）1.1 MnO2的制備 取5號干電池兩節，剝去外包裝、鋅皮、銅帽、紙層，除去碳棒，將剩下的黑色混合物研碎，加水溶解，用酸調節pH約為2，加熱、攪拌、冷卻、過濾，用蒸餾水洗至無，將黑色沉淀轉移至蒸發皿中在空氣中灼燒，并用玻璃棒攪拌，至無火星時停止加熱，得到的黑色固體即為MnO2粗產品。1.2 錳元素的還原 稱取以上制備的MnO2固體5g，連接好

3、固液加熱型氣體發生裝置，準備好具有防倒吸功能的尾氣吸收裝置，將MnO2加入錐形瓶，加入20mL 12mol/L濃鹽酸，打開磁力加熱攪拌器，使其反應。反應過程中會看到有大量黃綠色的氣體生成。待錐形瓶中黃綠色全部褪去，再加熱5min。將所得混合物過濾，所得濾液即為MnCl2溶液。1.3 MnCO3的制備 將所得的溶液轉移至燒杯中，取一滴溶液用NH4SCN溶液檢測得其中含有Fe3+，向溶液中先加NaOH溶液，后加氨水，調節pH=5，使Fe3+完全生成Fe(OH)3沉淀并過濾除去。將濾液轉移至燒杯中，向其中滴加NH4CO3溶液，直至pH值為78，抽濾，將固體用純水洗滌后轉移至蒸發皿中，在8090的水浴

4、上烘干，即得到肉色的MnCO3固體。1.4 二價錳含量分析 用分析天平準確稱取0.170.20g所得固體兩份，分別加20mL水、6mol/L鹽酸，水浴加熱至樣品溶解，再加100mL水、2mL鹽酸羥胺溶液。用0.05mol/L EDTA標準溶液滴定，近終點時加10mL氨氯化銨溶液（用于控制pH=10）、5滴5鉻黑T指示劑，繼續滴定至溶液由紫紅色變為純蘭色。2、實驗數據MnCO3產量：2.73gMnCO3理論產量：6.61gMnCO3產率：二價錳含量測定數據：次數m(MnCO3)/gV(EDTA)/mLMn%MnCO3%10.197930.3043.62%91.27%20.185428.3943.

5、63%91.28%3、討論（討論較充分） 從廢舊電池中制取MnCO3的關鍵步驟是將+4價的錳還原為+2價，還原劑的選擇尤為重要，而本實驗中選擇了用濃鹽酸作為還原劑，與其他方法相比存在著許多缺點：濃鹽酸與MnO2反應的方程式為 該反應過程中會生成有毒氣體氯氣，若用此方法一方面需在通風櫥中進行，另一方面需要增加尾氣處理裝置，增加了反應成本。1 為防止氯氣從反應容器中逸出，反應需在密閉容器中進行，這就增加了對反應儀器的要求，增加了操作的難度。2 反應需在加熱條件下進行，加大了濃鹽酸的揮發，增加了反應原料的損失。3 濃鹽酸與MnO2反應的最低濃度為5.4mol/L1，而實驗室提供的濃鹽酸的濃度為12m

6、ol/L，隨著反應的進行，鹽酸不斷消耗，且反應中有水生成，所以鹽酸的濃度會很快降低，鹽酸的利用率也就大為降低。4 為了使MnO2能夠充分反應，鹽酸必然需要過量很多，這就增大了使后續操作中除鐵時調節pH值所需NaOH溶液和氨水的用量，再一次增加了反應的成本。（可以討論改進措施） 綜上所述，使用濃鹽酸作為還原劑，不符合環保和經濟的要求，不值得提倡。當然，此還原方法的不可行性并不說明從廢舊電池中制取MnCO3等有用物質不具有可行性，因為能將錳從+2價還原到+4價的物質還有很多，比如H2O2、H2C2O4、活性炭等，本實驗室中采用這三種方法的分別是梅剛、馬瑞山、馬路遙，他們的相關數據如下：實驗者還原劑

7、MnCO3產量MnCO3產率Mn%MnCO3%梅剛H2O24.43g67.0%43.89%91.83%馬瑞山H2C2O44.52g68.4%44.01%92.02%馬路遙活性炭3.48g52.6%43.62%91.27%這三種還原劑與MnO2反應的方程式分別為MnO2+H2O2+H2SO4=MnSO4+2H2O+O2MnO2+H2C2O4+H2SO4=MnSO4+2CO2+2H2O 從數據的比較和各方法的反應方程式可以看出，使用H2O2和H2C2O4作為還原劑得到產品的產量和產率都相對較高，而且這兩個反應不會有有毒氣體生成，不會對環境造成污染。從經濟的角度考慮，這兩種方法的反應物的用量較易控制

8、，且不需要過量很多而造成試劑浪費，反應均在常溫下進行，消耗的能量少，這兩種方法均適合進行大規模生產。而使用活性炭作為還原劑，反應需要在高溫下進行，而且會有有毒氣體CO生成，從數據看，產品的產量和產率也不是很高。但是該反應也有其優點，其一還原劑C為電池中本身含有的物質（碳棒），原料的成本相對較低，其二生成的CO雖是有毒氣體，但也是化工生產中一種常用的燃料。至于反應溫度問題，可通過尋求適當的催化劑得以適當解決。4、綜述（結論）廢舊電池中所蘊含的豐富資源是顯而易見的，從廢舊電池中回收利用有用物質不僅可以減少其對環境的破壞，還可以從中得到有用的物質。但是，隨著技術的發展，電池的種類在不斷增多，針對各種不同的電池，所使用的方法也不盡相同，這就需要化學工作者進行不斷探索。目前，我國在廢舊電池的回收利用上做得不夠好，沒有形成產業化，其原因主要是對其加工的成本太高，從中所得的利益不大，而且人們在這方面的意識也不夠強。要解決這兩個問題，需要化學工作者和政府有關部門的努力。廢