廢舊電池回收利用的研究

山西 李志平

（編輯 王旸）

廢舊電池回收利用的研究

山西 李志平

隨著教育改革的深入，我們越來越認(rèn)識到：學(xué)生的發(fā)展不在于記住了多少知識，而在于他們學(xué)會了求知的方法，更重要的是求知的過程。

在化學(xué)教學(xué)中，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣以及幫助學(xué)生形成一種主動探求知識，并重視解決實(shí)際問題的積極學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)、終身發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，我在高一組織學(xué)生進(jìn)行了“廢舊電池的回收利用”的研究。對此課題的研究，我設(shè)計了三個階段，并在每個階段設(shè)置了明確的目標(biāo)，使學(xué)生有可操作性。

一、確定課題和明確任務(wù)

1.本課題是在學(xué)生學(xué)習(xí)了高一化學(xué)第二章第四節(jié)《化學(xué)能與電能》后提出的。這是由于學(xué)生對課堂上所學(xué)的基本知識掌握起來有一定的難度，并且覺得有些枯燥，最近電視和報刊上也一直報道這個話題。目前，全世界干電池年總產(chǎn)量為250億支，我國在1998年已達(dá)到140億支/年，2002年達(dá)到180億支/年，而回收率卻不到1%，造成了大量有用金屬資源的浪費(fèi)，同時造成了環(huán)境污染。為了讓學(xué)生關(guān)注生活，培養(yǎng)學(xué)生保護(hù)環(huán)境、珍惜資源、建立綠色化學(xué)的意識，并以此為基礎(chǔ)，提供并擴(kuò)展學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)會和體驗(yàn)，激活他們對原電池原理的學(xué)習(xí)興趣，我選了本課題作為學(xué)生的研究課題，并且分工明確，便于學(xué)生操作，具有可行性。

2.在課題確定之后，我將學(xué)生分成三個小組，并分別明確了各自的任務(wù)：

第一組：收集各種類型的電池，包括一次電池(干電池)，二次電池(蓄電池)和燃料電池，并查資料了解其工作原理、性能、特點(diǎn)，同時學(xué)會使用和購買。

第二組：調(diào)查了解人們對使用后的廢舊電池的處理方法，查資料說明為何要回收廢舊電池。

第三組：運(yùn)用所學(xué)的知識和查找資料，說明如何處理回收的廢舊電池，并試著設(shè)計一款新型電池。

二、課題的實(shí)踐探索

在此階段，教師是資源的開發(fā)者和指導(dǎo)者，并非對學(xué)生放手不管了。

學(xué)生明確了課題任務(wù)后，圍繞課題尋找各種途徑，主動收集和分析信息資料，調(diào)查研究和初步交流，并應(yīng)用所學(xué)化學(xué)知識解決問題。但是在此階段中，學(xué)生會遇到很多問題，諸如查找資料的方向不明確，對原電池的電極方程式不清楚等，此時教師就通過多種方式爭取家長和社會的關(guān)心、理解和參與，并且教學(xué)生如何收集資料，如何寫研究日記，如何利用手中的資料解決問題；如何形成自己的觀點(diǎn)和整理結(jié)論，并且在此操作過程中不時的鼓勵學(xué)生，尤其是查找資料較困難的學(xué)生，對學(xué)生給予積極的肯定和支持。

三、表達(dá)交流和評價

在學(xué)生通過各種途徑完成自己的任務(wù)后，我在班內(nèi)讓學(xué)生以口頭報告的形式開了一個研討會，并交流了各自收集的材料和實(shí)物，發(fā)表了自己的看法和觀點(diǎn)?，F(xiàn)就將三個小組的研究成果總結(jié)如下：

（一）小組一

1.展示:收集的各種手機(jī)電池，1～5號電池，手表，計算器內(nèi)的紐扣電池，摩托車電瓶，照相機(jī)電池等。

2.根據(jù)一次電池，二次電池和燃料電池分類寫出其工作原理，主要從電極名稱，電極材料工作原理來分析一次電池中的鋅錳干電池，銀鋅紐扣式電池，鋰電池，鋅汞電池；二次電池中的鉛蓄電池(電瓶)，鎳-鎘電池，銀-鋅蓄電池，鐵-鎳蓄電池；燃料電池中的鋁-空氣燃料電池，氫氧燃料電池，甲烷燃料電池，丁烷燃料電池。

3.分析這些電池，其中燃料電池對環(huán)境影響最小，只排放水，不排放污染空氣的氣體以及碳，煙，重金屬等固體廢氣物，而且不需要充電，換一個燃料罐不到一分鐘，就像通常換節(jié)電池一樣，燃料電池的電流比通常的電池穩(wěn)定得多，且具有一般電池?zé)o可比擬的高電容量(電量/質(zhì)量)，即質(zhì)輕而電足。但將這些燃料電池微型化卻是很困難的事情，估計開發(fā)出可靠的市售微型燃料電池至少還要3至5年，到那個時候，手機(jī)、手提電腦、攝像機(jī)等家用便攜式電器都會使用這種電池。

（二）小組二

對于一次電池，經(jīng)調(diào)查周圍的同學(xué)、家人、朋友等幾乎是100%的將電池當(dāng)作垃圾丟棄了，因?yàn)檎也坏交厥照?，儲存起來占地方同時認(rèn)為沒必要。但我們查資料發(fā)現(xiàn)隨意丟棄電池是不可取的，因?yàn)椋?/p>

1.造成了資源的浪費(fèi)

據(jù)報道：我國干電池生產(chǎn)年消耗鋅近25萬噸，約為鋅的年產(chǎn)量的15%左右，其資源價值十分可觀。另外，每年僅全國手機(jī)和免提電話淘汰的廢電池就達(dá)千噸之多，其中大量的廢鎳鎘電池，鋰電池回收價值很大，廢舊電池中的Zn，Mn，Cu，Hg，Pd，Cd，Ni等有色金屬是寶貴的自然資源，處理100噸廢舊電池能得到25噸鋅，5噸錳，17噸鋼皮。

2.造成環(huán)境污染

長期以來，我國生產(chǎn)的鋅錳干電池，不論是酸性或堿性鋅錳干電池，鋅筒作負(fù)極均經(jīng)汞齊化工藝處理，防腐劑則入汞的化合物。人們隨手將廢舊電池撒落在每個角落，這些電池隨著外層金屬的銹蝕，Hg，Cd，Ni等有害物質(zhì)從電池中溢出，進(jìn)入土壤或經(jīng)過雨水的沖洗進(jìn)入河流，進(jìn)入地下水。假若焚燒垃圾時，垃圾中廢舊電池內(nèi)所含汞便會以汞蒸氣進(jìn)入大氣圈。進(jìn)入環(huán)境中的汞，可通過植物的吸收作用，通過動物的呼吸作用，通過飲水，通過食物鏈，間接或直接進(jìn)入人體，并在人體內(nèi)長期蓄積難以排出，損害神經(jīng)和造血功能，使免疫能力下降，腎臟和骨骼受害等。因此，廢舊電池的隨意亂扔將給環(huán)境留下長期的，潛在的危害，正如電池業(yè)對環(huán)境危害的特點(diǎn)歸納為六句話：電池雖小，污染挺大，集中生產(chǎn)，分散污染，短期使用，長期危害。

（三）小組三：對廢舊電池的處理方法有

1.專業(yè)回收：其中包括報廢電池，次品電池（鎘鎳電池，鎳氫電池聚合物鋰電池等）；邊角料（電池極邊邊角料）；廢鎳，廢鈷（鈷酸鋰廢料）等鋁殼電芯等一切含鈷廢料；

2.使用無汞電池，目前我國電池出口約100億支，其中約20億支達(dá)到無汞標(biāo)準(zhǔn)；

3.建一個專業(yè)的，能夠批量處理廢電池的工廠；

4.閑置手機(jī)鋰電池的再利用，電動車電瓶的再利用；

5.按照危險廢棄物的處理方法集中填埋或存放。但絕不能把收集的廢電池用錘子敲開，回收其中有價值的電池外殼當(dāng)廢紙賣，而將殘渣隨意拋棄，因?yàn)殡姵匕瞬讳P鋼或碳鋼外包皮，有效防止了汞的外漏，如果砸開，里面所含的汞極易滲出，電池中的有害物質(zhì)將會污染環(huán)境。

學(xué)生設(shè)計的原電池：

1.水果電池：用番茄作為電解質(zhì)溶液，從廢電池上拆下的鋅片作負(fù)極，以銅質(zhì)游戲?yàn)檎龢O組成一個原電池。

2.氫氧燃料電池：用3V～6V直流電源將0.5mol/LNa2SO4溶液電解1分鐘，用一些醫(yī)用紗布用棉線綁在碳電極上，在兩個電極上分別富集足夠的氫氣和氧氣，再連上從音樂卡上拆下的小燈泡就形成了燃料電池。

四、研究報告的撰寫

各小組將調(diào)研過程、結(jié)果進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的體會，寫成研究報告，最后寫一篇關(guān)于《廢舊電池回收利用》的小論文。

總之，通過學(xué)生們的交流，大家一方面學(xué)到了原電池原理的基礎(chǔ)知識，同時又增強(qiáng)了對原電池學(xué)習(xí)的興趣；另一方面，通過收集資料學(xué)生學(xué)會了如何獲得知識，對廢舊電池的回收有了積極的想法，對環(huán)保有了初步的體驗(yàn)。激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和興趣，使學(xué)生感到化學(xué)就在身邊，學(xué)習(xí)化學(xué)可以解決許多實(shí)際生活問題，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維，不斷提高了學(xué)生的研究能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

（作者單位：介休市職業(yè)中學(xué)）

（編輯 王旸）