一、 研究案例的背景： 环境是人类生存和发展的基本条件,是物质文明建设的基础.环境污染和生态破坏,工作和生活环境质量恶化,威胁着人民群众的健康.我国是电池生产和消费大国,去年电池产量和消费量达140亿只,但回收率却不足2％.废弃锌锰旧干电池在环境中的存在不仅污染环境,而且还能够影响人类的健康.一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水,相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤,并造成永久性公害……人们在日常生活中,使用过的废旧干电池,一直没有得到很好的回收利用,造成了浪费,也污染了环境.其实,被放弃的干电池,其锌壳只损耗了一小部分,二氧化锰也只起了一点氧化的作用,碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有补消耗.如果能加以回收和利用,就具有很好经济效益和社会效益. 二、 研究的目的意义： 1.了解干电池的反应原理； 2.了解干电池的基本结构（及主要污染物）； 3.了解干电池污染和回收现状 4.了解同学们对干电池污染的了解和认识状况 5.明确废物分类回收的意义,增强环保意识. 三、 研究主要内容： 1.查阅资料,明确干电池的基本反应原理. 2.解剖废干电池,了解干电池的结构. 3.了解干电池回收情况,将解剖废干电池得到的废物分类回收提纯, 4.进行实体试验,观察干电池浸出液对生物的毒害. 四、 研究的步骤： 1.阅读教材中相关内容,查阅相关文献资料,明确干电池基本反应原理. 2.根据反就原理和相关资料介绍,结合实物绘制废干电池结构原理图. 3.解剖几个废干电池,并用1000ml蒸馏水浸泡48小时. 4.根据解剖废干电池得到扔的废物种类进行分类提纯回收 5.进行干电池对动植物毒害实验,写出实验报告. 6.撰写研究心得和废物分类回收利用的重要意义等方面的论文. 1.干电池有关资料 （查阅《化学》第二册有关资料）干电池,学名原电池,干电池是一种化学电源,它是一种把化学能转变为电能的装置.因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的.干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域. 2.种类 随着科学技术的发展,干电池已经发展成为一个大的家族,到目前为止已经约有100多种.常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等. 对于使用最多的锌-锰干电池来说,由于结构的不同又可分：糊式锌-锰干电也、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池等. 3.锌-锰干电池的结构与原理 干电池的一节叫做电池的一个单体.锌-锰干电池的一个单体是由如下部分组成的：锌筒、电解质层、炭包、炭棒、铜帽、封口剂、电池盖和商标、热塑套(或铁皮)等. 锌筒是电池的容器,又是电池的负极.它是一种溶解电极,在电池的放电过程中,锌被逐渐溶解掉. 电解质层在不同结构的电池中,用的材料也不一样.在糊式锌-锰干电池中,其电解质层是由浓缩的氯化铵水溶液、淀粉及少量氯化锌,微量的升汞等混合成的糊状物；在板式锌-锰干电池中,是用纸板层代替了糊式锌-锰干电池中的电糊层.纸板层比电糊层薄得多,所以同样体积的电池,纸板式干电池的炭包比电糊式干电池的炭包体积可以做的大些,干电池的放电容量也大些.纸板是由不含金属杂质的优质牛皮纸为基纸,涂上调好的电糊烘干而成的；在迭层式锌-锰干电池中,电解质层是一种隔膜纸,它是一种吸有电解液的表面有淀粉层的浆纸层. 炭包是由二氧化锰糊混合入导电材料石墨或乙炔黑而成的,它是干电池的正极. 2007-3-3 21:36 回复 帅联_montage 0位粉丝 2楼炭棒位于炭包的中央,是炭包的集流体,在它的顶端装有铜帽,是电池的正极端. 封口剂对电池起密封作用,大部分电池是用沥青做封口剂的,也有用树脂或石腊做封口剂的,有了封口剂才能防止电池内部水份的蒸发及漏液. 电池盖多数由塑料制成,起保护作用. 干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它以二氧化锰为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路.在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原. 电池内的主要反应： 负极(锌筒) Zn-2e→Zn2+ 正极(石墨) 2NH4++2e→2NH3+2[H](电解液中) 2MnO2+2[H]+ 2H2O + 2NH3→2MnOOH+2OH-+2NH4+ 电解液: NH4Cl & Zn(NH3)2 Zn2++2NH4Cl+2OH-→Zn(NH3)2Cl2↓+2H2O 总反应: Zn+2NH4Cl+2MnO2== Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH (Mn2O3+H2O) 4. 锌-锰干电池的主要污染物和危害 电池中含有汞、镉、铅、铜等重金属物质,这些有毒物质通过各种途径进入人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌.汞及其化合物具有强烈的毒性；铅能造成人体神经的紊乱、消化系统损害和其他的病变等；镉具有致癌作用并是造成肾损伤以及骨质疏松、软骨症、骨折等骨质疾病的元凶.若把废电池混入生活垃圾中一起处理,重金属可以经过食物链的生物放大作用,逐级在较高级的生物体中富积,最终经过食物链进入人体,在某些器官中蓄积造成慢性中毒；同时,渗出的重金属可能污染地下水和土壤,直接或间接威害人体健康. 5. 锌-锰干电池的回收现状 5.1我国废旧电池的回收 我国是电池生产和消费大国,去年电池产量和消费量达140亿只,但回收率却不足2％.锌锰电池的回收基本上还是空白,主要是数量大、品种多,难于分类,收集困难；国家一直没有相应的政策法规也是主要原因之一.其处理方法一般是填埋. 5.2国外废旧电池回收现状 法国设有专门的废旧电池的有害垃圾填埋厂,除含镍、镉外的各类废电池一般都运往这类垃圾填埋场.瑞士规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费.其境内有两家专门加工废旧电池的工厂,回收期中的汞、锌等贵重金属,剩下的铁锰合金可以作为炼钢的原料.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,此种热处理的方法花费较高.日本野村兴产株式会社主要业务是废弃电池处理和废荧光灯处理.他们每年从全国收购的废电池达13000吨,收集的方式93％是通过民间环保组织收集,7％是通过各厂家收集.以往,主要是回收其中的汞,但目前日本国内电池已经不含汞了,主要回收电池的铁壳和其他金属原料,并进行二次产品的开发制造.德国在政策方面加强对废旧电池的管理,实施了废旧电池回收管理新规定.规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收,商店和废品回收站必须无条件接受废旧电池,并转送生产厂家进行回收处理.美国、日本等国家规定废旧电池回收后交到企业处理,每处理一吨政府给予一定补贴；韩国生产电池的厂家,每生产一吨要交一定数量的保证金,用于回收处理的费用,并指定专门的工厂进行处理.还有的国家对电池生产企业征收环境治理税或对废旧电池处理企业进行减免税等. 5.3 废旧电池的回收流程图： 6.关于锌锰干电池对动植物危害的实验报告 23 一、 研究案例的背景： 环境是人类生存和发展的基本条件,是物质文明建设的基础.环境污染和生态破坏,工作和生活环境质量恶化,威胁着人民群众的健康.我国是电池生产和消费大国,去年电池产量和消费量达140亿只,但回收率却不足2％.废弃锌锰旧干电池在环境中的存在不仅污染环境,而且还能够影响人类的健康.一粒小小的钮扣电池可污染600立方米水,相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土壤,并造成永久性公害……人们在日常生活中,使用过的废旧干电池,一直没有得到很好的回收利用,造成了浪费,也污染了环境.其实,被放弃的干电池,其锌壳只损耗了一小部分,二氧化锰也只起了一点氧化的作用,碳粉、石墨棒和铜帽还远远没有补消耗.如果能加以回收和利用,就具有很好经济效益和社会效益. 二、 研究的目的意义： 1.了解干电池的反应原理； 2.了解干电池的基本结构（及主要污染物）； 3.了解干电池污染和回收现状 4.了解同学们对干电池污染的了解和认识状况 5.明确废物分类回收的意义,增强环保意识. 三、 研究主要内容： 1.查阅资料,明确干电池的基本反应原理. 2.解剖废干电池,了解干电池的结构. 3.了解干电池回收情况,将解剖废干电池得到的废物分类回收提纯, 4.进行实体试验,观察干电池浸出液对生物的毒害. 四、 研究的步骤： 1.阅读教材中相关内容,查阅相关文献资料,明确干电池基本反应原理. 2.根据反就原理和相关资料介绍,结合实物绘制废干电池结构原理图. 3.解剖几个废干电池,并用1000ml蒸馏水浸泡48小时. 4.根据解剖废干电池得到扔的废物种类进行分类提纯回收 5.进行干电池对动植物毒害实验,写出实验报告. 6.撰写研究心得和废物分类回收利用的重要意义等方面的论文. 1.干电池有关资料 （查阅《化学》第二册有关资料）干电池,学名原电池,干电池是一种化学电源,它是一种把化学能转变为电能的装置.因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物,所以叫做干电池,这是相对于具有可流动电解质的电池说的.干电池不仅适用于手电筒、半导体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等,而且也适用于国防、科研、电信、航海、航空、医学等国民经济中的各个领域. 2.种类 随着科学技术的发展,干电池已经发展成为一个大的家族,到目前为止已经约有100多种.常见的有普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池等. 对于使用最多的锌-锰干电池来说,由于结构的不同又可分：糊式锌-锰干电也、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池等. 3.锌-锰干电池的结构与原理 干电池的一节叫做电池的一个单体.锌-锰干电池的一个单体是由如下部分组成的：锌筒、电解质层、炭包、炭棒、铜帽、封口剂、电池盖和商标、热塑套(或铁皮)等. 锌筒是电池的容器,又是电池的负极.它是一种溶解电极,在电池的放电过程中,锌被逐渐溶解掉. 电解质层在不同结构的电池中,用的材料也不一样.在糊式锌-锰干电池中,其电解质层是由浓缩的氯化铵水溶液、淀粉及少量氯化锌,微量的升汞等混合成的糊状物；在板式锌-锰干电池中,是用纸板层代替了糊式锌-锰干电池中的电糊层.纸板层比电糊层薄得多,所以同样体积的电池,纸板式干电池的炭包比电糊式干电池的炭包体积可以做的大些,干电池的放电容量也大些.纸板是由不含金属杂质的优质牛皮纸为基纸,涂上调好的电糊烘干而成的；在迭层式锌-锰干电池中,电解质层是一种隔膜纸,它是一种吸有电解液的表面有淀粉层的浆纸层. 炭包是由二氧化锰糊混合入导电材料石墨或乙炔黑而成的,它是干电池的正极. 2007-3-3 21:36 回复 帅联_montage 0位粉丝 2楼炭棒位于炭包的中央,是炭包的集流体,在它的顶端装有铜帽,是电池的正极端. 封口剂对电池起密封作用,大部分电池是用沥青做封口剂的,也有用树脂或石腊做封口剂的,有了封口剂才能防止电池内部水份的蒸发及漏液. 电池盖多数由塑料制成,起保护作用. 干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它以二氧化锰为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路.在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原. 电池内的主要反应： 负极(锌筒) Zn-2e→Zn2+ 正极(石墨) 2NH4++2e→2NH3+2[H](电解液中) 2MnO2+2[H]+ 2H2O + 2NH3→2MnOOH+2OH-+2NH4+ 电解液: NH4Cl & Zn(NH3)2 Zn2++2NH4Cl+2OH-→Zn(NH3)2Cl2↓+2H2O 总反应: Zn+2NH4Cl+2MnO2== Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH (Mn2O3+H2O) 4. 锌-锰干电池的主要污染物和危害 电池中含有汞、镉、铅、铜等重金属物质,这些有毒物质通过各种途径进入人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌.汞及其化合物具有强烈的毒性；铅能造成人体神经的紊乱、消化系统损害和其他的病变等；镉具有致癌作用并是造成肾损伤以及骨质疏松、软骨症、骨折等骨质疾病的元凶.若把废电池混入生活垃圾中一起处理,重金属可以经过食物链的生物放大作用,逐级在较高级的生物体中富积,最终经过食物链进入人体,在某些器官中蓄积造成慢性中毒；同时,渗出的重金属可能污染地下水和土壤,直接或间接威害人体健康. 5. 锌-锰干电池的回收现状 5.1我国废旧电池的回收 我国是电池生产和消费大国,去年电池产量和消费量达140亿只,但回收率却不足2％.锌锰电池的回收基本上还是空白,主要是数量大、品种多,难于分类,收集困难；国家一直没有相应的政策法规也是主要原因之一.其处理方法一般是填埋. 5.2国外废旧电池回收现状 法国设有专门的废旧电池的有害垃圾填埋厂,除含镍、镉外的各类废电池一般都运往这类垃圾填埋场.瑞士规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费.其境内有两家专门加工废旧电池的工厂,回收期中的汞、锌等贵重金属,剩下的铁锰合金可以作为炼钢的原料.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,此种热处理的方法花费较高.日本野村兴产株式会社主要业务是废弃电池处理和废荧光灯处理.他们每年从全国收购的废电池达13000吨,收集的方式93％是通过民间环保组织收集,7％是通过各厂家收集.以往,主要是回收其中的汞,但目前日本国内电池已经不含汞了,主要回收电池的铁壳和其他金属原料,并进行二次产品的开发制造.德国在政策方面加强对废旧电池的管理,实施了废旧电池回收管理新规定.规定要求消费者将使用完的干电池、钮扣电池等各种类型的电池送交商店或废品回收站回收,商店和废品回收站必须无条件接受废旧电池,并转送生产厂家进行回收处理.美国、日本等国家规定废旧电池回收后交到企业处理,每处理一吨政府给予一定补贴；韩国生产电池的厂家,每生产一吨要交一定数量的保证金,用于回收处理的费用,并指定专门的工厂进行处理.还有的国家对电池生产企业征收环境治理税或对废旧电池处理企业进行减免税等. 5.3 废旧电池的回收流程图： 6.关于锌锰干电池对动植物危害的实验报告 23