废旧电池的回收利用设计方案

一． 实验目的

回收废旧电池中的金属，环境友好型处理废旧电池，变废为宝，减少废旧电池给环境带来的众多负面影响。

回收废旧电池中的Mn，Zn等金属，在本实验中主要回收锰元素，将电池预处理后，得到粗的二氧化锰，经过提纯，再

利用相关的化学方法转化为有利用价值的碳酸锰（MnCO3）。

二． 实验原理

1. 从废旧电池中得到二氧化锰：

将电池粉碎分类，得到锌冒、石墨棒、黑色物以及其他。取黑色物质家在水里水浸，过滤后取剩下的 滤渣，经过烘炒（除去碳），水浸处理过滤，得到滤渣在烘干，即得到粗的二氧化锰。

2 粗的二氧化锰的提纯：

先将上面的粗二氧化锰加入到稀硝酸中，再加入过量的过氧化氢溶液，待反应完全后，在溶液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节PH值到7，（三价铁在ph4.1时完全沉淀；锌在6.4沉淀完全，在8.0开始溶解；锰在7.8时开始沉淀），沉淀完全后，过滤取得滤液（用K3Fe(CN)6检验铁是否出尽）；

在滤液中加碳酸钾溶液，沉淀完全后过滤，洗涤，加热转化为二氧化锰。 Mn(NO3)2+K2CO3====MnCO3（沉淀）+2KNO3 2MnCO3+O2==2MnO2+2CO2(g)

3、 用二氧化锰制备碳酸锰：

方案一：

先转化成硝酸锰法

MnO2+H2O2 +2HNO3 ==Mn(NO3)2+2H2O+O2（g）（放热反应） Mn(NO3)2+K2CO3==2KNO3+MnCO3 (沉淀)

方案二：

现转化成氯化锰法

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

MnCl2 +K2CO3 == MnCO3 (沉淀)+2KCl

方案一：

三．实验器材

坩埚、坩埚钳、烧杯、玻璃棒、表面皿、布氏漏斗、圆底烧瓶、量筒、铁架台、烘箱、硬质坩埚等等

四、实验药品

废旧电池样品、6mol/L的硝酸、3%过氧化氢、12mol/L的浓盐酸、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液、K3Fe(CN)6溶液、稀盐酸、碳酸氢钾溶液、硝酸银溶液、Na3[Co(CN)6]

五．实验步骤

1、从样品中得到粗二氧化锰，步骤见原理。

2、粗二氧化锰的提纯

取5.0g粗二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约25ml6mol/l的硝酸溶液。

再分批加入15ml过氧化氢（3%）溶液。每次滴加后，放置一段时间待反应缓和时再进行下一次滴加，不再有气泡冒出时可认为反应完全。过滤，得到滤液。

在滤液中缓慢滴加氢氧化钾溶液，调节pH值到7，并用玻璃棒

不断搅拌，放置一段时间（大约10min）等沉淀沉积。去上层清液少许于小试管中，滴加K3Fe(CN)6溶液，如果不变蓝色说明铁（+3）除尽。过滤，得到清液，即为硝酸锰溶液。

将上面得到的硝酸锰溶液，再搅拌下缓慢地滴加#url#的碳酸钾溶液，滴加速度不能太快，避免局部碱性过高而使二价锰被氧化。抽滤出沉淀，先用#url#的碳酸钾洗两次，然后再用纯水洗涤，干燥。将所得的产物转移至硬质坩埚中，灼烧到产物变成黑褐色为止。（即为纯二氧化锰）

3制备碳酸锰

方案一：

取上面得到的纯净二氧化锰，将其放入一个圆底烧瓶中，向其中加入大约15ml硝酸（6mol/l）溶液。然后再分批次加入过量的过氧化氢（15ml左右）。反应完全后，加热至50度，以细流注入10%的碳酸氢钾溶液，搅拌此混合物。用二氧化碳饱和后立即用器皿盖上。等溶液澄清后用倾笔法过滤，并用饱和的二氧化碳水浸没沉淀。用此法洗涤直到完全洗去硝酸钾为止（用Na3[Co(CN)6]检验k+是否除尽）。

过滤出沉淀，于70~80度下载二氧化碳的氛围下加热干燥。 方案二：

将所得的二氧化锰加入浓盐酸中，并加热反应。（注意有氯气产生，应该注意尾气的处理）反应完全后得到的是氯化锰溶液。

将10%的碳酸钾水溶液注入烧瓶中，再往其中加入氯化锰溶液，并通入二氧化碳，直到溶液中的全部空气被驱逐干净以后，盖上瓶塞

振荡，放置数小时。最后将上层清液倾出。再加入用二氧化碳饱和的水，然后过滤。反复这一操作，直至在倾出液 中不含有碳酸钾和氯化钾。然后将沉淀在二氧化碳气流中洗涤，吸滤，最后干燥。

六．预期实验结果

由于废旧电池中的锰含量不知道，无法得到理论的碳酸锰的量，产率也不能明确。所以补充实验，以得到电池中锰的含量。

补充：

原理：在酸性环境下，二氧化锰会与草酸反应，而在电池中其他金属不会。MnO2+C2O42- +4H ==Mn+2+ +2CO2 +2H2O

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