废旧电池对环境的影响及回收利用

本节课主要从电池、废旧电池的污染、废旧电池的处理和再利用以及绿色电池四个方面来介绍废旧电池对环境的影响及回收利用。

一、   电池

1800年伏打利用铜、锡、食盐水为材料成功地制造了伏打电池。现在，凡是将两种不同金属放入同一种电解质溶液所形成的电池均称为伏打电池。

1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的能充电，可以反复使用电池，称它为“蓄电池”。

1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。

1890年爱迪生发明可充电的铁镍电池。

1899年Waldmar Jungner 发明镍镉电池。

1914年爱迪生发明碱性电池。

1954年Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池。

1976年Philips Research家发明镍氢电池。

1991年索尼可充电锂离子电池商业化生产。

2000年后燃料电池，太阳能电池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点。

电池主要分为一次电池（原电池）、二次电池（充电电池）、铅酸蓄电池三大类，主要介绍锌锰干电池、锂离子电池和铅蓄电池的电极反应、总反应和优缺点，为以后学习反应原理电化学部分奠定基础。

二、   废旧电池的污染

主要介绍废旧电池中的有害物质、危害途径和严重后果。首先通过表格介绍常见电池中的有害物质，电池中含有的主要有害物质包括大量的重金属以及酸、碱等电解质溶液。其中重金属主要有汞、镉、铅、镍、锌等。镉、汞、铅是对于环境和人体健康有较大危害的物质；锌、镍等虽然在一定浓度范围内是有益物质，但在环境中超过极限也将对于人体构成危害；废酸、废碱等电解液可能污染土地，使得土地酸化或碱性化。

然后结合框图说明废电池中化学物质对环境和人体健康危害途径：

一节壹号电池能使1立方米土壤永久失去价值，1粒纽扣电池即可使600吨水无法饮用（相当于一个人一生的饮用水量）

(1)汞：鱼在含汞量0.01－0.02mg/L水中便可中毒，人食用          0.1g可致死。实例：水俣病

(2)镉：具有致癌性，肾毒性。  实例：痛痛病

(3)铅：重金属铅对蛋白质具有严重的破坏能力，因而他对酶的合成与血红素的分泌会产生不良影响，导致贫血等病症。铅还可以导致神经功能失调，对骨骼，肾脏造成危害，引起肾损伤。

（4）铬：其化合物铬酸、重铬酸有严重的毒性，能刺激、灼烧人体皮肤和粘膜。六价铬能引起白细胞下降、肺癌。在含铬粉尘可导致鼻中铬穿孔，而若用3.4-17.3mg/L三价铬水进行灌溉即可使所有植物中毒。

（5）其他：镍：具有致癌性，能引起过敏性皮炎。 银：能导致失明。锂：导致发热等症状，引发胃肠炎、糖尿病。锌：导致角膜溃烂，肺水肿。

三、   废旧电池的处理与再利用

1、我国废旧电池处理的现状：中国是世界第一电池生产大国, 年产量约200余亿只, 其中绝大多数为一次性电池。一次性电池对环境的危害主要是废电池中汞的泄漏对土壤和地下水的污染。随着移动通信事业的发展, 新旧手机更换时间大大缩短, 必将产生数以万计的废旧手机电池。同时在生活垃圾收集、分类、处理方面手段落后,资金不足, 使产生的大量废旧电池与普通生活垃圾混放、填埋, 其中重金属泄漏, 造成土壤和地下水污染, 由此带来的环境污染和资源浪费问题也日益突出。

2、欧、美、日等国家解决电池污染的方法：

德国为加强对废旧电池的管理, 实施了废旧电池回收管理新规定, 对于购买汞电池实行押金制度, 即消费者购买每节电池中含有15马克押金,当消费者拿旧电池回商店换, 价格中自动扣除押金。然后，转送厂家回收处理。

美国创建了废电池回收体系, 建立多家处理厂。目前己基本实现一次电池无汞化,  对环境无害, 可与一般生活垃圾混合处理。对于二次电池和手机电池, 美国镍镉电池生产商成立回收协会, 各成员企业按产量向协会交纳处理费, 用于电池收集运输和处理。

日本自80 年代以来 每年回收废电池达 65000吨, 而且逐年上升。目前日本国内电池已经不含汞,就主要回收电池铁壳和其中的黑原料, 进行二次产品开发制造。至于二次电池和手机电池也正通过生产厂家配合积极开展, 特别是回收锂离子电池中的钴利润十分可观。

3、国内外废旧电池处理技术

国际废旧电池处理方式：国际上通行的废旧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

　　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，因为其中尚有不少可作原料的有用物质。

（2）．回收利用

 = 1 \* GB3 ①热处理：一种方法是将旧电池磨碎后送往炉内加热，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。另一种方法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。

 = 2 \* GB3 ②“湿处理”：除铅蓄电池外，各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，而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来。

 = 3 \* GB3 ③“真空热处理法”：真空热处理法还要便宜，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，用磁体提取金属铁，再从余下粉末中提取镍和锰。

4、废电池的回收效益

回收电池中能够提高金属利用率，降低温室气体排放，同时节约能源。以铅为例：从废旧电池中回收铅所消耗的能源比起从矿石中直接摄取铅消耗的能源少很多——大概节约65%。还能减少流失到环境中的铅，从而降低对新原料的需求,为将来节约矿产资源。我们估计，回收铅排放的温室气体比采矿再精炼铅排放的温室气体约少53%。

5、对废电池回收处理的建议

第一：在《固体废物防治法》的基础上，出台废旧回收利用的行业政策和法律法规，并制定我国实际的管理办法及具体的可操作的管理实施细则，建立起完善的废电池运输管理制度。

第二：根据“谁污染，谁治理”的原则，电池生产企业负责回收利用废旧电池，在电池销售时，实行抵押金制度。

第三：实现电池生产的低汞化和无汞化，加强对可充式电池的生产。实现电池回收的规模化产业化道路。

第四：国家给予废旧电池回收企业一定的政策扶持，对于技术上有突破，工艺先进的企业给予奖励并做大做强。

第五：在报纸和电视等媒体向人民群众宣传和教育，培养公众的回收利用意识。

四、   绿色电池

主要介绍金属氢化物镍蓄电池、无汞碱性锌锰干电池、燃料电池、太阳能电池、绿色有机物电池五种绿色电池。

金属氢化物镍蓄电池与镉镍蓄电池有相同的工作电压，但由于采用其它材料作为负极活性物质，取代了致癌物质镉，不仅使这种新型电池成为一种绿色环保电池，而且使电池的比能量提高了近40％。这种电池首先使用于手机电池。目前虽然它在手机上的主导地位逐步被锂离子电池取代，但是在欧美手机应用中，其市场占有率仍在50％左右。

无汞碱性锌锰干电池较同尺寸普通干电池具有更高的容量，并具有大电流放电的能力。近年来已应用了无汞锌粉，因此使这种电池成为一种绿色电池，并成为原电池中的主流产品。

燃料电池则是一种利用燃料和氧化剂直接连续发电的装置，这种发电装置不仅效率高，且无污染气体排出，因此是未来的高效和清洁发电方式。国内外许多公司都在致力于发展适合手机、笔记本计算机的燃料电池，一旦投入应用，其经济效益极大。

目前常用的太阳电池是由硅制成的；一般是在电子型单晶硅的小片上用扩散法渗进一薄层硼，以得到PN结，然后再加上电极。当日光直射到渗了硼的薄层面上时，两极间就产生电动势。这种电池可用作人造卫星上仪器的电源。除硅外，砷化镓也是制作太阳电池的好材料。

绿色有机物电池

耶路撒冷的研究者开发了所谓的「马铃薯电池」，也就是将锌和铜电极插到煮过的马铃薯里，简单的「煮」的过程就能让电力变为原本的 10 倍。虽然在蓄电量上和我们习惯的锂电池有不小的差距，但可是完全 100% 环保的。

废旧电池对环境的影响及回收利用

反思：

电池，是我们生活中不可缺少的物品，它带给我们很多方便，但是它的危害及其严重，只要电池里的电力一旦耗尽，人们却不知道如何去处理它们。废电池的危害和处理是个社会性问题，也是学生关注人类生存和发展的切入口，贴近学生的生活实际。废电池对环境和人体的危害远远超过我们的想象，随意丢弃电池，不仅污染环境、危害人体健康，而且浪费资源，一节1号废电池就会使一平方千米的土地遭受破坏，变成无用之地；一颗纽扣般大小的电池，扔进水里，废电池里的重金属可以污染十万立方米的水资源。因此，对废旧电池进行回收利用，势在必行。而很多学生也对废旧电池的危害认识不够，通过本节课的学习，希望同学们更好的认识电池，加强学生的环境保护意识。

本节课我首先介绍了电池的发展、分类和常见电池的工作原理，引发学生兴趣，同时为高二学习电化学知识奠定基础，然后又介绍了废旧电池中的有害物质、对环境和人体的危害从而引起学生的对废旧电池的重视，明确不能随意丢弃，要严格处理。又接着介绍废旧电池的处理现状与再利用和几种绿色环保电池如：太阳能电池、燃料电池、绿色有机物电池等，激发学生学好化学的热情，保护好我们的地球和环境，还我们绿水蓝天，同时为科技的发展做出贡献，对化学的学习有更深刻的了解。