Pagproseso sa mga gigikanan sa enerhiya sa kemikal

Usa ka komon nga sitwasyon sa matag balay mao nga ang bag-o lang gipalit nga mga baterya dili na angay. O tingali, ang pag-atiman sa kalikopan, ug sa samang higayon bahin sa katigayunan sa among pitaka, nakakuha kami mga rechargeable nga baterya? Paglabay sa pipila ka panahon, sila usab modumili sa pagkooperar. So sa basurahan? Dili gayod! Nahibal-an ang mga hulga nga gipahinabo sa mga selula sa palibot, mangita kami usa ka punto sa pagkolekta.

koleksyon

Unsa ang gidak-on sa problema nga atong giatubang? Usa ka taho sa 2011 sa Chief Environmental Inspector nagpakita nga labaw pa sa 400 milyon nga mga selyula ug mga baterya. Gibanabana nga parehas nga gidaghanon ang naghikog.

bugas. 1. Average nga komposisyon sa mga hilaw nga materyales (gigamit nga mga selula) gikan sa mga koleksyon sa estado.

Busa kinahanglan natong pauswagon mga 92 ka libo ka tonelada nga peligrosong basura nga adunay bug-at nga mga metal (mercury, cadmium, nickel, pilak, tingga) ug daghang mga kemikal nga compound (potassium hydroxide, ammonium chloride, manganese dioxide, sulfuric acid) (Fig. 1). Kung ato kining ilabay - human madugta ang coating - hugawan nila ang yuta ug tubig (Fig. 2). Dili nato ihatag ang ingon nga "regalo" sa kinaiyahan, ug busa sa atong kaugalingon. Niini nga kantidad, ang 34% miadto sa mga espesyalista nga mga processor. Busa, daghan pa ang kinahanglan buhaton, ug dili ba kini usa ka paghupay nga kini dili lamang sa Poland?

bugas. 2. Mga corroded cell coatings.

Wala na miy pasangil nga wala nay maadtoan gigamit nga mga selula. Ang matag outlet nga namaligya og mga baterya ug mga kapuli gikinahanglan nga modawat niini gikan kanamo (ingon man sa mga daan nga electronics ug mga gamit sa panimalay). Dugang pa, daghang mga tindahan ug eskwelahan adunay mga sudlanan diin mahimo naton ibutang ang mga hawla. Busa dili nato "i-disclaim" ug dili ilabay sa basurahan ang mga gigamit nga baterya ug mga accumulator. Uban sa gamay nga tinguha, makit-an namon ang usa ka punto sa pagkolekta, ug ang mga sumpay mismo gamay ra kaayo nga gibug-aton nga ang sumpay dili makapakapoy kanamo.

Paghan-ay

Sama sa uban recyclable nga mga materyales, ang episyente nga pagbag-o adunay kahulugan pagkahuman sa paghan-ay. Ang mga basura gikan sa mga industriyal nga tanum kasagaran managsama ang kalidad, apan ang basura gikan sa publiko nga mga koleksyon usa ka sagol nga magamit nga mga tipo sa cell. Busa, ang yawe nga pangutana nahimong paglainlain.

Sa Poland, ang paghan-ay gihimo sa mano-mano, samtang ang ubang mga nasod sa Uropa aduna nay awtomatikong mga linya sa paghan-ay. Gigamit nila ang mga sieves nga adunay angay nga gidak-on sa mata (gitugotan pagbulag sa mga selula sa lain-laing mga gidak-on) ug x-ray (paghan-ay sa sulod). Ang komposisyon sa mga hilaw nga materyales gikan sa mga koleksyon sa Poland gamay usab nga lahi.

Hangtud bag-o lang, ang among klasiko nga acidic nga mga selula sa Leclanche ang nagdominar. Bag-o lang nga ang bentaha sa mas modernong alkaline nga mga elemento, nga mibuntog sa mga merkado sa Kasadpan daghang tuig na ang milabay, nahimong mamatikdan. Sa bisan unsa nga kaso, ang duha ka matang sa mga disposable nga mga selyula adunay labaw pa sa 90% sa mga nakolekta nga baterya. Ang nahabilin mao ang mga baterya sa butones (mga relo nga nagpakusog (Fig. 3) o mga calculator), mga baterya nga ma-recharge ug mga baterya sa lithium alang sa mga telepono ug laptop. Ang hinungdan sa gamay nga bahin mao ang mas taas nga presyo ug mas taas nga kinabuhi sa serbisyo kung itandi sa mga disposable nga elemento.

bugas. 3. Pilak nga sumpay nga gigamit sa pagpaandar sa mga relo sa pulso.

Pagproseso

Human sa panagbuwag, panahon na sa labing importanteng butang yugto sa pagproseso – pagbawi sa hilaw nga materyales. Alang sa matag matang, ang mga resulta nga mga produkto magkalahi og gamay. Bisan pa, parehas ang mga teknolohiya sa pagproseso.

mekanikal nga pagproseso naglangkob sa paggaling sa basura sa mga galingan. Ang resulta nga mga fraction gibulag gamit ang mga electromagnet (iron ug ang mga alloy niini) ug espesyal nga sieve system (ubang mga metal, plastik nga elemento, papel, ug uban pa). Zaleto ang pamaagi mao nga dili kinahanglan nga maampingon nga pagsunud sa mga hilaw nga materyales sa wala pa pagproseso, depekto – daghang dili magamit nga basura nga kinahanglan ilabay sa mga landfill.

Pag-recycle sa hydrometallurgical mao ang pagkatunaw sa mga selula sa mga asido o base. Sa sunod nga yugto sa pagproseso, ang mga resulta nga mga solusyon giputli ug gibulag, pananglitan, mga metal nga asin, aron makuha ang putli nga mga elemento. Dako bentaha ang pamaagi gihulagway sa ubos nga konsumo sa enerhiya ug gamay nga kantidad sa basura nga nanginahanglan paglabay. Dili hingpit Kini nga pamaagi sa pag-recycle nanginahanglan maampingon nga paghan-ay sa mga baterya aron malikayan ang kontaminasyon sa mga sangputanan nga produkto.

Thermal nga pagproseso naglangkob sa pagpabuto sa mga selula sa mga hurno sa angay nga disenyo. Ingon usa ka sangputanan, ang ilang mga oxide natunaw ug nakuha (hilaw nga materyales alang sa mga galingan sa asero). Zaleto pamaagi naglangkob sa posibilidad sa paggamit sa unsorted baterya, depekto ug – konsumo sa enerhiya ug pagporma sa makadaot nga mga produkto sa pagkasunog.

Gawas ma-recycle Ang mga selyula gitipigan sa mga landfill pagkahuman sa pasiuna nga proteksyon batok sa pagsulod sa ilang mga sangkap sa palibot. Bisan pa, kini usa lamang ka tunga nga sukod, nga gi-postpone ang panginahanglan sa pag-atubang sa kini nga klase sa basura ug pag-usik sa daghang mga mahal nga hilaw nga materyales.

Makuha usab nato ang pipila ka mapuslanong mga substansiya sa laboratoryo sa balay. Kini ang mga sangkap sa klasiko nga mga elemento sa Leclanche - taas nga kaputli nga zinc gikan sa mga tasa nga naglibot sa elemento ug mga graphite nga mga electrodes. Sa laing paagi, mahimo natong ibulag ang manganese dioxide gikan sa sagol nga sulod sa sagol - pabukala lang kini sa tubig (aron makuha ang matunaw nga mga hugaw, kasagaran ammonium chloride) ug isala. Ang dili matunaw nga nahabilin (kontaminado sa abug sa karbon) angay alang sa kadaghanan nga mga reaksyon nga naglambigit sa MnO.₂.

Apan dili lamang ang mga elemento nga gigamit sa pagpaandar sa mga gamit sa panimalay ang ma-recycle. Ang mga daan nga baterya sa awto usa usab ka gigikanan sa hilaw nga materyales. Ang tingga gikuha gikan kanila, nga unya gigamit sa paghimo sa bag-ong mga himan, ug ang mga kaso ug ang electrolyte nga pagpuno niini gilabay.

Wala’y kinahanglan nga pahinumdoman ang kadaot sa kalikopan nga mahimong hinungdan sa makahilo nga bug-at nga metal ug solusyon sa sulfuric acid. Alang sa atong paspas nga pagpalambo sa teknikal nga sibilisasyon, ang panig-ingnan sa mga selula ug mga baterya usa ka modelo. Ang nagkadako nga problema dili ang paghimo sa produkto mismo, apan ang paglabay niini pagkahuman gigamit. Nanghinaut ko nga ang mga magbabasa sa "Young Technician" nga magasin makadasig sa uban sa pag-recycle pinaagi sa ilang panig-ingnan.

Eksperimento 1 – Lithium Battery

mga selula sa lithium kini gigamit sa mga calculators ug sa pagpadayon sa gahum sa BIOS sa computer motherboards (Fig. 4). Atong pamatud-an ang presensya sa metal nga lithium diha kanila.

bugas. 4. Usa ka lithium-manganese cell nga gigamit sa pagpadayon sa gahum sa BIOS sa usa ka motherboard sa kompyuter.

Human sa pag-disassembling sa elemento (pananglitan, ang komon nga tipo nga CR2032), atong makita ang mga detalye sa istruktura (Fig. 5): itom nga compressed layer sa manganese dioxide MnO₂, usa ka porous separator electrode nga gi-impregnated sa usa ka organic electrolyte solution, insulating sa usa ka plastik nga singsing ug duha ka metal nga mga bahin nga nahimong usa ka housing.

bugas. 5. Mga bahin sa lithium-manganese cell: 1. Ang ubos nga bahin sa lawas nga adunay usa ka layer sa lithium metal (negative electrode). 2. Separator impregnated uban sa usa ka organic electrolyte solusyon. 3. Gipilit nga layer sa manganese dioxide (positibong electrode). 4. Plastic nga singsing (electrode insulator). 5. Upper housing (positibo nga electrode terminal).

Ang mas gamay (negatibo nga electrode) gitabonan sa usa ka layer sa lithium, nga dali nga mongitngit sa hangin. Ang elemento giila gamit ang flame test. Sa pagbuhat niini, pagkuha sa usa ka gamay nga humok nga metal sa katapusan sa puthaw wire ug sal-ot sa sample ngadto sa burner siga - ang carmine kolor nagpakita sa presensya sa lithium (Fig. 6). Gi-recycle namo ang mga salin sa metal pinaagi sa pagtunaw niini sa tubig.

bugas. 6. Usa ka sample sa lithium sa usa ka burner siga.

Ibutang ang usa ka metal nga electrode nga adunay usa ka layer sa lithium sa usa ka beaker ug ibubo ang pipila ka cm³ tubig. Ang usa ka mapintas nga reaksyon mahitabo sa sudlanan, inubanan sa pagpagawas sa hydrogen gas:

Ang Lithium hydroxide usa ka lig-on nga base ug dali ra naton kini masulayan gamit ang indicator nga papel.

Eksperimento 2 – alkaline bond

Guntinga ang usa ka disposable alkaline nga elemento, pananglitan type LR6 (“finger”, AA). Human sa pag-abli sa metal nga tasa, ang internal nga estraktura makita (Fig. 7): sa sulod adunay usa ka gaan nga masa nga nagporma sa anode (potassium o sodium hydroxide ug zinc dust), ug usa ka itom nga layer sa manganese dioxide MnO nga naglibot niini.₂ nga adunay graphite dust (cell cathode).

bugas. 7. Alkaline nga reaksyon sa anode mass sa usa ka alkaline nga selula. Makita nga cellular structure: gaan nga anode-forming mass (KOH + zinc dust) ug dark manganese dioxide nga adunay graphite dust isip cathode.

Ang mga electrodes gibulag gikan sa usag usa pinaagi sa papel nga diaphragm. Ibutang ang gamay nga kantidad sa gaan nga substansiya sa test strip ug basaha kini sa usa ka tinulo sa tubig. Ang asul nga kolor nagpaila sa alkaline nga reaksyon sa anode paste. Ang klase sa hydroxide nga gigamit labing maayo nga mapamatud-an pinaagi sa pagsulay sa siga. Ang usa ka sample nga ang gidak-on sa daghang mga liso sa poppy gipapilit sa usa ka puthaw nga alambre nga gibasa sa tubig ug gibutang sa usa ka siga sa burner.

Ang dalag nga kolor nagpakita nga ang tiggama migamit ug sodium hydroxide, ug ang pink-violet nga kolor nagpaila sa potassium hydroxide. Tungod kay ang mga compound sa sodium makahugaw sa hapit tanan nga mga sangkap, ug ang pagsulay sa siga alang niini nga elemento labi ka sensitibo, ang dalag nga kolor sa siga mahimong makatago sa mga spectral nga linya sa potassium. Ang solusyon mao ang pagtan-aw sa siga pinaagi sa usa ka asul-violet nga salaan, nga mahimong kobalt nga bildo o usa ka tina nga solusyon sa usa ka flask (indigo o methyl violet, nga makita sa samad disinfectant pyoctane). Ang filter mosuhop sa dalag nga kolor, nga magtugot kanimo sa pagkumpirma sa presensya sa potassium sa sample.

Mga kodigo sa pagtudlo

Aron mapadali ang pag-ila sa tipo sa selula, usa ka espesyal nga alphanumeric code ang gipaila. Alang sa kasagarang mga tipo sa atong mga panimalay, kini sama sa: numero-letra-letra-number, diin:

– unang digit – gidaghanon sa mga selula; gibalewala para sa mga single cell.

– ang unang letra nagpaila sa tipo sa selula. Kung wala, kini usa ka zinc-graphite Leclanche cell (anode: zinc, electrolyte: ammonium chloride, NH₄Cl, zinc chloride ZnCl₂, cathode: manganese dioxide MnO₂). Ang ubang mga tipo sa selula gimarkahan ingon sa mosunod (ang mas barato nga sodium hydroxide gigamit usab puli sa potassium hydroxide):

A, P – zinc-air nga mga elemento (anode: zinc, hangin oxygen mao ang pagkunhod sa graphite cathode);

B, C, E, F, G – mga selula sa lithium (anode: lithium, apan daghang mga substansiya ang gigamit ingong mga cathodes ug electrolyte);

H – Ni-MH nickel-metal hydride nga baterya (metal hydride, KOH, NiOOH);

K – Ni-Cd nickel-cadmium nga baterya (cadmium, KOH, NiOOH);

L - alkaline nga elemento (zinc, KOH, MnO₂);

M – mercury element (zinc, KOH; HgO), wala na gigamit;

S – pilak nga elemento (zinc, KOH; Ag₂O);

Z – nickel-manganese nga elemento (zinc, KOH, NiOOH, MnO₂).

– ang sunod nga letra nagpaila sa porma sa link:

F - lamellar;

R - cylindrical;

S - rectangular;

P – kasamtangan nga pagtawag sa mga selula nga adunay mga porma gawas sa cylindrical.

– ang kataposang numero o numero nagpaila sa gidak-on sa reperensiya (mga bili sa katalogo o direktang paghatag ug mga dimensyon).

Mga pananglitan sa pagmarka:

R03
 – usa ka zinc-graphite cell ang gidak-on sa gamay nga tudlo. Ang laing ngalan mao ang AAA o micro.

LR6 – usa ka alkaline nga selula sa gidak-on sa usa ka tudlo. Ang laing ngalan mao ang AA o minion.

HR14  – Ni-MH nga baterya, ang letra nga C gigamit usab sa pagpaila sa gidak-on.

KR20 - Ni-Cd nga baterya, ang gidak-on niini gitudlo usab sa letra D.

3LR12 - usa ka patag nga baterya nga adunay boltahe nga 4,5V, nga gilangkuban sa tulo nga alkaline nga mga selula.

6F22 - 9V nga baterya; unom ka indibidwal nga planar zinc-graphite nga mga selula ang gibutang sa usa ka rectangular housing.

CR2032 - elemento sa lithium-manganese (lithium, organikong electrolyte, MnO₂) nga adunay diyametro nga 20 mm ug gibag-on nga 3,2 mm.