一、 研究案例的背景： 環境是人類生存和發展的基本條件，是物質文明建設的基礎。環境污染和生態破壞，工作和生活環境質量惡化，威脅著人民群眾的健康。我國是電池生產和消費大國，去年電池產量和消費量達140億只，但回收率卻不足2％。廢棄鋅錳舊干電池在環境中的存在不僅污染環境，而且還能夠影響人類的健康。一粒小小的鈕扣電池可污染600立方米水，相當于一個人一生的飲水量；一節干電池可污染12立方米水、一立方米土壤，并造成永久性公害……人們在日常生活中，使用過的廢舊干電池，一直沒有得到很好的回收利用，造成了浪費，也污染了環境。其實，被放棄的干電池，其鋅殼只損耗了一小部分，二氧化錳也只起了一點氧化的作用，碳粉、石墨棒和銅帽還遠遠沒有補消耗。如果能加以回收和利用，就具有很好經濟效益和社會效益。 二、 研究的目的意義： 1.了解干電池的反應原理； 2.了解干電池的基本結構（及主要污染物）； 3.了解干電池污染和回收現狀 4.了解同學們對干電池污染的了解和認識狀況 5.明確廢物分類回收的意義，增強環保意識。 三、 研究主要內容： 1.查閱資料，明確干電池的基本反應原理。 2.解剖廢干電池，了解干電池的結構。 3.了解干電池回收情況，將解剖廢干電池得到的廢物分類回收提純， 4.進行實體試驗，觀察干電池浸出液對生物的毒害。 四、 研究的步驟： 1.閱讀教材中相關內容，查閱相關文獻資料，明確干電池基本反應原理。 2.根據反就原理和相關資料介紹，結合實物繪制廢干電池結構原理圖。 3.解剖幾個廢干電池，并用1000ml蒸餾水浸泡48小時。 4.根據解剖廢干電池得到扔的廢物種類進行分類提純回收 5.進行干電池對動植物毒害實驗，寫出實驗報告。 6.撰寫研究心得和廢物分類回收利用的重要意義等方面的論文。 1.干電池有關資料 （查閱《化學》第二冊有關資料）干電池，學名原電池，干電池是一種化學電源，它是一種把化學能轉變為電能的裝置。因為這種化學電源裝置其電解質是一種不能流動的糊狀物，所以叫做干電池，這是相對于具有可流動電解質的電池說的。干電池不僅適用于手電筒、半導體收音機、收錄機、照相機、電子鐘、玩具等，而且也適用于國防、科研、電信、航海、航空、醫學等國民經濟中的各個領域。 2.種類 隨著科學技術的發展，干電池已經發展成為一個大的家族，到目前為止已經約有100多種。常見的有普通鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、鎂-錳干電池、鋅-空氣電池、鋅-氧化汞電池、鋅-氧化銀電池、鋰-錳電池等。 對于使用最多的鋅-錳干電池來說，由于結構的不同又可分：糊式鋅-錳干電也、紙板式鋅-錳干電池、薄膜式鋅-錳干電池、氯化鋅鋅-錳干電池、堿性鋅-錳干電池、四極并聯鋅-錳干電池、迭層式鋅-錳干電池等。 3.鋅-錳干電池的結構與原理 干電池的一節叫做電池的一個單體。鋅-錳干電池的一個單體是由如下部分組成的：鋅筒、電解質層、炭包、炭棒、銅帽、封口劑、電池蓋和商標、熱塑套(或鐵皮)等。 鋅筒是電池的容器，又是電池的負極。它是一種溶解電極，在電池的放電過程中，鋅被逐漸溶解掉。 電解質層在不同結構的電池中，用的材料也不一樣。在糊式鋅-錳干電池中，其電解質層是由濃縮的氯化銨水溶液、淀粉及少量氯化鋅，微量的升汞等混合成的糊狀物；在板式鋅-錳干電池中，是用紙板層代替了糊式鋅-錳干電池中的電糊層。紙板層比電糊層薄得多，所以同樣體積的電池，紙板式干電池的炭包比電糊式干電池的炭包體積可以做的大些，干電池的放電容量也大些。紙板是由不含金屬雜質的優質牛皮紙為基紙，涂上調好的電糊烘干而成的；在迭層式鋅-錳干電池中，電解質層是一種隔膜紙，它是一種吸有電解液的表面有淀粉層的漿紙層。 炭包是由二氧化錳糊混合入導電材料石墨或乙炔黑而成的，它是干電池的正極。 2007-3-3 21:36 回復 帥聯_montage 0位粉絲 2樓炭棒位于炭包的中央，是炭包的集流體，在它的頂端裝有銅帽，是電池的正極端。 封口劑對電池起密封作用，大部分電池是用瀝青做封口劑的，也有用樹脂或石臘做封口劑的，有了封口劑才能防止電池內部水份的蒸發及漏液。 電池蓋多數由塑料制成，起保護作用。 干電池屬于化學電源中的原電池，是一種一次性電池，它以二氧化錳為正極，以鋅筒為負極，把化學能轉變為電能供給外電路。在化學反應中由于鋅比錳活潑，鋅失去電子被氧化，錳得到電子被還原。 電池內的主要反應： 負極(鋅筒) Zn-2e→Zn2+ 正極(石墨) 2NH4++2e→2NH3+2[H](電解液中) 2MnO2+2[H]+ 2H2O + 2NH3→2MnOOH+2OH-+2NH4+ 電解液: NH4Cl & Zn(NH3)2 Zn2++2NH4Cl+2OH-→Zn(NH3)2Cl2↓+2H2O 總反應: Zn+2NH4Cl+2MnO2== Zn(NH3)2Cl2↓+2MnOOH (Mn2O3+H2O) 4. 鋅-錳干電池的主要污染物和危害 電池中含有汞、鎘、鉛、銅等重金屬物質，這些有毒物質通過各種途徑進入人體內，長期積蓄難以排除，損害神經系統、造血功能和骨骼，甚至可以致癌。汞及其化合物具有強烈的毒性；鉛能造成人體神經的紊亂、消化系統損害和其他的病變等；鎘具有致癌作用并是造成腎損傷以及骨質疏松、軟骨癥、骨折等骨質疾病的元兇。若把廢電池混入生活垃圾中一起處理，重金屬可以經過食物鏈的生物放大作用，逐級在較高級的生物體中富積，最終經過食物鏈進入人體，在某些器官中蓄積造成慢性中毒；同時，滲出的重金屬可能污染地下水和土壤，直接或間接威害人體健康。 5. 鋅-錳干電池的回收現狀 5.1我國廢舊電池的回收 我國是電池生產和消費大國，去年電池產量和消費量達140億只，但回收率卻不足2％。鋅錳電池的回收基本上還是空白，主要是數量大、品種多，難于分類，收集困難；國家一直沒有相應的政策法規也是主要原因之一。其處理方法一般是填埋。 5.2國外廢舊電池回收現狀 法國設有專門的廢舊電池的有害垃圾填埋廠，除含鎳、鎘外的各類廢電池一般都運往這類垃圾填埋場。瑞士規定向每位電池購買者收取少量廢電池加工專用費。其境內有兩家專門加工廢舊電池的工廠，回收期中的汞、鋅等貴重金屬，剩下的鐵錳合金可以作為煉鋼的原料。另一家工廠則是直接從電池中提取鐵元素，并將氧化錳、氧化鋅、氧化銅和氧化鎳等金屬混合物作為金屬廢料直接出售。不過，此種熱處理的方法花費較高。日本野村興產株式會社主要業務是廢棄電池處理和廢熒光燈處理。他們每年從全國收購的廢電池達13000噸，收集的方式93％是通過民間環保組織收集，7％是通過各廠家收集。以往，主要是回收其中的汞，但目前日本國內電池已經不含汞了，主要回收電池的鐵殼和其他金屬原料，并進行二次產品的開發制造。德國在政策方面加強對廢舊電池的管理，實施了廢舊電池回收管理新規定。規定要求消費者將使用完的干電池、鈕扣電池等各種類型的電池送交商店或廢品回收站回收，商店和廢品回收站必須無條件接受廢舊電池，并轉送生產廠家進行回收處理。美國、日本等國家規定廢舊電池回收后交到企業處理，每處理一噸政府給予一定補貼；韓國生產電池的廠家，每生產一噸要交一定數量的保證金，用于回收處理的費用，并指定專門的工廠進行處理。還有的國家對電池生產企業征收環境治理稅或對廢舊電池處理企業進行減免稅等。 5.3 廢舊電池的回收流程圖： 6.關于鋅錳干電池對動植物危害的實驗報告 23
