Veraarbechtung vu chemeschen Energiequellen

Eng gemeinsam Situatioun an all Haus ass datt kierzlech kaaft Batterien net méi gutt sinn. Oder vläicht, ëm d'Ëmwelt këmmeren, a gläichzäiteg - iwwer de Räichtum vun eisem Portemonnaie, hu mir Batterien? No enger Zäit wäerte se och refuséieren ze kooperéieren. Also am Dreck? Absolut net! Wësse vun de Geforen, déi Zellen an der Ëmwelt verursaachen, wäerte mir no engem Rallyepunkt sichen.

'Kollektioun

Wat ass d'Skala vum Problem mat deem mir ze dinn hunn? E Rapport 2011 vum Chef Ëmweltinspekter huet uginn datt méi wéi 400 Milliounen Zellen a Batterien. Ongeféier déiselwecht Zuel huet sech ëmbruecht.

Reis. 1. Duerchschnëtt Zesummesetzung vun Matière première (benotzt Zellen) aus Staat Kollektiounen.

Also musse mir entwéckelen ronn 92 dausend Tonnen vun geféierlech Offäll mat Schwéiermetaller (Quecksilber, Kadmium, Néckel, Sëlwer, Bläi) an eng Rei vu chemesche Verbindungen (Kaliumhydroxid, Ammoniumchlorid, Mangandioxid, Schwefelsäure) (Fig. 1). Wa mir se ewechwerfen - nodeems d'Beschichtung korrodéiert ass - verschmotzen se de Buedem a Waasser (Fig. 2). Loosst eis net esou e "Geschenk" der Ëmwelt maachen, an dofir fir eis selwer. Vun dësem Betrag goufen 34% vu spezialiséierte Prozessoren ausgemaach. Dofir ass et nach vill ze maachen, an et ass keng Trouscht, datt et net nëmmen a Polen ass?

Reis. 2. Korrodéiert Zellbeschichtungen.

Mir hu keng Excuse méi fir néierens ze goen benotzt Zellen. All Outlet, deen Batterien an Ersatzstécker verkeeft, muss se vun eis akzeptéieren (souwéi al Elektronik an Haushaltsapparater). Och vill Geschäfter a Schoulen hunn Container an deenen mir Käfeg kënne setzen. Also loosst eis net "disclaiméieren" an net gebrauchte Batterien an Akkuen an den Dreck geheien. Mat e bësse Wonsch fanne mir e Rallyepunkt, an d'Links selwer weien esou wéineg datt de Link eis net midd mécht.

Zortéieren

Wéi mat aneren recycléierbare Materialien, déi efficace Transformatioun mécht Sënn no der Zortéieren. Offall aus Fabrikatiounsanlagen ass normalerweis eenheetlech a Qualitéit, awer Offall aus ëffentleche Sammlungen ass eng Mëschung aus verfügbaren Zelltypen. Sou gëtt d'Schlësselfro Segregatioun.

A Polen gëtt d'Sortéierung manuell gemaach, während aner europäesch Länner schonn automatiséiert Sortéierungslinnen hunn. Si benotzen Seife mat passenden Mesh Gréissten (erlaabt Trennung vun Zellen vu verschiddene Gréissten) an Röntgen (Inhaltssortéierung). D'Zesummesetzung vu Rohmaterial aus Kollektiounen a Polen ass och liicht anescht.

Bis viru kuerzem hunn eis klassesch sauer Leclanche Zellen dominéiert. Et ass eréischt viru kuerzem datt de Virdeel vun de méi modernen alkalesche Elementer, déi viru ville Joeren déi westlech Mäert eruewert hunn, bemierkbar ginn ass. Op jidde Fall sinn déi zwou Zorte vu Wegwerfzellen méi wéi 90% vun de gesammelten Batterien aus. De Rescht ass Knäppercher (Aueren (Fig. 3) oder Rechner), nofëllbar Batterien a Lithium-Batterien fir Telefonen a Laptops. De Grond fir esou e klengen Undeel ass de méi héije Präis a méi laang Liewensdauer am Verglach mat ewechzegeheien Elementer.

Reis. 3. Silver Link benotzt Handgelenk Aueren ze Muecht.

Veraarbechtung

Nom Trennung ass et Zäit fir dat Wichtegst Veraarbechtung Etapp - Erhuelung vun Matière première. Fir all Typ wäerten d'Produkter e bëssen anescht sinn. Wéi och ëmmer, d'Veraarbechtungstechnike sinn ähnlech.

mechanesch Veraarbechtung besteet aus Schleifoffall a Millen. Déi doraus resultéierend Fraktiounen sinn getrennt mat Elektromagneten (Eisen a seng Legierungen) a speziell Sieb Systemer (aner Metaller, Plastik Elementer, Pabeier, etc.). Iwwerschwemmt d'Method läit an der Tatsaach datt et net néideg ass d'Rohmaterial virsiichteg ze sortéieren virun der Veraarbechtung, defekt - eng grouss Quantitéit un onbrauchbaren Offäll, déi an Deponien entsuergt ginn.

Hydrometallurgesch Recycling ass d'Opléisung vun Zellen a Säuren oder Basen. Op der nächster Stuf vun der Veraarbechtung ginn déi resultéierend Léisungen gereinegt a getrennt, zum Beispill Metallsalze, fir pure Elementer ze kréien. Grouss Virdeel D'Method ass geprägt duerch nidderegen Energieverbrauch an eng kleng Quantitéit vun Offall, déi entsuergt ass. Defekt Dës Recyclingsmethod erfuerdert virsiichteg Sortéierung vun de Batterien fir Kontaminatioun vun de resultéierende Produkter ze vermeiden.

Thermesch Veraarbechtung besteet doran d'Zellen an den Ofen vum passenden Design ze brennen. Als Resultat ginn hir Oxide geschmolt a kritt (Rohmaterial fir Stolmillen). Iwwerschwemmt Method besteet aus der Méiglechkeet vun ongesortéierte Batterien ze benotzen, defekt an - Energieverbrauch a Generatioun vu schiedleche Verbrennungsprodukter.

Donieft recycléierbar D'Zellen ginn an Deponien gelagert no virleefeg Schutz géint d'Entrée vun hiren Komponenten an d'Ëmwelt. Dëst ass awer nëmmen eng hallef Moossnam, déi d'Noutwendegkeet fir dës Zort Offall an d'Verschwendung vu ville wäertvollen Matière première ofzestellen.

Mir kënnen och e puer vun den Nährstoffer an eisem Heemlabo restauréieren. Dëst sinn d'Bestanddeeler vun de klassesche Leclanche Elementer - héich-Rengheet Zink aus de Coupë ronderëm d'Element, a GRAPHITE Elektroden. Alternativ kënne mir de Mangandioxid aus der Mëschung an der Mëschung trennen - et einfach mat Waasser kachen (fir löslech Gëftstoffer ze entfernen, haaptsächlech Ammoniumchlorid) a filteren. Den onlösleche Rescht (kontaminéiert mat Kuelestaub) ass gëeegent fir déi meescht Reaktiounen mat MnO.₂.

Awer net nëmmen d'Elementer, déi benotzt gi fir Haushaltsapparater ze stéieren, sinn recycléierbar. Al Autosbatterie sinn och eng Quell vu Rohmaterial. Bläi gëtt aus hinnen extrahéiert, wat dann an der Fabrikatioun vun neien Apparater benotzt gëtt, an d'Këschte an d'Elektrolyt, déi se fëllen, ginn entsuergt.

Keen muss un den Ëmweltschued erënnert ginn, deen duerch gëfteg Schwéiermetall- a Schwefelsäureléisung verursaacht ka ginn. Fir eis séier entwéckelt technesch Zivilisatioun ass d'Beispill vun Zellen a Batterien e Modell. En ëmmer méi Problem ass net d'Produktioun vum Produkt selwer, mee seng Entsuergung nom Gebrauch. Ech hoffen, datt d'Lieser vum Magazin "Young Technician" anerer inspiréiere fir duerch hiert Beispill ze recycléieren.

Experiment 1 - Lithium Batterie

lithium Zellen si sinn an Rechner benotzt a Kraaft op d'BIOS vun Computer motherboards erhalen (Fig. 4). Loosst eis d'Präsenz vu metallesche Lithium an hinnen bestätegen.

Reis. 4. A Lithium-Mangan Zell benotzt Muecht un der BIOS vun engem Computer Motherboard ze erhalen.

Nom Ofbau vum Element (zum Beispill de gemeinsame Typ CR2032), kënne mir d'Detailer vun der Struktur gesinn (Fig. 5): schwaarz kompriméiert Schicht vu Mangandioxid MnO₂, eng porös Separatorelektrode imprägnéiert mat enger organescher Elektrolytléisung, isoléiert e Plastikring an zwee Metalldeeler, déi e Gehäuse bilden.

Reis. 5. Bestanddeeler vun enger Lithium-Manganzell: 1. Den ënneschten Deel vum Kierper mat enger Schicht vu Lithiummetall (negativ Elektrode). 2. Separator imprägnéiert mat enger organescher Elektrolytléisung. 3. Presséiert Schicht vu Mangandioxid (positiv Elektrode). 4. Plastikring (Elektrodenisolator). 5. Uewerhaus (positiv Elektrodenterminal).

Déi méi kleng (déi negativ Elektrode) ass mat enger Schicht Lithium bedeckt, déi séier an der Loft däischter gëtt. D'Element gëtt duerch e Flamtest identifizéiert. Fir dëst ze maachen, huelt e mëllen Metal um Enn vum Eisendraht an setzt d'Probe an d'Brenner Flam - d'Karminfär weist d'Präsenz vu Lithium (Fig. 6). Mir entsuergen Metallreschter andeems se se a Waasser opléisen.

Reis. 6. Eng Probe vu Lithium an enger Brenner Flam.

Setzt eng Metallelektrode mat enger Schicht Lithium an engem Becher a gitt e puer cm³ Waasser. Eng gewalteg Reaktioun geschitt am Schëff, begleet vun der Verëffentlechung vu Waasserstoffgas:

Lithiumhydroxid ass eng staark Basis a mir kënnen et einfach mat Indikatorpabeier testen.

Erfahrung 2 - alkalesch Bindung

Schneid en ewechzegeheien alkalescht Element aus, zum Beispill Typ LR6 ("Fanger", AA). No der Ouverture vun der Metallbecher ass d'intern Struktur sichtbar (Fig. 7): bannen ass eng liicht Mass, déi eng Anode bilden (Kalium- oder Natriumhydroxid a Zinkstaub), an eng donkel Schicht Mangandioxid MnO ronderëm.₂ mat Graphitstaub (Zellkathode).

Reis. 7. Alkalesch Reaktioun vun der Anode Mass an enger alkalescher Zell. Siichtbar Zellstruktur: Liicht anodeformend Mass (KOH + Zinkstaub) an donkel Mangandioxid mat Grafitstaub als Kathode.

D'Elektroden si vuneneen duerch eng Pabeiermembran getrennt. Fëllt eng kleng Quantitéit liicht Substanz op den Teststreifen a befeucht se mat engem Tropfen Waasser. Déi blo Faarf weist d'alkalesch Reaktioun vun der Anodenmass un. D'Zort vum Hydroxid benotzt gëtt am beschten duerch e Flamtest verifizéiert. E Probe vun der Gréisst vun e puer Mohnsamen gëtt op en Eisendraht gekollt, deen am Waasser getippt ass an an eng Brennerflamme plazéiert ass.

Giel Faarf weist d'Benotzung vum Natriumhydroxid vum Hiersteller un, a rosa-violett Faarf weist Kaliumhydroxid un. Well Natriumverbindunge bal all Substanzen kontaminéieren, an de Flammetest fir dëst Element extrem empfindlech ass, kann déi giel Faarf vun der Flam d'Spektrallinne vu Kalium maskéieren. D'Léisung ass d'Flam duerch e blo-violett Filter ze kucken, wat Kobaltglas oder eng Faarfléisung an der Kolben kann sinn (Indigo oder Methylviolett am Wounddesinfektionsmëttel fonnt, Pyoctan). De Filter absorbéiert déi giel Faarf, wat Iech erlaabt d'Präsenz vu Kalium an der Probe ze bestätegen.

Bezeechnung Coden

Fir d'Zelltyp Identifikatioun ze erliichteren, gouf e speziellen alphanumeresche Code agefouert. Fir déi heefegst Aarten an eisen Haiser gesäit et aus wéi: Nummer-Bréif-Bréif-Nummer, wou:

- déi éischt Ziffer ass d'Zuel vun Zellen; ignoréiert fir eenzel Zellen.

- den éischte Buschtaf weist d'Zelltyp un. Wann net fehlt, ass et eng Leclanche Zink-Grafitzell (Anode: Zink, Elektrolyt: Ammoniumchlorid, NH₄Cl, Zinkchlorid ZnCl₂, Kathode: Mangandioxid MnO₂). Aner Zellarten si wéi follegt markéiert (de méi bëllege Natriumhydroxid gëtt och benotzt anstatt Kaliumhydroxid):

A, P - Zink-Loft Elementer (Anode: Zénk, Atmosphär Sauerstoff gëtt op enger Grafitkathode reduzéiert);

B, C, E, F, G - Lithiumzellen (Anode: Lithium, awer vill Substanzen ginn als Kathoden an Elektrolyt benotzt);

H - Ni-MH Nickel-Metallhydrid Batterie (Metallhydrid, KOH, NiOOH);

K - Ni-Cd Nickel-Cadmium Batterie (Cadmium, KOH, NiOOH);

L - alkalescht Element (Zink, KOH, MnO₂);

M - Quecksilberelement (Zink, KOH; HgO), net méi benotzt;

S - Sëlwerelement (Zink, KOH; Ag₂IWWERT);

Z - Nickel-Mangan Element (Zink, KOH, NiOOH, MnO₂).

- de folgende Bréif weist d'Form vum Link un:

F - lamellar;

R - zylindresch;

S - véiereckege;

P – déi aktuell Bezeechnung vun Zellen mat anere Formen wéi zylindresch.

- déi lescht Figur oder Zuelen weisen d'Gréisst vun der Referenz un (Katalogwäerter oder direkt Dimensiounen ginn).

Beispiller Markéierung:

R03
 - eng Zink-Grafitzelle d'Gréisst vun engem klenge Fanger. Eng aner Bezeechnung ass AAA oder Mikro.

LR6 - eng alkalesch Zell d'Gréisst vun engem Fanger. Eng aner Bezeechnung ass AA oder Minion.

HR14  - Ni-MH Batterie, de Bréif C gëtt och fir d'Gréisst benotzt.

KR20 - Ni-Cd Batterie, d'Gréisst vun deem ass och mam Bréif D markéiert.

3lr12 - eng flaach Batterie mat enger Spannung vu 4,5 V, besteet aus dräi alkalesche Zellen.

6F22 - 9V Batterie; sechs individuell planar Zink-Graphit Zellen sinn an engem véiereckege Fall zouenen.

CR2032 - Lithium-Mangan Zell (Lithium, organesch Elektrolyt, MnO₂) mat engem Duerchmiesser vun 20 mm an enger Dicke vun 3,2 mm.