化学エネルギー源の処理
どの家庭でもよくあるのは、最近購入したバッテリーが使えなくなっているということです。 それとも、環境に配慮しながら、同時に、財布の富について、バッテリーを手に入れましたか？ しばらくすると、彼らも協力を拒否します。 それでゴミ箱？ 絶対違う！ 細胞が環境にもたらす脅威について知っているので、ラリーポイントを探します。
コレクション
私たちが扱っている問題の規模はどれくらいでしょうか? 2011 年の主任環境監視官の報告書によると、 400億個のセルとバッテリー。 ほぼ同じ数が自殺した。
米。 1. 州のコレクションからの原材料 (使用済み細胞) の平均組成。
だから開発する必要がある 約92トンの有害廃棄物 重金属 (水銀、カドミウム、ニッケル、銀、鉛) と多くの化合物 (水酸化カリウム、塩化アンモニウム、二酸化マンガン、硫酸) を含んでいます (図 1)。 コーティングが腐食した後、それらを捨てると、土壌と水を汚染します（図2）。 環境、つまり自分自身にそのような「贈り物」をしないようにしましょう。 この金額のうち、34% は専門のプロセッサーによって占められていました。 したがって、やるべきことはまだたくさんあり、それがポーランドだけではないというのは慰めではありませんか?
米。 2. セルのコーティングが腐食している。
行くところがないという言い訳はもうできません 使用済みセル。 バッテリーとその交換品を販売するすべての小売店は、当社 (古い電子機器や家庭用電化製品も同様) を受け入れる必要があります。 また、多くのお店や学校にはケージを入れるためのコンテナが用意されています。 したがって、言い訳をせずに、使用済みのバッテリーと蓄電池をゴミ箱に捨てましょう。 少しの欲求があれば、コレクションポイントを見つけることができます。リンク自体の重さは非常に軽いので、リンクが疲れることはありません。
Сортировка
他の人たちと同じように リサイクル可能な材料、ソート後に効率的な変換が意味を持ちます。 製造施設からの廃棄物は一般に品質が均一ですが、公共の収集からの廃棄物には入手可能な細胞の種類が混合されています。 したがって、重要な質問は次のようになります 分離.
ポーランドでは選別は手作業で行われていますが、他のヨーロッパ諸国ではすでに自動選別ラインが導入されています。 彼らは適切なメッシュサイズのふるいを使用します（これにより、 異なるサイズの細胞の分離) および X 線 (内容分類)。 ポーランドのコレクションの原材料の構成も若干異なります。
最近まで、古典的な酸性ルクランシュ セルが主流でした。 何年も前に西洋市場を制覇した、より近代的なアルカリ電池の利点が顕著になったのは、つい最近のことです。 いずれにしても、回収された電池のうち、どちらのタイプの使い捨て電池も 90% 以上を占めています。 残りはボタン電池（時計（図3）や電卓の電源）、充電式電池、電話やラップトップ用のリチウム電池です。 このシェアが小さい理由は、使い捨てエレメントと比較して価格が高く、耐用年数が長いためです。
米。 3. 腕時計の電源に使用されるシルバーのリンク。
処理
別れた後は、最も重要なことをする時間です 加工段階 - 原材料の回収。 種類ごとに、お届けする商品が若干異なります。 ただし、処理技術は似ています。
メカニカルリサイクル 工場での粉砕廃棄物から構成されます。 得られた画分は、電磁石 (鉄とその合金) と特別なふるいシステム (他の金属、プラスチック要素、紙など) を使用して分離されます。 ザレト この方法では、加工前に原料を注意深く選別する必要がなく、 欠陥 - 埋立地での処分が必要な大量の使用できない廃棄物。
湿式製錬リサイクル 細胞を酸または塩基に溶解することから成ります。 処理の次の段階では、得られた溶液を精製し、金属塩などを分離して、純粋な元素を取得します。 大きい 利点 この方法は、エネルギー消費量が少なく、廃棄に必要な廃棄物の量が少ないことが特徴です。 欠陥 このリサイクル方法では、得られた製品の汚染を避けるためにバッテリーを慎重に分別する必要があります。
熱処理 適切な設計のオーブンでセルを焼成することから成ります。 その結果、酸化物が溶けて得られます（製鉄所の原料）。 ザレト この方法は、未選別の電池を使用する可能性から成ります。 欠陥 – エネルギー消費と有害な燃焼生成物の生成。
を除いて リサイクル可能 セルは、その成分が環境中に放出されないように予備保護された後、埋め立て地に保管されます。 しかし、これは中途半端な対策にすぎず、この種の廃棄物や多くの貴重な原材料の廃棄と闘う必要性が先送りされています。
また、ホームラボで栄養素の一部を復元することもできます. これらは、従来のルクランシュ エレメントのコンポーネントです。エレメントを囲むカップからの高純度亜鉛とグラファイト電極です。 あるいは、混合物中の混合物から二酸化マンガンを分離することもできます。単純に水で沸騰させ (主に塩化アンモニウムなどの可溶性不純物を除去するため)、ろ過します。 不溶性残渣 (石炭粉塵で汚染) は、MnO を含むほとんどの反応に適しています。2.
しかし、リサイクルできるのは家電製品の動力に使用される要素だけではありません。 古い車のバッテリーも原材料の源です。 そこから鉛が抽出され、新しい機器の製造に使用され、ケースとケースに充填されている電解液は廃棄されます。
有毒な重金属や硫酸溶液によって引き起こされる可能性のある環境へのダメージを誰も思い出させる必要はありません。 急速に発展する私たちの技術文明にとって、セルとバッテリーの例はモデルです。 深刻化している問題は、製品の製造自体ではなく、使用後の廃棄です。 私は、ヤング・テクニシャン誌の読者が彼らの例によって、他の人たちにリサイクルへのインスピレーションを与えてくれることを願っています。
実験 1 - リチウム電池
リチウム電池 これらは電卓で使用され、コンピューターのマザーボードの BIOS への電力を維持するために使用されます (図 4)。 それらにリチウム金属が含まれていることを確認してみましょう。
米。 4. コンピュータのマザーボードの BIOS への電力を維持するために使用されるリチウム マンガン セル。
エレメント (たとえば、通常のタイプ CR2032) を分解すると、構造の詳細がわかります (図 5): 二酸化マンガン MnO の黒色の圧縮層2、有機電解質溶液が含浸された多孔質セパレーター電極、ハウジングを形成するプラスチックリングと XNUMX つの金属部品を絶縁します。
米。 5. リチウムマンガン電池のコンポーネント: 1. リチウム金属 (負極) の層を備えた本体の下部。 2. 有機電解液を含浸させたセパレータ。 3. 二酸化マンガンのプレス層 (正極)。 4. プラスチックリング (電極絶縁体)。 5. 上部ハウジング（正極端子）。
小さい方（負極）はリチウムの層で覆われており、空気中で急速に暗くなります。 要素は、燃焼試験によって識別されます。 これを行うには、鉄線の端に柔らかい金属を取り、サンプルをバーナーの炎に挿入します - カーミン色はリチウムの存在を示します (図 6)。 金属残渣を水に溶かして処理します。
米。 6. バーナー炎中のリチウムのサンプル。
リチウム層を含む金属電極をビーカーに入れ、数センチメートル注ぎます。3 水。 水素ガスの放出を伴う激しい反応が容器内で発生します。
水酸化リチウムは強塩基であるため、指示紙を使用して簡単にテストできます。
体験2 - アルカリ結合
LR6（「指」、AA）などの使い捨てアルカリ要素を切り取ります。 金属製のカップを開けた後、内部構造が見えます (図 7)。内部には、アノード (水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムと亜鉛粉) を形成する軽い塊と、それを囲む二酸化マンガン MnO の暗い層があります。2 グラファイトダスト（セルカソード）あり。
米。 7. アルカリ電池内のアノードマスのアルカリ反応。 目に見える細胞構造: 明るい陽極形成塊 (KOH + 亜鉛粉末) と陰極として黒鉛粉末を備えた暗い二酸化マンガン。
電極は紙ダイヤフラムによって互いに分離されています。 テストストリップに少量の軽い物質を塗布し、一滴の水で湿らせます。 青色は、アノードマスのアルカリ反応を示します。 使用される水酸化物の種類は、燃焼試験によって最もよく確認されます。 ケシの実数粒ほどの大きさのサンプルを水で湿らせた鉄線に接着し、バーナーの炎の中に置きます。
黄色はメーカーが水酸化ナトリウムを使用していることを示し、ピンクがかった紫色は水酸化カリウムを示しています。 ナトリウム化合物はほとんどすべての物質を汚染し、この要素の燃焼試験は非常に敏感であるため、炎の黄色がカリウムのスペクトル線を覆い隠す可能性があります. 解決策は、フラスコ内のコバルトガラスまたは染料溶液（傷の消毒剤であるピオクタンに含まれるインジゴまたはメチルバイオレット）である青紫フィルターを通して炎を見ることです。 フィルターが黄色を吸収し、サンプル中のカリウムの存在を確認できます。
指定記号
細胞タイプの識別を容易にするために、特別な英数字コードが導入されています。 私たちの家庭で最も一般的なタイプの場合、数字-文字-文字-数字の形式になります。ここで、
- 最初の桁はセルの数です。 単一セルでは無視されます。
– 最初の文字は細胞の種類を示します。 無い場合はルクランシュ亜鉛黒鉛電池（陽極：亜鉛、電解液：塩化アンモニウム、NH4Cl、塩化亜鉛 ZnCl2、陰極: 二酸化マンガン MnO2）。 他の細胞タイプは次のようにラベル付けされています (水酸化カリウムの代わりに安価な水酸化ナトリウムも使用されます)。
A, P – 亜鉛空気要素 (アノード: 亜鉛、グラファイトカソードで大気中の酸素が減少);
B, C, E, F, G - リチウム電池 (アノード: リチウムですが、多くの物質がカソードと電解質として使用されます);
H – Ni-MH ニッケル水素電池 (金属水素化物、KOH、NiOOH);
K – Ni-Cd ニッケルカドミウム電池 (カドミウム、KOH、NiOOH);
L – アルカリ元素 (亜鉛、KOH、MnO2);
M – 水銀元素 (亜鉛、KOH、HgO)、使用されなくなりました。
S – 銀元素 (亜鉛、KOH; Ag2について）;
Z – ニッケルマンガン元素 (亜鉛、KOH、NiOOH、MnO2).
- 次の文字はリンクの形状を示します。
F - ラメラ;
R - 円筒形;
S - 長方形;
P – 円筒形以外の形状のセルの現在の指定。
– 最終的な数字または数字は、参照のサイズを示します (カタログ値または直接指定された寸法)。
マーキングの例：
R03
- 小指サイズの亜鉛グラファイトセル。 別の指定は、AAA またはマイクロです。
LR6 - 指サイズのアルカリ電池。 別の指定は AA またはミニオンです。
HR14 – ニッケル水素電池、文字 C はサイズにも使用されます。
KR20 – Ni-Cd バッテリー、サイズにも文字 D が付いています。
3LR12 - 4,5つのアルカリ電池で構成される、電圧がXNUMX Vのフラットバッテリー。
6F22 – 9V バッテリー; 長方形のケースにXNUMXつの個別の平面亜鉛グラファイトセルが封入されています。
CR2032 – リチウムマンガン電池 (リチウム、有機電解液、MnO2）直径20mm、厚さ3,2mm。
