廢舊電池的處理與再利用學(xué)習(xí)課件

1、1 廢舊電池的處理與再利用 11/4/2014 11/4/20142 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用 電池 1 廢舊電池的污染 2 廢舊電池的處理與再利用 3 綠色電池 4 3 電池電池 電池的發(fā)展電池的發(fā)展 幾種常見電池幾種常見電池 電池的分類電池的分類 11/4/2014 4 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用電池的歷史電池的歷史 伏打受到伽伐尼青蛙解剖實(shí)驗(yàn)的啟 發(fā)而發(fā)明了電池，即兩種不同的金屬中 間以導(dǎo)電的物質(zhì)隔開，再以導(dǎo)線連結(jié)， 就會(huì)產(chǎn)生電流。1800年，他用銅、錫、 食鹽水為材料成功地制造了伏打電池。 現(xiàn)在，凡是將兩種不同金屬放入同一種 電解質(zhì)溶液所形成的電池

2、均稱為伏打電 池。 電池的發(fā)展電池的發(fā)展 伏打電池伏打電池 11/4/2014 5 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用電池的歷史電池的歷史 1860年，法國的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的能充電，可 以反復(fù)使用電池，稱它為“蓄電池”。 1887年，英國人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。 1890年愛迪生發(fā)明可充電的鐵鎳電池。 1899年Waldmar Jungner 發(fā)明鎳鎘電池。 1914年愛迪生發(fā)明堿性電池。 電池的發(fā)展電池的發(fā)展 小型堿性電池小型堿性電池 最最 早早 的的 干干 電電 池池 11/4/2014 6 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用電池的歷史電池的歷史 1954年

3、Gerald Pearson, Calvin Fuller and Daryl Chapin 開發(fā)出太陽能電池。 1976年P(guān)hilips Research家發(fā)明鎳氫電池。 1991年索尼可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)。 2000年后燃料電池，太陽能電池成為全世界 矚目的新能源發(fā)展問題的焦點(diǎn)。 太陽能電池板太陽能電池板 電池的發(fā)展電池的發(fā)展 鋰離子電池 11/4/2014 7 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用電池的廣泛應(yīng)用電池的廣泛應(yīng)用 電池的分類電池的分類 Diagram 3 ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents ma

4、ll developed by Guild Design Inc. 1 ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc. 2 ThemeGallery is a Design Digital Content & Contents mall developed by Guild Design Inc. 3 鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池 1 一次電池一次電池 （原電池）（原電池） 2 二次電池二次電池 （充電電（充電電池池） 堿性鋅錳電池 鋅銀電池 鋅空氣電池 一次鋰錳電池 . 鎘

5、鎳電池 氫鎳電池 鋰離子電池 二次堿性鋅錳電池 . 開口式鉛酸蓄電池 全密閉鉛酸蓄電池 11/4/2014 8 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用電池的廣泛應(yīng)用電池的廣泛應(yīng)用 鋅錳干電池 鋅錳干電池是最常見的化學(xué)電源，分酸 性堿性兩種。 碳正極： 2NH4+ + 2e- = 2NH3 + H2 +）H2 + 2MnO2 = 2MnO(OH) 鋅負(fù)極： Zn 2e- = Zn2+ 總反應(yīng)： Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = 2MnO(OH) + 2NH3 + Zn2+ 11/4/2014 9 鋰離子電池鋰離子電池 優(yōu)點(diǎn) 11/4/2014 10 鋰離子電池鋰離子電池 11/4/

6、2014 11 鉛蓄電池鉛蓄電池 常用的充電電池除了鋰電池之外，鉛酸電池也 是非常重要的一個(gè)電池。 優(yōu)點(diǎn)是鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及 使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好、 造價(jià)較低。 缺點(diǎn)是單位重量所蓄電能小，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。 正極：PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 負(fù)極：Pb -2e + SO4 2- = PbSO4 總反應(yīng)：PbO2 + 2 H2SO4 + Pb = 2 PbSO4 + 2H2O 11/4/2014 12 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用 有害 物質(zhì) 危害 途徑 嚴(yán)重嚴(yán)重 后果后果 廢電池 的危害

7、 11/4/2014 13 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的污染廢舊電池的污染 常用電池的有害物質(zhì)常用電池的有害物質(zhì) 電池種類電池種類 所含主要物質(zhì)所含主要物質(zhì) 主要有害物質(zhì)主要有害物質(zhì) 鋅錳電池鋅錳電池 Zn ,MnO2, NH 4Cl, ZnCl2 Hg 堿性鋅錳電堿性鋅錳電 池池 Zn, MnO2, KOH KOH,Hg 鎳鎘電池鎳鎘電池 Cd, Ni,KOH Cd, Ni, KOH 鎳氫電池鎳氫電池 Ni, KOH Ni, KOH 鋰離子電池鋰離子電池 Li, Co, Ni, Mn 有機(jī)電解質(zhì)有機(jī)電解質(zhì) 鉛蓄電池鉛蓄電池 Pb,H2SO4 Pb, H2SO4, P

8、bSO4 電池的有害物質(zhì) 11/4/2014 14 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的污染廢舊電池的污染 電池的有害物質(zhì) 電池中含有的主要有害物質(zhì)包括大量的重金屬以 及酸、堿等電解質(zhì)溶液。其中重金屬主要有汞、鎘、 鉛、鎳、鋅等。鎘、汞、鉛是對(duì)于環(huán)境和人體健康有 較大危害的物質(zhì)；鋅、鎳等雖然在一定濃度范圍內(nèi)是 有益物質(zhì)，但在環(huán)境中超過極限也將對(duì)于人體構(gòu)成危 害；廢酸、廢堿等電解液可能污染土地，使得土地酸 化或堿性化。 11/4/2014 15 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的污染廢舊電池的污染 廢舊電池的污染途徑 廢電池中化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體健康危害途徑

9、廢電池中化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境和人體健康危害途徑 11/4/2014 16 廢舊電池對(duì)環(huán)境與人體的危害 廢舊電池對(duì)環(huán)境與人體的危害 一節(jié)壹號(hào)電池能使1立方米土壤永久失去價(jià)值，1粒紐扣電池即可使600噸水無法飲用 （相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲用水量） (1)汞 魚在含汞量0.010.02mg/L水中便可中毒，人食用 0.1g可致死。 實(shí)例：水俁病 (2)鎘 具有致癌性，腎毒性 實(shí)例：痛痛病 (3)鉛 重金屬 鉛對(duì)蛋白質(zhì)具有嚴(yán)重的破壞能力， 因而他對(duì)酶的合成與血紅素的分泌 會(huì)產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致貧血等病癥。 鉛還可以導(dǎo)致神經(jīng)功能失調(diào)，對(duì)骨 骼，腎臟造成危害，引起腎損傷。 11/4/2014 17 廢舊電池對(duì)環(huán)境與

10、人體的危害 （4）鉻 其化合物鉻酸、重鉻酸有嚴(yán)重的毒性，能刺激、灼燒人體皮膚和粘膜。六價(jià)鉻能引起白細(xì)胞下 降、肺癌。在含鉻粉塵可導(dǎo)致鼻中鉻穿孔，而若用3.4-17.3mg/L三價(jià)鉻水進(jìn)行灌溉即可使所有植物中毒。 （5）其他 鎳 具有致癌性，能引起過敏性皮炎。 銀 能導(dǎo)致失明。 鋰 導(dǎo)致發(fā)熱等癥狀，引發(fā)胃腸炎、糖尿病。 鋅 導(dǎo)致角膜潰爛，肺水腫。 11/4/2014 18 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用 我國廢舊電池處理的現(xiàn)狀 歐、美、日等國家解決電池污染的方法 國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù) 廢電池的回收效益 對(duì)廢電池回收處理的建議 11/4/2014 19 我國廢舊電池處理的現(xiàn)狀我國廢

11、舊電池處理的現(xiàn)狀 中國是世界第一電池生產(chǎn)大國, 年產(chǎn)量約200余億只, 其中絕大多數(shù)為一次 性電池。一次性電池對(duì)環(huán)境的危害主要是廢電池中汞的泄漏對(duì)土壤和地下水的污染。 隨著移動(dòng)通信事業(yè)的發(fā)展, 新舊手機(jī)更換時(shí)間大大縮短, 必將產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的廢舊手機(jī) 電池。同時(shí)在生活垃圾收集、分類、處理方面手段落后,資金不足, 使產(chǎn)生的大量廢舊 電池與普通生活垃圾混放、填埋, 其中重金屬泄漏, 造成土壤和地下水污染, 由此帶來 的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題也日益突出。 11/4/2014 20 歐、美、日等國家解決電池污染的方法歐、美、日等國家解決電池污染的方法 德國為加強(qiáng)對(duì)廢舊電池的管理, 實(shí)施了廢 舊電池回收管

12、理新規(guī)定, 對(duì)于購買汞電池實(shí)行 押金制度, 即消費(fèi)者購買每節(jié)電池中含有15 馬克押金,當(dāng)消費(fèi)者拿舊電池回商店換, 價(jià)格 中自動(dòng)扣除押金。然后，轉(zhuǎn)送廠家回收處理。 美國創(chuàng)建了廢電池回收體系, 建立多家處理廠。目前己基 本實(shí)現(xiàn)一次電池?zé)o汞化, 對(duì)環(huán)境無害, 可與一般生活垃圾混合 處理。對(duì)于二次電池和手機(jī)電池, 美國鎳鎘電池生產(chǎn)商成立 回收協(xié)會(huì), 各成員企業(yè)按產(chǎn)量向協(xié)會(huì)交納處理費(fèi), 用于電池收 集運(yùn)輸和處理。 11/4/2014 21 歐、美、日等國家解決電池污染的方法歐、美、日等國家解決電池污染的方法 日本自80 年代以來 每年回收廢電池達(dá) 65000噸, 而且逐年上升。目前日本 國內(nèi)電池已經(jīng)不含

13、汞,就主要回收電池鐵殼和其中的黑原料, 進(jìn)行二次產(chǎn)品開發(fā)制造。至 于二次電池和手機(jī)電池也正通過生產(chǎn)廠家配合積極開展, 特別是回收鋰離子電池中的鈷 利潤十分可觀。 11/4/2014 22 國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù)國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù) 國際廢舊電池處理方式 國際上通行的廢舊電池處理方式大致有三種：固化深埋、存放于廢礦井、回收利 用。 1固化深埋、存放于廢礦井 廢電池一般都運(yùn)往專門的有毒、有害垃圾填埋場(chǎng)，但這種做法不僅花費(fèi)太大而且 還造成浪費(fèi)，因?yàn)槠渲猩杏胁簧倏勺髟系挠杏梦镔|(zhì)。 11/4/2014 23 國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù)國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù) 2回收利用 （1）熱處理 一種方法是將舊電池磨

14、碎后送往爐內(nèi)加熱， 這時(shí)可提取揮發(fā)出的汞，溫度更高時(shí)鋅也蒸發(fā)， 它同樣是貴重金屬。鐵和錳熔合后成為煉鋼所需 的錳鐵合金。 另一種方法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，熱處理的方法 花費(fèi)較高。 11/4/2014 24 國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù)國內(nèi)外廢舊電池處理技術(shù) （2）“濕處理” 除鉛蓄電池外，各類電池均溶解于硫酸，然后借助離子樹脂從溶液 中提取各種金屬，用這種方式獲得的原料比熱處理方法純凈，而且電池中包含的各種物 質(zhì)有95%都能提取出來。 （3）“真空熱處理法 ” 真空熱處理法還要便宜，首先需要在廢電池中分揀出鎳鎘電 池，

15、廢電池在真空中加熱，其中汞迅速蒸發(fā)，即可將其回收，然后將剩余原料磨碎，用 磁體提取金屬鐵，再從余下粉末中提取鎳和錳。 11/4/2014 25 廢電池的回收效益廢電池的回收效益 環(huán)境效益 回收電池中能夠提高金屬利用率,降低溫室氣體排放, 同時(shí)節(jié)約能源 。 以鉛為例： 從廢舊電池中回收鉛所消耗的能源比起從礦石中直接攝取鉛消耗的能源少很多 大概節(jié)約65%. 還能減少流失到環(huán)境中的鉛,從而降低對(duì)新原料的需求,為將來節(jié)約礦產(chǎn)資源. 我 們估計(jì), 回收鉛排放的溫室氣體比采礦再精煉鉛排放的溫室氣體約少53%. 鉛 礦 石 11/4/2014 26 對(duì)廢電池回收處理的建議對(duì)廢電池回收處理的建議 第一：在固體

16、廢物防治法的基礎(chǔ) 上，出臺(tái)廢舊回收利用的行業(yè)政策和 法律法規(guī)，并制定我國實(shí)際的管理辦 法及具體的可操作的管理實(shí)施細(xì)則， 建立起完善的廢電池運(yùn)輸管理制度。 11/4/2014 27 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用新型電池新型電池 第二：根據(jù)“誰污染，誰治理”的原則， 電池生產(chǎn)企業(yè)負(fù)責(zé)回收利用廢舊電池，在電池 銷售時(shí)，實(shí)行抵押金制度。 第三：實(shí)現(xiàn)電池生產(chǎn)的低汞化和無汞化， 加強(qiáng)對(duì)可充式電池的生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)電池回收的規(guī) ?；a(chǎn)業(yè)化道路。 第四：國家給予廢舊電池回收企業(yè)一定的 政策扶持，對(duì)于技術(shù)上有突破，工藝先進(jìn)的企 業(yè)給予獎(jiǎng)勵(lì)并做大做強(qiáng)。 對(duì)廢電池回收處理的建議 11/4/2014 28

17、第五：在報(bào)紙和電視等媒體向人民群眾 宣傳和教育，培養(yǎng)公眾的回收利用意識(shí)。 對(duì)廢電池回收處理的建議 11/4/2014 29 綠色電池綠色電池 金屬氫化物鎳蓄電池 燃料電池 太陽能電池 綠色有機(jī)物電池 無汞堿性鋅錳干電池 11/4/2014 30 新型綠色電池新型綠色電池 金屬氫化物鎳蓄電池與鎘鎳蓄電池有相同的工作電壓，但由 于采用其它材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，不僅使這種 新型電池成為一種綠色環(huán)保電池，而且使電池的比能量提高了近40 。這種電池首先使用于手機(jī)電池。目前雖然它在手機(jī)上的主導(dǎo)地位 逐步被鋰離子電池取代，但是在歐美手機(jī)應(yīng)用中，其市場(chǎng)占有率仍在 50左右。 鎳氫電池的缺點(diǎn)是

18、價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池 要差。 金屬氫化物鎳蓄電池金屬氫化物鎳蓄電池 11/4/2014 31 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用新型綠色電池新型綠色電池 無汞堿性鋅錳干電池 堿性鋅錳干電池較同尺寸普通干電池具有更高 的容量，并具有大電流放電的能力。近年來已應(yīng)用了 無汞鋅粉，因此使這種電池成為一種綠色電池，并成 為原電池中的主流產(chǎn)品。 無汞堿性鋅錳干電池?zé)o汞堿性鋅錳干電池 11/4/2014 32 廢舊電池的處理與再利用廢舊電池的處理與再利用新型綠色電池新型綠色電池 燃料電池則是一種利用 燃料和氧化劑直接連續(xù)發(fā)電的 裝置，這種發(fā)電裝置不僅效率 高，且無污染氣體排出，因此

19、 是未來的高效和清潔發(fā)電方式。 國內(nèi)外許多公司都在致力于發(fā) 展適合手機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)的 燃料電池，一旦投入應(yīng)用，其 經(jīng)濟(jì)效益極大。 燃料電池燃料電池 11/4/2014 33 燃料電池燃料電池 11/4/2014 34 太陽能電池太陽能電池 太陽能電池 太陽能電池 目前常用的太陽電池是由硅制成的；一般是在電子型單晶硅的小片上用擴(kuò)散法滲 進(jìn)一薄層硼，以得到PN結(jié)，然后再加上電極。當(dāng)日光直射到滲了硼的薄層面上時(shí)，兩 極間就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。這種電池可用作人造衛(wèi)星上儀器的電源。除硅外，砷化鎵也是制作 太陽電池的好材料。 11/4/2014 35 太陽能電池太陽能電池 太陽能電池汽車 光伏發(fā)電 11/4/2014 36 綠色有機(jī)物電池綠色有機(jī)物電池 綠色有機(jī)物電池 耶路撒冷的研究者開發(fā)了所謂的馬鈴薯電池，也就是將鋅和銅電極插到煮 過的馬鈴薯里，簡(jiǎn)單的煮的過程就能讓電力變?yōu)樵镜?10 倍。雖然在蓄電量上和 我們習(xí)慣的鋰電池有不小的差距，但可是完全 100% 環(huán)保的。 11/4/2014 12/21/201137 謝謝觀賞 20142014年年5 5月月1212日日 38 電池電池 電池的發(fā)展電池的發(fā)展 幾種常見電池幾種