Trattamentu di fonti di energia chimica

Una situazione cumuna in ogni casa hè chì e batterie recentemente acquistate ùn sò più boni. O forsi, a cura di l'ambiente, è à u stessu tempu - nantu à a ricchezza di a nostra billetera, avemu avutu batterie? Dopu qualchì tempu, anu ancu ricusatu di cooperà. Allora in a basura ? Assolutamente micca! Sapendu di e minacce chì e cellule causanu in l'ambiente, cercheremu un puntu di rallye.

Cullezione

Chì ghjè a scala di u prublema chì avemu trattatu ? Un rapportu di u 2011 da u Chief Environmental Inspector hà indicatu chì più di 400 milioni di cellule è batterie. Circa u listessu numeru si suicidò.

Risu. 1. A cumpusizioni media di materie prime (cellule aduprate) da cullezzione statali.

Allora avemu bisognu di sviluppà circa 92 mila tunnellate di rifiuti periculosi cuntenenu metalli pisanti (mercuriu, cadmium, nickel, argentu, piombo) è una quantità di cumposti chimichi (idrossidu di potassiu, chlorure ammonium, diossidu di manganese, acid sulfuric) (Fig. 1). Quandu l'avemu cacciatu - dopu chì u revestimentu hà corrodutu - contaminanu a terra è l'acqua (Fig. 2). Ùn facemu micca un tali "rigalu" à l'ambiente, è dunque à noi stessi. Di sta quantità, 34% hè statu cuntatu da prucessori specializati. Dunque, ci hè ancu assai da fà, è ùn hè micca cunsulazione chì ùn hè micca solu in Pulonia?

Risu. 2. Revestimenti cellula corroded.

Ùn avemu più scusa per nudda parte cellule usate. Ogni outlet chì vende batterie è rimpiazzamenti hè obligatu à accettà da noi (in quantu l'elettronica antica è l'apparecchi domestici). Inoltre, assai buttreghi è scole anu cuntenituri in quale pudemu mette cage. Dunque, ùn ci vole micca "rinunzià" è ùn sguassate micca pile usate è accumulatori in a basura. Cù un pocu di brama, truveremu un puntu di rallye, è i ligami stessi pesanu cusì pocu chì u ligame ùn ci stancherà micca.

Ordine

Cum'è cù l'altri materiali riciclabili, a trasfurmazioni efficaci hè sensu dopu a classificazione. I rifiuti da e piante industriali sò generalmente uniformi in qualità, ma i rifiuti da e cullezzione publica sò una mistura di tipi di cellula dispunibili. Cusì, a quistione chjave diventa segregazione.

In Pulonia, a classificazione hè fatta manualmente, mentri àutri paesi europei anu digià linee di classificazione automatizata. Adupranu crivelli cù dimensioni di maglia adattate (permettenu separazione di cellule di diverse dimensioni) è x-ray (selezzione di cuntenutu). A cumpusizioni di materie prime da cullezzione in Polonia hè ancu un pocu sfarente.

Finu à pocu tempu, e nostre cellule di Leclanche acide classiche dominavanu. Hè solu pocu tempu chì u vantaghju di e cellule alkaline più muderni, chì anu cunquistatu i mercati occidentali parechji anni fà, hè diventatu notu. In ogni casu, i dui tipi di cellule dispunibuli cuntenenu più di u 90% di e batterie raccolte. U restu hè batterie di buttone (powering watches (Fig. 3) o calculators), batterie rechargeable è batterie di lithium per telefoni è laptops. U mutivu di una parte cusì chjuca hè u prezzu più altu è a vita di serviziu più longa cumparatu cù elementi dispunibuli.

Risu. 3. Ligame d'argentu utilizatu per alimentà l'orologi da polso.

Processing

Dopu à a ruptura, hè u tempu di a cosa più impurtante stage di trasfurmazioni - ricuperazione di materie prime. Per ogni tipu, i prudutti ricevuti seranu ligeramente diffirenti. Tuttavia, e tecniche di trasfurmazioni sò simili.

trasfurmazioni meccanica cunsiste in a macinazione di scarti in mulini. I fraccioni resultanti sò siparati cù l'elettromagneti (ferru è i so alliati) è sistemi di tagliu speciale (altri metalli, elementi plastichi, carta, etc.). Inundatu u metudu si trova in u fattu chì ùn ci hè bisognu di trià currettamente a materia prima prima di trasfurmà, difettu - una grande quantità di rifiuti inutilizabili chì deve esse eliminati in discariche.

Riciclamentu idrometallurgicu hè a dissoluzione di e cellule in acidi o basi. In u prossimu stadiu di trasfurmazioni, i suluzioni risultanti sò purificati è siparati, per esempiu, sali di metalli, per ottene elementi puri. Grande vantaghju u metudu hè carattarizatu da un bassu cunsumu d'energia è una piccula quantità di rifiuti chì necessitanu a eliminazione. Difettu Stu metudu di riciclamentu richiede una scelta curretta di e batterie per evità a contaminazione di i prudutti resultanti.

Trattamentu termale cunsiste à cullà e cellule in i forni di u disignu adattatu. In u risultatu, i so ossidi sò fusi è ottenuti (materia prima per l'acciaieri). Inundatu u metudu consiste in a pussibilità d'utilizà batterie senza classificazione, difettu è - cunsumu d'energia è generazione di prudutti di combustione dannosi.

D’altronde riciclabile I celluli sò cullucati in discaricamenti dopu a prutezzione prelimiunale contra l'ingressu di i so cumpunenti in l'ambiente. In ogni casu, questu hè solu una mità di misura, posponendu a necessità di trattà cù stu tipu di rifiuti è i rifiuti di parechje materie prime preziose.

Pudemu ancu restaurà alcuni di i nutrienti in u nostru laboratoriu di casa. Quessi sò i cumpunenti di l 'elementi classic Leclanche - zinc high-purità da i cups circundante l' elementu, è electrodes graphite. In alternativa, pudemu separà u diossidu di manganese da a mistura in a mistura - simpricimenti bollite cù l'acqua (per caccià l'impurità solubili, principarmenti chlorur ammonium) è filtre. U residu insoluble (contaminatu cù u polu di carbone) hè adattatu per a maiò parte di e reazzioni chì implicanu MnO.₂.

Ma micca solu l'elementi utilizati per alimentà l'apparecchi domestici sò riciclabili. Batterie vechji di vitture sò ancu una fonte di materia prima. U piombu hè estrattu da elli, chì hè dopu utilizatu in a fabricazione di novi dispositi, è i casi è l'elettroliti chì li riempianu sò eliminati.

Nimu ùn deve esse ricurdatu di i danni ambientali chì ponu esse causati da a suluzione tossica di metalli pesanti è di sulfuric acid. Per a nostra civilisazione tecnica chì si sviluppa rapidamente, l'esempiu di cellule è batterie hè un mudellu. Un prublema crescente ùn hè micca a produzzione di u pruduttu stessu, ma a so dispusizione dopu l'usu. Spergu chì i lettori di a rivista "Young Technician" inspireranu l'altri à riciclà cù u so esempiu.

Esperimentu 1 - batteria di lithium

cellule di lithium sò usati in calculatrici è per mantene a putenza à u BIOS di i motherboards di l'urdinatore (Fig. 4). Cunfirmemu a prisenza di lithium metallicu in elli.

Risu. 4. Una cellula di lithium-manganese utilizata per mantene u putere à u BIOS di una scheda madre di l'urdinatore.

Dopu avè disassemblatu l'elementu (per esempiu, u tipu cumuni CR2032), pudemu vede i dettagli di a struttura (Fig. 5): capa negra cumpressa di diossidu di manganese MnO₂, un elettrodu separatore poroso impregnatu cù una suluzione elettrolitica organica, insulating un anellu di plastica è duie parti metalliche chì formanu un alloghju.

Risu. 5. Cumpunenti di una cellula di lithium-manganese: 1. A parte bassa di u corpu cù una capa di lithium metal (elettrodu negativu). 2. Separator impregnated with an electrolyte organic solution. 3. Capu pressatu di diossidu di manganese (elettrodu pusitivu). 4. Anellu di plastica (isolatore d'elettrodu). 5. Custodia superiore (terminale elettrodu pusitivu).

U più chjucu (l'elettrodu negativu) hè cupartu cù una capa di lithium, chì si scurisce rapidamente in l'aria. L'elementu hè identificatu da una prova di fiamma. Per fà questu, pigliate un pocu di metallu dolce nantu à a fine di u filu di ferru è inserisci a mostra in a flame di u burner - u culore carmine indica a prisenza di lithium (Fig. 6). Disputemu i residui di metalli dissolvendu in acqua.

Risu. 6. Una mostra di lithium in una flame di burner.

Pone un elettrodu di metallu cù una capa di lithium in un beaker è pour uni pochi cm³ acqua. Una reazione viulente si trova in u bastimentu, accumpagnata da a liberazione di gasu di l'idrogenu:

L'idrossidu di lithium hè una basa forte è pudemu pruvà facilmente cù carta indicatore.

Esperienza 2 - legame alkaline

Tagliate un elementu alkaline dispunibile, per esempiu, tipu LR6 ("dita", AA). Dopu l'apertura di a tazza di metallu, a struttura interna hè visibile (Fig. 7): in l'internu ci hè una massa ligera chì forma un anodu (idrossidu di potassiu o di sodiu è polvera di zincu), è una strata scura di diossidu di manganese MnO circundante.₂ cù polvera di grafite (cathode cell).

Risu. 7. Reazione alkaline di a massa anode in una cellula alkaline. Struttura cellulare visibile: massa ligera formante di anodi (KOH + polvera di zincu) è diossidu di manganese scuru cù polvera di grafite cum'è catodu.

L'elettrodi sò separati da l'altri da un diafragma di carta. Applicà una piccula quantità di sustanza ligera à a striscia di prova è umidificate cù una goccia d'acqua. U culore blu indica a reazione alkaline di a massa di l'anodu. U tipu d'idrossidu utilizatu hè megliu verificatu da una prova di fiamma. Una mostra di a dimensione di parechji graneddi di papaveru hè colata à un filu di ferru imbiccu in acqua è pusatu in una flame di bruciatore.

U culore giallu indica l'usu di l'idrossidu di sodiu da u fabricatore, è u culore rosa-viole indica l'idrossidu di potassiu. Siccomu i composti di sodiu contaminanu quasi tutte e sustanzi, è a prova di flame per questu elementu hè estremamente sensibile, u culore giallu di a flame pò mascara i linii spettrali di potasio. A suluzione hè di guardà a flame à traversu un filtru blu-violetu, chì pò esse un vetru di cobalt o una suluzione di tintura in u flask (indigo o methyl violeta truvata in u disinfettante di ferita, pioctane). U filtru assorbe u culore giallu, chì vi permette di cunfirmà a prisenza di potasio in a mostra.

Codici di designazione

Per facilità l'identificazione di u tipu di cellula, hè statu introduttu un codice alfanumericu speciale. Per i tipi più cumuni in e nostre case, pare cusì: numeru-lettera-lettera-numberu, induve:

- u primu cifru hè u numeru di cellule; ignorata per e cellule singole.

- a prima lettera indica u tipu di cellula. Quandu hè assente, hè una cellula di zincu-grafite Leclanche (anodu: zincu, elettrolitu: cloruru d'ammoniu, NH).₄Cl, chlorure di zincu ZnCl₂, catodu: diossidu di manganese MnO₂). L'altri tipi di cellula sò marcati cum'è seguitu (l'idrossidu di sodiu più prezzu hè ancu usatu in u locu di l'idrossidu di potasio):

A, P - elementi zinc-air (anodu: zincu, l'ossigenu atmosfericu hè ridutta nantu à un catodu di grafite);

B, C, E, F, G - cellule di lithium (anodu: lithium, ma assai sustanzi sò usati cum'è catodi è elettroliti);

H - Batteria Ni-MH di nichel-idruru di metallu (idruru di metallu, KOH, NiOOH);

K - Batteria Ni-Cd nickel-cadmium (cadmium, KOH, NiOOH);

L - elementi alcalini (zincu, KOH, MnO₂);

M - elementu di mercuriu (zinc, KOH; HgO), ùn hè più utilizatu;

S - elementu d'argentu (zinc, KOH; Ag₂À propositu);

Z - Elementu di nichel-manganese (zinc, KOH, NiOOH, MnO₂).

- a lettera seguente indica a forma di u ligame:

F - lamellare;

R - cilindrica;

S - rectangular;

P - a designazione attuale di e cellule cù forme diverse da cilindriche.

- a figura o figure finali indicanu a dimensione di a riferenza (valori di catalogu o direttamente dimensioni).

Esempi di marcatura:

R03
 - una cellula di zincu-grafite di a dimensione di un dito. Un'altra designazione hè AAA o micro.

LR6 - una cellula alcalina a misura di un dito. Un'altra designazione hè AA o minion.

HR14  - Batteria Ni-MH, a lettera C hè ancu usata per a dimensione.

KR 20 - Batteria Ni-Cd, chì a dimensione hè ancu marcata cù a lettera D.

3LR12 - una batteria piatta cù una tensione di 4,5 V, custituita da trè cellule alkaline.

6F22 - batteria 9V; sei cellule di zincu-grafite planari individuali sò chjusi in un casu rettangulare.

CR2032 - cellula di lithium-manganese (litiu, elettrolitu organicu, MnO₂) cù un diametru di 20 mm è un grossu di 3,2 mm.