Pangolahan sumber energi kimia

Kahanan umum ing saben omah yaiku baterei sing mentas dituku wis ora apik maneh. Utawa mungkin, ngurus lingkungan, lan ing wektu sing padha - babagan kasugihan dompet kita, kita entuk baterei? Sawise sawetara wektu, dheweke uga ora gelem kerja sama. Dadi ing sampah? Pancen ora! Ngerti babagan ancaman sing disebabake dening sel ing lingkungan, kita bakal nggoleki titik rapat.

Koleksi

Apa ukuran masalah sing kita tindakake? Laporan 2011 dening Kepala Inspektur Lingkungan nuduhake yen luwih saka 400 yuta sel lan baterei. Kira-kira jumlah sing padha nglalu.

Sego. 1. Rata-rata komposisi bahan mentah (sel bekas) saka koleksi negara.

Dadi kita kudu berkembang udakara 92 ewu ton sampah mbebayani ngemot logam abot (merkuri, kadmium, nikel, perak, timbal) lan sawetara senyawa kimia (kalium hidroksida, amonium klorida, mangan dioksida, asam sulfat) (Gambar 1). Nalika kita mbuwang wong-wong mau - sawise lapisan wis corroded - padha rereged lemah lan banyu (Fig. 2). Aja nggawe "hadiah" kuwi kanggo lingkungan, lan mulane kanggo awake dhewe. Saka jumlah kasebut, 34% dikira dening prosesor khusus. Mulane, isih akeh sing kudu ditindakake, lan ora dadi panglipur yen ora mung ing Polandia?

Sego. 2. Lapisan sel corroded.

Kita ora duwe alesan maneh kanggo ora menyang ngendi wae sel digunakake. Saben stopkontak sing adol baterei lan panggantos kudu nampa saka kita (uga elektronik lawas lan peralatan rumah tangga). Uga, akeh toko lan sekolah duwe wadhah sing bisa dilebokake kandhang. Dadi, aja "disclaim" lan aja mbuwang baterei lan akumulator bekas ing tong sampah. Kanthi kepinginan sethithik, kita bakal nemokake titik rally, lan pranala kasebut bobote sethithik banget supaya link kasebut ora bakal kesel kita.

Ngurutake

Kaya wong liya bahan daur ulang, transformasi efisien ndadekake pangertèn sawise ngurutake. Sampah saka pabrik industri biasane kualitase seragam, nanging sampah saka koleksi umum minangka campuran saka jinis sel sing kasedhiya. Mangkono, pitakonan kunci dadi pemisahan.

Ing Polandia ngurutake ditindakake kanthi manual, dene negara-negara Eropa liyane wis duwe garis ngurutake otomatis. Dheweke nggunakake saringan kanthi ukuran bolong sing cocog (ngidini pamisahan sel saka macem-macem ukuran) lan x-ray (ngurutake isi). Komposisi bahan mentah saka koleksi ing Polandia uga rada beda.

Nganti saiki, sel Leclanche asam klasik kita didominasi. Mung bubar manawa kauntungan saka unsur alkali sing luwih modern, sing nelukake pasar Kulon pirang-pirang taun kepungkur, wis katon. Ing kasus apa wae, loro jinis sel sing bisa digunakake luwih saka 90% saka baterei sing diklumpukake. Liyane iku baterei tombol (powering Watches (Fig. 3) utawa kalkulator), baterei rechargeable lan baterei lithium kanggo telpon lan laptop. Alesan kanggo bagean cilik kasebut yaiku rega sing luwih dhuwur lan umur layanan luwih suwe dibandhingake karo unsur sing bisa digunakake.

Sego. 3. Link Silver digunakake kanggo daya jam tangan bangkekan.

Processing

Sawise putus, wektune kanggo sing paling penting tahap pangolahan - Recovery saka bahan mentahan. Kanggo saben jinis, produk sing ditampa bakal rada beda. Nanging, teknik pangolahan padha.

pangolahan mekanik kasusun ing mecah sampah ing pabrik. Fraksi sing diasilake dipisahake nggunakake elektromagnet (wesi lan wesi) lan sistem sieve khusus (logam liyane, unsur plastik, kertas, lan liya-liyane). kebanjiran Cara kasebut yaiku ora perlu ngurutake bahan mentah kanthi teliti sadurunge diproses, cacat - akeh sampah sing ora bisa digunakake sing mbutuhake pembuangan ing TPA.

Daur ulang hidrometalurgi yaiku pembubaran sel ing asam utawa basa. Ing tahap pangolahan sabanjure, solusi sing diasilake diresiki lan dipisahake, contone, uyah logam, kanggo entuk unsur murni. Gedhe kauntungan cara iki ditondoi dening konsumsi energi kurang lan jumlah cilik sampah mrintahake pembuangan. Cacat Cara daur ulang iki mbutuhake ngurutake baterei kanthi ati-ati supaya ora kontaminasi produk sing diasilake.

Pangolahan termal kasusun ing murub sel ing opens saka desain cocok. Akibaté, oksida sing dilebur lan dipikolehi (bahan mentah kanggo pabrik baja). kebanjiran cara kalebu kamungkinan nggunakake baterei unsorted, cacat lan – konsumsi energi lan ngasilake produk pembakaran sing mbebayani.

Kajaba iku bisa didaur ulang Sèl-sèl kasebut disimpen ing TPA sawise proteksi awal saka mlebu komponen kasebut menyang lingkungan. Nanging, iki mung setengah langkah, nundha kabutuhan kanggo ngatasi sampah jinis iki lan sampah akeh bahan mentah sing terkenal.

Kita uga bisa mulihake sawetara nutrisi ing laboratorium omah kita. Iki minangka komponen saka unsur Leclanche klasik - seng kemurnian dhuwur saka cangkir sing ngubengi unsur kasebut, lan elektroda grafit. Utawa, kita bisa misahake mangan dioksida saka campuran ing campuran - mung godhok banyu (kanggo mbusak impurities larut, utamane amonium klorida) lan saring. Sisa sing ora larut (kontaminasi karo bledug batu bara) cocok kanggo umume reaksi sing nglibatake MnO.₂.

Nanging ora mung unsur sing digunakake kanggo nguwasani peralatan rumah tangga sing bisa didaur ulang. Baterei mobil lawas uga minangka sumber bahan mentah. Timbal diekstrak saka wong-wong mau, sing banjur digunakake kanggo nggawe piranti anyar, lan kasus lan ngisi elektrolit dibuwang.

Ora ana sing perlu dieling-eling babagan karusakan lingkungan sing bisa disebabake dening logam abot lan larutan asam sulfat beracun. Kanggo peradaban teknis sing berkembang kanthi cepet, conto sel lan baterei minangka model. Masalah sing saya tambah dudu produksi produk kasebut dhewe, nanging pembuangan sawise digunakake. Muga-muga para pamaca majalah "Teknisi Muda" bisa menehi inspirasi marang wong liya supaya bisa daur ulang kanthi tuladha.

Eksperimen 1 - baterei lithium

sel litium padha digunakake ing kalkulator lan kanggo njaga daya kanggo BIOS motherboard komputer (Fig. 4). Ayo kita konfirmasi anané lithium metalik ing wong-wong mau.

Sego. 4. A sel lithium-mangan digunakake kanggo njaga daya kanggo BIOS saka motherboard komputer.

Sawise disassembling unsur (contone, jinis umum CR2032), kita bisa ndeleng rincian struktur (Fig. 5): lapisan teken ireng saka manganese dioxide MnO₂, elektroda pemisah keropos sing diresapi karo larutan elektrolit organik, ngisolasi cincin plastik lan rong bagean logam sing mbentuk omah.

Sego. 5. Komponen sel litium-mangan: 1. Bagian ngisor awak kanthi lapisan logam litium (elektroda negatif). 2. Separator impregnated karo solusi elektrolit organik. 3. Lapisan sing ditekan mangan dioksida (elektroda positif). 4. Ring plastik (isolator elektroda). 5. Omah ndhuwur (terminal elektroda positif).

Sing luwih cilik (elektroda negatif) ditutupi karo lapisan litium, sing cepet dadi peteng ing udhara. Unsur kasebut diidentifikasi kanthi tes nyala. Kanggo nindakake iki, njupuk sawetara logam alus ing mburi kabel wesi lan lebokake sampel menyang geni burner - werna carmine nuduhake ngarsane lithium (Fig. 6). Kita mbuwang residu logam kanthi dissolving ing banyu.

Sego. 6. Sampel lithium ing geni burner.

Selehake elektroda logam karo lapisan lithium ing beaker lan pour sawetara cm³ banyu. Reaksi kasar dumadi ing prau, diiringi pelepasan gas hidrogen:

Litium hidroksida minangka basa sing kuwat lan kita bisa nguji kanthi gampang nganggo kertas indikator.

Pengalaman 2 - ikatan alkalin

Cut metu unsur alkalin nganggo, contone, jinis LR6 ("driji", AA). Sawise mbukak cangkir logam, struktur internal katon (Gambar 7): ing njero ana massa cahya sing mbentuk anoda (kalium utawa natrium hidroksida lan bledug seng), lan lapisan peteng mangan dioksida MnO ing saubengé.₂ karo bledug grafit (katoda sel).

Sego. 7. Reaksi alkalin saka massa anoda ing sel alkalin. Struktur seluler sing katon: massa pembentuk anoda entheng (KOH + debu seng) lan mangan dioksida peteng kanthi bledug grafit minangka katoda.

Elektroda dipisahake saka siji liyane kanthi diafragma kertas. Lebokake sawetara zat cahya menyang jalur tes lan lembab kanthi tetes banyu. Werna biru nuduhake reaksi alkali saka tempel anoda. Jinis hidroksida sing digunakake paling apik diverifikasi kanthi tes nyala. Sampel ukuran pirang-pirang wiji poppy ditempelake ing kawat wesi sing direndhem ing banyu lan dilebokake ing geni.

Werna kuning nuduhake panggunaan natrium hidroksida dening pabrikan, lan warna jambon-ungu nuduhake kalium hidroksida. Amarga senyawa natrium ngrusak meh kabeh zat, lan tes nyala kanggo unsur iki arang banget sensitif, warna kuning saka nyala bisa nutupi garis spektral kalium. Solusi kasebut yaiku ndeleng nyala liwat saringan biru-violet, sing bisa dadi kaca kobalt utawa larutan pewarna ing labu (indigo utawa metil violet sing ditemokake ing disinfektan tatu, pyoctane). Filter bakal nyerep warna kuning, ngidini sampeyan ngonfirmasi anané kalium ing sampel.

Kode sebutan

Kanggo nggampangake identifikasi jinis sel, kode alfanumerik khusus wis dikenalake. Kanggo jinis sing paling umum ing omah kita, katon kaya: angka-huruf-huruf-nomer, ing ngendi:

- digit pisanan yaiku jumlah sel; diabaikan kanggo sel tunggal.

– aksara pisanan nuduhake jinis sel. Nalika ora ana, iku sel seng-grafit Leclanche (anoda: seng, elektrolit: amonium klorida, NH₄Cl, seng klorida ZnCl₂, katoda: mangan dioksida MnO₂). Jinis sel liyane diwenehi label kaya ing ngisor iki (natrium hidroksida sing luwih murah uga digunakake tinimbang kalium hidroksida):

A, P - unsur seng-udara (anode: seng, oksigen atmosfer suda ing katoda grafit);

B, C, E, F, G - sel litium (anoda: litium, nanging akeh zat sing digunakake minangka katoda lan elektrolit);

H – Ni-MH nikel-logam hidrida baterei (metal hidrida, KOH, NiOOH);

K – Ni-Cd nikel-kadmium baterei (kadmium, KOH, NiOOH);

L - unsur alkali (seng, KOH, MnO₂);

M - unsur merkuri (seng, KOH; HgO), ora digunakake maneh;

S - unsur perak (seng, KOH; Ag₂ABOUT);

Z - unsur nikel-mangan (seng, KOH, NiOOH, MnO₂).

- huruf ing ngisor iki nuduhake wangun link:

F - lamellar;

R - silinder;

S - persegi dowo;

P - sebutan sel saiki kanthi wujud liyane saka silinder.

- tokoh utawa tokoh pungkasan nuduhake ukuran referensi (nilai katalog utawa langsung menehi dimensi).

Tuladha tandha:

R03
 - sel seng-grafit ukuran driji sethitik. Jeneng liya yaiku AAA utawa mikro.

LR6 - sel alkalin ukuran driji. Sebutan liyane yaiku AA utawa minion.

HR14  – Baterei Ni-MH, huruf C uga digunakake kanggo ukuran.

KR20 – Baterei Ni-Cd, ukurane uga ditandhani nganggo huruf D.

3LR12 - baterei warata kanthi voltase 4,5 V, dumadi saka telung sel alkalin.

6F22 - baterei 9V; enem sel planar seng-grafit individu sing terlampir ing kasus persegi dowo.

CR2032 - sel litium-mangan (lithium, elektrolit organik, MnO₂) kanthi diameter 20 mm lan kekandelan 3,2 mm.