在班级组织的“保护环境、人人有责”的主题中队会上,每个同学为保护环境出谋划策。一些同学提到废旧电池丢弃后给环境带来的危害——电池中的酸、碱电解质溶液会使土壤和水系酸性化或碱性化,而汞、镉等重金属被生物吸收后,进入人类的食物链,使人体致畸甚至导致死亡。一粒纽扣电池可污染60万升水,相当于一个人一生的饮水量。一节电池烂在地里,能够使一平方米的土地失去利用价值。对自然环境威胁最大的5种物质中,电池里就包含了3种。贾围淼此时想出了解决问题的办法——组织一个回收废旧电池的环保小队,收集废旧电池后集中进行处理,这样就不会污染环境了。同学们纷纷表示支持,并积极主动加入这支绿色环保小队,为家乡的环境建设奉献出自己的微薄之力。
辅导员老师非常支持这件事,安排由贾围淼负责组织。贾围淼选定了三个村的十几名同学并确定了每个村的小组长,由小组长带领大家到村民家里去收集废旧电池。三个小组还进行比赛,看哪个小组收集到的废旧电池最多。
在贾围淼的带领下,全体队员每个周末都去回收废旧电池,坚持了整整一个月。当大家把回收到的电池拿到学校的时候,竟然足足装满了五个水桶。如此大的收获,让辅导员和其他同学感到非常惊讶!
其实,这件事情说起来简单做起来难,每个小组去回收电池的时候都遇到了困难和挫折。贾围淼带领的小组第一天到村民家回收电池时就碰了一鼻子灰,这家人不仅觉得他们没事找事,而且还把他们轰出家门。可他们并没有灰心,而是耐心地与这家人讲废旧电池给生活环境带来的危害。经过举例说明,谆谆诱导,这家人终于被说通了,把自己家里的废旧电池全部都交到了他们的手里。这是他们回收到的第一份电池,太不容易了啊!在活动过程中还遇到了很多调皮的孩子,不仅不配合工作,还给他们捣乱。同学们并没有生气,不厌其烦地给他们讲道理,最后他们竟然也参加到回收电池的队伍当中来。
废旧电池的回收已经成为世界的一大难题,据调查显示,丢弃一节5号电池可导致一立方米的土地污染五十年,而废旧电源的污染更是不可估量。早在上个世纪,日本由于汞、镉中毒引发的水俣病就给人们敲响了警钟。而现在国内回收废旧电池的设施并未普及,加之许多人不了解废旧电池的危害,将其和普通垃圾一起丢弃,造成环境污染的同时也危及人类自身健康。所以我们开展这个“回收旧电池”环保活动,为的就是了解废旧电池的危害,废旧电池的处理方法,回收旧电池的重要性。
二、活动目的
有利于提高人们的环保意识,减少环境污染,提高废旧电池的利用率。我们把回收旧电池作为对学生进行素质教育的一项重要内容;积极推动青少年科技活动的普及和发展。我校2014年3月至12月举办了大型的“废旧电池回收”环保活动。
三、活动过程
1.活动宣传阶段(2014年3月至4月)
(1)学校召开了有关会议
(2)学校开展了有关的知识讲座
(3)各班级开展了形式多样的宣传动员活动
(4)废旧电池问卷调查
2.活动实施阶段
(1)回收废旧电池从我做起,以班为集体收集废电池
(2)环保活动见行动(演讲比赛,知识竞赛,手抄报,收集金点子,实验探究等)
(3)争当环保小卫士科技创新作品比赛
(4)环保作品展出活动
3.活动评选表彰阶段(2014年11月至12月)
在“回收废旧电池”演讲比赛中,共评选出一等奖6名;在知识竞赛中共评选出一等奖12名,在收集金点子活动中,共有162名同学参与;在征文评选活动中,我校共收集到有关作文近174篇,共评出一等奖24篇,二等奖68篇,三等奖82篇;在科技创新作品评选中,共评出一等奖6名,二等奖12名,三等奖20名,学校给予获奖者颁发了证书及奖品。
四、活动结果
(1)整个活动中,在同学们的带动下,部分学生家长也参与到活动中来,达到了“学校教育学生,学生带动家庭”的目的。
(2)通过引导学生学习有关环保知识,参与各项活动,增强了学生的环保意识,提高了同学们的协作能力,实践能力,解决问题能力,创新思维能力等。
五、收获和体会
生活中的电池常见有以下几种:(1)锂电池,在电池表面能找到化学元素锂的符号Li;(2)碱性电池,又名锌锰电池,在电池表面可能有其英文名:Alkalinebattery,某些会写上无汞碱性电池;(3)镍镉或者镍氢电池,在电池上的标识分别为Ni-Cd或Ni-H,前者含有大量的重金属镉,后者不含镉,需要注意区分;(4)铅蓄电池,经常在电动车里面能发现,英文名为leadbattery。
废旧电池的危害主要集中在其中所含的少量的重金属上,如铅、汞、镉等。这些有毒物质通过各种途径进入人体内,长期积蓄难以排除,损害神经系统、造血功能和骨骼,甚至可以致癌。如铅的危害:神经系统(神经衰弱、手足麻木)、消化系统(消化不良、腹部绞痛)、血液中毒和其他的病变。汞的危害:精神状态改变是汞中毒的一大症状。脉搏加快,肌肉颤动,口腔和消化系统病变。
现在人们在社会生活中几乎一天也离不开电池。按我国年消费电池70亿-80亿只计算,人均一年要消费5至6只电池。最常使用电池的是手机/随身听/遥控器等。仅以手机为例,目前全国手机用户大约在8000万户左右,一个用户一年至少要用2只电池,一年就消耗1.6亿只左右。
国家应在政策法规、科技创新和资金投入等方面给予一定的扶持。制定相关的政策法规,规定废旧干电池必须回收,禁止将废旧干电池随意丢入生活垃圾之中;制定科学合理的干电池生产包装标准,以简化废旧干电池回收后的分类;对积极参与废旧干电池回收利用的科研单位和企业要给予政策和资金倾斜;为废旧干电池回收利用创造各种便利条件,如在公共场所设置废旧干电池回收箱,在销售电池时,实行抵押金制度,或采用以旧换新制度,确保废旧干电池的回收率;加大宣传力度,提高全民环境意识,树立废旧干电池必须回收利用的观念;干电池生产厂家也应在废旧干电池回收再利用方面做出应有的贡献,如交纳特殊行业污染税以承担一定的回收处理费用等。只有充分动员一切社会力量,形成全民参与、多方出力的势头,才能最终推动废旧干电池的回收、利用与开发。
废旧手机电池对环境和人体健康造成的危害主要来自于其中含有的酸、碱等电解质溶液和重金属。目前我国废旧手机电池主要是与生活垃圾一起采用填埋、焚烧、堆肥等方法进行处理,而废电池若随生活垃圾共同处理将会给环境和人类带来极大的潜在危害。
当废旧电池被丢弃在自然界或者是与生活垃圾混在一起填埋堆放时,外层金属被腐蚀后内部的重金属和酸碱等泄露出来,进入土壤或水体,然后通过各种途径进入人的食物链。废旧电池对人体健康的危害主要表现在其所含的少量重金属元素,进入土壤的重金属的迁移过程为:重金属土壤微生物农作物食物人体神经系统沉积发病。表1简要说明了废电池中主要重金属对人体健康的危害。
二、废旧手机电池的回收现状
(一)国外废旧手机电池的回收现状
目前,一些发达国家在废旧手机电池回收方面有着非常完善的体系。通过制定严格的法律、对消费者征税等措施来保证废旧手机电池的回收。丹麦是欧洲最早对废旧电池进行循环利用的国家,从1996年丹麦就开始回收镉镍电池,其具体做法是:电池按销售单价0.9美元/只电池的回收费用售出,从回收费中按17.6美元/千克支付给电池回收者。1997年镉镍电池的回收率就已达到了95%。日本回收处理废弃电池一直走在世界前列,早在1993年就开始回收电池。其中二次电池的回收率也已达84%。采用的方法是在各大商场和公共场所放置回收箱,依靠电池生产企业的赞助实施回收。目前回收的废电池93%由社团募集方的垃圾清扫公司从事电池回收业务。美国是废旧电池管理方面立法最多最细的国家,并建立了完善的回收体系,拥有多家废旧电池回收公司,其中著名的当推RBRC公司。该公司是美国规模最大的电池回收公司,是一家非盈利性的民间环保机构,得到了200多家镍镉电池生产商的赞助。一方面它在美国和加拿大设立大量的回收点,回收用过的镍镉电池。该公司还设计制作了专门的电池回收箱和带拉链的塑料回收袋,分发给各地的电池回收商和社区的垃圾回收站。另一方面,加大对中小学生的教育,培养他们的环保意识。为此,该公司特地制作了一套有关电池的科普材料和录像带,免费赠给中小学校,供上科技常识课时用。
(二)国内废旧手机电池的回收现状
而目前,在我国对于废旧手机电池的回收没有制定具体的政策和法规,我国至今还没有建立一套完整的废电池回收体系。对于任何种类的废电池都没有按照危险废物来管理,绝大部分废旧手机电池被当作普通生活垃圾来处理。其次,居民们对废旧电池危害认识不足,没有形成普遍的自觉收集、自觉上交的意识,废旧手机电池回收率低。
随着人们环保意识的进一步加强,废旧电池的无害化处理和资源化利用逐渐得到重视,目前废电池的回收网络基本上是某些单位、个人自发建成的,回收工作也仅限于在部分城市开展,如北京、上海、杭州和深圳等地。这些城市均加强了废电池的收集管理,并出台了一系列环保法规,其废电池回收途径基本形成,但回收上来的废旧电池不及已销售电池的十分之一。除了回收数量难以保证之外,废旧电池回收后还存在难处理的问题。由于缺乏合理的后续处理和处置措施,收集到的废电池只能由有关部门简单堆存起来,或者重新混入生活垃圾中进行填埋处理,不仅不能解决其潜在的环境污染问题,还增加了城市生活垃圾的处理和处置难度,因此急需相关的处理政策和处理技术来解决废旧电池污染问题。
三、废旧手机电池的处理技术现状
(一)Cd-Ni电池的回收处理技术
这几年淘汰的Cd-Ni电池数量巨大。废镍-镉电池有多方面的用途,回收涉及面很广,Cd-Ni电池回收工处理艺主要有火法冶金回收和湿法冶金回收两种。但应用较广泛的是湿法回收。湿法回收工艺如下:
火法冶金回收工艺是利用各种金属的沸点不同,将废电池温度升高到900℃~1000℃,镉开始挥发,镍留下来,最后产品为Fe-Ni合金,它可以作为不锈钢原料。此工艺只能粗略地将镉回收,工艺简单,但能耗太大,如回收不当还会造成环境污染。
(二)MH-Ni电池的回收处理技术
因为AB2和AB5合金成为电动汽车应用中最好的选材之后,一直都在研究,所以这方面的技术也相对比较成熟。
1.AB2型MH-Ni电池的回收
AB2型MH-Ni电池由于含有的元素比较多,宜采用直接法回收金属。此法是将废电池加入硝酸中浸出,浸出的渣再放入盐酸中进行第二段浸出,硝酸浸出液进行溶液萃取和碳酸盐沉淀以除去铁和痕量的金属,之后再回收草酸镍和草酸钴。盐酸浸出液用DLEHPA萃取,萃取之后萃余液用碳酸钾使铁沉淀,之后回收草酸镍和草酸钴,两种流液的最终溶液可以通过其他工艺回收铁和镉。
2.AB5型MH-Ni电池的回收
AB5型MH-Ni电池的材料为多组分金属间化合物,主要是典型化合物LaNi5。而且稀土与其它元素在盐酸系统中能达到最佳效果,所以AB5浸出液选用盐酸。用盐酸浸出液除去稀土磷酸盐之后,用溶剂萃取法,沉淀法或两者结合的方法回收剩下的镍和钴。
(三)锂离子电池的回收处理技术
钴是一种稀有的贵重金属,在锂离子电池中的含量相对较高,因此对废旧锂离子电池,主要是回收其中的钴等金属。近年来,我国在废旧锂离子电池回收浸出处理技术方面的研究,也取得了一些进展,目前废旧锂离子电池的回收技术可归为三类:(1)浸出回收技术;(2)煅烧与浸出相结合的回收技术;(3)其它的回收方法。
1.浸出回收技术
主要包括电池破碎或剥离、酸(盐酸、硝酸及硫酸等)浸出和分离
(沉淀、络合及萃取等方法)等过程。操作条件温和,浸出温度一般低于80℃,但浸出液成分复杂,分离步骤较多。其主要的工艺流程如图1所示。
2.煅烧与浸出相结合的回收技术
主要包括破碎(或剥离)、焚烧、热处理和浸出分离等过程,特点是工艺相对简单,但该方法的热处理能耗较高,电解液和电极中其他成分通过燃烧转变为二氧化碳等气体及其他有害成分(如五氧化二磷等),会造成二次污染。Sony公司采用的工艺有所改进,先在较高的温度下焚烧废旧锂离子电池,再用湿法回收钴,燃烧产物随烟气排放。废旧锂离子电池回收技术存在成本高、废液废气二次污染、电解质回收和资源回收率不高等问题,应向降低成本、无二次污染和资源回收率高的方向发展。
3.其它的回收方法
(1)直接回收钴酸锂
用特定的有机溶剂使锂电池正极材料中的钴酸锂从铝箔上溶解下来,直接分离钴酸锂和铝箔,铝箔经清洗直接回收,所用的有机溶剂通过蒸馏方法脱除粘结剂,实现循环使用。从正极上分离下来的正极活性材料在高温下去除极片中的聚偏氟乙烯(PVDF)和碳粉等杂质,直接回收钴酸锂。
(2)电化学还原法
用电化学还原法使LiCoO2和碳粉分离。由于LiCoO2中的Co3+被还原为Co2+,使得锂从LiCoO2中释放出来,嵌入在碳粉中的锂也得以释放。钴和锂分别以固体CoO和LiOH溶液的形式分离出来,可作为制备新电极材料使用。
(3)电解质的回收