谭谱

一、实验原理

废锌锰电池中含有汞、镉、锌、铜、锰等重金属，随意丢弃，会对环境造成污染，也导致金属资源浪费。我国每年报废50万吨废锌锰电池，若能全部回收利用，可再生锰11万吨、锌7万吨、铜1.4万吨，是相当可观的资源。

日常生活中用的干电池为锌锰电池。其负极为电池壳体的锌电极，正极是被二氧化锰（为增强导电性，填充有炭粉）包围的石墨电极，电解质是氯化锌及氯化铵的糊状物。在使用过程中，锌皮消耗最多，二氧化锰只起氧化作用，糊状氯化铵作为电解质不会消耗，炭粉是填料。为了防止锌皮因快速消耗而渗漏电解质，通常在锌皮中掺入汞，形成汞齐 。

即：锌锰电池包括有

正极碳棒、二氧化锰、乙炔黑、石墨、炭粉，负极主要是含有少量铅、镉、汞的锌，加入少量铅、镉、汞的目的是降低锌电极的腐蚀速度。中性锌锰电池的电解质溶液为氯化铵和氯化锌（碱性锌锰电池的电解液为氢氧化钾）。此外，电池还有封口材料铁、塑料、沥青等和外壳铁、塑料、纸等组成材料。

总体分析流程如下图：

成分测定

1.锌分析

样品经过酸分解后，用氨水和氯化铵、硫酸铵、高硫酸铵使锌和其他元素分离，在PH值5.8～6.0的条件下，用硫代硫酸钠掩蔽铜，用氟化物掩蔽铝，以二甲酚橙作指示剂，用EDTA进行锌的滴定。

2.氯化鋅、氯化铵、二氯化锰的含量

在混合体系中加入Na2S，沉淀其中的锌和锰以及其他杂质。分离沉淀和溶液后分别进行锰锌和氯化铵的含量测定。

沉淀酸溶解，用碳酸钠沉淀锰，分别获得锰、锌待测物。

以二甲酚橙作指示剂，用EDTA进行锌的滴定。

以酸性铬蓝K为指示剂，用EDTA进行Mn2+ 滴定。

NH4Cl含量可以由酸碱滴定法测定，NH4Cl先与甲醛作用生成六亚甲基四胺和盐酸，后者可以用NaOH标准溶液滴定

3.二氧化锰的含量

应用草酸盐容量法滴定四价锰的含量。草酸盐容量法是基于在硫酸介质中，用过量的草酸盐将四价的猛还原成二价后在用高锰酸钾溶液滴定过量的草酸盐，从而计算二氧化锰的含量。

产品制备：1. 制备二氧化锰

用过量草酸在硫酸介质中溶解黑色固体，再用碳酸钠沉淀锰，最后将沉淀在空气中被烧生成二氧化锰。

2. 制备氯化铵

通过用硫化钠沉淀溶液体系中的锌后，即用结晶的方法制备氯化铵。

氯化铵溶解度（单位：g/100g水）

氯化铵在100℃时开始显著恢复，338℃ 时解离，350℃时升华。

4.制备七水硫酸锌

用硫酸溶解锌片，通过过滤除去锌中的其他难容物。用结晶方法沉淀制备七水硫酸锌。

五、实验药品和仪器设备：1.药品：2个废电池，蒸馏水，0.5mol/L Na2S溶液，甲醛，酚酞，0.0500mol/L NaOH，盐酸，NaCO3溶液，0.1000mol/L EDTA，酸性铬蓝K，二甲酚橙，硫酸溶液，草酸溶液，氯化钡， C2H2O4﹒2H2O固体，0.05mol/L的KMnO42.仪器：剪刀，布氏漏斗，离心机，离心试管，普通试管，分析天平，普通天平，滴定管，吸量管，铁架台，150ml和250ml容量瓶，玻璃棒，酒精灯，三角架，泥三角，蒸发皿，坩埚。

六、实验步骤

1、成分分离制备

剪开电池，取其黑色粉末置于烧杯中，待用，用蒸馏水冲洗干净碳棒和锌皮上的黑色粉末。准确称取22.00克黑色粉末放入200ml烧杯中，加入60ml蒸馏水加热溶解，然后用抽滤机并水洗3次，滤液放到烧杯中用酒精灯加热浓缩到有晶体液膜（在加热到溶液只有一半的时候改用小火加热）抽滤得氯化铵，氯化锌，氯化锰混合物称量，待用来分析各含量

（1）、二氧化锰的制备

取过滤所得的滤渣（22.00克电解质中的）置于蒸发皿中，先用小火烘干，再在搅拌下用强火灼烧，以除去其中所含炭粉和有机物。到不冒火星时，再灼烧5～10分钟，冷却后即得二氧化锰。

（2）、制备氯化铵

将滤液置于100ml烧杯中，向滤液中加入Na2S，直至溶液中不再有沉淀生成。抽滤除去沉淀（留下备用），取溶液加热蒸发，浓缩至表面有晶膜为止，冷却、结晶、抽滤、称重。

（3）、制备七水硫酸锌

取5g锌皮，用硫酸溶液在微热条件下充分溶解。然后加入3%的双氧水，再加入NaOH溶液，用精密试纸调PH=3，通过过滤除去锌中的其他难容物，在不断搅拌下滴加2 mol·L-1氢氧化纳溶液，逐渐有大量白色氢氧化锌沉淀生成，调其PH=8，过滤后白色沉淀（用去离子水充分洗涤三次）再用2mol·L-1硫酸溶解滤液置于蒸发皿中蒸发结晶，当液面上出现晶膜时，小火加热，至有较多的晶膜出现是，自然冷却即得产品ZnSO4·7H2O。

2、产品纯度分析：三种产品可分别按照含量分析中的方法分析纯度。

①.准确称取0.10g二氧化锰（三份），并加入0.20g草酸，并加入2mol/L  10ml，微热充分反应后用标定过的的滴定剩余草酸，溶液由浅黄色变粉红色及终点。平行滴定三次。

②.准确称取0.70g七水硫酸锌置于100ml烧杯中水溶，用100ml容量瓶定容，取10.00ml，用0.01mol/LEDTA以二甲酚橙指示剂，用六亚甲基四胺做缓冲溶液将溶液PH调至5.4后进行滴定，滴定至溶液有紫红色变为亮黄色即为终点。平行滴定三次。

③. 准确称取0.20g氯化铵置于100ml烧杯中水溶，于250ml容量瓶定容，取25.00ml，并向溶液中加入过量的甲醛，充分反应后，以酚酞为指示剂，0.10mol/L NaOH 滴定，平行滴定三次。

5.锌片中锌的含量：准确称取约1.6g锌片，用足量的硫酸溶解，用250ml容量瓶定容，取20.00，加30%10滴，用氨水调PH=10，加缓冲液，加3滴三乙醇胺，3滴做掩蔽剂，以鉻黑T为指示剂，用0.1mol/L的EDTA滴定至溶液由粉红色变浅蓝色，即为终点，平行滴定三次。