Prosesu ffynonellau egni cemegol

Sefyllfa gyffredin ym mhob cartref yw nad yw batris a brynwyd yn ddiweddar yn dda mwyach. Neu efallai, gan ofalu am yr amgylchedd, ac ar yr un pryd - am gyfoeth ein waled, cawsom fatris? Ar ôl ychydig, byddant hefyd yn gwrthod cydweithredu. Felly yn y sbwriel? Yn hollol ddim! Gan wybod am y bygythiadau y mae celloedd yn eu hachosi yn yr amgylchedd, byddwn yn chwilio am bwynt rali.

Casgliad

Beth yw maint y broblem yr ydym yn delio â hi? Nododd adroddiad yn 2011 gan y Prif Arolygydd Amgylcheddol fod mwy na 400 miliwn o gelloedd a batris. Cyflawnodd tua'r un nifer hunanladdiad.

Reis. 1. Cyfansoddiad cyfartalog deunyddiau crai (celloedd a ddefnyddir) o gasgliadau'r wladwriaeth.

Felly mae angen inni ddatblygu tua 92 mil o dunelli o wastraff peryglus sy'n cynnwys metelau trwm (mercwri, cadmiwm, nicel, arian, plwm) a nifer o gyfansoddion cemegol (potasiwm hydrocsid, amoniwm clorid, manganîs deuocsid, asid sylffwrig) (Ffig. 1). Pan fyddwn yn eu taflu - ar ôl i'r cotio rydu - maent yn llygru'r pridd a'r dŵr (Ffig. 2). Gadewch i ni beidio â gwneud y fath "rhodd" i'r amgylchedd, ac felly i ni ein hunain. O'r swm hwn, proseswyr arbenigol oedd yn cyfrif am 34%. Felly, mae llawer i'w wneud o hyd, ac nid yw'n gysur nad yw yng Ngwlad Pwyl yn unig?

Reis. 2. Caenau cell cyrydu.

Nid oes gennym esgus mwyach dros unman i fynd celloedd a ddefnyddir. Mae'n ofynnol i bob siop sy'n gwerthu batris ac amnewidiadau eu derbyn gennym ni (yn ogystal â hen offer electroneg a chartref). Hefyd, mae gan lawer o siopau ac ysgolion gynwysyddion y gallwn roi cewyll ynddynt. Felly gadewch i ni beidio â "ymwadu" a pheidio â thaflu batris a chroniaduron ail-law yn y sbwriel. Gydag ychydig o awydd, byddwn yn dod o hyd i bwynt rali, ac mae'r dolenni eu hunain yn pwyso cyn lleied na fydd y ddolen yn ein blino.

Trefnu

Fel gydag eraill deunyddiau ailgylchadwy, mae'r trawsnewidiad effeithlon yn gwneud synnwyr ar ôl didoli. Mae gwastraff o weithfeydd gweithgynhyrchu fel arfer yn unffurf o ran ansawdd, ond mae gwastraff o gasgliadau cyhoeddus yn gymysgedd o fathau o gelloedd sydd ar gael. Felly, daw'r cwestiwn allweddol arwahanu.

Yng Ngwlad Pwyl, mae didoli'n cael ei wneud â llaw, tra bod gan wledydd Ewropeaidd eraill linellau didoli awtomataidd eisoes. Maent yn defnyddio rhidyllau gyda meintiau rhwyll priodol (gan ganiatáu gwahanu celloedd o wahanol feintiau) a phelydr-x (didoli cynnwys). Mae cyfansoddiad deunyddiau crai o gasgliadau yng Ngwlad Pwyl hefyd ychydig yn wahanol.

Tan yn ddiweddar, ein celloedd Leclanche asidig clasurol oedd yn dominyddu. Dim ond yn ddiweddar y daeth mantais yr elfennau alcalïaidd mwy modern, a orchfygodd farchnadoedd y Gorllewin flynyddoedd lawer yn ôl, yn amlwg. Mewn unrhyw achos, mae'r ddau fath o gelloedd tafladwy yn cyfrif am fwy na 90% o'r batris a gasglwyd. Mae'r gweddill yn fatris botwm (pweru oriorau (Ffig. 3) neu gyfrifianellau), batris y gellir eu hailwefru a batris lithiwm ar gyfer ffonau a gliniaduron. Y rheswm dros gyfran mor fach yw'r pris uwch a bywyd gwasanaeth hirach o'i gymharu ag elfennau tafladwy.

Reis. 3. Cyswllt arian a ddefnyddir i bweru oriawr arddwrn.

prosesu

Ar ôl y breakup, mae'n amser ar gyfer y peth pwysicaf cam prosesu - adennill deunyddiau crai. Ar gyfer pob math, bydd y cynhyrchion a dderbynnir ychydig yn wahanol. Fodd bynnag, mae'r technegau prosesu yn debyg.

prosesu mecanyddol yn cynnwys malu gwastraff mewn melinau. Mae'r ffracsiynau canlyniadol yn cael eu gwahanu gan ddefnyddio electromagnetau (haearn a'i aloion) a systemau hidlo arbennig (metelau eraill, elfennau plastig, papur, ac ati). Wedi gorlifo mae'r dull yn gorwedd yn y ffaith nad oes angen didoli'r deunyddiau crai yn ofalus cyn eu prosesu, nam - llawer iawn o wastraff na ellir ei ddefnyddio y mae angen ei waredu mewn safleoedd tirlenwi.

Ailgylchu hydrometelegol yw hydoddiant celloedd mewn asidau neu fasau. Yn y cam nesaf o brosesu, mae'r atebion canlyniadol yn cael eu puro a'u gwahanu, er enghraifft, halwynau metel, i gael elfennau pur. Mawr fantais nodweddir y dull gan ddefnydd isel o ynni a swm bach o wastraff y mae angen ei waredu. Diffygiol Mae'r dull ailgylchu hwn yn gofyn am ddidoli'r batris yn ofalus er mwyn osgoi halogi'r cynhyrchion canlyniadol.

Prosesu thermol yn cynnwys tanio'r celloedd mewn ffyrnau o'r dyluniad priodol. O ganlyniad, mae eu ocsidau yn cael eu toddi a'u cael (deunyddiau crai ar gyfer melinau dur). Wedi gorlifo mae'r dull yn cynnwys y posibilrwydd o ddefnyddio batris heb eu didoli, nam a – defnydd o ynni a chynhyrchu cynhyrchion hylosgi niweidiol.

heblaw ailgylchadwy Mae'r celloedd yn cael eu storio mewn safleoedd tirlenwi ar ôl amddiffyniad rhagarweiniol yn erbyn mynediad eu cydrannau i'r amgylchedd. Fodd bynnag, dim ond hanner mesur yw hwn, gan ohirio'r angen i ddelio â'r math hwn o wastraff a gwastraff llawer o ddeunyddiau crai gwerthfawr.

Gallwn hefyd adfer rhai o'r maetholion yn ein labordy cartref. Dyma gydrannau'r elfennau Leclanche clasurol - sinc purdeb uchel o'r cwpanau o amgylch yr elfen, ac electrodau graffit. Fel arall, gallwn wahanu'r manganîs deuocsid o'r cymysgedd o fewn y cymysgedd - yn syml, berwi â dŵr (i gael gwared ar amhureddau hydawdd, amoniwm clorid yn bennaf) a hidlo. Mae'r gweddillion anhydawdd (wedi'i halogi â llwch glo) yn addas ar gyfer y rhan fwyaf o adweithiau sy'n cynnwys MnO.₂.

Ond nid yn unig yr elfennau a ddefnyddir i bweru offer cartref y gellir eu hailgylchu. Mae hen fatris ceir hefyd yn ffynhonnell deunyddiau crai. Mae plwm yn cael ei dynnu oddi wrthynt, a ddefnyddir wedyn wrth gynhyrchu dyfeisiau newydd, ac mae'r casys a'r electrolyte sy'n eu llenwi yn cael eu gwaredu.

Nid oes angen atgoffa neb o'r difrod amgylcheddol a all gael ei achosi gan doddiant metel trwm gwenwynig ac asid sylffwrig. Ar gyfer ein gwareiddiad technegol sy'n datblygu'n gyflym, mae'r enghraifft o gelloedd a batris yn fodel. Nid problem gynyddol yw cynhyrchu'r cynnyrch ei hun, ond ei waredu ar ôl ei ddefnyddio. Gobeithio y bydd darllenwyr y cylchgrawn "Technegydd Ifanc" yn ysbrydoli eraill i ailgylchu trwy eu hesiampl.

Arbrawf 1 - batri lithiwm

celloedd lithiwm fe'u defnyddir mewn cyfrifianellau ac i gynnal pŵer i BIOS mamfyrddau cyfrifiaduron (Ffig. 4). Gadewch inni gadarnhau presenoldeb lithiwm metelaidd ynddynt.

Reis. 4. Cell lithiwm-manganîs a ddefnyddir i gynnal pŵer i BIOS mamfwrdd cyfrifiadur.

Ar ôl dadosod yr elfen (er enghraifft, y math cyffredin CR2032), gallwn weld manylion y strwythur (Ffig. 5): haen cywasgedig du o fanganîs deuocsid MnO₂, electrod gwahanydd mandyllog wedi'i drwytho â hydoddiant electrolyt organig, gan insiwleiddio cylch plastig a dwy ran fetel yn ffurfio tai.

Reis. 5. Cydrannau cell lithiwm-manganîs: 1. Rhan isaf y corff gyda haen o fetel lithiwm (electrod negyddol). 2. Gwahanydd wedi'i drwytho â hydoddiant electrolyt organig. 3. Haen gwasgu o fanganîs deuocsid (electrod positif). 4. Cylch plastig (inswleiddiwr electrod). 5. Tai uchaf (terfynell electrod positif).

Mae'r un llai (yr electrod negyddol) wedi'i orchuddio â haen o lithiwm, sy'n tywyllu'n gyflym mewn aer. Mae'r elfen yn cael ei nodi gan brawf fflam. I wneud hyn, cymerwch rywfaint o fetel meddal ar ddiwedd y wifren haearn a rhowch y sampl i mewn i'r fflam llosgwr - mae'r lliw carmine yn nodi presenoldeb lithiwm (Ffig. 6). Rydyn ni'n cael gwared ar weddillion metel trwy eu hydoddi mewn dŵr.

Reis. 6. Sampl o lithiwm mewn fflam llosgwr.

Rhowch electrod metel gyda haen o lithiwm mewn bicer ac arllwys ychydig cm³ dwr. Mae adwaith treisgar yn digwydd yn y llong, ynghyd â rhyddhau nwy hydrogen:

Mae lithiwm hydrocsid yn sylfaen gref a gallwn ei brofi'n hawdd gyda phapur dangosydd.

Profiad 2 - bond alcalïaidd

Torrwch allan elfen alcalïaidd tafladwy, er enghraifft, teipiwch LR6 (“bys”, AA). Ar ôl agor y cwpan metel, mae'r strwythur mewnol yn weladwy (Ffig. 7): y tu mewn mae màs ysgafn yn ffurfio anod (potasiwm neu sodiwm hydrocsid a llwch sinc), a haen dywyll o manganîs deuocsid MnO o'i amgylch.₂ gyda llwch graffit (cell catod).

Reis. 7. Adwaith alcalïaidd màs anod mewn cell alcalïaidd. Strwythur cellog gweladwy: màs ysgafn sy'n ffurfio anod (KOH + llwch sinc) a manganîs deuocsid tywyll gyda llwch graffit fel catod.

Mae'r electrodau yn cael eu gwahanu oddi wrth ei gilydd gan diaffram papur. Rhowch ychydig bach o sylwedd ysgafn ar y stribed prawf a'i wlychu â diferyn o ddŵr. Mae'r lliw glas yn dynodi adwaith alcalïaidd màs yr anod. Mae'r math o hydrocsid a ddefnyddir yn cael ei wirio orau gan brawf fflam. Mae sampl maint nifer o hadau pabi yn cael ei gludo i wifren haearn wedi'i socian mewn dŵr a'i roi mewn fflam llosgwr.

Mae lliw melyn yn dynodi'r defnydd o sodiwm hydrocsid gan y gwneuthurwr, ac mae lliw pinc-porffor yn dynodi potasiwm hydrocsid. Gan fod cyfansoddion sodiwm yn halogi bron pob sylwedd, ac mae'r prawf fflam ar gyfer yr elfen hon yn hynod sensitif, gall lliw melyn y fflam guddio llinellau sbectrol potasiwm. Yr ateb yw edrych ar y fflam trwy hidlydd glas-fioled, a all fod yn wydr cobalt neu'n doddiant lliw yn y fflasg (indigo neu fioled methyl a geir yn y diheintydd clwyf, pyoctan). Bydd yr hidlydd yn amsugno'r lliw melyn, gan ganiatáu i chi gadarnhau presenoldeb potasiwm yn y sampl.

Codau dynodi

Er mwyn hwyluso adnabod math o gell, mae cod alffaniwmerig arbennig wedi'i gyflwyno. Ar gyfer y mathau mwyaf cyffredin yn ein cartrefi, mae'n edrych fel: rhif-llythyren-llythyren-rhif, lle:

- y digid cyntaf yw nifer y celloedd; eu hanwybyddu ar gyfer celloedd sengl.

– mae'r llythyren gyntaf yn nodi'r math o gell. Pan fydd yn absennol, mae'n gell sinc-graffit Leclanche (anod: sinc, electrolyte: amoniwm clorid, NH₄Cl, clorid sinc ZnCl₂, catod: manganîs dioxide MnO₂). Mae mathau eraill o gelloedd wedi'u labelu fel a ganlyn (defnyddir y sodiwm hydrocsid rhatach hefyd yn lle potasiwm hydrocsid):

A, P - elfennau sinc-aer (anod: sinc, mae ocsigen atmosfferig yn cael ei leihau ar gatod graffit);

B, C, E, F, G - celloedd lithiwm (anod: lithiwm, ond defnyddir llawer o sylweddau fel catodes ac electrolyt);

H - Batri hydrid nicel-metel Ni-MH (hydrid metel, KOH, NiOOH);

K - Batri nicel-cadmiwm Ni-Cd (cadmiwm, KOH, NiOOH);

L - elfen alcalïaidd (sinc, KOH, MnO₂);

M - elfen mercwri (sinc, KOH; HgO), nad yw'n cael ei defnyddio mwyach;

S – elfen arian (sinc, KOH; Ag₂AM);

Z - elfen nicel-manganîs (sinc, KOH, NiOOH, MnO₂).

- mae'r llythyren ganlynol yn nodi siâp y ddolen:

F - lamellar;

R - silindrog;

S - petryal;

P – dynodiad presennol celloedd â siapiau heblaw rhai silindrog.

– mae'r ffigur terfynol neu'r ffigurau'n nodi maint y cyfeirnod (gwerthoedd catalog neu'n rhoi dimensiynau'n uniongyrchol).

Enghreifftiau marcio:

R03
 - cell sinc-graffit maint bys bach. Dynodiad arall yw AAA neu ficro.

LR6 - cell alcalin maint bys. Dynodiad arall yw AA neu minion.

HR14  - Batri Ni-MH, defnyddir y llythyren C hefyd ar gyfer maint.

KR20 - Batri Ni-Cd, y mae ei faint hefyd wedi'i farcio â'r llythyren D.

3LR12 - batri fflat gyda foltedd o 4,5 V, sy'n cynnwys tair cell alcalïaidd.

6F22 - batri 9V; mae chwe chell sinc-graffit planar unigol wedi'u hamgáu mewn cas hirsgwar.

CR2032 - cell lithiwm-manganîs (lithiwm, electrolyt organig, MnO₂) gyda diamedr o 20 mm a thrwch o 3,2 mm.