浅谈废旧化学电池的危害及利用

学术论文 2017-07-13 10:34:37
    引言
    随着科学技术的推进,人们对电子产品越来越依赖,电池的使用量也越来越多,当前全球电池产量约以每年21%的速度增长。我国由于人口众多,因此也成为电池的消费大国,而如果废旧电池没有得到合理处理,将会对环境和人体健康造成极大的困扰。所以,对废旧电池的回收利用进行研究有着非常积极且重要的现实意义。
    1 废旧电池的种类及危害
    1.1 废旧电池种类
    目前的电池种类丰富,根据电池用途不同可将电池分为工业电池和民用电池两大类,其中工业电池主要用于汽车、航天、铁路等领域,比如汽车的铅酸蓄电池等;民用电池按照能否重复使用又分为一次电池和二次电池,常见的一次电池有普通锌锰电池和锌银纽扣电池等,常见的二次电池有镉镍电池和手机的锂离子电池等。
    1.2 废旧电池的危害
    通常说来,电池中都有锌、汞、镍、铅等金属和酸性或碱性的电解质溶液,这也正是废旧电池的危害源所在。因为技术缺陷和其他客观原因,我国关于废旧电池的处理方法至今没有得到完全的推广。现在我国废旧电池通常通过填埋或随生活垃圾一起焚烧的方式进行处理,但是这种方式不易监管,并且处理不当将对环境造成极大的污染:废旧电池中的酸碱电解质溶液和重金属进入土壤后将改变土壤的酸碱度,严重影响土壤的农用价值,重金属可能渗入农作物和水体,如果不小心食用了被污染的农作物和水,将对人体器官造成严重的危害。另外,焚烧电池时部分重金属会挥发,飞灰中的重金属可能会对大气、土壤和水体产生不利影响。综合看来,将废电池通过填埋或随同生活垃圾一起焚烧处理的方式存在极大的问题,实际生活中不应予以采纳。
    废旧电池中的重金属对人体产生的危害也是不容忽视的。采用填埋方式处理的废旧电池十分不稳定,外层保护壳易被腐蚀而导致其中的重金属和酸碱电解质被释放,进而污染土壤和水体。土壤和水体中的重金属极易随着食物链而发生迁移,接着被摄入人体,重金属逐渐在人体内聚集,最终将造成某些器官慢性中毒甚至衰竭。
    2 废旧电池的综合处理与利用措施
    2.1 无害化填埋
    对于含有铅、汞等会对环境造成严重污染的重金属的废旧电池,以及实际生活中难以实现回收再利用的废旧电池,通常采用无害化填埋手段进行处理。无害化填埋虽然操作简单,仅需极少的处理成本,可是有较高的防渗技术要求。
    2.2 综合回收利用技术
    2.2.1 湿法。电解质溶液中的部分金属和废金属物质可以溶于酸,利用这类反应能够有效实现废旧电池的回收利用,这种方法也叫“湿法冶金”。湿法冶金的原理是使酸与废旧电池中的某些物质发生反应,生成可溶性盐,然后再将纯化过的可溶性盐溶液进行电解,使其产生纯度较高的金属单质和相应氧化物,此法还可用于生产化工产品或者化肥。湿法冶金运用技术相对成熟,反应纯度也比较高,在现实中得到了广泛的应用与推广。
    2.2.2 干法。干法又名烟法、火法,是指将废旧电池进行分类后,在600至800摄氏度的高温环境下进行焙烧,使其中的金属及其化合物进行充分的氧化还原反应和分解反应的方法。相对湿法,干法的处理成本较高,操作难度也较大。举例来说,瑞士巴特列公司就是通过将废旧电池磨碎送往高温炉内进行加热的方法,通过控制不同的温度从而得到不同温度条件下的挥发物质。
    2.2.3 干湿结合法。干湿结合法联合了传统的湿法和干法各自的优点,先利用干法对废旧电池原料进行焙烧,得到汞和一部分锌,然后再利用湿法溶解出含锰和剩余锌的盐溶液,最后通过电解、过滤等步骤得到金属锰和锌。这种方式回收效果极优,但缺点是回收成本较高且工序相对繁复,不易操作。澳大利亚的VA公司就是采用的干湿结合法对废旧电池进行回收利用:将分选后的纽扣电池进行650摄氏度的高温处理,在此阶段汞被蒸发出来并进行冷凝,从而完成回收;用硝酸溶解剩余残渣,再加入适量盐酸使银离子与氯离子发生反应生成氯化银沉淀;利用锌可以将银从氯化银沉淀中置换出来;反应产生的废水最终通过固定电解床回收剩余的微量汞,中和后就可以进行排放了。
    3 构建废旧电池回收利用体系的策略
    3.1 完善法律法规,加强监管
    没有法律法规的支持,废旧电池回收利用的发展进程将异常缓慢,因此在这里笔者认为政府部门应当出台并完善相关法律法规实施细则,规范我国关于废旧电池的处理方法,同时引导企业加强对废旧电池的回收利用,明确废旧电池的管理责任,为相应的创新研究提供一定的资金支持,为积极参与废旧电池回收利用的企业提供一定的政策优惠。
    另一方面,政府可以联合多个部门共同加强对电池生产流通领域的管理,可以对相应产品标记“环境友好标志”,正确引导消费者消费倾向,从而达到鼓励企业积极研发绿色环保电池的目的;同时,根据“谁污染,谁治理”的原则,明确废旧电池处理责任,对废旧电池的回收利用进行管理。
    3.2加强技术研究开发,吸引更多的企业参与
    技术是废旧电池回收利用过程中的核心部分,所以,在完善法规制度的同时还应加强对废旧电池回收利用技术的研究和改进,使核心技术工程化、产业化。第一步我们不妨从借鉴国外优秀的处理模式开始,从他人的发展过程中总结经验,再根据我国的基本国情和企业发展现状,制定出符合我国企业实际需要的废旧电池回收处理方案;然后通过降低成本、提高可行性等措施吸引更多的企業积极主动地参与废旧电池的回收利用,最终形成市场化运作和产业化体系。
    3.3 加大对公众的宣传教育力度
    群众的力量是伟大的,因此要加大对公众的宣传教育力度,使人们对废旧电池对环境和人体造成的危害引起深刻的重视,引导人们树立正确的电池回收再利用观念,帮助人们改变随意丢弃废旧电池的习惯,使废旧电池环保意识深入人心。
    据统计,目前我国农村地区的废旧电池回收装置几乎没有,就算人们指导废旧电池的危害性也无法正确处置手中的废旧电池。针对这样的情况,笔者建议一方面学校要加强通识教育,培养学生正确的环境保护意识和观念;另一方面,政府要注意合理设置废旧电池回收装置,使人们能轻易地参与到环保大战中来。
    3.4 拓宽废旧电池回收渠道
    现阶段我国的废旧电池回收网络主要是由民间公益组织和个人志愿者组成的,要知道拓宽渠道是产业化的基础,因此要想废旧电池的回收利用形成产业化的规模,就需设法拓宽废旧电池的回收渠道,减少废旧电池的浪费,使回收废旧电池变得更加方便。比如可以在个居民小区增设专门用于电池回收的垃圾箱;可以鼓励居民住户自己保留废旧电池至一定数量再为其提供上门回收服务等。
    4 结束语
    要使国家工业可持续发展,我们现在就必须认识到环境保护的重要性和必要性,因此加强对废旧电池的回收利用更是大势所趋,今后的废旧电池回收利用必将在政策的扶持和技术的支持下进一步降低成本,得到全面普及。
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