化学废旧电池的环境污染和利用 - 海南361教育网
 

化学废旧电池的环境污染和利用

摘要本文就化学电池的种类、废旧电池的危害、电池工业的发展方向、国内外废旧电池的再生和利用情况进行了讨论,并对我国废旧电池的回收提出一些合理的建议。
关键词废电池环境污染综合利用
我们通常把能将化学能、内能、光能、原子能等形式的能,直接转化为电能的装置称为电池。日常生活中人们常说的电池主要指的是化学电池。自第一只化学电源———伏打电池问世以来,至今随着越来越多的电子产品走进人们的生活,使化学电池这一家族有了巨大的发展,在人们的生活、生产、科研等领域发挥着重要作用。
1化学电池的种类及其危害
目前普遍使用的化学电池可分为:伏打电池、蓄电池、干电池、碱性电池、微型电池、浓差电池等。而每一类电池中又包括多种电池,如蓄电池又包括铅蓄电池、镍镉电池、银锌电池、锂氢电池、镍氢电池等。
从它们的组成材料来看主要含有:镉、铅、锌、锂、锰、铜、汞、镍等金属以及酸、碱、电解质溶液、塑料等。这些使用后的电池常常被随意丢弃,它不仅对环境造成污染,而且对人体造成很大的伤害。如人们常用的干电池即锌锰电池,在制造过程中为了改善它的放电性能、增大电池容量,常常在锌中加入汞,形成汞电池;一般碱性电池约含有1%~5%的汞;中性电池约含0.025%的汞。据统计我国目前有电池厂1400多家,每年生产一次性电池140亿节,每年电池工业用汞约为60至80吨。这些含汞的物质用完抛弃以后,将会在酸碱环境中发生反应造成腐蚀。电解液以及有毒物质渗入土壤以及地下水,通过农作物或饮用水进入人体,其危害是相当大的。一粒钮扣电池中的汞,若泄露到水中就可污染约60万千克水,相当于一个人的一生饮水量。一节1号电池烂在地里可使一平方米的土地寸草不生。
更为危险的是汞在水中由于微生物的作用转变为甲基汞,许多水生物体内都可产生甲基汞的积累,并通过食物链进入人体,在胃酸的作用下,转化为氯化甲基汞,经肠道几乎全部吸收到血液,在红细胞内与血红蛋白中的疏基结合,随血液分布到各器官。因而对人体运动区域和感觉区域的脑细胞损害很大。最典型的例子就是日本熊本县水俣湾附近的渔民,由于长期摄入富集甲基汞的水贝而造成的水俣病。
镉镍电池是目前广泛使用的充放电池,它可充放电数千次。镉的污染更不能忽视,它也可在生物体内富集。镉的化合物可通过食物、水、空气经消化道和呼吸道进入人体,形成镉硫蛋白,经血液流到全身从而影响肾、肝器官中酶系统的正常功能。使骨骼疏松、萎缩、变形,易发生全身多发性骨折。有资料报道,镉有致癌致畸的作用。镉在动物体内的半衰期为16至33年,经长期蓄积达到一定程度后才发病。此病无特效疗法,死亡率很高。日本曾发生过的“疼痛病”就是镉污染所致。
铅及铅的化合物进入人体会使体内蛋白质发生变性,使其正常的功能受到破坏。主要损害骨髓造血系统和神经系统;其他电池中的锰、锌、铜等重金属若在人体大量富集,也会使人的免疫力下降,甚至患上绝症。
我国是生产和消费电池大国,统计资料表明,从1980年我国单从干电池一项产量上就已超过美国居世界第一位。目前全世界的电池产量约为250亿只。我国就占总量的1/2左右,并以每年20%的速度增长。这些使用后的电池被随意丢弃,不仅造成环境污染,危害人体健康,而且大量浪费资源。若以每年生产100亿只干电池计算,全年将要消耗约16万吨锌、2300吨二氧化锰、2000吨钢、2.7万吨氯化锌、8万吨氯化铵、4.3万吨碳棒。随着信息产业高速发展,产生了大量的废弃物,仅全国手机和免提电话每年淘汰的废电池就达千吨之多。这样,大量材料被浪费,对环境也造成了污染。因此废旧电池的回收利用,利国利民,而生产新型无污染电池,势在必行。
2废电池的回收利用及建议
有关废旧电池对环境的污染,早已引起世界各国的高度重视。一些发达国家和地区已经严格规定,不准生产和销售有汞电池,基本上做到了电池无汞化。我国原中国轻工部总会等9部门于1997年12月31日曾下发了《关于限制电池生产含汞量的规定》。2001年1月又禁止各类高汞电池的生产,及末柱含汞的电池不准进入市场。2002年1月1日又禁止在国内生产含汞量大于电池重量0.025%的电池。并力争到2005年我国禁止生产低汞电池,最终达到电池无汞化。
积极开发新型化学电源,是世界各国电池生产的发展目标。不仅要在高比能量、高比容量、长寿命方面取得长足进步,而且更重要的是向“绿色电池”方向发展。如目前开发的可充式镍氢电池、锂电池、钠硫电池、燃料电池、太阳能电池、温差电池、原子能电池等都属于这类行列。有人提出在制造之初就将环境污染和资源消费控制在最小,从而使生产和再生利用形成一个良性循环,做到利于民,而无害于民,无害于自然。
近阶段,废旧电池的回收、利用及开发,国外已取得较成功的经验。目前,德国政府立法规定,生产商和经销商必须回收全部废电池,可再生利用的废电池必须再利用。并已经基本做到废电池的全部回收和分类处理。美国在这方面立法最多、最细。它不仅建立了完善的废电池回收体系,而且建立了多家处理厂。同时,坚持对大众进行教育,让大众自觉支持和配合废电池的回收工作。日本成立了专门的废电池研究机构,专门研究废电池的回收利用工作,收效较好。
世界上对废电池的处理方式早期一般采取固化深埋或存放于矿井。目前,大多进行回收利用。回收的方法大致有2种。一是热处理。将旧电池磨碎后送往炉内加热,在低温下先使汞挥发,然后在高温下回收其他金属。但是,热处理的方法花费较高。
二是湿处理。其方法是将各类电池溶解于硫酸,然后借助于树脂从溶液中提取各种金属。用这种方法获得的原料比热处理方法纯净,电池中包含的各种物质95%都能提取出来,且污染较小。这2种方法虽然在技术上较为成熟,但都有流程长、污染大、投资和消耗高、综合效益低的缺点。1996年,日本TDK公司对再生工艺进行了改革,变回收单质金属为回收做磁性材料。这种方法简化了分离工序,使成本降低,提高了利用效率。近年来,人们又开始尝试研究开发真空冶金法:基于废电池各组分在同一温度下具有不同的蒸气压,在真空中通过蒸发与冷凝,使其分别在不同温度下相互分离从而实现综合利用和回收。由于是在真空中进行,故减少了对大气的污染。因而必将成为一种很有前途的方法。
我国在废电池管理和处理技术方面可以说才刚刚起步,目前,仍无明确规定,但像北京、上海、天津几个大城市已开展了一定范围的废电池回收工作。一些学校和商店等做了一些宣传和回收工作,处理技术方面也在进行科学研究和实验。但总体比发达国家相对滞后,其主要原因可能是废电池的危害并不像大气污染、工业、废水污染等污染那样显而易见,有很大的隐蔽性。因此,国家应尽快建立废旧电池回收体制。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,规定废旧电池必须回收,禁止将废旧电池随意丢入生活垃圾中;制定科学合理的电池生产包装标准,以简化废旧电池回收后的分类;对积极参与废旧电池回收利用的科研单位和企业要给予政策和资金倾斜,确保投资者资本的增值和处理单位产品的优先推广,为废旧电池回收利用创造各种便利条件。如在公共场所设置废旧电池回收箱等。在销售电池时,实行抵押金制度,或采用以旧换新制度,确保废旧电池的回收率;加大宣传力度,提高全民环境意识,树立废旧电池必须回收利用的观念;电池生产厂家也应在废旧电池回收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。
另外,各级环保部门、金融机构、科研单位和处理厂家应加强协作,加大投资力度,促进废旧电池再生技术的开发和产业化进程。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,才能最终推动废旧电池的回收、利用与开发。


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录入:by1686
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日期:2006-10-17 15:56:29

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