Vinnsla efnaorkugjafa

Algengt ástand á hverju heimili er að nýlega keyptar rafhlöður eru ekki lengur góðar. Eða kannski, að hugsa um umhverfið, og á sama tíma - um auð vesksins okkar, fengum við rafhlöður? Eftir nokkurn tíma munu þeir líka neita samstarfi. Svo í ruslið? Alls ekki! Vitandi um ógnirnar sem frumur valda í umhverfinu munum við leita að samkomustað.

Safn

Hver er umfang vandans sem við erum að fást við? Í skýrslu yfirumhverfiseftirlits 2011 kom fram að meira en 400 milljón frumur og rafhlöður. Um það bil sami fjöldi framdi sjálfsmorð.

Hrísgrjón. 1. Meðalsamsetning hráefna (notaðra frumna) úr söfnum ríkisins.

Svo við þurfum að þróast um 92 þúsund tonn af spilliefnum sem innihalda þungmálma (kvikasilfur, kadmíum, nikkel, silfur, blý) og fjölda efnasambanda (kalíumhýdroxíð, ammóníumklóríð, mangandíoxíð, brennisteinssýra) (mynd 1). Þegar við hendum þeim - eftir að húðin hefur tært - menga þau jarðveginn og vatnið (mynd 2). Við skulum ekki gefa umhverfinu og þar með okkur sjálfum svona "gjöf". Þar af voru 34% af sérhæfðum vinnsluaðilum. Því er enn mikið ógert og það er ekki huggun að það sé ekki bara í Póllandi?

Hrísgrjón. 2. Tærð frumuhúð.

Við höfum ekki lengur afsökun fyrir því að hvergi að fara notaðar frumur. Sérhver innstunga sem selur rafhlöður og varahluti þarf að taka við þeim frá okkur (sem og gömul rafeindatæki og heimilistæki). Einnig eru margar verslanir og skólar með gáma sem við getum sett búr í. Þannig að við skulum ekki „afsanna“ og ekki henda notuðum rafhlöðum og rafgeymum í ruslið. Með smá löngun munum við finna rally punkt og hlekkirnir sjálfir vega svo lítið að hlekkurinn mun ekki þreyta okkur.

Raða

Eins og hjá öðrum endurvinnanlegt efni, skilvirk umbreyting er skynsamleg eftir flokkun. Úrgangur frá verksmiðjum er venjulega einsleitur að gæðum, en úrgangur frá opinberum söfnum er blanda af tiltækum frumugerðum. Þannig verður lykilspurningin aðskilnað.

Í Póllandi fer flokkun fram handvirkt en önnur Evrópulönd hafa nú þegar sjálfvirkar flokkunarlínur. Þeir nota sigti með viðeigandi möskvastærð (með því að aðskilnaður frumna af mismunandi stærð) og röntgen (efnisflokkun). Samsetning hráefna úr söfnum í Póllandi er líka aðeins öðruvísi.

Þar til nýlega voru klassísku súru Leclanche frumurnar okkar allsráðandi. Það er aðeins nýlega að áberandi hefur verið kostur nútímalegra basískra frumna, sem lögðu undir sig vestræna markaði fyrir mörgum árum. Í öllum tilvikum eru báðar gerðir einnota frumna meira en 90% af rafhlöðunum sem safnað er. Afgangurinn eru hnapparafhlöður (kveikja úr (mynd 3) eða reiknivélar), hleðslurafhlöður og litíum rafhlöður fyrir síma og fartölvur. Ástæðan fyrir svo litlum hlutdeild er hærra verð og lengri endingartími miðað við einnota hluti.

Hrísgrjón. 3. Silfur hlekkur notaður til að knýja úlnliðsúr.

Vinnslu

Eftir sambandsslitin er komið að því mikilvægasta vinnslustigi - endurheimt hráefnis. Fyrir hverja tegund verða vörurnar sem berast aðeins öðruvísi. Hins vegar eru vinnsluaðferðirnar svipaðar.

vélræn vinnsla felst í því að mala úrgang í myllum. Brotin sem myndast eru aðskilin með rafsegulum (járni og málmblöndur þess) og sérstökum sigtikerfi (aðrir málmar, plastþættir, pappír osfrv.). Flóð aðferðin felst í því að ekki er þörf á að flokka hráefnin vandlega fyrir vinnslu, galla - mikið magn af ónothæfum úrgangi sem þarfnast förgunar á urðunarstaði.

Vatnsmálmvinnsla endurvinnsla er upplausn frumna í sýrum eða bösum. Á næsta stigi vinnslunnar eru lausnirnar sem myndast hreinsaðar og aðskildar, til dæmis málmsölt, til að fá hrein frumefni. Stórt kostur aðferðin einkennist af lítilli orkunotkun og litlu magni af úrgangi sem þarfnast förgunar. Galli Þessi endurvinnsluaðferð krefst vandlegrar flokkunar á rafhlöðunum til að forðast mengun afurðanna sem myndast.

Varmavinnsla felst í því að kveikja í frumunum í ofnum með viðeigandi hönnun. Fyrir vikið eru oxíð þeirra bráðnuð og fengin (hráefni fyrir stálverksmiðjur). Flóð aðferðin felst í því að hægt sé að nota óflokkaðar rafhlöður, galla og – orkunotkun og myndun skaðlegra brennsluvara.

nema endurvinnanlegt Frumurnar eru geymdar á urðunarstöðum eftir bráðabirgðavörn gegn innkomu íhluta þeirra út í umhverfið. Hins vegar er þetta aðeins hálfgerð ráðstöfun, sem frestar þörfinni á að takast á við þessa tegund úrgangs og sóun á mörgum verðmætum hráefnum.

Við getum líka endurheimt nokkur af næringarefnum í rannsóknarstofu okkar heima. Þetta eru íhlutir hinna klassísku Leclanche frumefna - háhreint sink úr bollunum sem umlykja frumefnið og grafít rafskaut. Að öðrum kosti getum við aðskilið mangandíoxíðið frá blöndunni í blöndunni - einfaldlega sjóðað það með vatni (til að fjarlægja leysanleg óhreinindi, aðallega ammoníumklóríð) og síað. Óleysanleg leif (menguð með kolaryki) er hentug fyrir flest viðbrögð sem taka til MnO.₂.

En ekki aðeins frumefnin sem notuð eru til að knýja heimilistæki eru endurvinnanleg. Gamlar rafhlöður í bílum eru líka uppspretta hráefnis. Úr þeim er unnið blý sem síðan er notað við framleiðslu nýrra tækja og fargað hyljunum og raflausninni sem fyllir þau.

Engan þarf að minna á umhverfisspjöll sem getur hlotist af eitruðum þungmálma- og brennisteinssýrulausn. Fyrir tæknimenningu okkar sem er í hraðri þróun, er dæmið um frumur og rafhlöður fyrirmynd. Vaxandi vandamál er ekki framleiðsla vörunnar sjálfrar heldur förgun hennar eftir notkun. Ég vona að lesendur tímaritsins „Ung tæknimaður“ muni hvetja aðra til endurvinnslu með fordæmi sínu.

Tilraun 1 - litíum rafhlaða

litíum frumur þær eru notaðar í reiknivélar og til að viðhalda orku til BIOS móðurborða tölvunnar (mynd 4). Við skulum staðfesta tilvist málmlitíums í þeim.

Hrísgrjón. 4. Litíum-mangan fruma sem notuð er til að viðhalda orku í BIOS á móðurborði tölvu.

Eftir að frumefnið hefur verið tekið í sundur (til dæmis, algenga gerð CR2032), getum við séð upplýsingar um uppbygginguna (mynd 5): svart þjappað lag af mangandíoxíði MnO₂, gljúp skilju rafskaut gegndreypt með lífrænni raflausn, einangrandi plasthring og tvo málmhluta sem mynda hólf.

Hrísgrjón. 5. Íhlutir litíum-mangan frumu: 1. Neðri hluti líkamans með lag af litíum málmi (neikvæð rafskaut). 2. Skilju gegndreypt með lífrænni raflausn. 3. Pressað lag af mangandíoxíði (jákvæð rafskaut). 4. Plasthringur (rafskauts einangrunarefni). 5. Efri hús (jákvæð rafskautskauta).

Sú minni (neikvæða rafskautið) er þakið litíumlagi sem dökknar fljótt í lofti. Frumefnið er auðkennt með logaprófi. Til að gera þetta skaltu taka mjúkan málm á enda járnvírsins og setja sýnishornið inn í brennaralogann - karmínliturinn gefur til kynna tilvist litíums (mynd 6). Við losum okkur við málmleifar með því að leysa þær upp í vatni.

Hrísgrjón. 6. Sýnishorn af litíum í brennaraloga.

Settu málmrafskaut með lagi af litíum í bikarglas og helltu nokkrum cm³ vatn. Hörð viðbrögð eiga sér stað í ílátinu, ásamt losun vetnisgass:

Litíumhýdroxíð er sterkur grunnur og við getum auðveldlega prófað það með vísirpappír.

Reynsla 2 - basísk tengi

Klipptu út einnota basískt frumefni, til dæmis, gerð LR6 ("fingur", AA). Eftir að málmbikarinn hefur verið opnaður er innri uppbyggingin sýnileg (Mynd 7): Inni er ljós massi sem myndar rafskaut (kalíum- eða natríumhýdroxíð og sinkryk) og dökkt lag af mangandíoxíði MnO umhverfis það.₂ með grafítryki (frumu bakskaut).

Hrísgrjón. 7. Basísk viðbrögð forskautsmassans í basískri frumu. Sýnileg frumubygging: ljós rafskautmyndandi massi (KOH + sinkryk) og dökkt mangandíoxíð með grafítryki sem bakskaut.

Rafskautin eru aðskilin frá hvort öðru með pappírsþind. Berið lítið magn af léttu efni á prófunarstrimlinn og vættið hann með dropa af vatni. Blái liturinn gefur til kynna basísk viðbrögð rafskautsmassans. Gerð hýdroxíðs sem notuð er er best sannreynd með logaprófi. Sýni á stærð við nokkur valmúafræ er límt á járnvír sem bleytur í vatni og sett í brennaraloga.

Gulur litur gefur til kynna notkun natríumhýdroxíðs af framleiðanda og bleik-fjólublá litur gefur til kynna kalíumhýdroxíð. Þar sem natríumsambönd menga næstum öll efni og logaprófið fyrir þetta frumefni er mjög viðkvæmt, getur guli liturinn á loganum dulið litrófslínur kalíums. Lausnin er að skoða logann í gegnum bláfjólubláa síu, sem getur verið kóbaltgler eða litarlausn í flöskunni (indigó eða metýlfjólublá sem finnast í sárasótthreinsiefninu, pyoctane). Sían mun gleypa gula litinn, sem gerir þér kleift að staðfesta tilvist kalíums í sýninu.

Tilnefningarkóðar

Til að auðvelda auðkenningu frumutegunda hefur sérstakur alstafakóði verið tekinn upp. Fyrir algengustu gerðir á heimilum okkar lítur það út eins og: tölustafur-stafur-tala, þar sem:

- fyrsti stafurinn er fjöldi frumna; hunsuð fyrir stakar frumur.

– fyrsti stafurinn gefur til kynna frumugerðina. Þegar það er fjarverandi er það Leclanche sink-grafít fruma (skaut: sink, raflausn: ammóníumklóríð, NH₄Cl, sinkklóríð ZnCl₂, bakskaut: MnO mangandíoxíð₂). Aðrar frumugerðir eru merktar sem hér segir (ódýrara natríumhýdroxíð er einnig notað í stað kalíumhýdroxíðs):

A, P – sink-loft frumefni (skaut: sink, andrúmsloftssúrefni minnkar á grafít bakskaut);

B, C, E, F, G - litíumfrumur (skaut: litíum, en mörg efni eru notuð sem bakskaut og raflausn);

H – Ni-MH nikkel-málmhýdríð rafhlaða (málmhýdríð, KOH, NiOOH);

K – Ni-Cd nikkel-kadmíum rafhlaða (kadmíum, KOH, NiOOH);

L - basískt frumefni (sink, KOH, MnO₂);

M – kvikasilfursþáttur (sink, KOH; HgO), ekki lengur notað;

S - silfur frumefni (sink, KOH; Ag₂UM);

Z - nikkel-mangan frumefni (sink, KOH, NiOOH, MnO₂).

- eftirfarandi bókstafur gefur til kynna lögun hlekksins:

F - lamellar;

R - sívalur;

S - rétthyrnd;

P – núverandi heiti frumna með önnur lögun en sívalur.

- endanleg mynd eða tölur gefa til kynna stærð tilvísunarinnar (vörulistagildi eða beint mál).

Merkingardæmi:

R03
 - sink-grafít fruma á stærð við litla fingur. Önnur heiti er AAA eða ör.

LR6 - basísk fruma á stærð við fingur. Önnur tilnefning er AA eða minion.

HR14  – Ni-MH rafhlaða, bókstafurinn C er einnig notaður fyrir stærð.

KR20 – Ni-Cd rafhlaða, stærð hennar er einnig merkt með bókstafnum D.

3LR12 - flöt rafhlaða með 4,5 V spennu, sem samanstendur af þremur basískum frumum.

6F22 - 9V rafhlaða; sex einstakar planar sink-grafít frumur eru lokaðar í rétthyrndu hulstri.

CR2032 - litíum-mangan fruma (litíum, lífræn raflausn, MnO₂) með þvermál 20 mm og þykkt 3,2 mm.