Peligros y reciclaje de pilas secas
[Métodos de investigación] Busca información, navega por Internet, investiga y experimenta.
[Pasos de la investigación] 1. Plantear temas de interés.
2. Aclarar objetivos y formular planes
3. Revisar información y realizar experimentos
4.
5. Los resultados muestran, defensa
[Miembros del equipo] Tong Longhuan, Chen, Tan, Hu Wei, Xie Gang, Liu Shengqi, Liu, Feng Xiujun.
[Instructor] Duan fue a las colinas.
Resumen: Con el desarrollo de la economía, las baterías secas desempeñan un papel cada vez más importante en nuestras vidas, y su uso también está aumentando rápidamente, llegando a casi todos los rincones de nuestras vidas. Sin embargo, estas pilas secas usadas no se eliminan adecuadamente. Aunque el volumen y la masa de las pilas secas usadas son pequeños e insignificantes en la basura doméstica, contienen una variedad de sustancias metálicas que si no se manipulan adecuadamente contaminarán el agua, el suelo, el aire, etc., lo que perjudicará directa o indirectamente la salud de las personas. y afectar la salud de las personas. Se puede ver que el daño de las pilas secas desechadas no es pequeño.
[Palabras clave] Residuos de pilas secas, peligros de metales pesados, reciclaje de contaminación, protección del medio ambiente
1 Objetivo de la investigación
El "asedio de la basura" ha hecho sonar la alarma. para nosotros. Esperamos que a través de la investigación sobre este tema, las personas puedan aprender más sobre los peligros y el reciclaje de las baterías secas usadas. Proteger el medio ambiente es responsabilidad de todos. Espero que todos presten atención a la situación del reciclaje de pilas secas usadas, investiguen más métodos de tratamiento y conviertan el daño en beneficio. Sabemos que el poder de un individuo puede ser insignificante, pero es suficiente para sustentar una civilización, una civilización con desarrollo sostenible. Uniendo el poder de cada uno de nosotros, los humanos, podemos construir un "Muro Verde" respetuoso con el medio ambiente.
En segundo lugar, la introducción de baterías secas de desecho
1. La estructura y composición de las baterías secas: nuestras baterías secas de uso común se denominan baterías de zinc-manganeso, también llamadas baterías de carbono-zinc. . Su cátodo es un cilindro hecho de zinc al que se le da forma de cilindro y se utiliza para almacenar productos químicos como electrolitos. El electrodo positivo es una varilla de carbono envuelta en una mezcla de dióxido de manganeso, polvo de carbono y cloruro de amonio, llamada paquete de carbono. Entre el paquete de carbón y el tubo de zinc se coloca una pasta compuesta de cloruro de amonio, una solución acuosa de cloruro de zinc y almidón, lo que se llama electropasta. El puerto de la batería está sellado con sellador de asfalto, colofonia, etc. Cuando funciona una batería seca, el zinc reacciona con el cloruro de amonio para producir hidrógeno, que se adhiere a la varilla de carbono. Debido a la alta resistencia del hidrógeno, se producirá un "fenómeno de polarización" cuando la batería esté funcionando, generando un voltaje considerable cerca de la batería y reduciendo el voltaje en los terminales del circuito. Por lo tanto, se agrega dióxido de manganeso a la batería como "agente despolarizante" y se agrega polvo de carbono para conducir la electricidad y absorber algunos gases generados durante la reacción. El componente principal de la pasta es el cloruro de amonio, que equivale al ácido sulfúrico diluido en pilas voltaicas. La función del cloruro de zinc en la pasta de zinc es aumentar la concentración de iones de zinc en la solución, reducir la corrosión de los tubos de zinc por el cloruro de amonio y extender la vida útil de la batería. Ingredientes: Contiene piel de zinc (lámina de hierro), varilla de carbono, mercurio, compuesto de ácido sulfúrico, tapa de cobre, etc. Por ejemplo, los componentes de la batería de desecho de zinc y manganeso número 1 pesan alrededor de 70 g, incluidos 5,2 g de varilla de carbono, 7,0 g de revestimiento de zinc, 25 g de polvo de manganeso, 0,5 g de tapa de cobre y 32 g de otros.
2. Producción y consumo de baterías en China: China es un importante productor y consumidor de baterías secas primarias. En 1999 se produjeron 1.500 millones de baterías, en 2000 fueron 16.300 millones de baterías y en 2006 fueron 17.400 millones de baterías, aumentando año tras año. Según las estadísticas de los departamentos pertinentes, mi país consume 8 mil millones de baterías secas cada año y la cantidad está aumentando a un ritmo del 10%. Lo anterior no incluye baterías secundarias como baterías de níquel-cadmio, baterías de níquel-hidruro metálico, baterías de iones de litio y baterías de plomo-ácido. Por lo tanto, China produce una gran cantidad de baterías de desecho cada año.
3. Los peligros de las pilas secas usadas
1. Los peligros de las pilas secas
Una pila de botón puede contaminar 600.000 litros de agua, lo que equivale a agua potable durante toda la vida de una persona. Una batería defectuosa en el suelo puede hacer que un metro cuadrado de terreno pierda su valor de uso, por lo que no es exagerado decir que las baterías usadas son "pequeñas bombas contaminantes". Las baterías secas que se utilizan comúnmente en nuestra vida diaria incluyen principalmente baterías ácidas de zinc-manganeso y baterías alcalinas de zinc-manganeso. Ambas baterías contienen varios elementos de metales pesados como mercurio, manganeso, cadmio, plomo y zinc.
Después de desechar las baterías secas usadas, la carcasa de la batería se corroerá lentamente y los metales pesados que contienen penetrarán gradualmente en el agua y el suelo, provocando contaminación. La característica más importante de la contaminación por metales pesados es que no se pueden degradar en la naturaleza y sólo se pueden eliminar mediante purificación artificial. Al mismo tiempo, debido a que los metales pesados son fáciles de acumular en el cuerpo, cuando se acumula una cierta cantidad con el tiempo, causará teratogénesis o cáncer y, eventualmente, conducirá a la muerte del organismo. Otra forma en que los metales pesados causan daño al cuerpo humano es a través de la cadena alimentaria. Después de que los peces y los camarones comen plancton que contiene metales pesados, los metales pesados se acumulan en el cuerpo de los peces y los camarones. Después de que la gente vuelva a comer este tipo de pescado y camarones, los metales pesados se acumularán en el cuerpo humano y, cuando alcancen un cierto nivel, tendrán un impacto grave en la salud de las personas. El daño de las pilas usadas se concentra principalmente en la pequeña cantidad de metales pesados que contienen.
Cadmio: Se acumula en el tracto respiratorio y digestivo. El envenenamiento crónico provoca enfisema, anemia y cambios óseos, mientras que el envenenamiento agudo puede provocar fácilmente una parálisis general.
Manganeso: La acumulación excesiva de manganeso en el organismo puede provocar disfunción neurológica, con manifestaciones tempranas de disfunción integral. Los casos más graves presentan piernas pesadas, habla monótona, expresiones apagadas e indiferentes y suelen ir acompañados de síntomas mentales.
Zinc: Las sales de zinc pueden precipitar proteínas y tener efectos irritantes en la piel y mucosas. Cuando la concentración en el agua supera los 10-50 mg/L, existe riesgo de cáncer y puede provocar neumonitis química.
Plomo: El plomo actúa principalmente sobre el sistema nervioso, sistema circulatorio, sistema digestivo, hígado, riñón y otros órganos. Puede inhibir el proceso anabólico de la hemoglobina y también puede actuar directamente sobre los glóbulos rojos maduros. lo que tiene un mayor impacto en los bebés y niños pequeños. Puede causar retraso en el crecimiento físico en los niños y el envenenamiento crónico por plomo puede causar retraso en el desarrollo intelectual en los niños.
Níquel: El níquel en polvo se disuelve en la sangre y participa en la circulación del cuerpo. Es altamente tóxico y puede dañar el sistema nervioso central, provocar variación de los vasos sanguíneos e incluso provocar cáncer en casos graves.
Cromo: puede provocar trastornos digestivos, cáncer de pulmón y úlceras gastrointestinales.
Mercurio: El más destacable de estos contaminantes de metales pesados. Este metal pesado es muy dañino para los humanos. Según nuestra investigación, desde hace mucho tiempo se añade una sustancia tóxica, el mercurio o compuestos de mercurio, a la producción de pilas secas en nuestro país. El contenido de mercurio de las pilas secas alcalinas en mi país alcanza entre 1 y 5, y el contenido de mercurio de las pilas secas neutras es 0,025. El mercurio que se utiliza cada año en la producción de pilas secas en mi país tiene una neurotoxicidad evidente y efectos adversos sobre el sistema endocrino y el sistema inmunológico. Del 65438 al 0953, ocurrió en la isla de Kyushu, Japón, la enfermedad de Minamata que conmocionó al mundo, la cual hizo sonar la alarma para la humanidad sobre la contaminación por mercurio.
Vía: batería → suelo → microorganismos → plantas → animales → alimentos → cuerpo humano → nervios → enfermedades crónicas.
Los metales pesados como el mercurio, el cadmio, el plomo, el zinc y el cromo pueden desnaturalizar las proteínas y amenazar la salud humana. Si los humanos ignoran el control de la contaminación por metales pesados, eventualmente se tragarán la píldora amarga que prepararon. Por ello, es cada vez más importante reforzar el reciclaje de pilas secas usadas.
2. Otras manifestaciones de los peligros de los residuos de pilas secas
Actualmente, existen cuatro formas principales de abordar los residuos domésticos en el mundo: relleno sanitario, incineración, compostaje y reutilización. En estos cuatro procesos, la contaminación de las pilas secas usadas mezcladas con residuos domésticos se refleja en:
Vertedero: Los metales pesados de las pilas secas usadas contaminan el agua y el suelo por ósmosis.
Incineración: Las baterías de desecho corroen los equipos a altas temperaturas y algunos metales pesados se volatilizan en las cenizas volantes del incinerador, lo que provoca contaminación del aire; los metales pesados se acumulan en el fondo del incinerador y contaminan las cenizas resultantes.
Compost: Las pilas usadas contienen un alto contenido de metales pesados, lo que provoca una disminución de la calidad del compost. Además, las baterías pueden interactuar entre sí, acelerando la fusión de metales pesados y provocando el correspondiente aumento de la contaminación.
Reutilización: Generalmente se utiliza el método metalúrgico del horno de reverbero. Aunque el proceso es fácil de dominar, la tasa de recuperación es sólo del 82% y el plomo restante aparece en forma de gas y polvo. Al mismo tiempo, el dióxido de azufre durante el proceso de fundición entrará al aire, provocando contaminación secundaria y poniendo en peligro directamente la salud de los operadores.
3. Comprender los peligros de las pilas secas usadas a través de experimentos.
Objetivo de la actividad: Organizar algunos experimentos para que los estudiantes comprendan el impacto de los contaminantes de las pilas secas en animales y plantas, de modo que los estudiantes puedan aprender a cooperar con otros, diseñar experimentos y realizar observaciones y registros. Al buscar información, puede aprender más sobre los peligros de las baterías secas usadas.
Experimento 1: Efecto de los contaminantes residuales de pilas secas sobre el crecimiento de las plantas
Herramientas experimentales: dos contenedores.
Material experimental: cuatro ajos, dos pilas y un poco de agua mineral.
Pasos experimentales:
1. Diseccionar la batería y disolver su contenido interno en agua mineral para obtener una solución de 2 litros.
2. Remojar el ajo en recipientes con agua limpia y líquido de batería respectivamente, y observar los cambios en el ajo.
Datos experimentales e imágenes:
(1) Situación recién agregada:
Figura 1: No hay cambios en el ajo en agua clara Figura 2: Ajo en solución de batería No hay cambios en el ajo.
② 6 horas después de agregar líquido de batería:
Imagen 3: El ajo no cambia en el agua Figura 4: El ajo cambia un poco de color.
③Al tercer día después de agregar el líquido de la batería:
El ajo en la solución de la batería está un poco marchito, pero el ajo en el agua no cambia.
④Día 5 de agregar la solución de batería:
Hay pequeños hoyos en la superficie del ajo en la solución de batería, pero el ajo aún está fresco en agua limpia.
⑤Día 7 después de agregar la solución de batería:
Los huesos en la superficie del ajo en la solución de batería se hicieron más grandes, pero no hubo cambios obvios en el ajo en agua limpia.
⑥Día 10 después de agregar la solución de batería:
La superficie del ajo en la solución de batería es negra, la parte superior es obviamente amarilla y las raíces están completamente negras. No hay ningún cambio evidente en el ajo en agua clara.
Experimento 2: Efectos de los contaminantes residuales de pilas secas en el crecimiento de animales acuáticos
Herramientas experimentales: tres peceras.
Material experimental: dos peces de colores, un líquido mezclado y seis botellas de agua mineral.
Pasos experimentales: primero, agregue una cantidad adecuada de agua mineral a dos peceras y coloque dos peces dorados con la misma apariencia y tamaño en dos recipientes respectivamente; luego vierta el líquido residual de la batería en una pecera. , saque el pez dorado después de 5 minutos y colóquelo en otra pecera llena de agua limpia para observar el fenómeno, luego vuelva a colocarlo en el tanque original para observarlo.
Datos experimentales e imágenes:
(1) Etapa inicial:
Foto 1: Peces dorados de la misma apariencia y tamaño nadan libremente en agua clara.
⑵ A medio plazo: no hay cambios en los peces dorados en agua clara, pero los peces dorados que nadan en la solución de la batería durante 5 minutos no están en buenas condiciones para nadar.
⑶ Período posterior: concéntrese en observar los cambios de los peces de colores en la solución de la batería.
① 4 horas después de agregar el líquido de la batería: el nivel de actividad del pez dorado en el recipiente del líquido de la batería se reduce significativamente; el pez dorado no cambia en agua clara.
La posible contaminación de las baterías usadas ha atraído una atención generalizada en todos los ámbitos de la vida. China es el mayor productor y consumidor de baterías secas del mundo. Los datos muestran que hay más de 1.400 fabricantes de baterías en mi país. En 1980, la producción de baterías secas superó a la de Estados Unidos, ocupando el primer lugar en el mundo. Desde 65438 hasta 1998, la producción de baterías secas de mi país alcanzó los 1.400 millones, mientras que la producción mundial total de baterías secas en el mismo año fue de aproximadamente 30.000 millones. La posible contaminación de las baterías usadas ha atraído una amplia atención en todos los ámbitos de la vida. China es el mayor productor y consumidor de baterías secas del mundo. Los datos muestran que hay más de 1.400 fabricantes de baterías en mi país. En 1980, la producción de baterías secas superó a la de Estados Unidos, ocupando el primer lugar en el mundo. Desde 65438 hasta 1998, la producción de baterías secas de mi país alcanzó los 1.400 millones, mientras que la producción mundial total de baterías secas en el mismo año fue de aproximadamente 30.000 millones.
Una cantidad tan enorme de baterías expone un gran problema: cómo evitar que tantas baterías dañen y contaminen nuestro entorno vital. Según nuestra investigación, las baterías usadas contienen una gran cantidad de metales pesados y soluciones de electrolitos, como ácidos y álcalis usados. Si se desechan a voluntad, las baterías corruptas destruirán nuestras fuentes de agua y erosionarán los cultivos y la tierra de los que dependemos para sobrevivir. Nuestro entorno de vida enfrenta una gran amenaza. Si una batería número uno se pudre bajo tierra, sus sustancias tóxicas pueden hacer que un metro cuadrado de tierra pierda su valor de uso; si se arroja una pila de botón al agua, las sustancias tóxicas que contiene contaminarán 600.000 litros de pilas de desecho; Contienen cadmio y plomo, mercurio, níquel, zinc, manganeso y otros metales pesados, entre los cuales el cadmio, el plomo y el mercurio son perjudiciales para el cuerpo humano. Sin embargo, aunque metales como el níquel y el zinc son sustancias beneficiosas dentro de un cierto rango de concentración, exceder el límite en el medio ambiente también puede causar daños al cuerpo humano.
Los metales pesados que se filtran de las baterías usadas contaminarán cuerpos de agua como ríos, lagos y océanos, poniendo en peligro la supervivencia de la vida acuática y la utilización de los recursos hídricos, y amenazando indirectamente la salud humana. Las soluciones de electrolitos, como los residuos de ácido y de álcali, pueden contaminar la tierra, acidificarla y salinizarla, como las bombas de tiempo enterradas a nuestro alrededor. Por tanto, la recogida y tratamiento de las pilas usadas es muy importante. Si se maneja incorrectamente, puede causar graves daños al medio ambiente ecológico y a la salud humana. Desechar a voluntad las baterías usadas no sólo contamina el medio ambiente, sino que también desperdicia recursos. Alguien ha calculado una cuenta basándose en la producción anual de 654,38 billones de baterías en nuestro país, el consumo anual es de 65.438056 toneladas de zinc, 226.000 toneladas de dióxido de manganeso, 2.080 toneladas de cobre, 27.000 toneladas de cloruro de zinc, 79.000 toneladas de cloruro de amonio. 43.000 toneladas de varillas de carbono.
La toxicidad del mercurio
El mercurio, comúnmente conocido como "mercurio", es una sustancia líquida a temperatura ambiente que puede prevenir la oxidación del zinc metálico del cátodo en la batería y aumentarla. la vida útil de almacenamiento de la batería. Hace mucho tiempo, casi todas las baterías con zinc como electrodo negativo tenían una cierta cantidad de mercurio como conservante. Pero la combinación de mercurio y mercurio es neurotóxica y también puede tener efectos adversos sobre los sistemas endocrino e inmunológico. Conducirá a dificultad para hablar, marcha inestable, parálisis de las extremidades y, finalmente, provocará espasmos corporales, trastornos mentales y la muerte.
Con el avance de la ciencia y la tecnología, se han comenzado a implementar gradualmente baterías bajas en mercurio y libres de mercurio. Forafac, un fluoropolímero que reemplaza al mercurio, ha logrado buenos resultados en la prevención de la corrosión del zinc.
Desde hace mucho tiempo se añade una sustancia tóxica, el mercurio o compuestos de mercurio, a la producción de pilas secas en nuestro país. Toxicidad por cadmio de las pilas alcalinas secas en mi país
El cadmio no es un oligoelemento esencial para el cuerpo humano. El cadmio no está presente en el cuerpo de los bebés recién nacidos, pero se acumula a medida que envejecen. El cadmio es nefrotóxico y su daño a los riñones es irreversible. Al mismo tiempo, después de un daño renal, pueden producirse osteoporosis, raquitismo, fracturas, etc. En 1993, la Unión para el Control Internacional del Cáncer designó al cadmio como carcinógeno IA. Por las razones anteriores, muchos países desarrollados han propuesto prohibir el uso de baterías de cadmio-níquel, y las baterías de níquel-hidruro metálico han reemplazado a las baterías de cadmio-níquel, evitando así el uso de cadmio. Sin embargo, la gran mayoría de los fabricantes de baterías de mi país todavía utilizan cadmio como materia prima para producir baterías, lo que aumenta aún más los peligros de las baterías.
Aunque las pilas usadas son pequeñas, son muy dañinas. Sin embargo, debido a que la contaminación de las baterías usadas no se puede sentir con los sentidos, como la contaminación de la basura, el aire y el agua, y está muy oculta, no ha recibido la atención que merece. En la actualidad, mi país se ha convertido en un importante país productor y consumidor de baterías, y la contaminación por baterías residuales es un problema ambiental importante que debe resolverse con urgencia.
Aunque la tecnología avanzada nos ha dado la dirección correcta, la situación de la contaminación de las baterías en nuestro país aún no es optimista. En la actualidad, la mayoría de los residuos de pilas de nuestro país se mezclan con la basura doméstica y se entierran bajo tierra. Con el tiempo, después de la conversión, las baterías pueden descomponerse y los metales pesados pueden disolverse, lo que puede contaminar las aguas subterráneas y el suelo. Una vez que se cultivan los cultivos, los metales pesados pueden acumularse en ellos y, en última instancia, afectar la salud humana a lo largo de la cadena alimentaria.