Përpunimi i burimeve kimike të energjisë

Një situatë e zakonshme në çdo shtëpi është se bateritë e blera së fundmi nuk janë më të mira. Apo ndoshta, duke u kujdesur për mjedisin, dhe në të njëjtën kohë - për pasurinë e portofolit tonë, kemi marrë bateri? Pas një kohe edhe ata do të refuzojnë të bashkëpunojnë. Pra në plehra? Absolutisht jo! Duke ditur për kërcënimet që qelizat shkaktojnë në mjedis, ne do të kërkojmë një pikë grumbullimi.

Koleksion

Cila është shkalla e problemit që kemi të bëjmë? Një raport i vitit 2011 nga Kryeinspektori i Mjedisit tregoi se më shumë se 400 milionë qeliza dhe bateri. Përafërsisht i njëjti numër kreu vetëvrasje.

Oriz. 1. Përbërja mesatare e lëndëve të para (qeliza të përdorura) nga koleksionet shtetërore.

Pra, ne duhet të zhvillojmë rreth 92 mijë tonë mbetje të rrezikshme që përmbajnë metale të rënda (merkur, kadmium, nikel, argjend, plumb) dhe një sërë përbërjesh kimike (hidroksid kaliumi, klorur amoniumi, dioksid mangani, acid sulfurik) (Fig. 1). Kur i hedhim – pasi veshja është gërryer – ndotin tokën dhe ujin (Fig. 2). Të mos i bëjmë një “dhuratë” të tillë mjedisit, pra edhe vetes. Nga kjo shumë, 34% është zënë nga përpunues të specializuar. Prandaj, ka ende shumë për të bërë dhe nuk është ngushëllim që nuk është vetëm në Poloni?

Oriz. 2. Veshjet e qelizave të gërryera.

Nuk kemi më një justifikim se ku të shkojmë qelizat e përdorura. Çdo prizë që shet bateri dhe zëvendësime kërkohet t'i pranojë ato nga ne (si dhe pajisjet e vjetra elektronike dhe elektroshtëpiake). Gjithashtu, shumë dyqane dhe shkolla kanë kontejnerë në të cilët mund të vendosim kafaze. Pra, le të mos "mohojmë" dhe të mos i hedhim bateritë dhe akumulatorët e përdorur në koshin e plehrave. Me pak dëshirë do të gjejmë një pikë grumbullimi dhe vetë lidhjet peshojnë aq pak sa lidhja nuk do të na lodhë.

klasifikim

Si me të tjerët materiale të riciklueshme, transformimi efikas ka kuptim pas renditjes. Mbetjet nga impiantet industriale janë zakonisht të njëtrajtshme në cilësi, por mbetjet nga koleksionet publike janë një përzierje e llojeve të qelizave të disponueshme. Kështu, bëhet pyetja kryesore ndarja.

Në Poloni klasifikimi bëhet me dorë, ndërsa vendet e tjera evropiane tashmë kanë linja të automatizuara të renditjes. Ata përdorin sita me madhësi të përshtatshme rrjetë (duke lejuar ndarja e qelizave të madhësive të ndryshme) dhe rëntgen (radhitja e përmbajtjes). Përbërja e lëndëve të para nga koleksionet në Poloni është gjithashtu paksa e ndryshme.

Deri vonë, dominonin qelizat tona klasike acidike Leclanche. Vetëm kohët e fundit është bërë e dukshme avantazhi i qelizave alkaline më moderne, të cilat pushtuan tregjet perëndimore shumë vite më parë. Në çdo rast, të dy llojet e qelizave të disponueshme përbëjnë më shumë se 90% të baterive të mbledhura. Pjesa tjetër janë bateri me butona (orë fuqizues (Fig. 3) ose kalkulatorë), bateri të ringarkueshme dhe bateri litiumi për telefona dhe laptopë. Arsyeja për një pjesë kaq të vogël është çmimi më i lartë dhe jeta më e gjatë e shërbimit në krahasim me elementët e disponueshëm.

Oriz. 3. Lidhje argjendi e përdorur për të fuqizuar orët e dorës.

Përpunim

Pas ndarjes, është koha për gjënë më të rëndësishme faza e përpunimit - rikuperimi i lëndëve të para. Për secilin lloj, produktet e marra do të jenë paksa të ndryshme. Megjithatë, teknikat e përpunimit janë të ngjashme.

përpunimi mekanik konsiston në bluarjen e mbetjeve në mullinj. Fraksionet që rezultojnë ndahen duke përdorur elektromagnet (hekuri dhe lidhjet e tij) dhe sisteme të veçanta sitë (metale të tjera, elementë plastikë, letër, etj.). I përmbytur metoda është që nuk ka nevojë të renditni me kujdes lëndët e para përpara përpunimit, defekt - një sasi e madhe mbetjesh të papërdorshme që kërkojnë asgjësimin në landfille.

Riciklimi hidrometalurgjik është shpërbërja e qelizave në acide ose baza. Në fazën tjetër të përpunimit, tretësirat që rezultojnë pastrohen dhe ndahen, për shembull, kripërat metalike, për të marrë elementë të pastër. I madh avantazh metoda karakterizohet nga konsumi i ulët i energjisë dhe një sasi e vogël mbetjesh që kërkojnë asgjësim. defekt Kjo metodë riciklimi kërkon klasifikim të kujdesshëm të baterive për të shmangur kontaminimin e produkteve që rezultojnë.

Përpunimi termik konsiston në ndezjen e qelizave në furrat e dizajnit të duhur. Si rezultat, oksidet e tyre shkrihen dhe fitohen (lëndët e para për mullinj çeliku). I përmbytur metoda konsiston në mundësinë e përdorimit të baterive të pazgjedhura, defekt dhe – konsumi i energjisë dhe gjenerimi i produkteve të dëmshme me djegie.

Përveç kësaj të riciklueshme Qelizat ruhen në landfill pas mbrojtjes paraprake kundër hyrjes së përbërësve të tyre në mjedis. Megjithatë, kjo është vetëm një masë e gjysmë, duke shtyrë nevojën për t'u marrë me këtë lloj mbetjesh dhe mbetjet e shumë lëndëve të para me vlerë.

Ne gjithashtu mund të rivendosim disa nga lëndët ushqyese në laboratorin tonë të shtëpisë. Këta janë përbërësit e elementëve klasikë Leclanche - zink me pastërti të lartë nga kupat që rrethojnë elementin dhe elektroda grafiti. Përndryshe, mund të veçojmë dioksidin e manganit nga përzierja brenda përzierjes - thjesht e ziejmë me ujë (për të hequr papastërtitë e tretshme, kryesisht klorurin e amonit) dhe filtojmë. Mbetja e patretshme (e ndotur me pluhur qymyri) është e përshtatshme për shumicën e reaksioneve që përfshijnë MnO.₂.

Por jo vetëm elementët e përdorur për të fuqizuar pajisjet shtëpiake janë të riciklueshme. Bateritë e vjetra të makinave janë gjithashtu një burim i lëndëve të para. Prej tyre nxirret plumbi, i cili më pas përdoret në prodhimin e pajisjeve të reja dhe asgjësohen kutitë dhe elektrolitet që i mbushin.

Askujt nuk duhet t'i kujtohet dëmi mjedisor që mund të shkaktohet nga solucioni toksik i metaleve të rënda dhe acidit sulfurik. Për qytetërimin tonë teknik me zhvillim të shpejtë, shembulli i qelizave dhe baterive është një model. Një problem në rritje nuk është vetë prodhimi i produktit, por asgjësimi i tij pas përdorimit. Shpresoj që lexuesit e revistës Tekniku i Ri do të frymëzojnë të tjerët të riciklojnë me shembullin e tyre.

Eksperimenti 1 - bateri litium

qelizat e litiumit ato përdoren në kalkulatorë dhe për të mbajtur energjinë e BIOS-it të pllakave amë të kompjuterëve (Fig. 4). Le të konfirmojmë praninë e litiumit metalik në to.

Oriz. 4. Një qelizë litium-mangani që përdoret për të mbajtur energjinë e BIOS-it të një pllake amë kompjuteri.

Pas çmontimit të elementit (për shembull, tipi i zakonshëm CR2032), mund të shohim detajet e strukturës (Fig. 5): Shtresa e zezë e ngjeshur e dioksidit të manganit MnO₂, një elektrodë ndarëse poroze e ngopur me një solucion elektroliti organik, duke izoluar një unazë plastike dhe dy pjesë metalike që formojnë një strehim.

Oriz. 5. Përbërësit e një qelize litium-mangani: 1. Pjesa e poshtme e trupit me një shtresë metali litium (elektrodë negative). 2. Ndarës i ngopur me një zgjidhje organike elektrolite. 3. Shtresa e shtypur e dioksidit të manganit (elektrodë pozitive). 4. Unazë plastike (izolator elektrodë). 5. Strehimi i sipërm (terminali i elektrodës pozitive).

Elektroda më e vogël (elektroda negative) është e mbuluar me një shtresë litiumi, e cila errësohet shpejt në ajër. Elementi identifikohet nga një provë me flakë. Për ta bërë këtë, merrni pak metal të butë në fund të telit të hekurit dhe futeni kampionin në flakën e djegësit - ngjyra e karminës tregon praninë e litiumit (Fig. 6). Mbetjet metalike i hedhim duke i tretur në ujë.

Oriz. 6. Një mostër e litiumit në një flakë djegëse.

Vendosni një elektrodë metalike me një shtresë litiumi në një gotë dhe derdhni disa cm³ ujë. Një reagim i dhunshëm ndodh në enë, i shoqëruar nga lëshimi i gazit të hidrogjenit:

Hidroksidi i litiumit është një bazë e fortë dhe mund ta testojmë lehtësisht me letër treguese.

Përvoja 2 - lidhje alkaline

Pritini një element alkalik të disponueshëm, për shembull, lloji LR6 ("gisht", AA). Pas hapjes së kupës metalike, struktura e brendshme është e dukshme (Fig. 7): brenda ka një masë të lehtë që formon një anodë (hidroksid kaliumi ose natriumi dhe pluhur zinku), dhe një shtresë e errët e dioksidit të manganit MnO që e rrethon atë.₂ me pluhur grafiti (katodë qelizore).

Oriz. 7. Reaksioni alkalik i masës anode në një qelizë alkaline. Struktura e dukshme qelizore: masë e lehtë formuese anode (KOH + pluhur zinku) dhe dioksid mangani i errët me pluhur grafiti si katodë.

Elektrodat ndahen nga njëra-tjetra nga një diafragmë letre. Aplikoni një sasi të vogël të substancës së lehtë në shiritin e provës dhe lagni atë me një pikë ujë. Ngjyra blu tregon reaksionin alkalik të masës së anodës. Lloji i hidroksidit të përdorur verifikohet më së miri me një provë flake. Një mostër me madhësinë e disa farave të lulekuqes është ngjitur në një tel hekuri të njomur në ujë dhe vendoset në një flakë djegëse.

Ngjyra e verdhë tregon përdorimin e hidroksidit të natriumit nga prodhuesi, dhe ngjyra rozë-vjollcë tregon hidroksid kaliumi. Meqenëse përbërjet e natriumit ndotin pothuajse të gjitha substancat dhe testi i flakës për këtë element është jashtëzakonisht i ndjeshëm, ngjyra e verdhë e flakës mund të maskojë linjat spektrale të kaliumit. Zgjidhja është të shikosh flakën përmes një filtri blu-vjollce, i cili mund të jetë qelqi kobalt ose një tretësirë ​​ngjyrosëse në balonë (vjollca metil ose metil që gjendet në dezinfektuesin e plagës, pioktan). Filtri do të thithë ngjyrën e verdhë, duke ju lejuar të konfirmoni praninë e kaliumit në mostër.

Kodet e emërtimit

Për të lehtësuar identifikimin e llojit të qelizës, është futur një kod i veçantë alfanumerik. Për llojet më të zakonshme në shtëpitë tona duket si: numër-gërmë-gërmë-numër, ku:

- shifra e parë është numri i qelizave; injoruar për qelizat e vetme.

– shkronja e parë tregon llojin e qelizës. Kur mungon, është një qelizë zink-grafit Leclanche (anodë: zink, elektrolit: klorur amoni, NH₄Cl, klorur zinku ZnCl₂, katodë: dioksid mangani MnO₂). Llojet e tjera të qelizave janë etiketuar si më poshtë (hidroksidi më i lirë i natriumit përdoret gjithashtu në vend të hidroksidit të kaliumit):

A, P – elementet zink-ajër (anoda: zinku, oksigjeni atmosferik reduktohet në një katodë grafiti);

B, C, E, F, G - qelizat e litiumit (anoda: litium, por shumë substanca përdoren si katodë dhe elektrolit);

H – Bateria nikel-metal hidride Ni-MH (hidrid metali, KOH, NiOOH);

K – Bateri Ni-Cd nikel-kadmium (kadmium, KOH, NiOOH);

L – element alkalik (zink, KOH, MnO₂);

M – elementi i merkurit (zink, KOH; HgO), i pa përdorur më;

S – element argjendi (zink, KOH; Ag₂RRETH);

Z – elementi nikel-mangan (zink, KOH, NiOOH, MnO₂).

- shkronja e mëposhtme tregon formën e lidhjes:

F - lamelare;

R - cilindrike;

S - drejtkëndëshe;

P – emërtimi aktual i qelizave me forma të ndryshme nga ato cilindrike.

– figura ose shifrat përfundimtare tregojnë madhësinë e referencës (vlerat e katalogut ose duke dhënë drejtpërdrejt dimensionet).

Shembuj të shënimit:

R03
 - një qelizë zinku-grafit me madhësinë e një gishti të vogël. Një tjetër emërtim është AAA ose mikro.

LR6 - një qelizë alkaline me madhësinë e një gishti. Një tjetër përcaktim është AA ose minion.

HR14  – Bateri Ni-MH, germa C përdoret edhe për madhësi.

KR20 – Bateri Ni-Cd, madhësia e së cilës shënohet edhe me shkronjën D.

3LR12 - një bateri e sheshtë me një tension prej 4,5 V, e përbërë nga tre qeliza alkaline.

6F22 – Bateri 9V; gjashtë qeliza individuale planare zink-grafit janë të mbyllura në një kuti drejtkëndëshe.

CR2032 – qelizë litium-mangan (litium, elektrolit organik, MnO₂) me diametër 20 mm dhe trashësi 3,2 mm.