Химийн энергийн эх үүсвэрийг боловсруулах

Гэр орон бүрт тохиолддог нийтлэг нөхцөл байдал бол саяхан худалдаж авсан батерейнууд сайн байхаа больсон явдал юм. Эсвэл хүрээлэн буй орчиндоо анхаарал тавьж, тэр үед хэтэвчнийхээ баялагийн талаар бид батерейтай болсон болов уу? Хэсэг хугацааны дараа тэд бас хамтран ажиллахаас татгалзах болно. Тэгэхээр хогийн саванд уу? Үгүй ээ! Хүрээлэн буй орчинд эсүүд ямар аюул заналхийлж байгааг мэдсэнээр бид цугларах цэгийг хайх болно.

Цуглуулга

Бидний тулгараад байгаа асуудлын цар хүрээ юу вэ? Байгаль орчны ахлах байцаагчийн 2011 оны тайланд түүнээс дээш байна 400 сая эс ба батерей. Ойролцоогоор ийм тооны хүн амиа хорлосон.

Цагаан будаа. 1. Улсын цуглуулгаас түүхий эд (ашигласан эс)-ийн дундаж найрлага.

Тиймээс бид хөгжих хэрэгтэй 92 мянга орчим тонн аюултай хог хаягдал хүнд металл (мөнгөн ус, кадми, никель, мөнгө, хар тугалга) болон хэд хэдэн химийн нэгдлүүд (калийн гидроксид, аммонийн хлорид, манганы давхар исэл, хүхрийн хүчил) агуулсан (Зураг 1). Бид тэдгээрийг хаяхад - бүрээс нь зэвэрсэний дараа тэд хөрс, усыг бохирдуулдаг (Зураг 2). Байгаль орчинд, тиймээс өөрсдөдөө ийм "бэлэг" бүү хийцгээе. Үүний 34 хувийг төрөлжсөн процессорууд эзэлжээ. Тиймээс хийх зүйл их байгаа бөгөөд энэ нь зөвхөн Польшид биш байгаа нь тайвшрал биш гэж үү?

Цагаан будаа. 2. Зэвэрсэн эсийн бүрээс.

Бидэнд хаашаа ч явахгүй гэсэн шалтаг байхгүй болсон ашигласан эсүүд. Батерей, сэлбэг хэрэгслийг зардаг бүх цэгүүд (мөн хуучин электрон бараа, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл) биднээс хүлээн авах шаардлагатай. Мөн олон дэлгүүр, сургуулиудад тор хийх боломжтой сав байдаг. Иймд "зайлшгүй" байж, ашигласан батарей, аккумляторыг хогийн саванд хаяхгүй байцгаая. Бага зэрэг хүслээр бид цуглуулах цэгийг олох болно, холбоосууд нь өөрөө маш бага жинтэй тул холбоос нь биднийг ядраахгүй.

Эрэмбэлж байна

Бусадтай адил дахин ашиглах боломжтой материал, үр ашигтай хувиргалт нь эрэмбэлсэний дараа утга учиртай болно. Аж үйлдвэрийн хаягдал нь ихэвчлэн нэг төрлийн чанартай байдаг боловч нийтийн цуглуулгаас гарч буй хог хаягдал нь боломжтой эсийн төрлийн холимог юм. Тиймээс гол асуулт гарч ирнэ тусгаарлалт.

Польшид ангилах ажлыг гараар хийдэг бол Европын бусад орнууд автоматжуулсан ангилах шугамтай болсон байна. Тэд тохирох торны хэмжээтэй шигшүүр ашигладаг (зөвшөөрөх янз бүрийн хэмжээтэй эсийг тусгаарлах) болон рентген (агуулгын ангилах). Польш дахь цуглуулгаас авсан түүхий эдийн найрлага нь бас арай өөр юм.

Саяхныг хүртэл бидний сонгодог хүчиллэг Leclanche эсүүд давамгайлж байсан. Олон жилийн өмнө барууны зах зээлийг байлдан дагуулж байсан илүү орчин үеийн шүлтлэг эсийн давуу тал саяхан л мэдэгдэхүйц болж байна. Ямар ч тохиолдолд хоёр төрлийн нэг удаагийн эсүүд нь цуглуулсан батерейны 90 гаруй хувийг эзэлдэг. Үлдсэн хэсэг нь товчлуурын батерей (цахилгаан цаг (3-р зураг) эсвэл тооцоолуур), цэнэглэдэг батерей, утас, зөөврийн компьютерт зориулсан лити батерей юм. Ийм бага хэмжээний хувьцааны шалтгаан нь нэг удаагийн элементтэй харьцуулахад өндөр үнэ, үйлчилгээний хугацаа урт байдаг.

Цагаан будаа. 3. Бугуйн цагийг тэжээхэд ашигладаг мөнгөн холбоос.

Боловсруулалт

Салсны дараа хамгийн чухал зүйлээ хийх цаг болжээ боловсруулах үе шат - түүхий эдийг нөхөн сэргээх. Төрөл бүрийн хувьд хүлээн авсан бүтээгдэхүүн нь арай өөр байх болно. Гэсэн хэдий ч боловсруулах технологи нь ижил төстэй байдаг.

механик боловсруулалт тээрэм дэх хог хаягдлыг нунтаглахаас бүрддэг. Үүссэн фракцуудыг цахилгаан соронзон (төмөр ба түүний хайлш) болон тусгай шигшүүрийн систем (бусад металл, хуванцар элемент, цаас гэх мэт) ашиглан тусгаарладаг. Нар мандах Энэ арга нь түүхий эдийг боловсруулахаас өмнө сайтар ангилах шаардлагагүй, гажиг - хогийн цэгт хаях шаардлагатай их хэмжээний ашиглах боломжгүй хог хаягдал.

Гидрометаллургийн дахин боловсруулалт Энэ нь эсийг хүчил эсвэл суурьт уусгах явдал юм. Боловсруулалтын дараагийн шатанд үүссэн уусмалыг цэвэршүүлж, жишээлбэл, металлын давсыг ялгаж, цэвэр элементүүдийг олж авна. Том Давуу тал Энэ арга нь эрчим хүчний бага зарцуулалт, зайлуулах шаардлагатай бага хэмжээний хог хаягдлаар тодорхойлогддог. Согог Энэхүү дахин боловсруулах арга нь үүссэн бүтээгдэхүүнийг бохирдуулахгүйн тулд батерейг сайтар ангилахыг шаарддаг.

Дулааны боловсруулалт тохирох загвартай зууханд эсүүдийг шатаахаас бүрдэнэ. Үүний үр дүнд тэдгээрийн исэл хайлж, олж авдаг (ган тээрмийн түүхий эд). Нар мандах Энэ арга нь ангилаагүй батерейг ашиглах боломжоос бүрдэнэ. гажиг ба – эрчим хүчний хэрэглээ, хортой шаталтын бүтээгдэхүүн бий болгох.

Түүнээс гадна дахин боловсруулах боломжтой Эсүүд нь тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг хүрээлэн буй орчинд нэвтрэхээс урьдчилан хамгаалсны дараа хогийн цэгт хадгалагддаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь зөвхөн хагас арга хэмжээ бөгөөд энэ төрлийн хог хаягдал, олон үнэт түүхий эдийг хаягдалтай тэмцэх хэрэгцээг хойшлуулж байна.

Мөн бид гэрийн лабораторид зарим шим тэжээлийг сэргээж чадна. Эдгээр нь сонгодог Leclanche элементүүдийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм - элементийг тойрсон аяганаас өндөр цэвэршилттэй цайр, бал чулуу электродууд. Өөрөөр хэлбэл, бид холимог доторх хольцоос манганы давхар ислийг салгаж болно - зүгээр л усаар буцалгаж (уусдаг хольц, голчлон аммонийн хлоридыг зайлуулах) ба шүүнэ. Уусдаггүй үлдэгдэл (нүүрсний тоосоор бохирдсон) нь MnO-тэй холбоотой ихэнх урвалд тохиромжтой.₂.

Гэхдээ зөвхөн гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлд ашигладаг элементүүдийг дахин боловсруулж ашиглах боломжгүй юм. Хуучин машины аккумуляторууд нь бас түүхий эдийн эх үүсвэр болдог. Тэднээс хар тугалга гарган авч, дараа нь шинэ төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд хайрцаг болон тэдгээрийн дүүргэгч электролитийг устгадаг.

Хүнд металл, хүхрийн хүчлийн хортой уусмалаас үүдэн байгаль орчинд учруулдаг хор хөнөөлийг хэнд ч сануулах шаардлагагүй. Манай эрчимтэй хөгжиж буй техникийн соёл иргэншлийн хувьд эс, батерейны жишээ нь загвар юм. Өсөн нэмэгдэж буй асуудал бол бүтээгдэхүүнийг өөрөө үйлдвэрлэх биш, харин хэрэглэсний дараа устгах явдал юм. Залуу техникч сэтгүүлийн уншигчид өөрсдийн үлгэр жишээгээрээ бусдад дахин боловсруулах урам зориг өгнө гэдэгт найдаж байна.

Туршилт 1 - литийн зай

лити эсүүд тэдгээрийг тооцоолуур болон компьютерийн эх хавтангийн BIOS-ийн хүчийг хадгалахад ашигладаг (Зураг 4). Тэдгээрийн дотор металлын лити байгаа эсэхийг баталцгаая.

Цагаан будаа. 4. Компьютерийн эх хавтангийн BIOS-ийн тэжээлийг хадгалахад ашигладаг лити-манганы эс.

Элементийг задласны дараа (жишээлбэл, нийтлэг төрөл CR2032) бид бүтцийн дэлгэрэнгүй мэдээллийг харж болно (Зураг 5): манганы давхар ислийн MnO-ийн хар шахсан давхарга.₂, Органик электролитийн уусмалаар шингээсэн сүвэрхэг тусгаарлагч электрод, хуванцар цагираг болон орон сууцны хоёр металл эд ангиудыг тусгаарладаг.

Цагаан будаа. 5. Лити-манганы эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд: 1. Лити металлын давхарга бүхий биеийн доод хэсэг (сөрөг электрод). 2. Органик электролитийн уусмалаар шингээсэн тусгаарлагч. 3. Манганы давхар ислийн дарагдсан давхарга (эерэг электрод). 4. Хуванцар цагираг (электродын тусгаарлагч). 5. Дээд талын орон сууц (эерэг электродын терминал).

Жижиг (сөрөг электрод) нь литийн давхаргаар хучигдсан байдаг бөгөөд энэ нь агаарт хурдан харанхуйлдаг. Элементийг галын туршилтаар тодорхойлно. Үүнийг хийхийн тулд төмрийн утасны төгсгөлд зөөлөн металл авч, дээжийг шатаагч дөл рүү оруулна - кармин өнгө нь лити байгааг илтгэнэ (Зураг 6). Бид металлын үлдэгдлийг усанд уусгах замаар устгадаг.

Цагаан будаа. 6. Шатагчийн дөл дэх литийн дээж.

Лити давхаргатай металл электродыг шилэн аяганд хийж, хэдэн см-ээр хийнэ³ ус. Усан онгоцонд хүчтэй урвал үүсч, устөрөгчийн хий ялгардаг.

Литийн гидроксид нь хүчтэй суурь бөгөөд бид үүнийг заагч цаасаар хялбархан шалгаж болно.

Туршлага 2 - шүлтлэг холбоо

Нэг удаагийн шүлтлэг элементийг хайчилж ав, жишээлбэл, LR6 ("хуруу", АА). Металл аягыг онгойлгосны дараа дотоод бүтэц нь харагдана (Зураг 7): дотор нь анод (кали эсвэл натрийн гидроксид, цайрын тоос) үүсгэдэг хөнгөн масс, түүнийг хүрээлсэн манганы давхар ислийн MnO-ийн харанхуй давхарга байдаг.₂ бал чулууны тоостой (эсийн катод).

Цагаан будаа. 7. Шүлтлэг эсийн анодын массын шүлтлэг урвал. Үзэгдэх эсийн бүтэц: хөнгөн анод үүсгэгч масс (KOH + цайрын тоос) ба катодын хувьд бал чулууны тоос бүхий харанхуй манганы давхар исэл.

Электродууд нь цаасан диафрагмаар бие биенээсээ тусгаарлагддаг. Туршилтын туузан дээр бага хэмжээний хөнгөн бодис хэрэглэж, дусал усаар чийглэнэ. Цэнхэр өнгө нь анодын зуурмагийн шүлтлэг урвалыг илтгэнэ. Ашигласан гидроксидын төрлийг галын туршилтаар хамгийн сайн баталгаажуулдаг. Хэд хэдэн намууны үрийн хэмжээтэй дээжийг усанд дэвтээсэн төмрийн утсанд нааж, шатаах галд хийнэ.

Шар өнгө нь үйлдвэрлэгч натрийн гидроксидын хэрэглээг, ягаан-ягаан өнгө нь калийн гидроксидыг илэрхийлдэг. Натрийн нэгдлүүд нь бараг бүх бодисыг бохирдуулдаг бөгөөд энэ элементийн дөлний туршилт нь маш мэдрэмтгий байдаг тул дөлний шар өнгө нь калийн спектрийн шугамыг далдлах боломжтой. Шийдэл нь кобальтын шил эсвэл колбонд хийсэн будгийн уусмал (шарх ариутгагч бодис, пиоктан, индиго эсвэл метил ягаан) байж болох цэнхэр ягаан шүүлтүүрээр дөлийг харах явдал юм. Шүүлтүүр нь шар өнгийг шингээж, дээжинд кали байгаа эсэхийг баталгаажуулах боломжийг олгоно.

Зориулалтын кодууд

Эсийн төрлийг тодорхойлоход хялбар болгохын тулд тусгай үсэг, тоон кодыг нэвтрүүлсэн. Манай гэрт байдаг хамгийн түгээмэл төрлүүдийн хувьд энэ нь: тоо-үсэг-үсгийн-тоо, энд:

- эхний цифр нь нүдний тоо; нэг нүдийг үл тоомсорлодог.

– эхний үсэг нь эсийн төрлийг заана. Хэрэв байхгүй бол энэ нь Leclanche цайр-графит эс юм (анод: цайр, электролит: аммонийн хлорид, NH₄Cl, цайрын хлорид ZnCl₂, катод: манганы давхар исэл MnO₂). Бусад эсийн төрлийг дараах байдлаар тэмдэглэв (калийн гидроксидын оронд хямд натрийн гидроксидыг бас ашигладаг):

A, P – цайр-агаарын элементүүд (анод: цайр, атмосферийн хүчилтөрөгч графит катод дээр буурдаг);

B, C, E, F, G - литийн эсүүд (анод: литий, гэхдээ олон бодисыг катод, электролит болгон ашигладаг);

H – Ni-MH никель-металл гидридын зай (металл гидрид, KOH, NiOOH);

K – Ni-Cd никель-кадми зай (кадми, KOH, NiOOH);

L - шүлтлэг элемент (цайры, KOH, MnO₂);

M – мөнгөн усны элемент (цайр, KOH; HgO), ашиглахаа больсон;

S - мөнгөний элемент (цайры, KOH; Ag₂ТУХАЙ);

Z – никель-манганы элемент (цайры, KOH, NiOOH, MnO₂).

- дараах үсэг нь холбоосын хэлбэрийг заана.

F - давхарга;

R - цилиндр хэлбэртэй;

S - тэгш өнцөгт;

P – цилиндр хэлбэрээс өөр хэлбэртэй эсийн одоогийн тэмдэглэгээ.

- эцсийн зураг эсвэл тоо нь лавлагааны хэмжээг заана (каталогийн утга эсвэл хэмжээсийг шууд өгөх).

Тэмдэглэгээний жишээ:

R03
 - жижигхэн хурууны хэмжээтэй цайр-графит эс. Өөр нэг тэмдэглэгээ нь AAA эсвэл микро юм.

LR6 - хурууны хэмжээтэй шүлтлэг эс. Өөр нэг тэмдэглэгээ нь АА эсвэл минион юм.

HR14  – Ni-MH батерей, хэмжээ нь C үсэг бас ашиглагддаг.

KR20 – Ni-Cd зай, хэмжээ нь мөн D үсгээр тэмдэглэгдсэн байдаг.

3LR12 хувилбартай - гурван шүлтлэг эсээс бүрдэх 4,5 В хүчдэлтэй хавтгай зай.

6F22 - 9V зай; зургаан бие даасан хавтгай цайр-графит эсүүд тэгш өнцөгт хайрцагт хаалттай байна.

CR2032 - лити-манганы эс (литий, органик электролит, MnO₂) 20 мм-ийн голчтой, 3,2 мм-ийн зузаантай.