Usindikaji wa vyanzo vya nishati ya kemikali

Hali ya kawaida katika kila nyumba ni kwamba betri zilizonunuliwa hivi karibuni sio nzuri tena. Au labda, kutunza mazingira, na wakati huo huo - kuhusu utajiri wa mkoba wetu, tulipata betri? Baada ya muda, watakataa pia kushirikiana. Kwa hivyo kwenye takataka? Sivyo kabisa! Kujua kuhusu vitisho ambavyo seli husababisha katika mazingira, tutatafuta mahali pa mkutano.

Mkusanyiko

Je, ni ukubwa gani wa tatizo tunalokabiliana nalo? Ripoti ya 2011 ya Mkaguzi Mkuu wa Mazingira ilionyesha kuwa zaidi ya seli milioni 400 na betri. Takriban idadi sawa ilijiua.

Mchele. 1. Muundo wa wastani wa malighafi (seli zilizotumika) kutoka kwa makusanyo ya serikali.

Kwa hivyo tunahitaji kukuza takriban tani elfu 92 za taka hatari zenye metali nzito (zebaki, cadmium, nikeli, fedha, risasi) na idadi ya misombo ya kemikali (hidroksidi potasiamu, kloridi ya amonia, dioksidi ya manganese, asidi ya sulfuriki) (Mchoro 1). Tunapowatupa - baada ya mipako kuwa na kutu - huchafua udongo na maji (Mchoro 2). Wacha tusifanye "zawadi" kama hiyo kwa mazingira, na kwa hivyo sisi wenyewe. Kati ya kiasi hiki, 34% ilihesabiwa na wasindikaji maalum. Kwa hiyo, bado kuna mengi ya kufanywa, na sio faraja kwamba sio tu katika Poland?

Mchele. 2. Mipako ya seli iliyoharibika.

Hatuna tena kisingizio cha pa kwenda seli zilizotumika. Kila duka linalouza betri na uingizwaji linahitajika kuzikubali kutoka kwetu (pamoja na vifaa vya zamani vya kielektroniki na vifaa vya nyumbani). Pia, maduka mengi na shule zina vyombo ambavyo tunaweza kuweka vizimba. Kwa hivyo, tusi "kukataliwa" na tusitupe betri zilizotumiwa na vikusanyiko kwenye takataka. Kwa hamu kidogo, tutapata hatua ya mkutano, na viungo vyenyewe vina uzito mdogo sana kwamba kiungo hakitatuchosha.

Panga

Kama na wengine nyenzo zinazoweza kutumika tena, mabadiliko ya ufanisi yana maana baada ya kupanga. Taka kutoka kwa mimea ya viwandani kawaida hufanana katika ubora, lakini taka kutoka kwa makusanyo ya umma ni mchanganyiko wa aina za seli zinazopatikana. Kwa hivyo, swali kuu linakuwa ubaguzi.

Nchini Poland, upangaji unafanywa kwa mikono, ilhali nchi nyingine za Ulaya tayari zina mistari ya kupanga kiotomatiki. Wanatumia ungo na saizi zinazofaa za matundu (kuruhusu mgawanyiko wa seli za ukubwa tofauti) na x-ray (kupanga maudhui). Muundo wa malighafi kutoka kwa makusanyo huko Poland pia ni tofauti kidogo.

Hadi hivi majuzi, seli zetu za asili za Leclanche zenye tindikali zilitawala. Ni hivi majuzi tu kwamba faida ya seli za kisasa zaidi za alkali, ambazo zilishinda masoko ya Magharibi miaka mingi iliyopita, zimeonekana. Kwa hali yoyote, aina zote mbili za seli zinazoweza kutumika huchangia zaidi ya 90% ya betri zilizokusanywa. Zingine ni betri za kifungo (saa za kuwasha (Mchoro 3) au vikokotoo), betri zinazoweza kuchajiwa tena na betri za lithiamu kwa simu na kompyuta za mkononi. Sababu ya sehemu ndogo hiyo ni bei ya juu na maisha marefu ya huduma ikilinganishwa na vipengele vinavyoweza kutumika.

Mchele. 3. Kiungo cha fedha kinachotumika kuwasha saa za mkono.

Matayarisho

Baada ya kutengana, ni wakati wa jambo muhimu zaidi hatua ya usindikaji - urejeshaji wa malighafi. Kwa kila aina, bidhaa zilizopokelewa zitakuwa tofauti kidogo. Walakini, mbinu za usindikaji ni sawa.

usindikaji wa mitambo inajumuisha kusaga taka kwenye vinu. Vipande vinavyotokana vinatenganishwa kwa kutumia sumaku-umeme (chuma na aloi zake) na mifumo maalum ya ungo (metali nyingine, vipengele vya plastiki, karatasi, nk). Iliyofurika njia hiyo iko katika ukweli kwamba hakuna haja ya kupanga kwa uangalifu malighafi kabla ya usindikaji, kasoro - kiasi kikubwa cha taka zisizoweza kutumika ambazo zinahitaji utupaji katika dampo.

Usafishaji wa hydrometallurgiska ni kuyeyuka kwa seli katika asidi au besi. Katika hatua inayofuata ya usindikaji, ufumbuzi unaotokana hutakaswa na kutengwa, kwa mfano, chumvi za chuma, ili kupata mambo safi. Kubwa faida njia hiyo ina sifa ya matumizi ya chini ya nishati na kiasi kidogo cha taka kinachohitaji utupaji. Mzuri Njia hii ya kuchakata tena inahitaji upangaji kwa uangalifu wa betri ili kuzuia uchafuzi wa bidhaa zinazotokana.

Usindikaji wa joto inajumuisha kurusha seli katika oveni za muundo unaofaa. Matokeo yake, oksidi zao huyeyuka na kupatikana (malighafi kwa viwanda vya chuma). Iliyofurika njia inajumuisha uwezekano wa kutumia betri ambazo hazijapangwa, kasoro na - matumizi ya nishati na uzalishaji wa bidhaa hatari za mwako.

isipokuwa kwa inayoweza kutumika tena Seli huhifadhiwa kwenye taka baada ya ulinzi wa awali dhidi ya kupenya kwa vifaa vyao kwenye mazingira. Hata hivyo, hii ni kipimo cha nusu tu, kuahirisha haja ya kukabiliana na aina hii ya taka na upotevu wa malighafi nyingi za thamani.

Tunaweza pia kurejesha baadhi ya virutubisho katika maabara yetu ya nyumbani. Hizi ni vipengele vya vipengele vya classic vya Leclanche - zinki za usafi wa juu kutoka kwa vikombe vinavyozunguka kipengele, na electrodes ya grafiti. Vinginevyo, tunaweza kutenganisha dioksidi ya manganese kutoka kwa mchanganyiko ndani ya mchanganyiko - tu kuchemsha kwa maji (kuondoa uchafu wa mumunyifu, hasa kloridi ya amonia) na chujio. Mabaki yasiyoyeyuka (yaliyochafuliwa na vumbi la makaa ya mawe) yanafaa kwa miitikio mingi inayohusisha MnO.₂.

Lakini sio tu vitu vinavyotumiwa kuwasha vifaa vya nyumbani vinaweza kutumika tena. Betri za gari za zamani pia ni chanzo cha malighafi. Risasi hutolewa kutoka kwao, ambayo hutumiwa katika utengenezaji wa vifaa vipya, na kesi na kujaza kwa elektroliti hutupwa.

Hakuna mtu anayehitaji kukumbushwa juu ya uharibifu wa mazingira ambao unaweza kusababishwa na metali nzito yenye sumu na ufumbuzi wa asidi ya sulfuriki. Kwa ustaarabu wetu wa kiufundi unaokua kwa kasi, mfano wa seli na betri ni mfano. Tatizo linaloongezeka sio uzalishaji wa bidhaa yenyewe, lakini utupaji wake baada ya matumizi. Ninatumai kuwa wasomaji wa jarida la "Fundi Kijana" watawatia moyo wengine kuchakata kwa mfano wao.

Jaribio la 1 - betri ya lithiamu

seli za lithiamu hutumiwa katika calculators na kudumisha nguvu kwa BIOS ya bodi za mama za kompyuta (Mchoro 4). Hebu tuthibitishe kuwepo kwa lithiamu ya metali ndani yao.

Mchele. 4. Seli ya lithiamu-manganese inayotumiwa kudumisha nguvu kwa BIOS ya ubao wa mama wa kompyuta.

Baada ya kutenganisha kipengele (kwa mfano, aina ya kawaida ya CR2032), tunaweza kuona maelezo ya muundo (Mchoro 5): safu nyeusi iliyoshinikizwa ya dioksidi ya manganese MnO.₂, electrode ya kitenganishi cha porous kilichowekwa na suluhisho la kikaboni la elektroliti, kuhami pete ya plastiki na sehemu mbili za chuma zinazounda nyumba.

Mchele. 5. Vipengele vya seli ya lithiamu-manganese: 1. Sehemu ya chini ya mwili yenye safu ya chuma cha lithiamu (electrode hasi). 2. Kitenganishi kilichowekwa na suluhisho la kikaboni la elektroliti. 3. Safu iliyoshinikizwa ya dioksidi ya manganese (electrode chanya). 4. Pete ya plastiki (insulator ya electrode). 5. Nyumba ya juu (terminal chanya electrode).

Kidogo (electrode hasi) inafunikwa na safu ya lithiamu, ambayo haraka huwa giza hewani. Kipengele kinatambuliwa na mtihani wa moto. Ili kufanya hivyo, chukua chuma laini kwenye mwisho wa waya wa chuma na uingize sampuli kwenye moto wa burner - rangi ya carmine inaonyesha uwepo wa lithiamu (Mchoro 6). Tunatupa mabaki ya chuma kwa kufuta ndani ya maji.

Mchele. 6. Sampuli ya lithiamu katika moto wa burner.

Weka electrode ya chuma na safu ya lithiamu kwenye kopo na kumwaga cm chache³ maji. Mmenyuko mkali hutokea kwenye chombo, ikifuatana na kutolewa kwa gesi ya hidrojeni:

Hidroksidi ya lithiamu ni msingi thabiti na tunaweza kuijaribu kwa urahisi na karatasi ya kiashirio.

Uzoefu 2 - dhamana ya alkali

Kata kipengele cha alkali kinachoweza kutumika, kwa mfano, chapa LR6 ("kidole", AA). Baada ya kufungua kikombe cha chuma, muundo wa ndani unaonekana (Mchoro 7): ndani kuna molekuli ya mwanga inayounda anode (potasiamu au hidroksidi ya sodiamu na vumbi vya zinki), na safu ya giza ya dioksidi ya manganese MnO inayoizunguka.₂ na vumbi la grafiti (cathode ya seli).

Mchele. 7. Mmenyuko wa alkali wa molekuli ya anode katika seli ya alkali. Muundo wa seli unaoonekana: molekuli nyepesi ya kutengeneza anodi (KOH + vumbi la zinki) na dioksidi iliyokolea ya manganese yenye vumbi la grafiti kama cathode.

Electrodes hutenganishwa kutoka kwa kila mmoja na diaphragm ya karatasi. Omba kiasi kidogo cha dutu nyepesi kwenye ukanda wa majaribio na uimimishe na tone la maji. Rangi ya bluu inaonyesha mmenyuko wa alkali wa wingi wa anode. Aina ya hidroksidi inayotumiwa inathibitishwa vyema na mtihani wa moto. Sampuli ya ukubwa wa mbegu kadhaa za poppy huunganishwa kwenye waya wa chuma uliowekwa ndani ya maji na kuwekwa kwenye moto wa burner.

Rangi ya njano inaonyesha matumizi ya hidroksidi ya sodiamu na mtengenezaji, na rangi ya pink-zambarau inaonyesha hidroksidi ya potasiamu. Kwa kuwa misombo ya sodiamu huchafua karibu vitu vyote, na mtihani wa moto kwa kipengele hiki ni nyeti sana, rangi ya njano ya moto inaweza kuficha mistari ya spectral ya potasiamu. Suluhisho ni kuangalia moto kwa njia ya chujio cha bluu-violet, ambacho kinaweza kuwa kioo cha cobalt au ufumbuzi wa rangi katika chupa (indigo au methyl violet inayopatikana kwenye disinfectant ya jeraha, pyoctane). Kichujio kitachukua rangi ya njano, kukuwezesha kuthibitisha kuwepo kwa potasiamu kwenye sampuli.

Nambari za uteuzi

Ili kuwezesha utambuzi wa aina ya seli, msimbo maalum wa alphanumeric umeanzishwa. Kwa aina zinazojulikana zaidi katika nyumba zetu, inaonekana kama: nambari-barua-barua-nambari, ambapo:

- tarakimu ya kwanza ni idadi ya seli; imepuuzwa kwa seli moja.

– herufi ya kwanza inaonyesha aina ya seli. Wakati haipo, ni seli ya Leclanche zinki-graphite (anodi: zinki, elektroliti: kloridi ya amonia, NH.₄Cl, kloridi ya zinki ZnCl₂, cathode: dioksidi ya manganese MnO₂) Aina zingine za seli zimeandikwa kama ifuatavyo (hidroksidi ya sodiamu ya bei nafuu pia hutumiwa badala ya hidroksidi ya potasiamu):

A, P - vitu vya zinki-hewa (anode: zinki, oksijeni ya anga hupunguzwa kwenye cathode ya grafiti);

B, C, E, F, G seli za lithiamu (anode: lithiamu, lakini vitu vingi hutumiwa kama cathodes na electrolyte);

H - Betri ya hidridi ya nickel-metal ya Ni-MH (hidridi ya chuma, KOH, NiOOH);

K - Ni-Cd betri ya nikeli-cadmium (cadmium, KOH, NiOOH);

L - kipengele cha alkali (zinki, KOH, MnO₂);

M kipengele cha zebaki (zinki, KOH; HgO), haitumiki tena;

S - kipengele cha fedha (zinki, KOH; Ag₂O);

Z - kipengele cha nikeli-manganese (zinki, KOH, NiOOH, MnO₂).

- barua ifuatayo inaonyesha sura ya kiungo:

F - lamellar;

R - cylindrical;

S - mstatili;

P - muundo wa sasa wa seli zilizo na maumbo tofauti na silinda.

- takwimu za mwisho au takwimu zinaonyesha saizi ya kumbukumbu (maadili ya katalogi au vipimo vya moja kwa moja).

Mifano ya kuashiria:

R03
 - kiini cha zinki-graphite ukubwa wa kidole kidogo. Uteuzi mwingine ni AAA au ndogo.

LR6 - seli ya alkali ya ukubwa wa kidole. Jina lingine ni AA au minion.

HR14  - Betri ya Ni-MH, herufi C pia inatumika kwa saizi.

KR20 - Betri ya Ni-Cd, ambayo saizi yake pia imewekwa alama ya herufi D.

3LR12 - betri ya gorofa yenye voltage ya 4,5 V, yenye seli tatu za alkali.

6F22 - betri ya 9V; seli sita za mtu binafsi za planar zinki-graphite zimefungwa katika kipochi cha mstatili.

CR2032 seli za lithiamu-manganese (lithiamu, elektroliti ya kikaboni, MnO₂) na kipenyo cha mm 20 na unene wa 3,2 mm.