小电池大困惑 怎么扔有学问
来源:广州日报
解决家庭旧物岂能一扔了之
废旧电池篇
市民何先生记得家中更换电池已经是几个月前的事了,他从来没有注意过生活里怎么处理废旧电池;已有4年垃圾分类史的林小姐表示没有看到过专门回收电池的地方,无处可扔让她颇感无奈;认真的李女士特意绕到小区后面的分类垃圾箱扔垃圾……废电池都是有害垃圾吗?废电池应该怎么扔?小小的电池,在不少市民心中也引起了不小的困惑。
说到上一次更换电池,何先生回想了很久。“可能是几个月前,也可能是半年前,换的好像是空调遥控器的电池吧。”何先生说,“现在需要用电池的地方不多,我家只有煤气灶、空调遥控器、电视机遥控器,还有老式热水器需要用电池,而且用很久才需要更换,所以废旧电池如何处理,我还真没注意。”何先生表示会把废旧电池和其他垃圾一起放到同一个袋子里扔掉,对于随意丢弃废旧电池可能造成的危害,何先生表示并不了解。
家住天河某小区的林小姐早早加入,垃圾分类的行列,“我会把厨余垃圾和生活垃圾分开倒。”而对于废旧电池,林小姐表示,没有看到有专门回收电池的地方,只好和生活垃圾一起扔掉。“我知道旧电池对环境有害,埋到土里好像会产生汞污染。”林小姐说,废旧电池无处可扔也让她感到很无奈。
随后,记者在林小姐所在小区走访发现,小区内多处设置了垃圾分类的宣传板,其中提到了对不同类别垃圾的界定,以及垃圾会产生危害的简单介绍。记者看到,其中,废充电电池、废扣子电池等镍镉电池氧化汞电池被划分到有害垃圾分类,还简单介绍了“有害垃圾是指存在对人体健康有害的重金属、有毒的物质或者对环境造成现实危害、潜在危害的废弃物”。
同时,在小区的垃圾房里,放置了17个其他垃圾垃圾桶、2个厨余垃圾垃圾桶以及3个有害垃圾垃圾桶,而有害垃圾垃圾桶内装满了灯管,记者暂未看到有小区居民弃置的旧电池。
而在小区的最里侧,设置了一个分类垃圾桶,包括旧衣物回收箱,旧书、纸盒回收箱,灯管、过期药品和废电池回收箱。但记者发现,过期药品的投放口可以打开放置过期药品,而废电池的投放口则不知何故无法打开。
住在同一小区的李女士表示,平时有注意到小区的分类垃圾箱,上一次扔电池是去年年底,“特意拿过去扔(在旧
电池回收箱),小区里面做过垃圾分类的宣传,知道随意乱扔电池的危害很大,也会告诉孩子要进行垃圾分类”。
“但充电宝呢?也可以扔在废旧电池的回收箱里吗?”林小姐看着抽屉里叠成一堆的充电宝发出疑问。同时,林小姐还想知道,在自己做完垃圾分类后,这些垃圾都会如何进行处理,“就像废旧电池,在集中回收后会怎么处理,是不是真的没有危害了,都是谁在处理?”林小姐称,知道自己在做的事情有什么意义很重要,“如果知道废旧电池的集中回收处理确实有效果,我想会有更多人加入分类回收的队伍”。
科普:电池应该这样扔
遥控器、热水器、闹钟……家中不少场所都离不开一节小小的电池。每年用下来,也会产生一堆废电池。有市民耐心地收集好,最终一起扔到有害垃圾分类垃圾桶里:“废电池嘛,难道不是有害垃圾吗?”事实上还真不一定是。
越秀区城市管理局分类管理办公室主任陈小龙介绍,这是市民在日常生活中进行垃圾分类活动中常见的误区之一。“像生活中用于遥控器、热水器等的锌锰电池,是一次性的、不能充电的电池。这种干电池中的汞是不超标的,故可被当成其他垃圾处理。但是纽扣电池、手机电池、充电宝等锂电池还是有害的,需按照有害垃圾处理。”
据了解,根据国家有关规定,目前禁止生产和销售氧化汞电池,禁止生产和销售汞含量大于电池质量0.025%的锌锰及碱性锌锰电池;2005年1月1日起停止生产含汞量大于0.0001%的碱性锌锰电池。因此,当下生产和销售的合格的一次电池因环境风险相对较小,未被纳入危险废物进行管理。
陈小龙表示,如果市民仍按照传统的思维将干电池投放在有害垃圾的垃圾桶里,环卫工人在后续分类收运时也会将其再分出来,或是跟随有害垃圾被收运到临时储存点,但最后送到处理厂时,这部分混在有害垃圾里的干电池也是会被拒收的。最终,干电池就被归到其他垃圾处理,和其他垃圾一样被填埋或者焚烧。
投放干电池的其他垃圾垃圾桶好找,那锂电池等要投放的有害垃圾垃圾桶又设置在哪里呢?陈小龙介绍,以越秀区为例,目前有害垃圾布点已形成完整体系,有害垃圾收集已实现流程化作业。“我们在居委会、机关单位和物业管理小区等都布有有害垃圾收集点。越秀区很多地区是老旧社区,我们要求每个居委会必须设置有害垃圾的桶点。所以市民可以到居委会去投放。”
未来:电池回收将能溯源
这些有害的废旧电池会被如何处理呢?“废旧电池的价值在于其中的金属。而污染则在于其中包含的重金属元素以及电解液挥发所产生的有毒气体。” 致力于新能源锂电池资源再生的恒创睿能CEO陈志鹏接受专访时表示,从废旧锂电池中回收钴、镍、锰、锂及铁和铝等金属所创造的市场规模将会在2018年开始爆发,价值回收市场经济价值达到52亿元,2020年达到136亿元,如果这些报废电池不得到妥善处理,将会对环境造成较大的污染。
恒创睿能目前在深圳及惠州设有回收处理基地,今后或将在广州周边再布局。据介绍,深圳基地目前废旧电池回收处理量在每日5吨左右,3个月后投产的惠州基地年产能预计未来规划达到每年5万吨,实际产能在明年能达到2万吨左右。基地通过用物理方法对废电池做拆解和全自动化的分离,与此同时,能有效地控制并处理好有毒气体,做到不产生废水、废气。
据介绍,目前在华南区,大大小小有两三千家电池厂,其生产、消费电池以及现在的新能源动力车电池,将来产生的废旧电池量非常之大。然而在整个广东省,还缺乏有规模的电池处理基地,故而许多废电池就流向很多小作坊,在人工拆解的过程中容易产生污染。
目前,我国逐步出台了不少相关政策对废电池的回收、处理进行规范要求。《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》将于8月施行。其中规定,电池生产企业应与汽车生产企业协同,按照国家标准要求对所生产动力蓄电池进行编码,汽车生产企业应记录新能源汽车及其动力蓄电池编码对应信息。电池生产企业、汽车生产企业应及时通过溯源信息系统上传动力蓄电池编码及新能源汽车相关信息。汽车生产企业应委托新能源汽车销售商等通过溯源信息系统记录新能源汽车及所有人溯源信息,并在汽车用户手册中明确动力蓄电池回收要求与程序等相关信息。
“这也就是说,电池从出生那一刻开始到死亡,会有一个非常完整的监督和流程。” 陈志鹏表示。
建议:废电池回收探索多渠道
“我们主要针对的客户是回收企业、电池厂以及车企,也会服务个体回收商,但是比较少。” 陈志鹏认为,目前缺乏一个回收废旧电池的有效渠道。“对于我们回收企业来说,有更多电池回收当然更好,但是回收渠道会产生非常大的回收成本。譬如我们想从居民手上回收手机电池,就会遇到很大的难度。”
陈志鹏曾在广州江南花园等小区做过回收试点,将废旧电池回收箱放在小区里的垃圾桶旁边以提供一个专门的渠道,每个月进行一次清运,但是最终回收的量不大,效果不佳。
陈志鹏希望能够构建越来越多的便利渠道,来让居民手上的废旧电池得以回收。“我们有和一些互联网回收企业合作,像爱回收收来的废旧电池、坏电池会交给我们进行有效处理。我们也和一些电商谈过,因为回收废旧电池对于个人的难点就在于渠道的费用问题。而电商如果有快递渠道的话,就可以在送快递上门的时候,收集居民的废电池,再给予居民一定的费用补偿。”
专家:合理分类处理
广东质检院轻工纺织检测部的梁志勇博士介绍,目前电池种类分为一次电池(不可充电)和二次电池(可循环充放电)两种类型。一次电池包括锂原电池、锌锰电池等;二次电池主要包括锂离子电池、铅酸蓄电池、镍氢电池等几种类型。
废电池久置家中是否会有危险?梁志勇表示,正常来说,电池应该保存在常温、干燥、通风的地方,避免暴晒与高温等极端条件,保存时应该做好防正负极短接保护。锂离子电池从安全考虑,长期放置建议半电量保存;而铅酸蓄电池长期存放最好满电保存。同时,梁志勇表示,充电宝的电池一般为锂离子电池,保存得当、定期进行保养的话,久置引起安全隐患的概率较低,但建议定期检查电量及功能是否正常,发现不正常发热,应马上停止使用。
而对于干电池按照其他垃圾处理的说法,梁志勇介绍,通常干电池主要以锌锰电池为主,在过去,干电池为了提高开路电压需添加少量的汞,随意处理很容易导致污染发生。随着技术的进步,目前生产的干电池已基本达到国家低汞或无汞标准,可随生活垃圾一同处置,但仍建议不要随意丢弃。对于生活中的废旧电池,梁志勇建议都应当分类处理,随意处置不同类型的电池可能会造成不同程度的危害。比如镍氢电池、锂离子电池、铅酸蓄电池等二次电池,都含有重金属,随意丢弃容易污染环境,必须找有废旧电池回收资质的回收点进行回收处理。
据梁志勇介绍,对于有回收价值的废旧电池,目前回收途径主要有回收处理利用和回收后梯次利用两种方式。对于不同类型电池中的铅、镉、钴、铜、镍等重金属元素,可以采取火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术处理,达到回收利用的目的,以减少相应的污染。
另一方面,对于新能源汽车动力电池,国家也根据《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》《关于开通汽车动力蓄电池编码备案系统的通知》等相关文件制定了《新能源汽车动力蓄电池回收利用溯源管理暂行规定》,指导相应的企业、个人按要求回收利用新能源汽车电池。
说一说锂,这种熟悉又陌生的元素
说起锂,似乎很少有人不知道的,毕竟现在人手一部智能手机,里边装的也几乎全都是锂电池。
但你要问有几个人真正见过锂,怕真是很少,更别说搞清楚锂这种元素与别的金属相比有什么独特的优点了。
今天我们就来说一说锂 ——这种位于元素周期表第三位的奇妙元素。
最轻的金属
古人说“读字读半边,不怕错上天”,至少放在“锂”这个字上是绝对没问题的:它念“里”,并且你一看这字的偏旁就知道它是一种金属。没错,锂是在元素周期表上排在第一位的碱金属元素 。
锂在元素周期表中位于碱金属的最上方
细心的朋友可能会说了:“不对呀!氢在锂的上边,氢也有金属态呀!”没错,氢在极高压力下确实显示出金属态,这被称为氢的“金属相”,但从本质上来说,氢不是金属,那只不过是一部分氢的电子被挤出了它原来的轨道,变成类似自由电子,使液态或固态氢具有了类似金属的特征而已。
锂的原子核里有3个质子,它的原子核带3个正电荷,与此相对应,锂有3个电子,其中1s轨道有2个电子,2s轨道有1个电子。由于1s轨道已经被电子占满,并且它们的能量很低,不参与化学键,锂相对容易失去它2s轨道上的那一个电子,形成阳离子Li⁺ 。
锂的电子排布图
锂与它下方的钠、钾等碱金属相比,由于其2s轨道更贴近原子核,原子核与电子间的静电力更强一些,它最外层的电子比较不容易失去,因此锂比其它碱金属更稳定。如果你将一块金属锂扔进水里,它会跟水反应生成氢气,但不会燃烧 。钠、钾等不同,它们会燃烧甚至爆炸。
锂是最轻的金属 ,它实在是太轻了,密度仅为0.534g/cm³,你即使是把它泡在密度最低的烃油里它也能漂浮起来,因此为了不让锂在空气中被氧化,通常会把它包裹在凡士林里隔绝空气保存。
锂比所有的液体元素密度都低,它会漂浮在石蜡油的表面
锂从何而来?
“大爆炸”理论认为,锂大部分也是由宇宙大爆炸产生的 。在“大爆炸”后的一天里,宇宙中就产生了几乎所有的氢和氦,然后通过P-P II聚变分支产生了锂(Li)、铍(Be)和硼(B)。
P-P II聚变分支
在P-P II聚变分支里:
³He + ⁴He → ⁷Be + γ
⁷Be + Ë⁻ → ⁷Li⁻ + νË + 0.861 MeV / 0.383 MeV
锂就是这么来的。
⁷Li + ¹H → 2 ⁴He
在那之后,锂在宇宙不同的区域的丰度也有了差别,老恒星中的锂在240万度的高温下更多地与质子反应而被“摧毁”为两个α粒子,而年轻恒星中则有更多的机会通过P-P II聚变产生新的锂。
太阳系中元素的丰度,可以看出锂的丰度比较低
锂的同位素
锂有两种稳定的天然同位素锂-6和锂-7,其中锂-7占了92.41% ,它的原子核中有3个质子和4个中子;锂-6的原子核中质子与中子的数量都是3个,它占7.59%。
锂其它的同位素从锂-4、锂-5、锂-8到锂-13都是不稳定的放射性同位素,它们会迅速衰变成其它核素。
锂-6有一种重要的特性,它可以通过吸收中子转化为氚 。科研人员通过在核反应堆周边放置锂-6或它的化合物来合成氚;而核国家则利用锂-6的这一特性制造氢弹:
⁶Li + n → ⁴He + ³H
核武器设计者将氢弹弹头设计成两个部分:一个钚的原子弹引爆器和一个由锂-6氘化物燃料组成的聚变反应器,当钚弹爆炸时,它所产生的强大热能会加热锂-6氘化物燃料,同时释放出大量中子;压缩和加热的锂-6氘化物燃料与吸收中子后产生氚并开始强烈的聚变反应。这就是氢弹引爆的过程。
氢弹引爆过程,氘化锂参与其中
锂的应用
除了造核弹,锂的应用非常广泛,最常见的莫过于我们使用的锂电池、锂离子电池和锂离子聚合物电池、磷酸铁锂电池了,这些电池给我们的工作与生活带来了极大的方便。
今天先不讨论电池,我们讲些大家不怎么熟悉的应用。
除了拿来制造电池外,锂最多的应用就是拿来生产各种各样的玻璃 ,据统计,世界上大约有三分之一的锂被加到了玻璃里边。将氧化锂加入到二氧化硅里,可以降低原料的熔点和黏度,节约能源并且方便加工;氧化锂还可以改善玻璃和釉料的物理性能,许多烤箱用的玻璃在加工时都需要用到氧化锂或碳酸锂(Li₂CO₃),碳酸锂在高温加热后会转化为氧化锂,锂的加入能降低热膨胀系数,防止玻璃热爆;碳酸锂还是低火和高火陶瓷釉中的常见成分。
玻璃烤盘的制造中加入了锂化合物
除了用作生产玻璃的原料,碳酸锂还是一种治疗精神疾病的主要药物 ,它对抑郁症、躁狂症等双相情感障碍疾病有疗效。
锂是很好的抗抑郁药物成份,并且是长期精神稳定剂的首选
锂还被广泛用于冶金工艺,全世界有6%以上的锂产品被用于冶金添加 。例如将碳酸锂用作连续铸造助熔添加剂,它可以增加流动性; 将氟化锂用作铝冶炼过程的添加剂,它可以降低熔化温度和增加电阻;锂与铝(铝锂合金)、镁、铜、镉和锰等金属的合金可以用于制造高性能飞机零件。
锂还有一个常见的应用是拿来做润滑脂,每年大约有12%的锂被用在了这个方面 ,这可能是出乎许多人意料的。当将氢氧化锂与脂肪加热,就可以得到一种叫“锂皂”的硬脂酸,它是高温润滑脂的主要原料。
氢氧化锂从空气中吸收二氧化碳后会形成碳酸锂,航天器和潜艇中就是利用氢氧化锂来进行空气净化的 。
在军事方面,氢化铝锂(LiAlH₄)不仅可以作为火箭推进剂的高能添加剂,氢化铝锂本身也是一种固体火箭的燃料。
空空导弹大多采用固体燃料推进
锂的用途如此广泛,地球上的锂会不会越用越少,到哪一天出现资源枯竭呢?
锂的生产
锂很活泼,它在地球表面都是以化合物的形式存在的。
世界上已经探明的锂储量大约只有1600万吨,已知资源量大约是6500万吨 ,它们主要分布在南美洲的几个国家,比如智利、阿根廷、玻利维亚和巴西等,另外加拿大、美国、澳大利亚和我们也有一些锂矿藏。锂的生产大国是澳大利亚、智利、阿根廷和津巴布韦等国。
玻利维亚一个富含锂的盐湖
1600万吨的探明储量,相比于其它金属来说实在是太少,难道地球上就这么一点儿锂吗?也不对,我们的海水里大约有2300亿吨的锂,只不过海洋里锂的浓度实在是太低,元素的浓度相对恒定为0.14~0.25ppm,从商业角度来看,从海水里提取锂是一件得不偿失的事情 ,所以至今没有人干这种事。
目前世界各主要产锂国都是从含锂的盐湖、或者从伟晶岩的锂矿中提纯锂的化合物,然后通过电解的方法提取锂。富含锂的矿物主要有伟晶岩、锂辉石、锂云母等等。
锂辉石,它的主要成分是硅酸铝锂LiAl(SiO3)2
在前一节“锂的应用”中我们已经了解到,大多数锂的应用实际上是对氧化锂、碳酸锂、氢氧化锂等锂化合物的应用,很多时候我们并不需要金属锂,所以从锂矿中提取化合物相对要容易些。
随着智能移动电子设备和新能源汽车的快速发展,世界锂消耗量会有个突破性的增长,因为每辆电动汽车的充电电池需要使用至少10千克锂。未来人们在全力找矿的同时,还需要考虑对报废汽车电池、报废电子产品中锂的回收、加工和再利用。
我们应该相信,办法总比困难多。
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