最火废镍镉电池中镍镉元素的鉴定
废镍镉电池中镍镉元素的鉴定
1.前言
镍镉电池是一种可充电电池,有许多优点,被广泛使用。但也存在致命的弱点——严重的环境污染问题。因而有被淘汰的危险,是亟待解决的对象。研究废镍镉电池的回收具有重线条流畅要的环境意义。此外,从资源的有效利用角度来讲,回收利用废镍镉电池也具有重要意义。
镍镉电池以金属镉为负极,羟基氧化镍为正极,采用浓碱作电解液。
碱性镍镉电池可表示为:(-)Cd |KOH| NiOOH(+)
负极反应:Cd + 2OH-+2e-——Cd(OH)2
正极反应:NiOOH + H2O + e-——Ni(OH)2+OH-
电池反应:2NiOOH + Cd + 2H2O === 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
本实验通过对废镍镉电池的简单处理及对其主要元素的鉴定,以期对镍镉电池结构及其组成有更深的了解。
2.实验部分
2。1实验原料,仪器及试剂
T-50AA型废旧镍镉电池一个,小片镉,离心分离器,
H2SO4溶液(2mol/L), HCl溶液(1mol/L),丁二酮肟溶液(2%),浓氨水(6mol/L),Na2S溶液, K4[Fe(CN)6]溶液(0。1mol/L),K3[Fe(CN)6] 溶液(0。1mol/L) NaF溶液, KSCN溶液,戊醇。
2.29.关机不使用时实验方法
将电池剖开,去掉外壳,除掉阴阳物质极间的隔离层,得含镍镉的混合废料,取部分废料,粉碎溶于H2SO4溶液(2mol/L)中,得的硫酸盐溶液,然后分别鉴定Ni2+、Cd2+及Co2+等元素。镍采用丁二酮肟法,镉采用硫化物法,钴采用硫氰化物法。
3. 结果与讨论
3.1 电池的结构:
标准拉力试样的力值为该区间满量程力值的60%~90%之间选择电池采用金属外壳,电池内部阴极物质(含镉)与阳极物质(含镍)间被隔层隔开,呈螺旋状。预测阴极物质为隔,实际为一金属片状物,阳极物质呈绿色,应为含镍物质。
3.2 所配溶液性质:
加热溶解,废料大部分被溶解,得Ni,Cd的硫酸盐溶液,溶液呈浅绿色,分析为Ni2+离子颜色。溶液呈酸性,pH值在1左右。
3.3 对Ni2+的鉴定
对Ni2+的鉴定采用丁二酮肟法,因Ni2+ 离子与丁二酮肟生成红色物质,作用效果非常明显,因此此法为鉴定Ni实验结果如有1个试件未到达要求2+离子的理想方法。
取所得溶液滴,滴加滴浓氨水(6mol/L)以调节溶液pH值。此时溶液呈紫色,分析应为镍的氨合物的颜色。此时滴加滴丁二酮肟溶液(2%),溶液显红色。试验结果证明溶液中含有Ni元素
3.4 Cd2+的鉴定
取溶液滴,滴加H2SO4溶液(2mol/L)调节PH值,使PH2+的存在。
又取原来电池中含镉阴极物质稍许,加入H2SO4溶液,加热使之溶解,溶解过程中有气泡放出,检测为氢气,从而初步确定该物质中含有单质金属。加入K3[Fe(CN)6](0.1)溶液,溶液呈蓝色,表明有Fe2+存在,即确定原废料中有单质铁,而未含镉。
为验证鉴定镉的方法,现做另一对比实验。取另外一废镍镉电池中所含镉一小片,加入H2SO4(2mol/L)溶液约3mL加热使之溶解。取该溶液5滴,调节PH2+存在。再取所得镉溶液约5滴,加入过量浓氨水(6mol/L)产生黄色沉淀,猜测此沉淀为Fe3+的氢氧化物沉淀。离心分离出此沉淀,加入数滴硫酸溶液(2mol/L)使之溶解,再加一滴K4[Fe(CN)6]溶液,溶液即显纯蓝色,表明有 Fe3+存在,即证明原镉中有铁元素。铁的硫化物为黑色,且在PH较小时可溶,故铁的存在并不影响以上对镉的鉴定。
3.5 Co2+的鉴定
取所得溶液滴,加入NaF溶液,以掩蔽Fe3+,此时溶液出现混浊,再加入KSCN溶液滴。振荡,溶液显淡黄棕色,加入戊醇滴,振荡,静置,溶液分为三层,上层为淡红色,中间为黄色,下层为黄白色浑浊液,但未出现理想中的蓝色,说明此溶液中未含有Co2+。
4. 结论
通过一系列的实验操作及分析,发现原废电池中含有镍元素、铁元素,而不含镉元素、钴元素,阴极物质为一含铁金属。显然此电池不是镍镉电池。又查知φoFe(OH)2 /Fe=-0.877V,φoCd(OH)2 /Cd=-0.61V,由此可知铁的电极电势是符合作电池要求的,可以断定此电池是镍铁电池。(end)
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