废旧锌锰电池电极材料的分析表征及催化和吸附性能研究

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本文本着绿色环保的原则,主要研究并表征了废旧锌锰干电池和碱性电池的电极成分,将电极材料作为催化剂降解PET,研究其催化降解PET的性能,同时作为吸附剂对吸附模拟染料废水,达到以“废”治“废”的目的。先将回收的废电池分类,选择废旧锌锰干电池和锌锰碱性电池,称量后手工拆分出各组件,统计各组分的质量分布,将所需要的正负极、电解质材料洗涤、烘干,并不同温度下煅烧,然后通过TG、SEM、BET、XRD、EDXRF等手段对其进行表征。对废旧锌锰干电池,水洗后的电解质粉末以ZnMn2O4为主;对废旧锌锰碱性电池,正极黑色粉末为ZnMn2O4、C和Mn3O4的混合物,负极材料主要为ZnO。将废旧锌锰干电池的电解质材料作为行PET醇解催化剂,探讨催化剂用量、反应温度、催化剂煅烧温度等对PET降解的影响。结果显示:当以未经煅烧的正极材料作为催化剂,用量为PET质量的5%,反应温度为196℃,反应时间为75min时,降解效果较好,PET能100%反应,产物BHET的产率较高,能达到75.54%以上。催化剂不溶于乙二醇和水,可多次回收利用。将废旧锌锰干电池的电解质材料作为吸附剂进行染料吸附实验,探讨了吸附剂投加量、pH值、吸附温度、不同时间对活性红溶液吸附的影响。采用Langmuir和Freundlich吸附等温方程、准一级动力学方程、准二级动力学方程以及颗粒内扩散方程对数据拟合。结果显示:在强酸性pH=2的条件下,当吸附剂的投加量为23g.L-1时,活性红脱色效果最好,吸附率接近100%,吸附效果良好。活性红染料的吸附符合Freundlich吸附等温方程,可用准二级动力学模型来表示。将废旧锌锰碱性电池的正负极作为行PET醇解催化剂,探讨反应温度、催化剂回收次数、煅烧温度下的正极材料对PET降解的影响。结果显示:当以正极材料作催化剂时,固定用量为PET质量的5%,反应温度为196℃,反应时间为75min时,降解效果较好,PET能100%反应,产物BHET的产率较高,能达到75%以上。当以负极材料作催化剂时,固定用量为PET质量的5%,反应温度为196℃,反应时间为120min时,降解效果较好,PET能100%反应,产物BHET的产率较高,最高可达到80.46%。且正负极材料都可多次回收利用。
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