有机物料对废碱锰电池的溶解作用研究

彭俊杰，林辉东，唐 燕，温中东

（1.惠州市浩瑜科技有限公司，广东 惠州 516001；2.惠州市绿泉环保技术有限公司，广东惠州516001；3.惠州市环境保护局，广东惠州516001）

1998年，圆筒电池中，碱性锌锰电池所占比例美国为72％，欧洲为56％，日本为52％[1-2]。据统计，2005年国内电池产量已达209.3亿节，其中大部分是锌锰和碱锰电池，并且碱锰电池每年以30％左右的速度增长[3]，预计到2008年可达80亿节。碱性锌锰电池具有能量大、贮存性能优越、无记忆效应、成本低、可互换等优点，其产量和消费量都相当大，若不采取有效措施，不仅会造成严重的环境污染，而且还将浪费大量资源。因此废碱锰电池的资源化利用具有重要的环境、资源和社会意义。

稻草、畜禽粪等有机物中不仅含有大量的纤维素、木质素等化合物，而且还含有酚酸类化合物。有机物料在微生物、酶的作用下形成特殊类型的高分子有机化合物——腐殖物质，不同有机物料的性质、组成不同，必将导致腐解过程形成的腐殖物质的性质结构不同。有研究表明[4]，该腐殖物质对金属离子有很好的溶解吸附、络合作用，从而提高金属离子的生物有效性。本研究以废碱锰电池为研究对象，研究了3种有机物料在腐解过程中对废碱锰电池的溶解作用，以达到以废治废、变废为宝的目的。

1 材料与方法

1.1 供试物料

供试电池干粉，采用焙烧法制备，焙烧目的是去除电池中有害重金属（如Hg等），以免在培养过程中对有益微生物产生毒害作用。采用本研究室的成熟工艺，将某品牌LR6碱性锌锰电池，横向切割开，放入石英坩锅中，于一定温度的管式炉中焙烧一段时间，冷却，取出，将干粉掏出，研磨备用[5]；供试稻草采自华南农业大学农场资环分场试验田；鸡粪和鸽子粪采自广州近郊。供试物料经风干、粉碎、磨细后过1 mm筛，其基本理化性状见表1。

表1 供试物料基本理化性状

1.2 试验方法

本试验采用润湿好气-腐解培养法[6]，共设4个处理，每个处理设3个重复。取10 g有机物料于一次性塑料杯中，加0.5 g电池干粉，用离子水调节有机物料的含水量，使样品能充分保持湿润，但又不含过多自由水，用带孔保鲜纸封口，在30℃的培养箱中培养50 d。培养过程中每隔一天称重，补足水分，于 0，5，10，15，25，50 d 提取，分析测定全 Zn，Mn，K，N 和 pH 值。

表2 培养试验方案

1.3 分析方法[7]

Zn，Mn采用原子吸收分光光度法测定，N，K采用有机肥的常规测定方法测定（NY 525-2002），pH值采用pH计测定。

2 结果与讨论

2.1 pH的变化情况

图1是pH值随培养时间的变化情况。从图1可知，所有处理中pH值都随时间的增加逐渐增大，处理E在7.0～8.0之间，其余处理基本保持在8.0～9.5范围内；施用了有机物料的处理（即E，F，G），其pH都明显降低，以施用稻草的处理降低最多，就其原因是稻草在腐解过程中生成的酚酸化合物总量比粪类多，产生的酸性也较粪类强[8]。

2.2 N溶出量的变化情况

图2是总N溶出量的变化情况。从图2可知，所有处理TN的溶出量都随培养时间的增加先增大后减小；在15 d时，所有处理TN的溶出量达到最大，以处理G（鸽子粪）溶出最大，究其原因是鸽子粪含氮量较高，其C/N比较其他处理小，微生物的分解硝化作用较快，产生较多NO3-，同时随着培养时间的增加，逐渐产生反硝化作用致使出现减小的趋势。

2.3 K溶出量的变化情况

图3是总K溶出量的变化情况。从图3可知，所有处理中，10 d前，TK基本检测不到；TK的溶出量随培养时间的变化呈逐渐增大的趋势，以处理G（加鸽子粪）增大最明显，且增大幅度最大，究其原因可能是鸽子粪处理的C/N比较小，微生物活动较其他处理快，腐熟程度更大，产生的有机酸更多，溶解出来的K更多所致。

2.4 Zn溶出量的变化情况

图4是Zn溶出量的变化情况。所有处理中Zn的溶出含量都随培养时间的增加呈先降低后增加再降低的趋势。培养 15 d后，3个处理（E，F，G）中，以稻草处理的Zn溶出含量最低，即稻草吸附得更多，原因是采用稻草处理后，当稻草腐熟时，会产生腐植酸，进而与金属离子络合。

2.5 Mn溶出量的变化情况

图5是Mn溶出量的变化情况。从图5可知，Mn的溶出量随培养时间的增加呈先增大后减小，到25 d时达最大（除处理A外），尔后有降低的趋势。25 d时，3个处理中，以稻草处理的Mn溶出量最低，究其原因是稻草腐熟时产生的腐植酸与Mn发生了络合作用所致。

3 结论

稻草、鸡粪和鸽子粪处理培养过程中产生腐植酸对废碱锰电池均有溶解作用，其pH值明显降低；所有处理TN、Zn、Mn都呈现先增加后减小的趋势，15 d时溶量最大，以鸽子粪处理溶出较多；TK的溶出较慢，培养到10 d后才有溶出，均呈现逐渐增大的趋势；而TP溶出量受影响因素较多，规律性不明显。

[1] 曾毅红，何深思.发达国家的废旧电池处理及其对我们的启示[J].环境保护，2000(7)：46-48.

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[7] 鲁如坤.土壤农化分析[M].北京：农业出版社，2000.

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