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废旧电池作文
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问题解答：
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第一篇 废旧电池回收与利用
电池是指能将其它形式的能量直接转化为电能的装置.最早的电池我们可以追溯到两百年以前意大利物理学家伏打发明的伏打电池,它使人们第一次获得了比较稳定而持续的电流,具有划时代的意义.在伏打电池原理和研发精神的指引下,人们通过不断努力,开发了一代又一代的新型电池,从人们普遍使用的干电池到新型的太阳能电池、锂聚合物电池和燃料电池等等.
但在科技高速发展的今天,随着电子器械和各种便携设备日益普及,电池在生产生活中的地位和作用也与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升,产生的废电池数量日益增加.但是由于人们对废电池的不正当处理,对环境造成了极大的危害,同时造成资源的无端浪费.其实,废旧电池中的可利用资源还是很多的.只要我们做好回收工作,废旧电池就不再“可怕”.
一、电池的种类
在现在的市场中,存在很多不同种类的电池.如下表所示：
原电池 蓄电池
种类 化学成分 种类 化学成分
锌锰干电池 Zn|NH4Cl ,ZnCl2|MnO2 铅酸蓄电池 Pb|H2SO4|PbO2
碱性锌锰干电池 Zn|KOH|MnO2 镍—镉蓄电池 Cd|KOH|NiOOH
锌—银电池 Zn|KOH|Ag2O 镍金属氢化物电池 Ni(OH)2|KOH|M(H)
锂电池 LilMnO2,LilCF2 锌—氧化物电池 Zn|KOH|Ag2O
锌—汞电池 Zn|KOH|HgO 锌—空气电池 Zn|KOH|O2
各种不同的电池具有不同的结构和成分,也随之决定了不同的特性.
在化学电池中,根据能否用充电方式恢复电池存储电能的特性,可以分为一次电池（也称原电池）和二次电池（又名蓄电池,俗称可充电电池,可以多次重复使用）两大类.
一次电池又可分为普通锌锰（中性锌锰）、碱性锌锰、锌汞、锌空、镁锰和锌银六个系列；二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰充电电池和铅蓄电池等类型.
在数码设备中,常用的电池类型是干电池（包括碱性电池）、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等.
干电池：这是使用最普遍的电池类型之一,很多人用过干电池,但了解其构造的人却不多.一般我们常用的干电池又称为锌锰电池.可分为碳锌电池和氯化锌电池,其优点是能量密度较高,电流密度适当,易实现机械化生产等.但很可惜的是由于能量密度不足,一般这种电池只用于耗电量较小的电子产品,如：闹钟,计算器等.如果你打算用他来驱动你的数码相机恐怕你会大失所望.
圆筒型锌锰电池因隔离物的区别可分为糊式锌锰电池和纸板锌锰电池.其中纸板锌锰电池因配方组成的差异引起电性能的不同,又分为C型纸板电池（碳锌电池）,也称为高容量电池；P型纸板电池（氯化锌电池）,又称为高功率电池., 一般超市或零售市场上的干电池皆为此类电池,其标示为Super Heavy Duty."C"型的电力容量较"P"型电池低约20%, 一般随货赠送的电池多为此类电池,干电池的包装分为纸壳（"C"型常用）, PVC, 铁壳及铅皮等四类包装, 同时依含汞量（基本标准为15ppm）来区分还有环保和非环保之不同.
碱性锌-锰电池：是干电池中的一个重要角色.这一类的电池就是我们常称的“碱性电池”,由于电容量大,电流强使用上又持久,市场上对此类电池的需求越来越高.然而,部分厂商的碱性电池为非环保的含汞电池 ,原因是此类电池如在成份中加入氧化银可提升其电容量约30%以上,但同时零售价格也相对提高.迄今为止,碱性电池是最成功的高容量电池,也是目前最具性能价格比的电池之一,它改变了传统电池的内部结构和电化学系统,同过采用极纯净极活跃的正负极材料,它的放电容量达到了普通干电池的5-7倍,存储寿命也超过了普通电池的两倍.另一方面,碱性电池也因为它完美的放电曲线而倍受青睐,特别适用于需要持续大电流放电的场合,如相机,电动玩具,BP机,WALKMAN,电动剔须刀等.
镍锰电池：这是2002年三月发表的最新电池品种——碱性镍-锰大电流电池.由于数码相机的耗电量大,一般的碱性电池在电力完全用完前,电流就无法推动,形成浪费.新一代的镍锰电池在电池的正极材料中采用了往常仅加在镍氢电池当中的“氢氧化镍 NiOH”,成功开发出了电量不易随使用时间而下降的新型电池.这种电池不仅具有较大的电流,同时耐力也比一般碱性电池增强1.5～5倍.
镍镉电池：镍镉电池是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单.镍镉电池最致命的缺点是,在充放电过程中如果处理不当,会出现严重的“记忆效应”,使得服务寿命大大缩短.所谓“记忆效应”就是电池在充电前,电池的电量没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中（放电较为明显）,会在电池极板上产生些许的小气泡,日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量.当然,我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”.此外,镉是有毒的,因而镍镉电池不利于生态环境的保护.众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围.
镍镉电池的包装分为零售用的正极凸头和组装用的正极平头包装两种,在容量上没有差异.在充电回路也和下面所介绍的镍氢电池类似,采用1.6倍电压充电.通常镍镉电池的充电次数为300～800次, 在充放电达500次后电容量会下降至约80%.镍镉电池的记忆效应比镍氢电池来的严重. 所以必须在完全没电时才可进行充电, 以确保使用寿命.
镍氢电池：镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品,不再使用有毒的镉,可以消除重金属元素对环境带来的污染问题.它是使用氧化镍作为阳极,以及吸收了氢的金属合金作为阴极,由于此合金可吸收高达本身体积100倍的氢,储存能力极强.镍氢电池的能量密度比镍镉电池大,其容量约为镍镉电池的数倍；另外,它具有同镍镉电池的1.2伏电压,及自身放电特性,可在一小时内再充电,内阻较低,一般可进行500次以上的充放电循环.镍氢电池具有较大的能量密度比,这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下,使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间.同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似,在实际应用时完全可以替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造.镍氢电池另一个优点是：大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池可以更方便地使用.
锂-锰电池：在介绍锂电池前,我们先来了解一下锂电池的种类.锂电池是目前使用最多锂钮扣电池（最早我们称为水银电池,因为污染和电容量之故线已逐渐被锂-锰配方取代）基本电压为3.0V, 最高电容量可达1200mAH.此电池可设计成轻薄短小且容量高的状况.加上放电曲线稳定,因此许多高科技产品如主机板都使用它来当记忆体的备用电池.此外,被设计成圆柱型的锂电池则具有高容量, 低内阻, 可以瞬间放出大电流, 是照相机电池市场的极佳选择.不过,因为它的原料金属锂具有相当高的化学活性, 因此不宜使用过多于同一电池中,以避免有产生爆炸的危险.
锂-亚硫酸氯：此系列电池是目前锂电池中放电压最高的一种电池,可达3.6V!其在常温中以等电流密度放电时, 放电曲线极为平坦.在 摄氏 -40度的情况下这类电池的电容量还可以维持在常温容量的50%左右,因此其具有极为优良的低温操作性能.再加上其年自放电率约为2%左右, 所以贮存寿命可长达10年以上,目前和锂-锰电池分占依次锂电池的两大市场.
锂离子（Li-ion）电池和其它金属锂电子一样具有输出高电压的能力, 3.0～4.0V,且比金属锂更安全, 因为它是采锂离子状态,Li-Ion电池没有可流动的液态电解质而改以聚合物电解质导电. 其后,美国贝尔实验室提出了新的锂电池设计理念,“塑料锂离子电池”.和Li-Ion 不同的是隔膜材料和电解质的状态,在三种基层材料(正 负极和隔膜)的最佳粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE) , 采用50%PTFE乳剂, 经过处理和定尺寸一次碾压,构成Li-Ion电池本体.
锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点,因而得到了普遍应用——现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源,尽管其价格相对来说比较昂贵.锂离子电池与镍氢电池相比,重量较镍氢轻30～40%,能量比却高出60％.正因为如此, 锂离子电池生产和销售量正逐渐超过镍氢电池.锂离子电池的能量密度很高,它的容量是同重量的镍氢电池的1.5～2倍,充放电次数可达500次以上,而且具有很低的自放电率.此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因.
碱锰充电电池：是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的,由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂,故又称为无汞碱锰电池.这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时,又能充电使用几十次到几百次,比较经济实惠.
锂聚合物电池（又称高分子锂电池）：具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性和低成本等多种明显优势,是一种新型电池.在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池.该类电池可以达到的最小厚度为0.5mm,想象一下今后的电池可以薄得像信用卡一样,是不是觉得很不可思议?
铅蓄电池：常用的充电电池除了上述介绍的锂电池之外,铅酸电池也是非常重要的一个电池系统.但其体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上.铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”其寿命可长达4年(单一极板电压 2V).
此外目前还有一种正在试验过程中的清洁电池——燃料电池
燃料电池：是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置.具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”.电池工作时需要连续地供给活物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂,这又和其它普通化学电池不大一样.燃料电池的优点是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射,是一种清洁的能源.这种小型设备可以为手机、笔记本电脑、PDA 和其他一些便携设备提供能量,和目前所使用的锂离子电池相比,重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提供约4倍的电池能量.不过这样的设备目前还处于试验当中,尚未投入大规模使用.
二、废旧电池的危害
由于目前所使用的电池中含有剧毒性化学元素,所以危害也是相当巨大的.
电池中含有大量的重金属--锌、铅、镉、汞、锰等.据专家测试,一节钮扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里,能使一平方米的土地失去利用价值.有关专家指出,废旧电池如果与生活垃圾混合处理,电池腐烂后,其中的汞、镉、铅、镍等重金属溶出会污染水体和土壤,并通过食物链最终危害人类健康.人如果汞中毒,会患中枢神经疾病,死亡率高达40%；镉则被定为IA级致癌物质.
在我国,长期以来在生产干电池时,要加入一种有毒的物质--汞或汞的化合物.我国的碱性干电池中的汞含量达1～5%,中性干电池为0.025%,全国每年用于生产干电池的汞就达几十吨之多.干电池中含汞最多的锌汞电池约占电池重量的20%~30%,碱性干电池约为1 3%,普通锌锰电池含汞较少.
汞（Hg）就是我们俗称的"水银".汞和汞的化合物都是有毒的,科学家发现,汞具有明显的神经毒性,此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良影响.20世纪50年代发生在日本的震惊世界的公害病--水俣病,就是由于汞污染造成的.
40多年前,在日本九州南部的一个沿海小镇--水俣镇,当地居民中出现了一种奇怪的病.患者开始口齿不清,步态不稳,四肢麻痹,最后全身痉挛,精神失常,在痛苦的折磨中死去.后来染上这种疾患的人越来越多,甚至连猫和海鸟都出现了同样的症状.后来,医务工作者从死者的尸体和海鱼体内发现了有毒的甲基汞,证明了人是吃了被污染的鱼而中毒的.经过调查,原来是当地的日本氮肥工业公司常年向水俣湾排放含汞废水,使海水受到了汞的污染,当地捕捞的海产品中都含有高浓度的甲基汞.
为了恢复水俣湾的生态环境,日本政府花了14年的时间,投入了485亿日元,把水俣湾的含汞底泥深挖4米,全部清除.同时,在水俣湾入口处设立了隔离网,将海湾内被污染的鱼统统捕获进行填埋.曾亲眼目睹过水俣病爆发的日本水俣市市长吉井正澄感慨地说："经过近半个世纪的不懈努力,我们终于从水俣病的阴影中走出来了,正在建设一个新的水俣市.所以,我希望全世界都吸取日本水俣病的教训,摆脱愚昧的生产方式,推行文明的生产方式."
由于废旧电池的危害如此巨大,所以.合理有效的回收废旧电池刻不容缓.
据了解,目前在发达国家,含汞电池已经被淘汰了,干电池实现了无汞化或低汞化.在中日友好环保中心担任顾问的日本专家小柳秀明说,日本现在生产和使用的干电池都是不含汞的,由于无汞,废电池对环境的危害大大减轻了,填埋处置的费用也降低了.
我国从2001年1月1日起,也开始实行干电池的低汞化和无汞化,在新世纪到来的时候,绿色环保电池终于走进了中国百姓的生活.不过,据我们了解,我国大多数消费者对废电池污染的了解不是太多,人们购买电池时往往有很大的随意性,并没有把是否符合环保标准放在第一位.而对于电池生产厂家来说,生产环保电池,需要改进工艺设备和原料配方,这无疑要增加资金投入和生产成本,企业并不是很情愿.目前有些企业对电池的"限汞规定"漠然置之,按兵不动.由此可见,我国减缓废旧电池危害的现状不容乐观.
三、电池的回收处理方式
国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井、回收利用.西欧许多国家不仅在商店,而且直接在大街上都设有专门的废电池回收箱,有不少国家均有专门工厂分拣回收.在我国也有很多地方开始采取了措施.如北京、沈阳、石家庄、鞍山等等城市都出台了相关政策,设置专门的回收箱或站点,南京市甚至交废旧电池可看廉价电影.同时也有个人对此做出努力,如河南省新乡县一农村妇女田桂荣创办了中国第一个由农民创立环保网站,对废旧电池回收投入了巨大的力量.北京崇文区的孩子们更是用废旧电池拼出世界地图用以宣传环保.
然而,尽管如此,废旧电池回收的进程并不顺利.以北京为例,从 1998 年 5 月到 1999 年 5 月,共收回废旧干电池 14 吨,与全市同期消耗 3000吨相比,微乎其微.同样,上海市目前废旧干电池的回收率也还不到生产总量的1/10.低回收率直接限制了处理规模的扩大和处理技术的提高,进而严重阻碍了废旧干电池回收利用的产业化进程.
1999年北京环卫局已和麦当劳、罗杰斯、北极星图片社、好邻居、奥土凯、新街口百货商场等50余家快餐厅、40余家连锁店合作收集废旧电池,而一些商场电池柜台上的收集箱、环卫局专是的分类垃圾箱更构成了一张"搜捕"小小电池的大网.与大网不成比例的是,每年京城有各类废旧电池3000吨,而被"拉上网"的仅10吨左右.据北京市环卫局有用垃圾回收中心的卢建国介绍,虽然回收中心对外承诺30公斤就可上门回收,可效果目前仍不甚明显,而在回收的废旧电池中,"麦当劳"回收的就占一半左右.
2001年,长春市在城区投放了200个绿色的废旧电池回收箱,收回了不少废旧电池.然而,部分回收箱的结局却让人担忧,很多已经沦为群众随手投掷废物的“垃圾箱”,有的甚至遭遇“封口”的尴尬.有关人士认为,这是人们环保意识淡薄和宣传不够的结果.在长春百货大楼电池专柜的两侧,摆放着两个废旧电池回收箱,可走近仔细一看才发现它们的“口”全被广告宣传画封住了.据该专柜的王小姐介绍说,自从回收箱摆在这儿以来,几乎没有人来投废旧电池.大家都把回收箱当成垃圾箱用,扔些果皮、纸屑,有些人甚至往里面 吐痰.而她们又没有清理这些脏物的义务,可如果不清扫,卫生不合格,会被罚钱的.所以她们干脆就将回收箱清洗干净,把“口”封上,以减少麻烦.在卓展购物中心和恒客隆超市,回收箱虽然没有遭到被封“口”的命运,可也只是“享受”普通垃圾箱的“待遇”.据商场的服务人员介绍,投电池的人很少.在回收箱里,大都是纸屑、果皮、空瓶等,细看才能发现一两节废电池夹杂在脏物中.
在杭州,2001年有人对此进行调查认为废旧电池危害“很严重”的人数比例达88％,但又有近八成的市民认为废旧电池回收活动“与自己无关”或“没时间参加”.据统计,目前杭州市每年的电池消费量约为2000万节.居民将废旧电池与生活垃圾一起丢弃的比例高达87％.原因是,现在的回收方式太麻烦,整个杭州市市区目前大约只有300个回收点,远远不能满足需要.
在我们三明,更是没有此方面的政策措施.由于数据难以统计,我们无法对每年三明废旧电池的污染危害做出统计,但这必须引起相关方面的重视.
所以我们必须使用合理有效的废旧电池回收利用技术
例如,西欧许多国家不仅在商店,而且直接在大街上都设有专门的废电池回收箱,将收集起来的费电池先用专门筛子筛选出那些用语钟表、计算器及其他小型电子仪器的纽扣电池,它们当中一般都含有汞,可将汞提取出来加以利用,然后用人工分拣出镍镉电池电池,法国一家工厂就从中提取镍和镉,再将镍用于炼钢,镉则重新用于生产电池.其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场,这种做法不仅花费太大（例如：在德国填埋一吨废电池费用达1700马克）,而且还造成浪费,因为其中尚有不少可作原料的有用物质.
瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂,巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎,然后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,它同样是贵重金属.铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金.该工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金,400吨锌合金及3吨汞.另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素,并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售.
不过,热处理的方法花费较高,瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费,的国马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置,在这里除铅蓄电池外,各类电池均溶解于硫酸,然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物,用这种方式获得的原料比热处理方法纯净,因此在市场上售价更高,而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来.湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作,会增加成本）.马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨,其成本虽然比填埋方法略高,但贵重原料不致丢弃,也不会污染环境.
德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜,不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池,废电池在真空中加热,其中汞迅速蒸发,即可将其回收,然后将剩余原料磨碎,用磁体提取金属铁,再从余下粉末中提取镍和锰.这种加工一吨废电池的成本不到1500马克.
从前,我国处理旧电池难在工艺上,苦于不能充分、有效地分离和利用废旧电池中的资源,而且处理过程中的二次污染严重.目前国内主要的处理方式有 4种,人工分选、干法、湿法和干湿法.人工分选回收利用法就是将回收的废旧干电池,先进行分类,人工分选出碳棒、铜帽、锌皮及各种残留物,并分别用相应的方法予以处理,这种方法简单易行,但使用劳动力多,经济效益差.所谓干法,也叫烟法或火法,就是对废旧干电池分类筛选、破碎后,再放人焙烧炉中在600 ～ 800 度下焙烧,将排出的气体冷凝后提取汞,再将焙烧剩余物放入回转窑在 1100 ～ 1300度下低烧,从烟气中回收氧化锌,从残渣中回收锰和铁.运用此法,一般冶炼厂无须增加设备和劳力,就可回收干电池中的锌,若须进一步回收其他物质,尚须增加设备.所谓湿法,就是将干电池分类破碎后,置于浸取槽中,加入稀硫酸进行浸取,再经过滤,从滤液中提取金属锌,滤渣分离出铜帽铁皮后,再从剩余泥渣中进一步提取出锰来.此法可以利用现有湿法炼锌工厂的设备和技术,对废旧干电池进行回收利用.干湿法,就是将干法和湿法的优点结合起来,先用焙烧的方法回收汞和部分锌,再用浸动和电积的方法回收锰和剩余的锌.运用此法,回收效果较好,但工序较复杂,成本也较高.
现在,又从北京科技大学传来消息,研究者找到不同于国外火法处理的新方法,采用湿法工艺流程能充分对废干电池进行无害化、资源化处理,提高了废旧电池的利用率.
据主持研究这套工艺流程的北京科技大学王化军介绍,此方法可回收废旧电池中82．5％的有用成分,其中锌的总回收率达到83．54％,二氧化锰的总回收率为81.91％, 含汞废渣可送专门工厂处理,工业废水经处理后可循环利用,不会产生二次污染.王化军说,这套工艺已研究出来一年多了,但要推广、使其工业化,还要解决一些外部环境方面的困难.
CECO北京中宜环能环保技术有限公司成功研发了“废旧电池处理技术”.该技术采用卧式焙烧炉技术对废旧电池进行回收处理,首先对废旧电池进行破碎处理,然后再对各种物质分别进行回收处理.整套技术日处理50T系统,设备全部达到国产化,大大节约了成本投入.采用计算机网络控制,利用系统功能模块数据传输技术对破碎后废旧电池进行分拣分类.将锌、锰、银、镍、汞、镉和铁等金属物质提取回收、炉渣还可以用来制作建筑材料,对不能利用的物质进行环境无害化处理,一改以前的工序繁复、工艺流程长、处理成本高的缺憾,从而实现了废旧电池处理的无害化、资源化、安定化的综合利用.
根据以上的资料,不难看出合理回收废旧电池的重要性.所以,在目前的社会条件中,我们应该怎么办呢?据中国环境科学学会固体废物专业委员会副主任蓝嗣国说,关键是要尽快建立废旧干电池回收体制.国家应在政策法规、科技创新和资金投入等方面给予一定的扶持.制定相关的政策法规,规定废旧干电池必须回收,禁止将废旧干电池随意丢入生活垃圾之中；制定科学合理的干电池生产包装标准,以简化废旧干电池回收后的分类；对积极参与废旧干电池回收利用的科研单位和企业要给予政策和资金倾斜,确保投资者资本的增值和处理单位产品的优先推广；为废旧干电池回收利用创造各种便利条件,如在公共场所设置废旧干电池回收箱,在销售电池时,实行抵押金制度,或采用以旧换新制度,确保废旧干电池的回收率；加大宣传力度,提高全民环境意识,树立废旧干电池必须回收利用的观念；干电池生产厂家也应在废旧干电池回收利用方面做出应有的贡献,如交纳特殊行业污染税以承担一定的回收处理费用等.另外,各级环保部门、金融机构、科研单位和处理厂家应加强协作,加大投资力度,促进废旧干电池再生技术的开发和产业化进程.只有充分动员一切社会力量,形成全民参与、多方出力的势头,才能最终推动废旧干电池的回收、利用与开发.
通过这次调查研究,我们不难发现,其实废旧电池的回收利用的前景非常广泛,并且具有深远的社会意义,需要加大力度宣传.我们中学生更应该切实从自己做起,点滴积累.我们希望能发起回收废旧电池的活动,支持这项利国利民的环保事业.为祖国的将来多留住一边绿色!
第一篇 废旧电池回收与利用
电池是指能将其它形式的能量直接转化为电能的装置.最早的电池我们可以追溯到两百年以前意大利物理学家伏打发明的伏打电池,它使人们第一次获得了比较稳定而持续的电流,具有划时代的意义.在伏打电池原理和研发精神的指引下,人们通过不断努力,开发了一代又一代的新型电池,从人们普遍使用的干电池到新型的太阳能电池、锂聚合物电池和燃料电池等等.
但在科技高速发展的今天,随着电子器械和各种便携设备日益普及,电池在生产生活中的地位和作用也与日俱增,其使用量亦随之大幅度上升,产生的废电池数量日益增加.但是由于人们对废电池的不正当处理,对环境造成了极大的危害,同时造成资源的无端浪费.其实,废旧电池中的可利用资源还是很多的.只要我们做好回收工作,废旧电池就不再“可怕”.
一、电池的种类
在现在的市场中,存在很多不同种类的电池.如下表所示：
原电池 蓄电池
种类 化学成分 种类 化学成分
锌锰干电池 Zn|NH4Cl ,ZnCl2|MnO2 铅酸蓄电池 Pb|H2SO4|PbO2
碱性锌锰干电池 Zn|KOH|MnO2 镍—镉蓄电池 Cd|KOH|NiOOH
锌—银电池 Zn|KOH|Ag2O 镍金属氢化物电池 Ni(OH)2|KOH|M(H)
锂电池 LilMnO2,LilCF2 锌—氧化物电池 Zn|KOH|Ag2O
锌—汞电池 Zn|KOH|HgO 锌—空气电池 Zn|KOH|O2
各种不同的电池具有不同的结构和成分,也随之决定了不同的特性.
在化学电池中,根据能否用充电方式恢复电池存储电能的特性,可以分为一次电池（也称原电池）和二次电池（又名蓄电池,俗称可充电电池,可以多次重复使用）两大类.
一次电池又可分为普通锌锰（中性锌锰）、碱性锌锰、锌汞、锌空、镁锰和锌银六个系列；二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰充电电池和铅蓄电池等类型.
在数码设备中,常用的电池类型是干电池（包括碱性电池）、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等.
干电池：这是使用最普遍的电池类型之一,很多人用过干电池,但了解其构造的人却不多.一般我们常用的干电池又称为锌锰电池.可分为碳锌电池和氯化锌电池,其优点是能量密度较高,电流密度适当,易实现机械化生产等.但很可惜的是由于能量密度不足,一般这种电池只用于耗电量较小的电子产品,如：闹钟,计算器等.如果你打算用他来驱动你的数码相机恐怕你会大失所望.
圆筒型锌锰电池因隔离物的区别可分为糊式锌锰电池和纸板锌锰电池.其中纸板锌锰电池因配方组成的差异引起电性能的不同,又分为C型纸板电池（碳锌电池）,也称为高容量电池；P型纸板电池（氯化锌电池）,又称为高功率电池., 一般超市或零售市场上的干电池皆为此类电池,其标示为Super Heavy Duty."C"型的电力容量较"P"型电池低约20%, 一般随货赠送的电池多为此类电池,干电池的包装分为纸壳（"C"型常用）, PVC, 铁壳及铅皮等四类包装, 同时依含汞量（基本标准为15ppm）来区分还有环保和非环保之不同.
碱性锌-锰电池：是干电池中的一个重要角色.这一类的电池就是我们常称的“碱性电池”,由于电容量大,电流强使用上又持久,市场上对此类电池的需求越来越高.然而,部分厂商的碱性电池为非环保的含汞电池 ,原因是此类电池如在成份中加入氧化银可提升其电容量约30%以上,但同时零售价格也相对提高.迄今为止,碱性电池是最成功的高容量电池,也是目前最具性能价格比的电池之一,它改变了传统电池的内部结构和电化学系统,同过采用极纯净极活跃的正负极材料,它的放电容量达到了普通干电池的5-7倍,存储寿命也超过了普通电池的两倍.另一方面,碱性电池也因为它完美的放电曲线而倍受青睐,特别适用于需要持续大电流放电的场合,如相机,电动玩具,BP机,WALKMAN,电动剔须刀等.
镍锰电池：这是2002年三月发表的最新电池品种——碱性镍-锰大电流电池.由于数码相机的耗电量大,一般的碱性电池在电力完全用完前,电流就无法推动,形成浪费.新一代的镍锰电池在电池的正极材料中采用了往常仅加在镍氢电池当中的“氢氧化镍 NiOH”,成功开发出了电量不易随使用时间而下降的新型电池.这种电池不仅具有较大的电流,同时耐力也比一般碱性电池增强1.5～5倍.
镍镉电池：镍镉电池是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类,它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单.镍镉电池最致命的缺点是,在充放电过程中如果处理不当,会出现严重的“记忆效应”,使得服务寿命大大缩短.所谓“记忆效应”就是电池在充电前,电池的电量没有被完全放尽,久而久之将会引起电池容量的降低,在电池充放电的过程中（放电较为明显）,会在电池极板上产生些许的小气泡,日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量.当然,我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”.此外,镉是有毒的,因而镍镉电池不利于生态环境的保护.众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围.
镍镉电池的包装分为零售用的正极凸头和组装用的正极平头包装两种,在容量上没有差异.在充电回路也和下面所介绍的镍氢电池类似,采用1.6倍电压充电.通常镍镉电池的充电次数为300～800次, 在充放电达500次后电容量会下降至约80%.镍镉电池的记忆效应比镍氢电池来的严重. 所以必须在完全没电时才可进行充电, 以确保使用寿命.
镍氢电池：镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品,不再使用有毒的镉,可以消除重金属元素对环境带来的污染问题.它是使用氧化镍作为阳极,以及吸收了氢的金属合金作为阴极,由于此合金可吸收高达本身体积100倍的氢,储存能力极强.镍氢电池的能量密度比镍镉电池大,其容量约为镍镉电池的数倍；另外,它具有同镍镉电池的1.2伏电压,及自身放电特性,可在一小时内再充电,内阻较低,一般可进行500次以上的充放电循环.镍氢电池具有较大的能量密度比,这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下,使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间.同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似,在实际应用时完全可以替代镍镉电池,而不需要对设备进行任何改造.镍氢电池另一个优点是：大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”,这使镍氢电池可以更方便地使用.
锂-锰电池：在介绍锂电池前,我们先来了解一下锂电池的种类.锂电池是目前使用最多锂钮扣电池（最早我们称为水银电池,因为污染和电容量之故线已逐渐被锂-锰配方取代）基本电压为3.0V, 最高电容量可达1200mAH.此电池可设计成轻薄短小且容量高的状况.加上放电曲线稳定,因此许多高科技产品如主机板都使用它来当记忆体的备用电池.此外,被设计成圆柱型的锂电池则具有高容量, 低内阻, 可以瞬间放出大电流, 是照相机电池市场的极佳选择.不过,因为它的原料金属锂具有相当高的化学活性, 因此不宜使用过多于同一电池中,以避免有产生爆炸的危险.
锂-亚硫酸氯：此系列电池是目前锂电池中放电压最高的一种电池,可达3.6V!其在常温中以等电流密度放电时, 放电曲线极为平坦.在 摄氏 -40度的情况下这类电池的电容量还可以维持在常温容量的50%左右,因此其具有极为优良的低温操作性能.再加上其年自放电率约为2%左右, 所以贮存寿命可长达10年以上,目前和锂-锰电池分占依次锂电池的两大市场.
锂离子（Li-ion）电池和其它金属锂电子一样具有输出高电压的能力, 3.0～4.0V,且比金属锂更安全, 因为它是采锂离子状态,Li-Ion电池没有可流动的液态电解质而改以聚合物电解质导电. 其后,美国贝尔实验室提出了新的锂电池设计理念,“塑料锂离子电池”.和Li-Ion 不同的是隔膜材料和电解质的状态,在三种基层材料(正 负极和隔膜)的最佳粘结剂为聚四氟乙烯(PTFE) , 采用50%PTFE乳剂, 经过处理和定尺寸一次碾压,构成Li-Ion电池本体.
锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点,因而得到了普遍应用——现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源,尽管其价格相对来说比较昂贵.锂离子电池与镍氢电池相比,重量较镍氢轻30～40%,能量比却高出60％.正因为如此, 锂离子电池生产和销售量正逐渐超过镍氢电池.锂离子电池的能量密度很高,它的容量是同重量的镍氢电池的1.5～2倍,充放电次数可达500次以上,而且具有很低的自放电率.此外,锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因.
碱锰充电电池：是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的,由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂,故又称为无汞碱锰电池.这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时,又能充电使用几十次到几百次,比较经济实惠.
锂聚合物电池（又称高分子锂电池）：具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化,以及高安全性和低成本等多种明显优势,是一种新型电池.在形状上,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合各种产品的需要,制作成任何形状与容量的电池.该类电池可以达到的最小厚度为0.5mm,想象一下今后的电池可以薄得像信用卡一样,是不是觉得很不可思议?
铅蓄电池：常用的充电电池除了上述介绍的锂电池之外,铅酸电池也是非常重要的一个电池系统.但其体积和重量一直无法获得有效的改善,因此目前最常见还是使用在汽车、摩托车发动之上.铅酸电池最大的改良,则是新近采用高效率氧气重组技术完成水份再生,藉此达到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水电池”其寿命可长达4年(单一极板电压 2V).
此外目前还有一种正在试验过程中的清洁电池——燃料电池
燃料电池：是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置.具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”.电池工作时需要连续地供给活物质（起反应的物质）——燃料和氧化剂,这又和其它普通化学电池不大一样.燃料电池的优点是能量转换效率高、可靠性高、工作时无噪声、无尘埃、无辐射,是一种清洁的能源.这种小型设备可以为手机、笔记本电脑、PDA 和其他一些便携设备提供能量,和目前所使用的锂离子电池相比,重量只相当于原有锂离子电池一半的燃料电池就可以提供约4倍的电池能量.不过这样的设备目前还处于试验当中,尚未投入大规模使用.
二、废旧电池的危害
由于目前所使用的电池中含有剧毒性化学元素,所以危害也是相当巨大的.
电池中含有大量的重金属--锌、铅、镉、汞、锰等.据专家测试,一节钮扣电池能污染60万升水；一节一号电池烂在地里,能使一平方米的土地失去利用价值.有关专家指出,废旧电池如果与生活垃圾混合处理,电池腐烂后,其中的汞、镉、铅、镍等重金属溶出会污染水体和土壤,并通过食物链最终危害人类健康.人如果汞中毒,会患中枢神经疾病,死亡率高达40%；镉则被定为IA级致癌物质.
在我国,长期以来在生产干电池时,要加入一种有毒的物质--汞或汞的化合物.我国的碱性干电池中的汞含量达1～5%,中性干电池为0.025%,全国每年用于生产干电池的汞就达几十吨之多.干电池中含汞最多的锌汞电池约占电池重量的20%~30%,碱性干电池约为1 3%,普通锌锰电池含汞较少.
汞（Hg）就是我们俗称的"水银".汞和汞的化合物都是有毒的,科学家发现,汞具有明显的神经毒性,此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良影响.20世纪50年代发生在日本的震惊世界的公害病--水俣病,就是由于汞污染造成的.
40多年前,在日本九州南部的一个沿海小镇--水俣镇,当地居民中出现了一种奇怪的病.患者开始口齿不清,步态不稳,四肢麻痹,最后全身痉挛,精神失常,在痛苦的折磨中死去.后来染上这种疾患的人越来越多,甚至连猫和海鸟都出现了同样的症状.后来,医务工作者从死者的尸体和海鱼体内发现了有毒的甲基汞,证明了人是吃了被污染的鱼而中毒的.经过调查,原来是当地的日本氮肥工业公司常年向水俣湾排放含汞废水,使海水受到了汞的污染,当地捕捞的海产品中都含有高浓度的甲基汞.
为了恢复水俣湾的生态环境,日本政府花了14年的时间,投入了485亿日元,把水俣湾的含汞底泥深挖4米,全部清除.同时,在水俣湾入口处设立了隔离网,将海湾内被污染的鱼统统捕获进行填埋.曾亲眼目睹过水俣病爆发的日本水俣市市长吉井正澄感慨地说："经过近半个世纪的不懈努力,我们终于从水俣病的阴影中走出来了,正在建设一个新的水俣市.所以,我希望全世界都吸取日本水俣病的教训,摆脱愚昧的生产方式,推行文明的生产方式."
由于废旧电池的危害如此巨大,所以.合理有效的回收废旧电池刻不容缓.
据了解,目前在发达国家,含汞电池已经被淘汰了,干电池实现了无汞化或低汞化.在中日友好环保中心担任顾问的日本专家小柳秀明说,日本现在生产和使用的干电池都是不含汞的,由于无汞,废电池对环境的危害大大减轻了,填埋处置的费用也降低了.
我国从2001年1月1日起,也开始实行干电池的低汞化和无汞化,在新世纪到来的时候,绿色环保电池终于走进了中国百姓的生活.不过,据我们了解,我国大多数消费者对废电池污染的了解不是太多,人们购买电池时往往有很大的随意性,并没有把是否符合环保标准放在第一位.而对于电池生产厂家来说,生产环保电池,需要改进工艺设备和原料配方,这无疑要增加资金投入和生产成本,企业并不是很情愿.目前有些企业对电池的"限汞规定"漠然置之,按兵不动.由此可见,我国减缓废旧电池危害的现状不容乐观.
三、电池的回收处理方式
国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井、回收利用.西欧许多国家不仅在商店,而且直接在大街上都设有专门的废电池回收箱,有不少国家均有专门工厂分拣回收.在我国也有很多地方开始采取了措施.如北京、沈阳、石家庄、鞍山等等城市都出台了相关政策,设置专门的回收箱或站点,南京市甚至交废旧电池可看廉价电影.同时也有个人对此做出努力,如河南省新乡县一农村妇女田桂荣创办了中国第一个由农民创立环保网站,对废旧电池回收投入了巨大的力量.北京崇文区的孩子们更是用废旧电池拼出世界地图用以宣传环保.
然而,尽管如此,废旧电池回收的进程并不顺利.以北京为例,从 1998 年 5 月到 1999 年 5 月,共收回废旧干电池 14 吨,与全市同期消耗 3000吨相比,微乎其微.同样,上海市目前废旧干电池的回收率也还不到生产总量的1/10.低回收率直接限制了处理规模的扩大和处理技术的提高,进而严重阻碍了废旧干电池回收利用的产业化进程.
1999年北京环卫局已和麦当劳、罗杰斯、北极星图片社、好邻居、奥土凯、新街口百货商场等50余家快餐厅、40余家连锁店合作收集废旧电池,而一些商场电池柜台上的收集箱、环卫局专是的分类垃圾箱更构成了一张"搜捕"小小电池的大网.与大网不成比例的是,每年京城有各类废旧电池3000吨,而被"拉上网"的仅10吨左右.据北京市环卫局有用垃圾回收中心的卢建国介绍,虽然回收中心对外承诺30公斤就可上门回收,可效果目前仍不甚明显,而在回收的废旧电池中,"麦当劳"回收的就占一半左右.
2001年,长春市在城区投放了200个绿色的废旧电池回收箱,收回了不少废旧电池.然而,部分回收箱的结局却让人担忧,很多已经沦为群众随手投掷废物的“垃圾箱”,有的甚至遭遇“封口”的尴尬.有关人士认为,这是人们环保意识淡薄和宣传不够的结果.在长春百货大楼电池专柜的两侧,摆放着两个废旧电池回收箱,可走近仔细一看才发现它们的“口”全被广告宣传画封住了.据该专柜的王小姐介绍说,自从回收箱摆在这儿以来,几乎没有人来投废旧电池.大家都把回收箱当成垃圾箱用,扔些果皮、纸屑,有些人甚至往里面 吐痰.而她们又没有清理这些脏物的义务,可如果不清扫,卫生不合格,会被罚钱的.所以她们干脆就将回收箱清洗干净,把“口”封上,以减少麻烦.在卓展购物中心和恒客隆超市,回收箱虽然没有遭到被封“口”的命运,可也只是“享受”普通垃圾箱的“待遇”.据商场的服务人员介绍,投电池的人很少.在回收箱里,大都是纸屑、果皮、空瓶等,细看才能发现一两节废电池夹杂在脏物中.
在杭州,2001年有人对此进行调查认为废旧电池危害“很严重”的人数比例达88％,但又有近八成的市民认为废旧电池回收活动“与自己无关”或“没时间参加”.据统计,目前杭州市每年的电池消费量约为2000万节.居民将废旧电池与生活垃圾一起丢弃的比例高达87％.原因是,现在的回收方式太麻烦,整个杭州市市区目前大约只有300个回收点,远远不能满足需要.
在我们三明,更是没有此方面的政策措施.由于数据难以统计,我们无法对每年三明废旧电池的污染危害做出统计,但这必须引起相关方面的重视.
所以我们必须使用合理有效的废旧电池回收利用技术
例如,西欧许多国家不仅在商店,而且直接在大街上都设有专门的废电池回收箱,将收集起来的费电池先用专门筛子筛选出那些用语钟表、计算器及其他小型电子仪器的纽扣电池,它们当中一般都含有汞,可将汞提取出来加以利用,然后用人工分拣出镍镉电池电池,法国一家工厂就从中提取镍和镉,再将镍用于炼钢,镉则重新用于生产电池.其余的各类废电池一般都运往专门的有毒、有害垃圾填埋场,这种做法不仅花费太大（例如：在德国填埋一吨废电池费用达1700马克）,而且还造成浪费,因为其中尚有不少可作原料的有用物质.
瑞士有两家专门加工利用旧电池的工厂,巴特列克公司采取的方法是将旧电池磨碎,然后送往炉内加热,这时可提取挥发出的汞,温度更高时锌也蒸发,它同样是贵重金属.铁和锰熔合后成为炼钢所需的锰铁合金.该工厂一年可加工2000吨废电池,可获得780吨锰铁合金,400吨锌合金及3吨汞.另一家工厂则是直接从电池中提取铁元素,并将氧化锰、氧化锌、氧化铜和氧化镍等金属混合物作为金属废料直接出售.
不过,热处理的方法花费较高,瑞士还规定向每位电池购买者收取少量废电池加工专用费,的国马格德堡近郊区正在兴建一个“湿处理”装置,在这里除铅蓄电池外,各类电池均溶解于硫酸,然后借助离子树脂从溶液中提取各种金属物,用这种方式获得的原料比热处理方法纯净,因此在市场上售价更高,而且电池中包含的各种物质有95%都能提取出来.湿处理可省去分拣环节（因为分拣是手工操作,会增加成本）.马格德堡这套装置年加工能力可达7500吨,其成本虽然比填埋方法略高,但贵重原料不致丢弃,也不会污染环境.
德国阿尔特公司研制的真空热处理法还要便宜,不过这首先需要在废电池中分拣出镍镉电池,废电池在真空中加热,其中汞迅速蒸发,即可将其回收,然后将剩余原料磨碎,用磁体提取金属铁,再从余下粉末中提取镍和锰.这种加工一吨废电池的成本不到1500马克.
从前,我国处理旧电池难在工艺上,苦于不能充分、有效地分离和利用废旧电池中的资源,而且处理过程中的二次污染严重.目前国内主要的处理方式有 4种,人工分选、干法、湿法和干湿法.人工分选回收利用法就是将回收的废旧干电池,先进行分类,人工分选出碳棒、铜帽、锌皮及各种残留物,并分别用相应的方法予以处理,这种方法简单易行,但使用劳动力多,经济效益差.所谓干法,也叫烟法或火法,就是对废旧干电池分类筛选、破碎后,再放人焙烧炉中在600 ～ 800 度下焙烧,将排出的气体冷凝后提取汞,再将焙烧剩余物放入回转窑在 1100 ～ 1300度下低烧,从烟气中回收氧化锌,从残渣中回收锰和铁.运用此法,一般冶炼厂无须增加设备和劳力,就可回收干电池中的锌,若须进一步回收其他物质,尚须增加设备.所谓湿法,就是将干电池分类破碎后,置于浸取槽中,加入稀硫酸进行浸取,再经过滤,从滤液中提取金属锌,滤渣分离出铜帽铁皮后,再从剩余泥渣中进一步提取出锰来.此法可以利用现有湿法炼锌工厂的设备和技术,对废旧干电池进行回收利用.干湿法,就是将干法和湿法的优点结合起来,先用焙烧的方法回收汞和部分锌,再用浸动和电积的方法回收锰和剩余的锌.运用此法,回收效果较好,但工序较复杂,成本也较高.
现在,又从北京科技大学传来消息,研究者找到不同于国外火法处理的新方法,采用湿法工艺流程能充分对废干电池进行无害化、资源化处理,提高了废旧电池的利用率.
据主持研究这套工艺流程的北京科技大学王化军介绍,此方法可回收废旧电池中82．5％的有用成分,其中锌的总回收率达到83．54％,二氧化锰的总回收率为81.91％, 含汞废渣可送专门工厂处理,工业废水经处理后可循环利用,不会产生二次污染.王化军说,这套工艺已研究出来一年多了,但要推广、使其工业化,还要解决一些外部环境方面的困难.
CECO北京中宜环能环保技术有限公司成功研发了“废旧电池处理技术”.该技术采用卧式焙烧炉技术对废旧电池进行回收处理,首先对废旧电池进行破碎处理,然后再对各种物质分别进行回收处理.整套技术日处理50T系统,设备全部达到国产化,大大节约了成本投入.采用计算机网络控制,利用系统功能模块数据传输技术对破碎后废旧电池进行分拣分类.将锌、锰、银、镍、汞、镉和铁等金属物质提取回收、炉渣还可以用来制作建筑材料,对不能利用的物质进行环境无害化处理,一改以前的工序繁复、工艺流程长、处理成本高的缺憾,从而实现了废旧电池处理的无害化、资源化、安定化的综合利用.
根据以上的资料,不难看出合理回收废旧电池的重要性.所以,在目前的社会条件中,我们应该怎么办呢?据中国环境科学学会固体废物专业委员会副主任蓝嗣国说,关键是要尽快建立废旧干电池回收体制.国家应在政策法规、科技创新和资金投入等方面给予一定的扶持.制定相关的政策法规,规定废旧干电池必须回收,禁止将废旧干电池随意丢入生活垃圾之中；制定科学合理的干电池生产包装标准,以简化废旧干电池回收后的分类；对积极参与废旧干电池回收利用的科研单位和企业要给予政策和资金倾斜,确保投资者资本的增值和处理单位产品的优先推广；为废旧干电池回收利用创造各种便利条件,如在公共场所设置废旧干电池回收箱,在销售电池时,实行抵押金制度,或采用以旧换新制度,确保废旧干电池的回收率；加大宣传力度,提高全民环境意识,树立废旧干电池必须回收利用的观念；干电池生产厂家也应在废旧干电池回收利用方面做出应有的贡献,如交纳特殊行业污染税以承担一定的回收处理费用等.另外,各级环保部门、金融机构、科研单位和处理厂家应加强协作,加大投资力度,促进废旧干电池再生技术的开发和产业化进程.只有充分动员一切社会力量,形成全民参与、多方出力的势头,才能最终推动废旧干电池的回收、利用与开发.
通过这次调查研究,我们不难发现,其实废旧电池的回收利用的前景非常广泛,并且具有深远的社会意义,需要加大力度宣传.我们中学生更应该切实从自己做起,点滴积累.我们希望能发起回收废旧电池的活动,支持这项利国利民的环保事业.为祖国的将来多留住一边绿色!
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