◎馬彥強(qiáng) 張創(chuàng)東 趙瑩瑩 李海軍

引言：粉筆灰是由石膏制成的，其化學(xué)成分主要為硫酸鈣，化學(xué)式為CaSO4,熔點(diǎn)1450度，相對(duì)密度2.96，難溶于水，它的二水化合物CaSO42H2O，俗稱石膏，硫酸鈣性能穩(wěn)定，沒有毒性，顆粒較大多在100微米上較重落下較快，空中漂浮時(shí)間較短。粉筆粉塵中含有二氧化硅，被吸入肺部，在肺部游離的二氧化硅含量在百分之一以上形成肺纖維化的粉塵，從而使肺泡纖維化，導(dǎo)致肺部呼吸功能下降）。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，師生在上課時(shí)吸入的粉塵約每學(xué)期每人200g，每年導(dǎo)致肺部疾病和呼吸道等疾病的的人數(shù)中約占20%。因此可以看出粉塵對(duì)師生的危害極大，而且粉塵灰對(duì)環(huán)境污染也極大，對(duì)于師生個(gè)人衛(wèi)生危害極大。

本論文首先對(duì)多功能黑板擦的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后分析了粉筆灰細(xì)微顆粒的分離級(jí)提純方法進(jìn)行分析研究。在實(shí)現(xiàn)黑板擦正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作的同時(shí)，對(duì)粉筆灰通過(guò)酸洗過(guò)濾后形成氯化鈣溶液，并加以利用。

一、整體結(jié)構(gòu)

1.吸塵部件設(shè)計(jì)。

吸塵器采用4種工作狀態(tài)：1擋，采用軟啟動(dòng)減少各類原件的損耗，吸塵率65%；2擋：由于其轉(zhuǎn)速較慢，適用于電量不足情況；3擋：快速運(yùn)轉(zhuǎn)，使其遠(yuǎn)離粉塵，吸塵效98%；4擋為停止。

粉塵并且在擦拭的過(guò)程中容易散落在空氣中，不利于吸入，因而在吸塵器的選用上要偏向大功率，但又存在使用時(shí)間短的問(wèn)題?；诎踩钥紤]以及使用的供電方式：設(shè)定的電壓≤12V；基于噪聲的方面：選擇離心型電機(jī)；設(shè)計(jì)工作時(shí)長(zhǎng)：電池額定容量/變壓器電流=1600mA/80mA=20h；設(shè)計(jì)功率：4W。

2.外部材料。

采用塑料作為外殼材料。塑料性能穩(wěn)定，減磨耐磨性好，且密度小，質(zhì)地輕。不易與周圍物質(zhì)發(fā)生物理或者化學(xué)反應(yīng)，最主要的是塑料加工性能良好，熔融后的熔體可以根據(jù)實(shí)際情況做成各類零件，從而滿足板擦外部需求。

3.擦拭部分。

通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，多功能黑板擦毛層采用羊氈毛層。由于羊氈毛柔軟易變形，可以適應(yīng)不同角度的全方位擦除。相比傳統(tǒng)黑板擦的化纖毛層，羊氈毛稠密程度適當(dāng)，擦拭過(guò)程中有較大摩擦阻力，不容易打滑。羊氈毛中可夾雜少許雜質(zhì)毛絮和麻布，可以降低成本增大摩擦，起到良好的擦拭效果。

4.多功能黑板擦結(jié)構(gòu)圖。

多功能板擦裝置由U型磁鐵，烘干機(jī)，吸塵器，小型電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)電絲，噴水機(jī)，集水箱毛刷電池盒和后蓋9等構(gòu)成，如圖1所示。

圖1吸塵器黑板擦內(nèi)部Solidworks結(jié)構(gòu)圖

二、粉筆灰分析提純方法

粉筆主要成分為硫酸鈣，碳酸鈣，將這兩種難溶性物質(zhì)通過(guò)初步酸洗，過(guò)濾，并調(diào)節(jié)其PH，將其形成氯化鈣溶液，并通過(guò)氣體收集裝置，產(chǎn)生的二氧化碳可直接分離出來(lái)壓縮再利用，由于技術(shù)受限，本創(chuàng)新所產(chǎn)生新藥品主要運(yùn)用到融雪劑當(dāng)中，融雪劑主要成分為二水氯化鈣晶體，產(chǎn)生的氯化鈣溶液通過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，形成二水氯化鈣晶體，作為融雪劑應(yīng)用到生活當(dāng)中。研究中涉及到的相關(guān)方程式如下：

CaCO3+2HCL=CaCL2+H2O+CO2

CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4

三、結(jié)束語(yǔ)

本研究對(duì)現(xiàn)有的板書粉筆灰收集及處理工藝進(jìn)行調(diào)查，分析其現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)上述缺陷進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)合理的粉筆灰收集處理工藝，為解決“白色污染”問(wèn)題提供技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)課堂綠色化、教學(xué)環(huán)境文明化提供可行性。