多功能黑板擦的設計優(yōu)化

◎馬彥強 張創(chuàng)東 趙瑩瑩 李海軍

引言：粉筆灰是由石膏制成的，其化學成分主要為硫酸鈣，化學式為CaSO4,熔點1450度，相對密度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，導致肺部呼吸功能下降）。

據相關數(shù)據表明，師生在上課時吸入的粉塵約每學期每人200g，每年導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師生的危害極大，而且粉塵灰對環(huán)境污染也極大，對于師生個人衛(wèi)生危害極大。

本論文首先對多功能黑板擦的整體結構進行設計，然后分析了粉筆灰細微顆粒的分離級提純方法進行分析研究。在實現(xiàn)黑板擦正常運轉工作的同時，對粉筆灰通過酸洗過濾后形成氯化鈣溶液，并加以利用。

一、整體結構

1.吸塵部件設計。

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

粉塵并且在擦拭的過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，但又存在使用時間短的問題。基于安全性考慮以及使用的供電方式：設定的電壓≤12V；基于噪聲的方面：選擇離心型電機；設計工作時長：電池額定容量/變壓器電流=1600mA/80mA=20h；設計功率：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，質地輕。不易與周圍物質發(fā)生物理或者化學反應，最主要的是塑料加工性能良好，熔融后的熔體可以根據實際情況做成各類零件，從而滿足板擦外部需求。

3.擦拭部分。

通過多次實驗進行對比，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，擦拭過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.多功能黑板擦結構圖。

多功能板擦裝置由U型磁鐵，烘干機，吸塵器，小型電動機，導電絲，噴水機，集水箱毛刷電池盒和后蓋9等構成，如圖1所示。

圖1吸塵器黑板擦內部Solidworks結構圖

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通過初步酸洗，過濾，并調節(jié)其PH，將其形成氯化鈣溶液，并通過氣體收集裝置，產生的二氧化碳可直接分離出來壓縮再利用，由于技術受限，本創(chuàng)新所產生新藥品主要運用到融雪劑當中，融雪劑主要成分為二水氯化鈣晶體，產生的氯化鈣溶液通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，形成二水氯化鈣晶體，作為融雪劑應用到生活當中。研究中涉及到的相關方程式如下：

CaCO3+2HCL=CaCL2+H2O+CO2

CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4

三、結束語

本研究對現(xiàn)有的板書粉筆灰收集及處理工藝進行調查，分析其現(xiàn)有技術的缺陷，針對上述缺陷進行改造，設計合理的粉筆灰收集處理工藝，為解決“白色污染”問題提供技術支持，為實現(xiàn)課堂綠色化、教學環(huán)境文明化提供可行性。