普考申論題
105年
[環境檢驗] 環境化學概要
第 二 題
📖 題組：
水中氨氮（NH3-N）可利用折點加氯法或氣提法進行去除，有一廢水的 pH 值為 7.5，同時含有 50 mg/L 的氨氮，請回答下列問題：
水中氨氮（NH3-N）可利用折點加氯法或氣提法進行去除，有一廢水的 pH 值為 7.5，同時含有 50 mg/L 的氨氮，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
利用折點加氯法欲達到 90%去除效率時，每公升廢水中需加入多少氯氣？（5 分）
思路引導 VIP
看到折點加氯法，應立即寫出其氧化還原總反應式：2NH3 + 3Cl2 → N2 + 6HCl。透過方程式找出氨氮（以 N 計）與氯氣（Cl2）的莫耳數比（2:3），計算出實際需去除的氨氮質量後，利用化學計量與分子量換算即可求得所需氯氣質量。
小題 (一)
請寫出此二種氨氮處理技術的反應式。（5 分）
思路引導 VIP
解答本題需掌握兩種處理技術背後的核心化學原理：折點加氯法為『氧化還原反應』，利用次氯酸將氨氮氧化為氮氣；氣提法為『酸鹼平衡與相轉移』，需先加鹼將銨根離子轉換為分子態氨再脫附。作答時除了列出核心反應式外，精確標註物質狀態（如 aq, g）能充分展現對環境化學原理的掌握。
小題 (三)
欲利用氣提法達到相同的去除效率，需將水體的 pH 值提升至多少？（銨離子(NH4+)的酸解離常數(pKa)值為 9.3）（5 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應首先聯想到『氣提法（Air stripping）』的原理，即必須在鹼性條件下將水中的銨根離子（NH4+）轉化為氣態的游離氨（NH3）才能被吹出。接著使用 Henderson-Hasselbalch 方程式，因前一子題為『完全去除』（100%），需論述理論上 100% 轉換需要無限大的 pH 值，並以實務上 99% 或 99.9% 的去除率代入公式計算所需的 pH 區間。
折點加氯計量計算
💡 利用化學反應方程式之莫耳比例，計算去除氨氮所需之理論加氯量。
🔗 折點加氯計量解題流程
- 1 標定去除目標 — 計算需去除的氮元素 (N) 總質量
- 2 列出化學反應 — 確認 2NH3 + 3Cl2 係數比為 2:3
- 3 換算質量比例 — 由莫耳數轉為 Cl2:N = 7.6:1 質量比
- 4 產出計算結果 — 氮質量 × 7.6 = 理論所需加氯量
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🔄 延伸學習：實務操作中，因廢水含有其他耗氯物質，實際加氯量會大於理論值。
