第 二 題

「水力類析法（Hydraulic Classification）」指利用不同固體顆粒在水（或流體）中終端沉降速度的差異，將固體混合物依粒徑大小或密度進行分離與分級的物理單元操作。 特徵與原理包含： (1) 沉降機制：依據斯托克定律（Stokes' Law）或牛頓定律，顆粒的沉降速度與其粒徑及密度差呈現正相關。較大或密度較高的顆粒沉降較快。

「鑄鐵（Cast Iron）」是指碳含量大於 2%（通常介於 2.11% 至 6.67% 之間），並含有適量矽（約 1%~3%）及少量錳、磷、硫等元素的鐵碳合金。特徵包含：(1) 熔點較低（約1140℃~1200℃）且流動性佳，具有極優良的鑄造性能；(2) 硬度高且耐磨，並具備良好的抗壓強度與減震能力；(3) 質地較脆且延展性差，一般無法進行鍛造、軋製或抽絲加工。依碳存在的型態與組織結構，可分為灰鑄鐵、白鑄鐵、延展性鑄鐵（球墨鑄鐵）及可鍛鑄鐵等。實務應用廣泛用於製造形狀複雜、需承受靜態壓力與減震的工業構件，例如汽車引擎缸體、重型工具機底座、泵浦外殼、閥門及下水道人孔蓋等。

「油當量」（Oil Equivalence，常以公秉油當量 KLOE 或公噸油當量 TOE 表示）指將不同種類的能源（如煤炭、天然氣、電力、生質能等），依其發熱量折算成相當於一定數量之原油所能產生的熱量，是一種作為統一衡量與比較各種能源消費量或生產量的標準能源計量單位。 特徵包含：(1)基準統一：以原油的平均熱值（實務上通常規定 1 公斤油當量約等於 10,000 千卡或 41.868 百萬焦耳）為絕對換算基準；(2)消弭單位差異：解決不同能源在物理形態與計量單位（如固體用公噸、氣體用立方公尺、電力用千瓦小時）上的不一致。 實務應用為國家層級的能源供需統計、溫室氣體排放盤查，以及化工廠進行全廠能量均衡（Energy Balance）時，將鍋爐蒸氣、製程用電、燃料氣等不同能耗統一折算為油當量，以評估總耗能與計算能源使用效率（Energy Efficiency）。

「陽離子交換樹脂（Cation Exchange Resin）」是一種具有三維網狀結構的不溶性高分子聚合物（如苯乙烯與二乙烯苯共聚物），其骨架上接枝帶有可解離的酸性官能基（如強酸性的磺酸基 $-SO_3H$ 或弱酸性的羧基 $-COOH$）。特徵與機制包含：(1)離子交換：當溶液流經樹脂時，官能基上可游離的陽離子（如 $H^+$ 或 $Na^+$）會與溶液中的其他陽離子（如硬水中的 $Ca^{2+}$、$Mg^{2+}$）進行可逆的當量交換，將溶液中的特定陽離子吸附於樹脂上。(2)可再生性：當樹脂的交換容量飽和耗盡時，可通入適當濃度的酸液（如 $HCl$）或濃食鹽水（$NaCl$）進行逆向的再生程序（Regeneration），以恢復其交換能力。實務應用為鍋爐用水的硬水軟化程序（移除鈣鎂離子）、半導體工業的超純水製造（搭配陰離子交換樹脂）、以及廢水處理中的重金屬離子（如 $Cu^{2+}$、$Ni^{2+}$）回收程序。