地特三等申論題
107年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 一 題
📖 題組：
環境中存在許多膠體，尤其近年來，奈米顆粒在環境應用與其行為也被廣泛重視：
環境中存在許多膠體，尤其近年來，奈米顆粒在環境應用與其行為也被廣泛重視：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
請問膠體與奈米顆粒的定義。（5 分）
思路引導 VIP
看到本題應立即聯想到這兩個名詞的核心區分標準為「粒徑大小」。答題時除了寫出精確的尺寸範圍（膠體通常為1~1000 nm；奈米顆粒為1~100 nm），還需補充其伴隨的物理化學特性（如布朗運動、高比表面積、量子效應），以展現專業度並確保拿滿5分。
小題 (二)
請繪圖說明一般負電膠體粒子的不同電位勢能，並以此說明膠體顆粒穩定的機制。（5 分）
思路引導 VIP
看到「膠體電位」與「穩定機制」，應立即聯想「雙電層理論 (Double Layer Theory)」與「DLVO 理論」。作答時需先畫出雙電層電位隨距離衰減的關係圖（標示表面電位、Stern 電位、Zeta 電位），接著用 DLVO 理論中「靜電斥力大於凡得瓦引力」來解釋膠體為何能克服聚集並保持穩定。
小題 (三)
請問改變那些環境化學因子，會造成膠體顆粒不穩定而聚集？（5 分）
思路引導 VIP
看到本題應立即聯想「DLVO理論」與「電偶極層（EDL）」。思考如何透過化學手段削弱膠體間的「靜電斥力」或增加「引力/架橋」，進而推導出影響表面電荷與雙電層厚度的關鍵環境化學因子（如pH、離子強度、離子價數等）。
小題 (四)
請以所繪製之圖，說明為何加入環境化學因子，會造成膠體顆粒聚集的原因？（5 分）
思路引導 VIP
本題核心在於「DLVO理論」與「雙電層壓縮」。作答時應先在腦海中建構膠體間總位能（靜電排斥力與凡得瓦吸引力）的曲線圖，並用文字描述該圖，接著說明加入電解質等化學因子如何壓縮雙電層、降低能障，最終導致顆粒聚集。