第 一 題

【破題】礦物表面電荷的產生，主要源於礦物晶體本身的結構特性，以及礦物顆粒與水溶液接觸時所發生的界面物理化學反應。 【論述】 礦物表面電荷產生的主要機制可歸納為下列四種：

【破題】 礦物表面電雙層（Electrical Double Layer, EDL）是礦物顆粒在水溶液中，為了中和其表面電荷並維持系統電中性，於固液介面所形成的特定離子分布結構。 【論述】

「表面電位」（Surface Potential, $\psi_0$）指礦物固體表面與遠離表面的本體溶液（Bulk solution）之間的電位差。其主要由決定電位離子（Potential-determining ions）在礦物表面的吸附、解離或晶格缺陷所產生，反映了礦物表面最原始、真實的帶電狀態。 「介達電位」（Zeta Potential, $\zeta$）指在電雙層結構中，「滑動面」（Shear plane 或 Slipping plane）與本體溶液之間的電位差。當礦物顆粒在溶液中發生相對運動時，緊密附著在固體表面的離子（即斯特恩層 Stern layer）會隨顆粒一同移動，此固液相對運動的邊界即為滑動面。 實務意義：表面電位通常難以直接測量，而介達電位可透過電泳實驗（Electrophoresis）直接測得。在選礦工程中，常以介達電位的正負號與大小，來推估礦物的表面電性、評估礦泥膠體系統的凝聚或分散穩定性，並作為設計與控制浮選捕集劑吸附條件的重要指標。

「零點電位（Point of Zero Charge, PZC）」指礦物表面的總淨電荷為零時，溶液中潛在決定離子（通常指氫離子與氫氧根離子，即pH值）的濃度狀態。此時礦物表面正負電荷數量相等，通常藉由電位滴定法測得。 「等電點（Iso-electric Point, IEP）」指礦物周圍電雙層中，滑動面（剪切面）的介達（Zeta）電位為零時的溶液狀態（通常為pH值）。此時礦物顆粒在電場中不會發生電泳移動，通常藉由電泳儀測量動電現象而得。 兩者的關聯與差異：當溶液中僅發生靜電吸引，無特異性吸附（Specific Adsorption）發生時，PZC 會等於 IEP；若溶液中存在特異性吸附離子進入史登層（Stern layer），會改變滑動面上的電荷分布，導致 IEP 發生偏移，此時 PZC 就不等於 IEP。實務應用上，這兩個指標是決定浮選時捕集劑種類（陰離子型或陽離子型）選擇，以及控制礦漿中細泥凝聚或分散的關鍵依據。

【破題】表面電位主要透過「靜電引力」機制，決定捕集劑能否吸附於礦物表面，進而改變礦物的疏水性以實現浮選分離。 【論述】 一、對捕集劑吸附的影響：礦物表面電位與捕集劑離子的電荷遵循「異性相吸、同性相斥」的物理法則（物理吸附）。當礦物表面帶正電位時，有利於陰離子型捕集劑發生靜電吸附；反之，若礦物表面帶負電位，則有利於陽離子型捕集劑吸附。