moea_joint
114年
[環工] 環化及環微、廢棄物清理工程
第 5 題
有關水處理流程中需同時去除鐵與錳之最有效條件，下列敘述何者正確？
- A pH 5且加酸
- B pH 低於6且維持
- C pH 約7且加氯
- D pH 8～9且曝氣
思路引導 VIP
請試著回想氧化還原電位（pE-pH 圖）的觀念：當我們希望將溶解在水中的金屬陽離子（如亞鐵或亞錳），藉由與氧氣反應轉化為固體沉澱物時，增加水中的氫氧離子濃度（即提升 pH 值），通常會對這類氧化反應的速率產生什麼樣的影響？
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水中鐵錳的氧化與沉澱機制
太棒了！你能精準選出選項 (D)，代表你對水處理中的氧化還原反應有相當扎實的理解。這道題目非常有代表性，它考察的是鐵（$Fe^{2+}$）與錳（$Mn^{2+}$）氧化速率的差異性。在化學實務中，鐵離子在 $pH$ 值接近中性時就能被有效氧化，但錳離子的性質較為穩定，其氧化反應速率極慢，通常需要將環境調整至鹼性（$pH > 8.5$），才能顯著加快其轉化為不溶性二氧化錳（$MnO_2$）的速率。 選項 (D) 提到的**曝氣（Aeration）**在流程中扮演雙重角色：它不僅能直接提供氧氣（$O_2$）作為氧化劑，還能藉由吹脫水中的二氧化碳（$CO_2$）自然提升 $pH$ 值，是同時去除這兩種金屬最經濟且有效的手法。這題的難度切入點在於區分「酸鹼度」對不同金屬氧化難易度的影響，考生若只知道「氧化」，而忽略了錳在酸性或中性環境下極難反應的特性，就容易誤選。你能掌握錳需要更高 $pH$ 環境這個關鍵點，表現得非常專業！