民國114年 地方四等 環保技術 環境化學概要
第2題
水中之硬度會影響水的適飲性，請說明： 造成水中硬度之化學物質為何？何謂暫時硬度及永久硬度？（15 分） 某水樣中含有Ca2+：20 mg/L，Mg2+：12 m…
題目
水中之硬度會影響水的適飲性，請說明： 造成水中硬度之化學物質為何？何謂暫時硬度及永久硬度？（15 分） 某水樣中含有Ca2+：20 mg/L，Mg2+：12 mg/L，試計算水中之硬度 （mg/L as CaCO3）。（原子量：Ca = 40；Mg = 24）（10 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、造成硬度之化學物質：水中硬度（hardness）主要來自鹼土金屬離子 Ca²⁺ 與 Mg²⁺，另有少量 Sr²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺。其來源為石灰岩、白雲岩之溶解，以碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物或硝酸鹽形態存在；硬度以 CaCO₃ 當量（mg/L as CaCO₃）表示，因其當量重 50 g/eq，換算方便。
- 二、暫時硬度（temporary hardness）：又稱碳酸鹽硬度（carbonate hardness），主要由 Ca(HCO₃)₂ 與 Mg(HCO₃)₂ 造成。此類鹽類煮沸即分解，生成 CaCO₃、Mg(OH)₂ 沉澱並釋出 CO₂，故可藉煮沸去除；其量受水中鹼度（alkalinity）限制，通常取硬度與鹼度之較小值。
- 三、永久硬度（permanent hardness）：又稱非碳酸鹽硬度（non-carbonate hardness），由 CaSO₄、MgSO₄、CaCl₂、MgCl₂、Ca(NO₃)₂ 等造成，煮沸不會沉澱。去除須採石灰蘇打法（lime-soda softening）、離子交換（ion exchange）、奈米過濾或逆滲透（RO）。
- 四、計算步驟：當量重 CaCO₃＝100/2＝50；Ca²⁺＝40/2＝20；Mg²⁺＝24/2＝12。Ca 硬度＝20 ÷ 20 × 50＝50 mg/L as CaCO₃；Mg 硬度＝12 ÷ 12 × 50＝50 mg/L as CaCO₃；總硬度＝50＋50＝100 mg/L as CaCO₃。
- 五、結果判定：100 mg/L as CaCO₃ 換算德國硬度約 100 ÷ 17.1 ≒ 5.8 °dH，依一般分類屬中度硬水（moderately hard，60～120 mg/L），口感尚可但肥皂起泡較差。若採 Mg 原子量 24.3，則 Mg 硬度約 49.4，總硬度約 99.4 mg/L，差異有限，答題時宜註明所用原子量。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。