民國114年 普通考試 化學工程 工業化學概要
第5題
請回答下列有關工業化學污染防治的問題。 請寫出形成酸雨的化學反應式。（12 分） 如何以旋風分離器控制粒狀污染物？（8 分）
題目
請回答下列有關工業化學污染防治的問題。 請寫出形成酸雨的化學反應式。（12 分） 如何以旋風分離器控制粒狀污染物？（8 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、酸雨的形成與硫氧化物：化石燃料中的硫燃燒生成二氧化硫，S + O2 → SO2；SO2 在大氣中可被羥基自由基或臭氧氧化，亦可經催化氧化為 SO3，2 SO2 + O2 → 2 SO3；SO3 遇水生成硫酸，SO3 + H2O → H2SO4；SO2 溶於水先形成亞硫酸，SO2 + H2O → H2SO3，再氧化為硫酸，2 H2SO3 + O2 → 2 H2SO4。
- 二、氮氧化物的氧化：高溫燃燒使空氣中的氮與氧反應，N2 + O2 → 2 NO；NO 在大氣中迅速被氧化為 NO2，2 NO + O2 → 2 NO2；NO2 溶於水生成硝酸與亞硝酸，3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO，或 2 NO2 + H2O → HNO3 + HNO2。硫、氮氧化物經雲雨吸收後降下，使雨水 pH 值低於約 5.6，即為酸雨。
- 三、酸雨的環境意義：酸雨主要由硫酸與硝酸貢獻，會使土壤與湖泊酸化、溶出鋁離子而危害魚類，亦腐蝕建築石材、金屬與古蹟，並影響森林生長；其前驅物可長距離傳輸，故防治須採低硫燃料、排煙脫硫（flue gas desulfurization, FGD）、低氮燃燒與選擇性觸媒還原（selective catalytic reduction, SCR）等區域性與跨國策略。
- 四、旋風分離器（cyclone separator）的構造與原理：含塵氣體由圓筒上部切線方向進入，形成高速旋轉之外渦流；粒狀污染物受離心力作用被甩向筒壁，與氣流分離後沿壁面落下，經錐形底部進入集塵斗；淨化氣體則在中心形成上升之內渦流，由頂部排氣管排出。其分離動力主要為離心力，而非重力或濾材。
- 五、操作影響與限制：旋風分離器的效率隨粒徑、密度、入口風速與筒體直徑而變；粒徑愈大、密度愈高、風速愈大者愈易分離，但風速過高會增加壓降與磨損，且細顆粒（約小於 5～10 μm）效率明顯下降。實務上常作為預除塵器，再串接袋式集塵器或靜電集塵器，以兼顧效率與能耗。
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。