109年:呼治儀器(2)

分子篩式的氧氣濃縮機的分子篩成分為:

A矽酸鋁鈉
B矽酸鋁鉀
C硫酸鹽
D硫酸鋁鈉

詳細解析

本題觀念:

分子篩式氧氣濃縮機(molecular sieve oxygen concentrator)利用沸石(zeolite)當分子篩,以壓力擺動吸附(pressure swing adsorption, PSA)技術,選擇性吸附空氣中的氮氣,讓氧氣通過而濃縮。分子篩的主要成分是矽酸鋁鈉(sodium aluminosilicate)。

選項分析

  • (A) 矽酸鋁鈉 ✅ 正確答案,見下方解析。
  • (B) 矽酸鋁鉀 ❌ 沸石礦物確實屬於鋁矽酸鹽骨架,但臨床用氧氣濃縮機分子篩標準組成是鈉鹽而非鉀鹽。
  • (C) 硫酸鹽 ❌ 硫酸鹽類化合物不具備沸石特有的微孔洞骨架,無法選擇性吸附氮氣分子。
  • (D) 硫酸鋁鈉 ❌ 與分子篩的鋁矽酸骨架不同,硫酸鋁鈉不具備吸附氮氣所需的孔徑與極性特性。

答案解析

沸石分子篩是由 AlO₄ 與 SiO₄ 四面體,以共用氧離子方式連結而成的結晶性無機聚合物骨架,屬於鈉、鉀等鹼金屬與鈣、鎂等鹼土金屬構成的結晶鋁矽酸鹽。醫用氧氣濃縮機常用的分子篩多為鈉型沸石,化學組成可寫成含鈉的鋁矽酸鹽(如常見的13X型)。機器運轉時,空氣先加壓通過裝有分子篩的篩床,極性較強的氮氣分子被優先吸附固定在篩孔中,氧氣與少量氬氣則穿透篩床流出,濃度可達約95%,其餘多為氬氣,因為氬與氧分子大小相近而難以完全分離。兩

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