109年:呼治儀器(1)

有關半透膜式氧氣濃縮機的敘述,下列何者錯誤?

A氧氣和水蒸氣經過膜片的擴散速度比氮氣慢
B採用膜片式壓縮機提供膜片恆定的真空狀態
C1~10 L/min流量可提供40%加溼氧氣
D利用塑膠膜分離氧氣和室內空氣

詳細解析

本題觀念

半透膜式氧氣濃縮機是利用不同氣體穿過薄膜的速度不同,將室內空氣轉成氧氣比例較高的氣體。判斷這類設備的敘述時,要同時掌握三件事:哪些氣體較容易擴散穿膜、泵如何建立膜兩側的壓力差,以及設備能提供的流量與氧氣濃度。

在此原理中,氧氣與水蒸氣穿過半透膜的速度比氮氣快,所以膜的選擇性會使通過端形成氧氣富集氣體,而氮氣相對較多地留在另一側。真空泵或相應的壓縮/抽吸裝置用來把室內空氣拉過薄膜,維持分離所需的壓力差;薄膜本身不是消耗氧氣的化學反應器,也不是單純把空氣加壓後直接輸出。

選項分析

  • A:錯誤,為本題答案。氧氣和水蒸氣的穿膜擴散速度較氮氣快,並非較慢。這個方向寫反會直接顛倒半透膜式濃縮機的分離基礎,因此是四個選項中不正確的敘述。

  • B:正確。膜片兩側要有穩定的壓力差,空氣才會持續通過薄膜。設備以泵建立抽吸或真空狀態,將室內空氣拉向膜片並維持分離所需的流動;選項所說的膜片式壓縮機,重點在提供這個穩定的真空/壓力條件。

  • C:正確。半透膜式濃縮機的典型規格約為 1–10 L/min,輸出氧氣濃度約 40%;由於水蒸氣也能較快穿過膜,輸出氣體可帶有加濕效果。這裡考的是設備型式的典型供氣特性,不應拿高濃度分子篩式濃縮機的規格混淆。

  • D:正確。室內空氣是氧氣、氮氣和水蒸氣等混合氣體,塑膠半透膜依各氣體擴散速度差異進行分離,讓氧氣較快通過並形成氧氣富集氣

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