芬顿(Fenton)试剂的历史与应用

芬顿(Fenton)试剂的历史与应用第5期化学世界芬顿(Fenton)试剂的历史与应用赵启文刘岩(青海大学化工学院，青海西宁810016)在有机化学中、以人名命名的化学反应多达一百余个，而在无机化学中，一种试剂以人名命名的却很少见，芬顿试剂就是在这为数不多的其中之一。1893年，化学家FentonHJ发现，过氧化氢(H：O：)与二价铁离子Fe2+的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显。此后半个多世纪中，人们对这种氧化性试剂的应用报道不多，关键是它的氧化性极强，一般的有机物可完全被氧化为无机态，所以，作为有机合成所需的选择性氧化剂，芬顿试剂有点氧化性太强了，难以有所作为。但进入20世纪70年代，情况发生了转机，看似无用的芬顿试剂在环境化学中找到了它的位置。进入20世纪70年代，水环境的污染成为世界性难题，而持久性有机污染物(指难降解的有机物)的降解问题，是污染控制化学中的研究重点。环境化学家们不久就发现，已沉寂了半个多世纪的芬顿试剂在氧化降解持久性有机污染物方面有独特的优势。不久芬顿试剂用于氧化降解持久性有机物的报道不断出现。到目前作为废水的深度氧化法(AOP)中的一主流方法，芬顿试剂的应用范围正在不断扩展。1芬顿试剂的氧化机理当芬顿发现芬顿试剂时，尚不清楚过氧化氢与二价铁离子反应到底生成了什么氧化剂具有如此强的氧化能力。二十多年后，有人假设可能反应中产生了羟基自由基，否则，氧化性不会有如此强。因此，以后人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中发生的化学反应：Fe2++H202一Fe3++OH一+OH·(1)从上式可以看出，1摩尔的过氧化氢与1摩尔的二价铁离子反应后生成1摩尔的三价铁离子，同时伴随生成1摩尔的氢氧根外加1摩尔的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在pH=4的溶液中，OH自由基的氧化电位高达2．73V。在自然界中，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此，持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物，通常的试剂难以氧化的，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。反应式(1)仅说明了OH自由基的生成，但关于Fenton试剂中的后续反应却没有定论。1975年，美国著名环境化学家WallingC系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe¨(也是一种强氧化