芬顿反应

芬顿反应芬顿反应Fenton（中文译为芬顿）是为数不多的以人名命名的无机化学反应之一。1893年,化学家FentonHJ发现，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe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，氧化效果十分显著。但此后半个多世纪中，这种氧化性试剂却因为氧化性极强没有被太多重视。但进入20世纪70年代，芬顿试剂在环境化学中找到了它的位置，具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。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：Fe+H2O2→Fe+OH+·OH①从上式可以看出，1mol的H2O2与1mol的Fe反应后生成1mol的Fe，同时伴随生成1mol的OH外加1mol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·自由基的氧化电势高达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，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。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在Fenton试剂中扮演的角色，得出如下化学反应方程：H2O2+Fe→Fe+O2+2H②O2+Fe→Fe+O2·③可以看出,芬顿试剂中除了产生1摩尔的OH·自由基外,还伴随着生成1摩尔的过氧自由基O2·，但是过氧自由基的氧化电势只有1.3V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH·自由基。芬顿氧化技术是以芬顿试剂进行化学氧化的废水处理方法。Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合而成的一种氧化能力很强的氧化剂。其氧化机理主要是在酸性条件下(一般pH<3.5)，利用Fe2+作为H2O2的催化剂，生成具有很强氧化电性且反应活性很高的·OH，羟基自由基在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。同时Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，将大量有机物凝结而去除。