芬頓試劑的反應(yīng)機(jī)理

強(qiáng)氧化

目前公認(rèn)的反應(yīng)機(jī)理是Fe2與H2O2反應(yīng)分解生成羥基自由基(OH)和氫氧離子(OH-)，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)生成更多的其他自由基，然后利用這些自由基攻擊有機(jī)分子，從而破壞有機(jī)分子并將其礦化，直至轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無(wú)機(jī)物[7-10]。

鏈的起點(diǎn)：Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH

鏈條轉(zhuǎn)移：

·OH+Fe2+→Fe3++OH-·OH+H2O2→·HO2+H20

Fe3++H2O2→Fe2++·HO2+H+

·HO2+Fe3+→Fe2++·O2+H+

·OH+R-H→·R+H20

·OH+R-H→·[R-H]++OH-

鏈的終止：

2·OH→H2O2

·HO2+·HO2→Fe2++O2

Fe3++·O2-→Fe2++H++O2

Fe3++·HO2→Fe2++H++O2

·HO2+Fe2++H+→Fe3++H2O2

·HO2+·O2-+H+→H2O2+O2

·O2-+Fe2++2H+→Fe3++H2O2

O·+R1-CH=CH-R2→R1-C(OH)H=CH-R2

根據(jù)羥基自由基的氧化機(jī)理，F(xiàn)enton試劑之所以能夠氧化降解有機(jī)污染物，主要是因?yàn)榱u基自由基的氧化能力強(qiáng)(其氧化電位高達(dá)2.8V)。此外，羥基自由基具有高電負(fù)性或親電性，其電子親和力高達(dá)569.3kJ，具有加成反應(yīng)強(qiáng)的特點(diǎn)。

絮凝/沉淀

這些經(jīng)典機(jī)理往往難以解釋一些實(shí)際的廢水處理現(xiàn)象。Walling和Kato，S.H.Lin和Lo的研究表明，反應(yīng)后端產(chǎn)生的再生Fe2和Fe3與氫氧化物反應(yīng)形成鐵水絡(luò)合物，該絡(luò)合物還具有絮凝和沉淀的功能。主要反應(yīng)方程式如下：

[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+[Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]++H3O+當(dāng)pH值為3-5時(shí)，

2[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe(H2O)8(OH)2]4++2H2O[Fe(H2O)8(OH)2]4++H2O→[Fe(H2O)7(OH)3]3++H3O+

[Fe(H2O)7(OH)3]3++[Fe(H2O)5OH]2+→[Fe3(H2O)7(OH)4]5++2H2O

芬頓試劑反應(yīng)機(jī)理

上述反應(yīng)方程式表明芬頓試劑具有絮凝作用。芬頓試劑的絮凝作用是降解化學(xué)需氧量的重要組成部分。