Fentons试剂的反应机理及其在工业废水处理中的应用设计文献综述
2020-05-01 08:49:17
文 献 综 述 0.引言 1894年Fenton[1]首次提出:在酸性条件下,H2O2和Fe2 的混合溶液可以有效氧化酒石酸。
H2O2在Fe2 离子的催化作用下具有氧化多种有机物的能力。
后人就把这种混合溶液称为标准Fenton试剂。
2H C4H6O6 2Fe2 6H2O2→4CO2 10H2O 2Fe3 Fenton试剂的早期研究主要是有机合成领域。
自从1964年H.R.Eisenhouser[2]首次报道使用Fenton试剂成功处理苯酚及烷苯废水后,各国研究人员开始将Fenton试剂运用于工业废水处理的研究中。
1.Fenton试剂反应机理 Fenton 试剂反应机理曾经有两种理论: 自由基氧化理论( Haber 等[3]) 和高价铁络合物絮凝理论( Walling 和Kato[4-6]) 。
它们争论的焦点是:反应过程中是产生以羟基自由基( HO#8226;)为主的氧化物,还是产生以Fe 为中心的络合物。
1.1自由基氧化理论 1934 年Haber 等[3]提出Fenton 反应以自由基( 主要是HO#8226;)为中间物的链式反应。
Fenton 试剂参与的氧化过程为链式反应,开始为HO#8226;的产生,而其它自由基和反应中间体构成了链的节点,各种自由基之间或自由基与其它物质的相互作用,消耗了自由基,最终使得反应链终止。
主要反应如下[7-9]: (1) 链的开始 Fe2 H2O2→OH- HO#8226; Fe3 (2) 链的传递 Fe2 HO#8226;→OH- Fe3 H2O2 HO#8226;→H2O HO2#8226; Fe3 H2O2→Fe2 H HO2#8226; HO2#8226; Fe3 →Fe2 O2#8226; H HO2#8226;→O2#8226; H#8226; HO#8226; R#8212;H→R#8226; H2O ( 3) 链的终止 2HO#8226;→H2O2 2HO2#8226;→H2O2 O2 Fe3 HO2#8226;→Fe2 H O2 Fe3 O2#8226;→Fe2 O2 HO2#8226; Fe2 H →Fe3 H2O2 HO2#8226; O2#8226; H →H2O2 O2 O2#8226; Fe2 2H →Fe3 H2O2 HO#8226; R1-CH=CH-R2→R1-C(OH)H=CH-R2 1957 年Hardwick[10]通过实验证实:在Fenton反应中采用顺磁共振( ESR) 技术,以DMPO ( 5,5-dimethyl-1-pytroline)为自由基捕获剂,发现了HO#8226;,并提出了高能的自由基和氧化剂的产生机理。